專利名稱：具有貫穿晶片的通孔的晶片及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及貫穿晶片的通孔，更具體地涉及形成具有高縱橫 比的貫穿晶片的通孔。
背景技術(shù)：
在常規(guī)半導(dǎo)體晶片中，需要形成從半導(dǎo)體晶片的頂面電連接到半 導(dǎo)體晶片的底面的貫穿晶片的通孔(因此，命名為貫穿晶片的通孔)。 如果貫穿晶片的通孔具有高的縱橫比(即，貫穿晶片的通孔的高度遠(yuǎn)大于其寬度)，貫穿晶片的通孔是非常難以形成。因此，需要一種比 現(xiàn)有技術(shù)的方法更佳的形成貫穿晶片的通孔的方法。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括(a)晶片，該晶片包括(i) 開口和(ii)晶片頂面，其中，該晶片頂面限定與所述晶片頂面垂直 的第一參考方向；以及(b)處于開口中的貫穿晶片的通孔，其中， 所述貫穿晶片的通孔具有矩形板的形狀，所述貫穿晶片的通孔在所述 第一參考方向上的高度基本上等于所述晶片在所述第一參考方向上 的厚度，所述貫穿晶片的通孔在第二參考方向上的長度是所述貫穿晶 片的通孔在第三參考方向上的寬度的至少十倍，所迷貫穿晶片的通孔 的所述高度是所述貫穿晶片的通孔的所述寬度的至少十倍，所述第二參考方向和所述第三參考方向相互垂直，所述第二參考方向和所述第 三參考方向都垂直于所述第一參考方向。本發(fā)明提供了一種比現(xiàn)有技術(shù)的方法更佳的形成貫穿晶片的通 孔的方法。


圖1A至圖1G示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的經(jīng)歷通孔制造工藝的 不同步驟的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂視圖和剖視圖。圖2A示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)的頂視圖。圖2A，示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖2A的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu) 的透視圖。圖2B示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的貫穿晶片的通孔系統(tǒng)的頂視圖。 圖2C示出才艮據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖2B的貫穿晶片的通孔系統(tǒng) 的頂視圖。圖3A示出4艮據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的另一貫穿晶片的通孔的頂視圖。 圖3B示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的利用圖3A的貫穿晶片的通孔 的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)的頂視圖。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的貫穿晶片的通孔410的透視困。 圖5示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的貫穿晶片的通孔500的頂視圖。
具體實(shí)施方式
圖1A至圖1G示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的經(jīng)歷通孔制造工藝的 不同步驟的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的頂視圖和剖視圖。更具體地說，參照圖1A (頂視圖)，通孔制造工藝以半導(dǎo)體結(jié) 構(gòu)100開始，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100包括硅晶片105和處于硅晶片105中 的貫穿晶片的通孔溝槽110。貫穿晶片的通孔溝槽IIO可以通過光刻 和蝕刻方法形成。在一個實(shí)施例中，貫穿晶片的通孔溝槽110的長度110b遠(yuǎn)大于 貫穿晶片的通孔溝槽110的寬度110a(例如，是貫穿晶片的通孔溝槽 110的寬度110a的至少十倍)。例如，寬度110a可以是4nm,而長 度110b可以是至少40 (im。圖1Ai示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的沿著第一線1Ai-lAi的圖1A 的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的剖視圖。在一個實(shí)施例中，貫穿晶片的通孔溝槽110的深度110c是約180 ium或者珪晶片105的厚度105a的約四分之圖1Aii示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的沿著第二線lAii-lAii的圖1A 的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IOO的剖視圖。