半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制作領(lǐng)域技術(shù)，特別涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體制作技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體器件為了達(dá)到更快的運(yùn)算速度、更大的資料存儲量以及更多的功能，半導(dǎo)體芯片向更高集成度方向發(fā)展。而半導(dǎo)體芯片的集成度越高，半導(dǎo)體器件的特征尺寸(⑶:Critical Dimens1n)越小。
[0003]三維集成電路(IC:1ntegrated Circuit)是利用先進(jìn)的芯片堆疊技術(shù)制備而成，其是將具不同功能的芯片堆疊成具有三維結(jié)構(gòu)的集成電路。相較于二維結(jié)構(gòu)的集成電路，三維集成電路的堆疊技術(shù)不僅可使三維集成電路信號傳遞路徑縮短，還可以使三維集成電路的運(yùn)行速度加快；簡言之，三維集成電路的堆疊技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):滿足半導(dǎo)體器件更高性能、更小尺寸、更低功耗以及更多功能的需求。
[0004]要實(shí)現(xiàn)三維集成電路的堆疊技術(shù)，娃通孔技術(shù)(TSV:Trough Silicon Via)是新一代使堆疊的芯片能夠互連的技術(shù)，是目前熱門的關(guān)鍵技術(shù)之一。TSV技術(shù)使得集成電路中芯片間的信號傳遞路徑更短，因此三維集成電路的運(yùn)行速度更快，且不存在堆疊芯片數(shù)目的限制。
[0005]TSV技術(shù)是通過在芯片和芯片之間、晶圓和晶圓之間制作垂直導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)芯片之間互連的最新技術(shù)。與傳統(tǒng)集成電路封裝鍵合的疊加技術(shù)不同，TSV技術(shù)能夠使芯片在三維方向堆疊的密度最大，外形尺寸最小，大大改善芯片速度和低功耗的性能，因此,TSV技術(shù)也被稱為三維(3D)TSV技術(shù)。TSV技術(shù)的主要優(yōu)勢為:具有最小的尺寸和重量，將不同種類的技術(shù)集成到單個封裝中，用短的垂直互連代替長的二維(2D)互連，降低寄生效應(yīng)和功耗等。
[0006]然而，現(xiàn)有采用TSV技術(shù)形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能以及可靠性有待提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明解決的問題是如何避免位于通孔底部和側(cè)壁表面的金屬層被刻蝕去除，提高形成的再分布層的質(zhì)量，從而提高半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能和可靠性。
[0008]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括:提供基底，在所述基底內(nèi)形成有通孔；形成覆蓋于所述基底表面、通孔底部和側(cè)壁表面的金屬層；在所述金屬層表面形成苯并環(huán)丁烯層；在所述苯并環(huán)丁烯層表面形成光刻膠膜，所述光刻膠膜封閉所述通孔；對所述光刻膠膜進(jìn)行烘烤處理；圖形化所述光刻膠膜形成光刻膠層，所述光刻膠層位于通孔上方；圖形化所述苯并環(huán)丁烯層，暴露出金屬層表面；以所述光刻膠層為掩膜，刻蝕所述暴露的金屬層直至暴露出基底表面，剩余的金屬層為再分布層；去除所述光刻膠層以及苯并環(huán)丁烯層。
[0009]可選的，所述光刻膠膜封閉所述通孔后，通孔內(nèi)具有空氣。
[0010]可選的，在所述烘烤處理過程中，通孔內(nèi)的空氣體積膨脹。
[0011]可選的，所述烘烤處理包括前烘處理以及后烘處理。
[0012]可選的，采用化學(xué)氣相沉積工藝形成所述苯并環(huán)丁烯層。
