包括过硅通孔结构的半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本公开涉及一种包括过硅通孔结构的半导体装置及其制造方法。半导体装置可以包括通路孔、第一电极、第二电极和第一保护绝缘层。通路孔可以形成为穿透基板。第一电极可以包括形成在通路孔的表面上的电极段。第二电极可以沿着通路孔的表面形成在第一电极上。第二电极可以包括被放置在基板的表面下方的两端。第一保护绝缘层可以沿着通路孔的表面形成在第二电极上。第一保护绝缘层可以包括从第二电极的两端向上突出的两端。向上突出的两端。向上突出的两端。

【技术实现步骤摘要】
包括过硅通孔结构的半导体装置及其制造方法


[0001]本专利文档中所公开的技术和实现方式总体上涉及一种半导体装置，并且更具体地，涉及具有过硅通孔(through silicon via，TSV)结构的半导体装置及制造半导体装置的方法。

技术介绍

[0002]随着在一个半导体装置中包括多个半导体芯片的三维(3D)封装的日益发展，被配置为形成垂直穿透基板或晶片的电连接的过硅通孔(TSV)技术变得更重要。为了提高3D封装的性能和可靠性，需要提供具有稳定操作特性和高可靠性的TSV结构。

技术实现思路

[0003]所公开的技术的示例实施方式提供了一种包括改进的TSV结构的半导体装置。
[0004]所公开的技术的示例实施方式还提供了制造上述半导体装置的方法。
[0005]在本公开的示例实施方式中，半导体装置可以包括通路孔(via hole)、第一电极、第二电极和第一保护绝缘层。通路孔可以被形成为穿透基板。第一电极可以包括形成在通路孔的表面上的电极段。第二电极可以沿着通路孔的表面形成在第一电极上。第二电极可以包括被放置在基板的表面下方的两端。第一保护绝缘层可以沿着通路孔的表面形成在第二电极上。第一保护绝缘层可以包括从第二电极的两端向上突出的两端。
[0006]在示例实施方式中，半导体装置还可以包括第二保护绝缘层和封盖层。第二保护绝缘层可以被配置为覆盖第二电极的由第一电极和第一保护绝缘层暴露的两端。封盖层可以被配置为覆盖基板并且填充通路孔。
[0007]在本公开的示例实施方式中，半导体装置可以包括层叠结构、通路孔、第一电极、第二电极和第一保护绝缘层。层叠结构可以包括下部结构和上部结构。下部结构可以包括下部基板、设置在下部基板上的下部绝缘中间层以及设置在下部绝缘中间层中的下部电路。下部电路可以包括下部通孔焊盘。上部结构可以包括上部基板、设置在上部基板上的上部绝缘中间层以及设置在上部绝缘中间层中的上部电路。通路孔可以形成在层叠结构处以暴露下部通孔焊盘。第一电极可以形成在通路孔的表面上。第二电极可以沿着通路孔的表面形成在第一电极上。第二电极可以包括被放置在上部基板的表面下方的两端。第一保护绝缘层可以沿着通路孔的表面形成在第二电极上。第一保护绝缘层可以包括从第二电极的两端向上突出的两端。
[0008]在示例实施方式中，半导体装置还可以包括第二保护绝缘层和封盖层。第二保护绝缘层可以被配置为覆盖第二电极的由第一电极和第一保护绝缘层暴露的两端。封盖层可以被配置为覆盖层叠结构并且填充通路孔。
[0009]在本公开的示例实施方式中，根据制造半导体装置的方法，可以蚀刻基板以形成通路孔。可以在通路孔的表面上形成第一电极。可以在基板的表面上形成导电层和绝缘层。可以蚀刻导电层和绝缘层以在第一电极上形成第二电极并且在第二电极上形成第一保护
绝缘层。可以沿着通路孔的表面在第一电极上形成第二电极。可以沿着通路孔的表面在第二电极上形成第一保护绝缘层。第二电极可以包括被放置在基板的表面下方的两端。第一保护绝缘层可以包括从第二电极的两端向上突出的两端。
[0010]在示例实施方式中，该方法可以还包括形成第二保护绝缘层以覆盖第二电极的由第一电极和第一保护绝缘层暴露的两端，并且形成封盖层以覆盖基板并填充通路孔。
[0011]根据示例实施方式，第二电极的两端可以被放置为低于基板的表面。此外，第一保护绝缘层的两端可以从第二电极的两端突出。因此，可以防止由湿气渗透引起的第二电极的氧化。
[0012]此外，因为第一保护绝缘层的两端可以从第二电极的两端突出，所以第二电极的两端可以具有平行于基板的表面的平坦表面。因此，被配置为覆盖第二电极的第二保护绝缘层可以容易地与第一保护绝缘层一起形成。结果，可以有效地防止由湿气渗透引起的第二电极的氧化。
[0013]此外，第一保护绝缘层和第二保护绝缘层可以包括基于非金属的绝缘层。因此，尽管湿气可能渗透到第二电极中，但是在第二电极和第一保护绝缘层之间以及在第二电极和第二保护绝缘层之间不会产生电偶腐蚀。
[0014]结果，可以有效地防止由湿气渗透引起的第二电极的氧化和腐蚀，使得包括TSV结构的半导体装置可以具有提高的可靠性。
附图说明
[0015]通过以下结合附图的详细描述，将更清楚地理解本公开的主题的上述和其它方面、特征和优点。
[0016]图1A是例示根据所公开的技术的实现方式的半导体装置的示例的截面图。
[0017]图1B是例示图1A中的部分“A”的放大图。