在一個實(shí)施例中，貫穿晶片的通孔溝槽 110的深度110c是貫穿晶片的通孔溝槽110的寬度110a的至少十倍。接下來，參照圖lBi，在一個實(shí)施例中，在圖1Ai的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu) 100的暴露表面上形成電介質(zhì)層115。電介質(zhì)層115可以包含二氧化 硅。在一個實(shí)施例中，電介質(zhì)層115可以通過在圖1Ai的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu) IOO的暴露表面上CVD (化學(xué)氣相沉積)二氧化珪而形成?；蛘?，電 介質(zhì)層115可以通過熱氧化圖1Ai的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IOO的暴露表面而形 成。圖1Bii示出由于在圖1Aii的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的暴露表面上形成 電介質(zhì)層115而得到的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100。接下來，參照圖lCi，在一個實(shí)施例中，在圖1Bi的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu) 100上形成貫穿晶片的通孔層120 (包含在貫穿晶片的通孔溝槽110 中)。貫穿晶片的通孔層120可以包含鎢。貫穿晶片的通孔層120(包 含在貫穿晶片的通孔溝槽IIO中)可以通過在圖lBi的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)lOO 上CVD鴒而形成。圖1Cii示出由于在圖1Bii的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IOO上形成貫穿晶片的 通孔層120 (包含在貫穿晶片的通孔溝槽110中)而得到的半導(dǎo)體結(jié) 構(gòu)100。接下來，參照圖1Ci，在一個實(shí)施例中，去除處于貫穿晶片的通 孔溝槽IIO外的貫穿晶片的通孔層120的頂部分120a,使得電介質(zhì)層 115的頂面115a暴露于周圍環(huán)境下，如圖1Di所示。去除后貫穿晶片 的通孔層120的剩余部分可以稱為貫穿晶片的通孔層120，(圖1Di)。 處于貫穿晶片的通孔溝槽110外的貫穿晶片的通孔層120的頂部分 120a可以通過化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)去除。圖1DH示出由于去除圖1Cii的貫穿晶片的通孔層120的頂部分 120a而得到的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100。接下來，參照圖1E，在一個實(shí)施例中，在圖1Di的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu) 100上執(zhí)行附加的常規(guī)步驟，從而得到圖1E的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100。在一個實(shí)施例中，圖1E中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100包括硅晶片105、 電介質(zhì)層115、貫穿晶片的通孔120，、絕緣層125、頂墊結(jié)構(gòu)130和 玻璃裝卸器(handler) 135。裝卸器135還可以由硅制成。更具體地說，頂墊結(jié)構(gòu)130可以包含Cu，而電介質(zhì)層115可以 包含二氧化硅。玻璃裝卸器135通過粘合劑層(未示出)附著在絕緣 層125和頂墊結(jié)構(gòu)130上。接下來，在一個實(shí)施例中，機(jī)械研磨硅晶片105的底面105"， 直到貫穿晶片的通孔120，的底面120b暴露于周圍環(huán)境下從而得到圖 1F的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100為止。接下來，參照圖1G，在貫穿晶片的通孔120，的底面120b上形 成底墊結(jié)構(gòu)140。更具體地說，底墊結(jié)構(gòu)140可以包含Cu。底墊結(jié)構(gòu) 140可以使用光刻和蝕刻工藝形成。如圖1G所示，貫穿晶片的通孔 120，提供貫穿晶片105的厚度105b的電路徑。圖2A示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的形成在晶片(未示出)中的貫 穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)200的頂視圖。更具體地說，貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu) 200可以包括多個貫穿晶片的通孔220 (為了圖解，示出了七個)， 每一個通孔與圖1G的貫穿晶片的通孔120，相似，從而形成復(fù)合的貫 穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)200。