通孔填充结构以及通孔填充方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种通孔填充结构以及通孔填充方法。
【背景技术】
[0002] 随着人们对电子产品的要求向小型化、多功能、环保型等方向的发展，人们努力寻 求将电子系统越做越小，集成度越来越高，功能越做越多。由此产生了许多新技术、新材料 和新设计，例如，叠层芯片封装技术以及系统级封装等技术就是这些技术的典型代表。前者 简称3D封装技术，是指在不改变封装体尺寸的前提下，在同一个封装体内于垂直方向叠放 两个以上芯片的封装技术。
[0003] 在众多的3D封装技术中，娃通孔（Through-SiliconVia,简称TSV)技术为现在研 究的热点，TSV技术具有如下优势：互连长度可以缩短到与芯片厚度相等，采用垂直堆叠的 逻辑模块取代水平分布的逻辑模块；显著减小RC延迟和电感效应，提高数字信号传输速度 和微波的传输；实现高密度、高深宽比的连接。
[0004] 由于TSV的深宽比较大，金属在其中的填充能力较差，如图1所示，为现有技术中 通孔填充结构的示意图。在图1中，所述半导体基底110上具有硅通孔111，其中，所述半导 体基底110的材料为硅。在所述半导体基底110上制备一阻挡层120,所述阻挡层120覆盖 所述硅通孔111，其中，所述阻挡层120的材料为氮化钽/钽。在所述阻挡层120上制备金 属铜层130,所述金属铜层130填充所述硅通孔111。由于所述硅通孔111的深宽比较大， 所以，所述阻挡层120在所述硅通孔111中的填充能力较差，所述阻挡层120在所述硅通孔 111开口的地方沉积的较厚，在所述硅通孔111底部沉积的较薄，因此，需要沉积较厚的所 述阻挡层120才能完全覆盖所述硅通孔111。但是，当所述阻挡层120在所述硅通孔111开 口的地方沉积过厚时，影响所述金属铜层130在所述硅通孔111内的填充，容易在所述硅通 孔111内形成金属铜的空洞。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于，提供一种通孔填充结构以及通孔填充方法，能够提高金属在 硅通孔内的填充能力。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供一种通孔填充结构，包括：
[0007] 半导体基底，所述半导体基底中具有通孔；
[0008] 钨层，所述钨层位于所述半导体基底上，并覆盖所述通孔；
[0009] 阻挡层，所述阻挡层位于所述钨层上，并覆盖所述通孔；
[0010] 籽晶层，所述籽晶层位于所述阻挡层上，并覆盖所述通孔；
[0011] 金属层，所述金属层位于所述籽晶层上，并填充所述通孔。
[0012] 进一步的，在所述通孔填充结构中，所述半导体基底的材料为硅，所述通孔为硅通 孔。
[0013] 进一步的，在所述通孔填充结构中，所述半导体基底和钨层之间，还具有一胶合 层。
[0014] 进一步的，在所述通孔填充结构中，所述胶合层的材料为氮化钛。
[0015] 进一步的，在所述通孔填充结构中，所述半导体基底和胶合层之间，还具有一基底 层。
[0016] 进一步的，在所述通孔填充结构中，所述基底层的材料为氧化硅或氮化硅的一种 或组合。
[0017] 进一步的，在所述通孔填充结构中，所述钨层的厚度为4000A?6000A。
[0018] 进一步的，在所述通孔填充结构中，所述阻挡层的材料为钽。
[0019] 进一步的，在所述通孔填充结构中，所述阻挡层的厚度为500人?2000A。
[0020] 进一步的，在所述通孔填充结构中，所述金属层的材料为铜。
[0021] 根据本发明的另一面，本发明还提供一种通孔填充方法，包括：
[0022] 提供半导体基底，所述半导体基底中具有通孔；
[0023] 在所述半导体基底上制备一钨层，所述钨层覆盖所述通孔；
[0024] 在所述钨层上制备一阻挡层，所述阻挡层覆盖所述通孔；
[0025] 在所述阻挡层上制备一籽晶层，所述籽晶层覆盖所述通孔；
[0026] 在所述籽晶层上制备一金属层，所述金属层填充所述通孔。
[0027] 进一步的，在所述通孔填充方法中，所述通孔填充方法还包括：在所述半导体基底 和所述钨层之间制备一胶合层。
