通过选择性金属沉积形成的无衬里硅通孔的制作方法

本揭示涉及半导体装置制造及集成电路，尤其涉及硅通孔的结构以及形成硅通孔的结构的方法。

背景技术：

1、具有硅通孔的三维集成电路已成为用于提供半导体制造工业中的垂直互连的技术。例如，硅通孔技术对于创建三维芯片堆叠的意义重大。在三维芯片堆叠中堆叠芯片缩短芯片至芯片通信的信号传输距离，并促进芯片间链接的数目大幅增加。

2、硅通孔可通过工艺来形成，该工艺在衬底中形成深沟槽、在该深沟槽的侧壁上沉积成核衬里(nucleation liner)，然后沉积钨，以填充该深沟槽。在该沉积钨与该深沟槽的侧壁之间布置的该成核衬里可包括例如钛与氮化钛双层。该成核衬里在其形成之后在600℃退火。该硅通孔形成工艺向该衬底施加相当大的应力，可能导致在后续处理期间(例如在自围绕该深沟槽的衬底区域移除沉积钨及成核衬里并平坦化该硅通孔的化学机械抛光期间)的弯曲及断裂。

3、需要改进的硅通孔的结构以及形成硅通孔的结构的方法。

技术实现思路

1、在本发明的一个实施例中，一种结构包括衬底，该衬底具有沟槽以及与该沟槽接壤的多个表面。该结构还包括硅通孔，该硅通孔具有位于该沟槽内部的层。该层与该衬底的该些表面直接接触。

2、在本发明的一个实施例中，提供一种形成硅通孔的方法。该方法包括：在衬底中形成沟槽，该衬底包括与该沟槽接壤的多个表面；以及在该沟槽内部形成层，以定义该硅通孔。该层直接接触该衬底的该多个表面。

技术特征：

1.一种结构，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的结构，其特征在于，该层包括与该多个表面邻接的第一部分，以及位于该第一部分内部的第二部分。

3.如权利要求2所述的结构，其特征在于，该层的该第一部分具有第一平均粒度尺寸，且该层的该第二部分具有不同于该第一平均粒度尺寸的第二平均粒度尺寸。

4.如权利要求2所述的结构，其特征在于，该层的该第一部分具有第一平均粒度尺寸，且该层的该第二部分具有大于该第一平均粒度尺寸的第二平均粒度尺寸。

5.如权利要求1所述的结构，其特征在于，该层包括金属。

6.如权利要求1所述的结构，其特征在于，该层包括钨。

7.如权利要求1所述的结构，其特征在于，该层仅包含钨。

8.如权利要求1所述的结构，其特征在于，该硅通孔在该层与该衬底的该多个表面间没有衬里。

9.如权利要求1所述的结构，其特征在于，该硅通孔为单块连续钨。

10.如权利要求1所述的结构，其特征在于，该硅通孔仅包括该层。

11.如权利要求1所述的结构，其特征在于，该沟槽包括侧壁及底部，且该衬底的该多个表面与该沟槽的该侧壁及该底部共同延伸。

12.如权利要求11所述的结构，其特征在于，该衬底为包括单晶硅的块体半导体衬底。

13.如权利要求1所述的结构，其特征在于，该层由该衬底的该多个表面围绕。

14.如权利要求1所述的结构，其特征在于，该硅通孔为单一的。

15.如权利要求1所述的结构，其特征在于，该衬底包括硅，该层包括钨，且该多个表面定义该衬底的该硅与该层的该钨间的相应界面。

16.一种形成硅通孔的方法，其特征在于，该方法包括：

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，该层包括利用六氟化钨及氢作为反应气体通过选择性沉积工艺形成的钨。

18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，该层包括利用六氟化钨及氢作为反应气体通过基本上选择性的沉积工艺形成的钨。

19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，该层包括利用六氟化钨及氢作为反应气体通过沉积工艺形成的钨，且在该沟槽内部形成该层以定义该硅通孔包括：

20.如权利要求16所述的方法，其特征在于，该层包括邻接该多个表面的第一部分，设置于该第一部分内部的第二部分，该层的该第一部分具有第一平均粒度尺寸，且该层的该第二部分具有大于该第一平均粒度尺寸的第二平均粒度尺寸。

技术总结
本发明涉及通过选择性金属沉积形成的无衬里硅通孔，提供用于硅通孔的结构以及形成用于硅通孔的结构的方法。该结构包括衬底，该衬底具有沟槽以及与该沟槽接壤的多个表面。该结构还包括硅通孔，该硅通孔具有位于该沟槽内部的层。该层与该衬底的该些表面直接接触。

技术研发人员：D·托马斯,C·索尔,J·G·通布利,M·布里汉姆,B·波思,V·卡拉帕希
受保护的技术使用者：格芯（美国）集成电路科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15