復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)200的多個貫穿晶片的通孔220中的 每一個可以用類似于形成(圖1G的)貫穿晶片的通孔120，的方式形 成。在一個實(shí)施例中，同時(shí)形成多個貫穿晶片的通孔220。應(yīng)該注意，多個貫穿晶片的通孔220中的每一個包括與圖1G中 的硅晶片105、電介質(zhì)層115、絕緣層125和玻璃裝卸器135類似的 其他層(未示出)。然而，為了簡單起見，這些層沒有在圖2A中示 出。在一個實(shí)施例中，多個貫穿晶片的通孔220具有相同的長度221.圖2A，示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖2A的復(fù)合的貫穿晶片的通 孔結(jié)構(gòu)200的透視圖。應(yīng)該注意，頂墊結(jié)構(gòu)230和底墊結(jié)構(gòu)240分別與圖1G的頂墊結(jié)構(gòu)130和底墊結(jié)構(gòu)140相似。更具體地說，所有的 多個貫穿晶片的通孔220電連接到頂墊結(jié)構(gòu)230和底墊結(jié)構(gòu)240。圖2B示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的貫穿晶片的通孔系統(tǒng)279的頂 視圖。更具體地說，貫穿晶片的通孔系統(tǒng)279包括四個復(fù)合的貫穿晶 片的通孔結(jié)構(gòu)270。四個復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)270中的每一個 可以包括七個貫穿晶片的通孔271。在一個實(shí)施例中，四個復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)270中的每一 個與圖2A的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)200相似。應(yīng)該注意，為了簡單起 見，四個復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)270的頂墊結(jié)構(gòu)230、底墊結(jié)構(gòu) 240和其他層沒有在圖2B中示出。關(guān)于四個復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)270中的每一個，可以同時(shí) 形成七個貫穿晶片的通孔271。四個復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)270 中的每一個可以用類似于形成圖2A的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)200的方 式形成。在一個實(shí)施例中，貫穿晶片的通孔系統(tǒng)279中的共28個貫 穿晶片的通孔271都具有相同的長度272。貫穿晶片的通孔系統(tǒng)279 中的共28個貫穿晶片的通孔271都可以在相同方向273延伸。四個 復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)270可以按所示的2行2列的陣列形式排列。圖2C示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的貫穿晶片的通孔系統(tǒng)289的頂 視圖。更具體地說，貫穿晶片的通孔系統(tǒng)289可以包括四個復(fù)合的貫 穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)280a、 280b、 280c和280d。四個復(fù)合的貫穿晶片 的通孔結(jié)構(gòu)280a、 280b、 280c和280d中的每一個都可以包括七個貫 穿晶片的通孔281。在一個實(shí)施例中，四個復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)280a、 280b、 280c和280d中的每一個與圖2A，的復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)200 相似。應(yīng)該注意，為了簡單起見，四個復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu) 280a、 280b、 280c和280d的頂墊結(jié)構(gòu)230、底墊結(jié)構(gòu)240和其他層 沒有在圖2C中示出。關(guān)于四個復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)280a、 280b、 280c和280d中的每一個，七個貫穿晶片的通孔281可以同時(shí)在晶片(未示出)中 形成。