[0028] 进一步的，在所述通孔填充方法中，所述胶合层的材料为氮化钛，其中，以四甲基 氨基钛为前驱物，采用金属有机化合物化学气相沉淀工艺制备所述胶合层。
[0029] 进一步的，在所述通孔填充方法中，所述通孔填充方法还包括：在所述半导体基底 和所述胶合层之间制备一基底层。
[0030] 进一步的，在所述通孔填充方法中，采用化学气相沉积工艺在所述半导体基底上 制备一鹤层。
[0031] 进一步的，在所述通孔填充方法中，所述采用化学气相沉积工艺在所述半导体基 底上制备一钨层的步骤包括：
[0032] 以硅烷为反应物，在所述半导体基底上制备一浸润层；
[0033] 以硅烷、乙硼烷和六氟化钨为反应物，在所述浸润层上制备一成核层；
[0034] 以六氟化钨和氢气为反应物，在所述成核层上制备一钨主体层。
[0035]与现有技术相比，本发明提供的通孔填充结构具有以下优点：在所述通孔填充结 构中，所述半导体基底上具有一钨层，在所述钨层上制备所述阻挡层，与现有技术相比，由 于所述钨层的填隙能力较强，所以，较薄的所述钨层可以很好的覆盖所述通孔，并且所述钨 层的厚度均匀；同时，在所述钨层上制备所述阻挡层时，由于所述阻挡层的下方具有了所述 钨层，所以，较薄的所述阻挡层亦可以很好的覆盖所述通孔，并且所述阻挡层的厚度均匀； 当在所述阻挡层上再制备金属层时，所述金属层能很好的填充到所述通孔中；另外，所述钨 层的导电能力好于所述阻挡层的导电能力，并且所述阻挡层较薄，有利于提高通孔的导电 能力。
【附图说明】
[0036] 图1为现有技术中通孔填充结构的示意图；
[0037] 图2为本发明一实施例中通孔填充方法的流程图；
[0038]图3-图6为本发明一实施例中通孔填充方法中通孔结构的示意图；
[0039] 图7为本发明一实施例中通孔填充结构的示意图。
【具体实施方式】
[0040] 下面将结合示意图对本发明的通孔填充结构以及通孔填充方法进行更详细的描 述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发 明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广 泛知道，而并不作为对本发明的限制。
[0041] 为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能 和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开 发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的 限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费 时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
[0042] 在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要 求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非 精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0043] 本发明的核心思想在于，提供一种通孔填充结构，所述通孔填充结构包括半导体 基底、钨层、阻挡层、籽晶层和金属层，当在所述阻挡层上再制备金属层时，所述金属层能很 好的填充到所述通孔中；另外，所述通孔填充结构有利于提高通孔的导电能力。
[0044] 结合上述核心思想，本发明提供的通孔填充方法，包括：
[0045] 步骤S11，提供半导体基底，所述半导体基底中具有通孔；
[0046] 步骤S12,在所述半导体基底上制备一钨层，所述钨层覆盖所述通孔；
[0047] 步骤S13,在所述钨层上制备一阻挡层，所述阻挡层覆盖所述通孔；
[0048] 步骤S14,在所述阻挡层上制备一金属层，所述金属层填充所述通孔。
[0049] 以下请结合图2和图3-图6,具体说明本发明的通孔填充方法。其中，图2为本发 明一实施例中通孔填充方法的流程图；图3-图6为本发明一实施例中通孔填充方法中通孔 结构的示意图。
[0050] 首先，如图2所示，进行步骤S11，提供半