[0018]图2A至图2E是例示根据所公开的技术的实现方式的制造半导体装置的方法的示例的截面图。
具体实施方式
[0019]将参照附图更详细地描述所公开的技术的各种实施方式。
[0020]在下文中，示例实施方式可以提供包括诸如过硅通孔(TSV)结构之类的穿过基板的导电路径作为电连接以提供提高的可靠性的半导体装置和制造该半导体装置的方法。具有提高的可靠性的TSV结构可以能够防止由湿气渗透引起的氧化。当TSV结构的电极可能从通路孔部分地突出时(这可能是由于工艺原因引起的)，湿气可以容易渗入突出的电极中。尽管封盖层可以覆盖TSV结构，但是TSV结构的电极的这种突出可能会降低TSV结构的可靠性。因此，示例实施方式可以提供可以能够防止上述问题的包括TSV结构的半导体装置以及制造该半导体装置的方法。
[0021]图1A是例示根据示例实施方式的半导体装置的截面图，并且图1B是例示图1A中的部分“A”的放大图。
[0022]参照图1A和图1B，示例实施方式的半导体装置10可以包括层叠结构20。层叠结构20可以包括下部结构100、层叠在下部结构100上的上部结构200以及电连接在下部结构100
与上部结构200之间的TSV结构300。层叠结构20可以包括其中可以放置有TSV结构300的通过电极区域(TEA)以及其中可以放置有焊盘结构400的焊盘区域(PA)。
[0023]层叠结构20中的下部结构100可以包括下部基板110和下部电路140。下部电路140可以被布置在下部基板110上的下部绝缘中间层150中。上部结构200可以包括上部基板210和上部电路240。上部电路240可以被布置在上部基板210上方或上部基板210上的上部绝缘中间层250中。上部结构200可以层叠在下部结构100上方或下部结构100上以形成层叠结构20。在层叠结构20的上部结构200和下部结构100中，上部绝缘中间层250和下部绝缘中间层150可以通过使上部绝缘中间层250与下部绝缘中间层150接触(但不限于特定方式)而彼此接合。另选地，在层叠结构20的上部结构200和下部结构100中，下部绝缘中间层150可以与上部基板210接触以将下部绝缘中间层150接合到上部基板210。
[0024]下部基板110和上部基板210可以包括块状单晶硅晶圆、绝缘体上硅(SOI)晶圆、诸如Si
‑
Ge之类的化合物半导体晶圆、包括硅外延层的晶圆等中的至少一个。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，该半导体装置包括：通路孔，所述通路孔形成为穿透基板；第一电极，所述第一电极包括形成在所述通路孔的表面上的电极段；第二电极，所述第二电极沿着所述通路孔的表面形成在所述第一电极上，所述第二电极包括被放置在所述基板的表面下方的两端；以及第一保护绝缘层，所述第一保护绝缘层沿着所述通路孔的表面形成在所述第二电极上，所述第一保护绝缘层包括从所述第二电极的两端向上突出的两端。2.根据权利要求1所述的半导体装置，该半导体装置还包括第二保护绝缘层，所述第二保护绝缘层覆盖所述第二电极的由所述第一电极和所述第一保护绝缘层暴露的两端。3.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，所述第一保护绝缘层和所述第二保护绝缘层包括不同的非金属绝缘材料。4.根据权利要求1所述的半导体装置，该半导体装置还包括覆盖所述基板并填充所述通路孔的封盖层。5.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第二电极的由所述第一电极和所述第一保护绝缘层暴露的两端具有与所述基板的表面平行的平坦表面。6.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第一保护绝缘层包括在I线光刻工艺中具有25％至35％的反射率的材料。7.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第一保护绝缘层包括氮氧化硅SiON。8.一种半导体装置，该半导体装置包括：层叠结构，所述层叠结构包括下部结构和上部结构，所述下部结构包括下部基板、设置在所述下部基板上的下部绝缘中间层和设置在所述下部绝缘中间层中的下部电路，所述下部电路包括下部通孔焊盘，并且所述上部结构包括上部基板、设置在所述上部基板上的上部绝缘中间层和设置在所述上部绝缘中间层中的上部电路；通路孔，所述通路孔被设置为穿透所述层叠结构以暴露所述下部通孔焊盘；第一电极，所述第一电极包括形成在所述通路孔的表面上的电极段；第二电极，所述第二电极沿着所述通路孔的表面形成在所述第一电极上，所述第二电极包括被放置在所述上部基板的表面下方的两端；以及第一保护绝缘层，所述第一保护绝缘层沿着所述通路孔的表面形成在所述第二电极上，所述第一保护绝缘层包括从所述第二电极的所述两端向上突出的两端。9.根据权利要求8...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡正龙，赵珍嬉，
申请(专利权)人：爱思开海力士有限公司，
类型：发明
国别省市：