四個復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)280a、 280b、 280c和280d中 的每一個可以用類似于形成圖2A的復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)200 的方式形成，不同之處在于，對于四個復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu) 280a、 280b、 280c和280d中的每一個，七個貫穿晶片的通孔281的 長度并不相同。更具體地說，對于四個復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)280a、 280b、 280c和280d中的每一個，七個貫穿晶片的通孔281的長度從結(jié)構(gòu)中 心向外面越來越短。例如，在復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)280a中，第一貫穿晶片的 通孔281al的長度大于第二貫穿晶片的通孔281a2的長度，第二貫穿 晶片的通孔281a2的長度又大于第三貫穿晶片的通孔281a3的長度， 第三貫穿晶片的通孔281a3的長度又大于第四貫穿晶片的通孔281a4 的長度。又例如，第一貫穿晶片的通孔281bl的長度大于第二貫穿晶片的 通孔281b2的長度，第二貫穿晶片的通孔281b2的長度又大于第三貫 穿晶片的通孔281b3的長度，第三貫穿晶片的通孔281b3的長度又大 于第四貫穿晶片的通孔281b4的長度。參照圖2C，在一個實(shí)施例中，四個復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu) 280a、 280b、 280c和280d以類似于排列圖2B的四個復(fù)合的貫穿晶 片的通孔結(jié)構(gòu)270的方式(即，以2行2列的陣列形式)排列，不同 之處在于，在同一行或同一列中，從一個結(jié)構(gòu)到下一個結(jié)構(gòu)，七個貫 穿晶片的通孔281的取向改變90度。例如，復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)280a的七個貫穿晶片的通孔 281在方向282a上延伸，而復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)280b的七個 貫穿晶片的通孔281在方向282b上延伸，其中，方向282b垂直于方 向282a。換句話說，在同一行中，從復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)280a 到復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)280b，七個貫穿晶片的通孔281的方向 從方向282a變?yōu)榉较?82b (即，改變90度)。又例如，復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)280a的七個貫穿晶片的通 孔281在方向282a上延伸，而復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)280d的七 個貫穿晶片的通孔281在方向282b上延伸，其中，方向282b垂直于 方向282a。換句話說，在同一列中，從復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu) 280a到復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)280d，七個貫穿晶片的通孔281 的方向從方向282a變?yōu)榉较?82b (即，改變90度)。圖3A示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的貫穿晶片的通孔300的頂視 圖。更具體地說，貫穿晶片的通孔300具有正弦形狀。在一個實(shí)施例 中，貫穿晶片的通孔300具有約12 ium的波長303、約4nm的寬度 301和約3 jim的厚度302。在一個實(shí)施例中，由中心線305和分段軸 (segment axis) 306形成的角度304是約45°。在一個實(shí)施例中，貫 穿晶片的通孔300的末端311是圃形的。假設(shè)形成溝槽替代貫穿晶片的通孔300 (即，該溝槽具有與貫穿 晶片的通孔300相同的尺寸、形狀和位置)。還假設(shè)使用CVD用填 充材料填充該溝槽。結(jié)果，填充材料從溝槽的側(cè)壁生長并會聚在溝槽 中的會聚面307上。與半導(dǎo)體晶片的頂面平行的平面通過會聚曲線308 與會聚面307相交。會聚曲線308的長度被視為貫穿晶片的通孔300 的長度。會聚距離309是填充材料從溝槽的側(cè)壁310生長到會聚面307 的距離。在一個實(shí)施例中，貫穿晶片的通孔300的長度是會聚距離309 的至少二十倍。圖3B示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu) 390的頂視圖。復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)390可以在晶片(未示出) 中形成。更具體地說，貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)390包括多個貫穿晶片的 通孔391 (為了圖解，這里示出了七個)。七個貫穿晶片的通孔391 中的每一個類似于圖3A的貫穿晶片的通孔300。在一個實(shí)施例中， 復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)390具有矩形的形狀。更具體地說，七個 貫穿晶片的通孔391中的四個在矩形的四邊上，其他三個貫穿晶片的 通孔391安排在矩形內(nèi)?？偠灾?，參照圖1A，貫穿晶片的通孔溝槽110的長度110b遠(yuǎn)大于貫穿晶片的通孔溝槽110的寬度110a。結(jié)果，盡管貫穿晶片的 通孔溝槽110的深度110c (圖1Aii)遠(yuǎn)大于貫穿晶片的通孔溝槽110 的寬度110a (高的縱橫比)，但是，由于長度110b遠(yuǎn)大于寬度110a， 可以用高質(zhì)量的金屬(優(yōu)選鎢)填充貫穿晶片的通孔溝槽110。在上述實(shí)施例中，參照圖2B，在每一個復(fù)合的貫穿晶片的通孔 結(jié)構(gòu)270中的貫穿晶片的通孔271的數(shù)目是七個。通常，貫穿晶片的 通孔結(jié)構(gòu)270可以具有不同數(shù)目的貫穿晶片的通孔271。例如，第一 貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)270可以具有5個貫穿晶片的通孔271，第二穿 晶片的通孔結(jié)構(gòu)270可以具有6個貫穿晶片的通孔271，第三穿晶片 的通孔結(jié)構(gòu)270可以具有7個貫穿晶片的通孔271，第四穿晶片的通 孔結(jié)構(gòu)270可以具有8個貫穿晶片的通孔271.應(yīng)該注意，本發(fā)明還可以應(yīng)用到薄的晶片以及可以為其找到合適 的蝕刻工藝的任何材料(例如，玻璃、金屬和陶瓷)的晶片。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的貫穿晶片的通孔410的透視圖。 貫穿晶片的通孔410類似于圖1G的貫穿晶片的通孔120，(即，具有 矩形板的形狀)，不同之處在于，貫穿晶片的通孔410的垂直邊緣417 是圓形的。與圖1G的貫穿晶片的通孔120，相似，貫穿晶片的通孔410 具有遠(yuǎn)大于其寬度412的長度(例如，是其寬度的至少10倍)。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的貫穿晶片的通孔500的頂視圖。 貫穿晶片的通孔500可以具有多個支流505和多個相交處520。盡管 在圖5中相交處520共4道，但是貫穿晶片的通孔500的相交處通常 可以是N道(N是大于2的整數(shù))。假設(shè)形成溝槽替代貫穿晶片的通孔500 (即，溝槽具有與貫穿晶 片的通孔500相同的尺寸、形狀和位置)。還假設(shè)使用CVD用填充 材料填充溝槽。結(jié)果，填充材料從溝槽的側(cè)壁生長并會聚在溝槽中的 會聚面510上。與半導(dǎo)體晶片的頂面平行的平面通過會聚曲線與會聚 面510相交(由于頂視圖的緣故，該會聚曲線與會聚面510重合。因 此，對二者可以使用相同的參考標(biāo)號510)。因?yàn)樨灤┚耐?00 具有多個支流505和多個相交處520，所以，會聚曲線510也具有多個支流和多個相交處。在一個實(shí)施例中，會聚曲線510的總長度是會 聚距離520的至少二十倍。應(yīng)該注意，在會聚曲線510上沒有閉合的回線。另外，在一個實(shí) 施例中，調(diào)節(jié)貫穿晶片的通孔500的相交處520，使得可以用CVD 方法填充相交處520。雖然本文為了示例的目的描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是對于 本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說很多改進(jìn)和變化是顯而易見的。因此，所附的 權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)包括落入在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)的所有這些改進(jìn)和 變化。
權(quán)利要求
1. 一種結(jié)構(gòu)，包括(a)晶片，該晶片包括(i)開口和(ii)晶片頂面，其中，該晶片頂面限定與所述晶片頂面垂直的第一參考方向；以及(b)處于開口中的貫穿晶片的通孔，其中，所述貫穿晶片的通孔具有矩形板的形狀，其中，所述貫穿晶片的通孔在所述第一參考方向上的高度基本上等于所述晶片在所述第一參考方向上的厚度，其中，所述貫穿晶片的通孔在第二參考方向上的長度是所述貫穿晶片的通孔在第三參考方向上的寬度的至少十倍，其中，所述貫穿晶片的通孔的所述高度是所述貫穿晶片的通孔的所述寬度的至少十倍，其中，所述第二參考方向和所述第三參考方向相互垂直，并且，其中，所述第二參考方向和所述第三參考方向都垂直于所述第一參考方向。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述貫穿晶片的通孔的 垂直邊緣是圓的。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，還包括電介質(zhì)層，該電介質(zhì)層 (i)夾在所述貫穿晶片的通孔和所述晶片之間，并且(ii)與所述貫穿晶片的通孔和所述晶片直接物理接觸。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，還包括頂墊結(jié)構(gòu)，該頂墊結(jié)構(gòu) (i)位于所述貫穿晶片的通孔的頂面上，并且(ii)與所述貫穿晶片的通孔和所述電介質(zhì)層直接物理和電接觸。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述頂墊結(jié)構(gòu)包含選自 包括銅和鋁的組中的材料。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的結(jié)構(gòu)，還包括底墊結(jié)構(gòu)，該底墊結(jié)構(gòu)(i)位于所述貫穿晶片的通孔的底面上，并且(ii)與所述貫穿晶片 的通孔和所述晶片直接物理接觸。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述底墊結(jié)構(gòu)包含選自 包括銅和鋁的組中的材料。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述貫穿晶片的通孔設(shè) 置于所述頂墊結(jié)構(gòu)和所述底墊結(jié)構(gòu)之間。
9、 一種結(jié)構(gòu)，包括(a) 晶片，該晶片包括(i) N個開口和(ii)晶片頂面， 其中，N是大于l的整數(shù)，并且其中，該晶片頂面限定與所述晶片頂面垂直的第 一參考方 向；以及(b) 處于N個開口中的N個貫穿晶片的通孔，其中，所述N個貫穿晶片的通孔中的每一個貫穿晶片的通 孔具有矩形板的形狀，其中，所述N個貫穿晶片的通孔相互平行，其中，所述N個貫穿晶片的通孔中的每一個貫穿晶片的通 孔在所述第一參考方向上的高度等于所述晶片的厚度，其中，所述N個貫穿晶片的通孔中的每一個貫穿晶片的通 孔在第二參考方向上的長度是所述每一個貫穿晶片的通孔在第三 參考方向上的寬度的至少十倍，其中，所述每一個貫穿晶片的通孔的所述高度是所述每一個貫穿晶片的通孔的所述寬度的至少十倍，其中，所述第二參考方向和所述第三參考方向相互垂直，并且，其中，所述第二參考方向和所述第三參考方向都垂直于所 述第一參考方向。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的結(jié)構(gòu)，還包括頂墊結(jié)構(gòu)，該頂墊結(jié)構(gòu) 與所有的所述N個貫穿晶片的通孔直接物理接觸。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述頂墊結(jié)構(gòu)包含選自包括銅和鋁的組中的材料。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的結(jié)構(gòu)，還包括底墊結(jié)構(gòu)，其中，所述底墊結(jié)構(gòu)與所有的所述N個貫穿晶片的通孔直接物 理接觸，其中，所述N個貫穿晶片的通孔設(shè)置在所述頂墊結(jié)構(gòu)和所述底 墊結(jié)構(gòu)之間，其中，所述N個貫穿晶片的通孔垂直于所述頂墊結(jié)構(gòu)和所述底 墊結(jié)構(gòu)，并且其中，所述底墊結(jié)構(gòu)包含選自包括銅和鋁的組中的材料。
13、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的結(jié)構(gòu)，還包括電介質(zhì)層，該電介質(zhì)層 (i)夾在所述晶片和所述N個貫穿晶片的通孔之間，并且(iO與所述晶片和所述N個貫穿晶片的通孔直接物理接觸。
14、 一種結(jié)構(gòu)，包括(a) 晶片，該晶片包括晶片頂面， 其中，該晶片頂面限定與所述晶片頂面垂直的第一參考方向；以及(b) M個復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)， 其中，M是大于1的整數(shù)，其中，所述M個復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)按行列陣列的形式排列，其中，對于i-l，......，M，所述M個復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)中的第i個復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)在所述晶片中包括Ni個貫 穿晶片的通孔，所述Ni個貫穿晶片的通孔中的每一個貫穿晶片的通孔 具有矩形板的形狀，其中，Ni是大于1的整數(shù)， 其中，所述Ni個貫穿晶片的通孔相互平行， 其中，在所述第i個復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)中，所述 Ni個貫穿晶片的通孔中的每一個貫穿晶片的通孔在所述第一參考 方向上的高度等于所述晶片在所述第一參考方向上的厚度，其中，在所述第i個復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)中，所述Ni個貫穿晶片的通孔中的每一個貫穿晶片的通孔在第二參考方向 上的長度是所述每一個貫穿晶片的通孔在第三參考方向上的寬度 的至少十倍，其中，所述每一個貫穿晶片的通孔的所述高度是所述每一 個貫穿晶片的通孔的所述寬度的至少十倍，其中，所述第二參考方向和所述第三參考方向相互垂直，并且，其中，所述第二參考方向和所述第三參考方向都垂直于所 述第一參考方向。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的結(jié)構(gòu)，其中，在同一列中所述M個復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)中的兩 個相鄰的復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)之間的距離Dc大于所述M個復(fù) 合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)的寬度，并且其中，在同一行中所述M個復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)中的兩 個相鄰的復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)之間的距離Dr大于所述M個復(fù) 合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)的寬度。
16、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述M個復(fù)合的貫穿 晶片的通孔結(jié)構(gòu)中的所有的貫穿晶片的通孔相互平行。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述M個復(fù)合的貫穿 晶片的通孔結(jié)構(gòu)中的所有的貫穿晶片的通孔在所述第二參考方向上 具有相同的長度。
18、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述M個復(fù)合的貫穿 晶片的通孔結(jié)構(gòu)中的所有的貫穿晶片的通孔在所述第二參考方向上 并不都具有相同的長度。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的結(jié)構(gòu)，其中，對于i-l，......，M，在第i個復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)中，如果所述Ni個貫穿晶片的通孔 中的第一貫穿晶片的通孔比所述Nj個貫穿晶片的通孔中的第二貫穿 晶片的通孔更靠近所述第i個復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)的中心，則所述第一貫穿晶片的通孔在參考方向上的第一長度大于所述第二貫 穿晶片的通孔在該參考方向上的第二長度。
20、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的結(jié)構(gòu)，其中，第一復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)中的Ni個貫穿晶片的通 孔的第一方向垂直于第二復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)中的N2個貫穿 晶片的通孔的第二方向，并且其中，所述第一復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)和所述第二復(fù)合的貫 穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)處于所述陣列的同 一行中。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的結(jié)構(gòu)，其中，第三復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)中的N3個貫穿晶片的通 孔的第三方向垂直于所述第一方向，并且其中，所述第三復(fù)合的貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)和所述第一復(fù)合的貫 穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)處于所述陣列的同 一列中。
22、 一種結(jié)構(gòu)，包括(a) 晶片，該晶片包括(i)開口和(ii)晶片頂面，其中，該晶片頂面限定與所述晶片頂面垂直的第一參考方 向；以及(b) 處于開口中的貫穿晶片的通孔，其中，如果通過CVD (化學(xué)氣相沉積)用填充材料填充具 有與所述貫穿晶片的通孔相同的尺寸、形狀和位置的溝槽，則所 述填充材料從所迷溝槽的側(cè)壁生長并會聚在會聚面上，其中，與所述第一參考方向垂直的平面通過會聚曲線與所 述會聚面相交，其中，所述會聚曲線不包含閉合的回線，其中，所述貫穿晶片的通孔在所述第一參考方向上的高度 基本上等于所述晶片在所述第一參考方向上的厚度，其中，所述會聚曲線的長度是所述填充材料從所述溝槽的 側(cè)壁生長到所述會聚面的會聚距離的至少二十倍，其中，所述貫穿晶片的通孔的所述高度是所述會聚距離的至少20倍。
23、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述會聚曲線至少具 有N道相交處，N是大于2的整數(shù)。
24、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述會聚曲線具有正 弦形狀。
25、 根據(jù)權(quán)利要求24所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述正弦形狀具有約 12 |Lim的波長。
26、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的結(jié)構(gòu)，還包括電介質(zhì)層，該電介質(zhì) 層(i)夾在所述貫穿晶片的通孔和所述晶片之間，并且(H)與所述 貫穿晶片的通孔和所述晶片直接物理接觸。
27、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的結(jié)構(gòu)，還包括頂墊結(jié)構(gòu)，該頂墊結(jié) 構(gòu)(i)位于所述貫穿晶片的通孔的頂面上，并且(ii)與所述貫穿晶 片的通孔和所述電介質(zhì)層直接物理接觸。
28、 根據(jù)權(quán)利要求27所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述頂墊結(jié)構(gòu)包含選 自包括銅和鋁的組中的材料。
29、 根據(jù)權(quán)利要求28所述的結(jié)構(gòu)，還包括底墊結(jié)構(gòu)，該底墊結(jié) 構(gòu)(i)位于所述貫穿晶片的通孔的底面上，并且(ii)與所述貫穿晶 片的通孔和所述晶片直接物理和電接觸。
30、 根據(jù)權(quán)利要求29所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述貫穿晶片的通孔 設(shè)置于所述頂墊結(jié)構(gòu)和所述底墊結(jié)構(gòu)之間。
31、 一種結(jié)構(gòu)制造方法，包括提供晶片，該晶片包括晶片頂面，該晶片頂面限定與所述晶片頂 面垂直的第一參考方向；在所述晶片中形成貫穿晶片的通孔溝槽，其中，所述貫穿晶片的通孔溝槽具有矩形板的形狀， 其中，所述貫穿晶片的通孔溝槽在第二參考方向上的長度是 所述貫穿晶片的通孔溝槽在第三參考方向上的寬度的至少十倍，其中，所述第二參考方向和所述第三參考方向相互垂直，并且其中，所述第二參考方向和所述第三參考方向都垂直于所述 第一參考方向。
32、 根據(jù)權(quán)利要求31所述的結(jié)構(gòu)，還包括在所述貫穿晶片的通 孔溝槽的側(cè)壁和底壁上形成電介質(zhì)層。
33、 根據(jù)權(quán)利要求32所述的結(jié)構(gòu)，還包括在進(jìn)行所述的形成 電介質(zhì)層的步驟之后，用導(dǎo)電材料填充所述貫穿晶片的通孔溝槽，以在所述貫穿晶片的通孔溝槽中產(chǎn)生貫穿晶片的通孔。
34、 根據(jù)權(quán)利要求33所述的結(jié)構(gòu)，還包括在進(jìn)行所述的用導(dǎo)電材料填充所述貫穿晶片的通孔溝槽的步驟之后，機(jī)械研磨所述晶片 的底面，直到所述貫穿晶片的通孔的底面暴露于周圍環(huán)境下為止。
35、 根據(jù)權(quán)利要求34所述的結(jié)構(gòu)，還包括在進(jìn)行所述的機(jī)械 研磨所述晶片的底面的步驟之后，在所述貫穿晶片的通孔的研磨面上 形成底墊結(jié)構(gòu)，使得所述底墊結(jié)構(gòu)與所述貫穿晶片的通孔直接物理接
全文摘要
一種貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)及其形成方法。該貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)包括具有開口和晶片頂面的晶片。該晶片頂面限定與所述晶片頂面垂直的第一參考方向。所述貫穿晶片的通孔結(jié)構(gòu)還包括處于開口中的貫穿晶片的通孔。所述貫穿晶片的通孔具有矩形板的形狀。所述貫穿晶片的通孔在所述第一參考方向上的高度基本上等于所述晶片在所述第一參考方向上的厚度。所述貫穿晶片的通孔在第二參考方向上的長度是所述貫穿晶片的通孔在第三參考方向上的寬度的至少十倍。所述第一參考方向、所述第二參考方向和所述第三參考方向相互垂直。
文檔編號H01L21/60GK101276801SQ20081008308
公開日2008年10月1日 申請日期2008年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月23日
發(fā)明者B·C·韋伯, C·K-I·曾, E·J·斯普羅吉斯, K·J·斯坦, P·S·安德雷, T·D·蘇里文, 王平川 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司