[0013]可選的，所述化學(xué)氣相沉積工藝的工藝參數(shù)為:反應(yīng)原材料包括二乙烯基硅氧烷一雙苯丙環(huán)丁烯，在100度至200度加熱環(huán)境下使所述反應(yīng)原材料氣化，通過He、Ar或N2作為載氣將氣化后的反應(yīng)原材料引入反應(yīng)腔室中，反應(yīng)腔室溫度為300度至400度，反應(yīng)腔室壓強(qiáng)為2托至5托。
[0014]可選的，采用旋轉(zhuǎn)涂覆工藝形成所述光刻膠膜。
[0015]可選的，采用曝光顯影處理圖形化所述光刻膠膜。
[0016]可選的，所述金屬層的材料為
[0017]可選的，采用曝光顯影處理，圖形化所述并環(huán)丁烯層。
[0018]可選的，在同一道工藝步驟中，圖形化所述光刻膠膜以及苯并環(huán)丁烯層。
[0019]可選的，采用濕法刻蝕工藝刻蝕去除金屬層直至暴露出基底表面。
[0020]可選的，所述濕法刻蝕工藝對金屬層的刻蝕速率大于對苯并環(huán)丁烯層的刻蝕速率。
[0021]可選的，所述濕法刻蝕工藝的刻蝕液體包括硝酸、硫酸、雙氧水、氟化銨以及去離子水的混合溶液，其中，硝酸與混合溶液的質(zhì)量百分比小于10 %，硫酸與混合溶液的質(zhì)量百分比小于5%，雙氧水與混合溶液的質(zhì)量百分比小于8%，氟化銨與混合溶液的質(zhì)量百分比小于5%。
[0022]可選的，采用灰化工藝去除所述光刻膠層以及苯并環(huán)丁烯層。
[0023]可選的，在所述基底內(nèi)形成通孔的工藝步驟包括:提供基底；在所述基底表面形成圖形化的掩膜層；以所述圖形化的掩膜層為掩膜，刻蝕去除部分厚度的基底，在所述基底內(nèi)形成通孔；去除圖形化的掩膜層。
[0024]可選的，所述通孔為硅通孔。
[0025]可選的，還包括步驟:在所述再分布層表面形成絕緣層，且所述絕緣層填充滿所述通孔。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0027]本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法中，在基底表面、通孔底部和側(cè)壁表面形成金屬層之后，在金屬層表面形成苯并環(huán)丁烯層；在苯并環(huán)丁烯層表面形成光刻膠膜，所述光刻膠膜封閉所述通孔，受到通孔尺寸的影響以及光刻膠膜形成工藝的影響，所述光刻膠膜難以填充通孔，因此通孔內(nèi)具有空氣，與未形成有苯并環(huán)丁烯層相比較，本發(fā)明實(shí)施例中通孔內(nèi)的空氣含量要少的多；對光刻膠膜進(jìn)行烘烤處理以及圖形化過程中，通孔內(nèi)通孔體積膨脹對形成的光刻膠層的形貌影響較小，減小位于通孔上方的光刻膠層的形貌變化量。
[0028]同時，由于通孔內(nèi)的金屬層表面形成有苯并環(huán)丁烯層，即使位于通孔上方的光刻膠層的厚度變薄，所述苯并環(huán)丁烯層仍能起到保護(hù)通孔內(nèi)金屬層不被刻蝕的作用，提高形成的再分布層的質(zhì)量，從而提高半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的可靠性即電學(xué)性能。
[0029]進(jìn)一步，為了提高苯并環(huán)丁烯層的臺階覆蓋性，使得位于通孔內(nèi)的金屬層表面全部被苯并環(huán)丁烯層所覆蓋，本發(fā)明實(shí)施例采用化學(xué)氣相沉積工藝形成所述苯并環(huán)丁烯層。
[0030]更進(jìn)一步，采用灰化工藝去除所述光刻膠層以及苯并環(huán)丁烯層，防止去除苯并環(huán)丁烯層的工藝對再分布層造成損傷，從而進(jìn)一步提高半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的可靠性及電學(xué)性能。
【附圖說明】
[0031]圖1至圖2為一實(shí)施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3至圖12為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]由【背景技術(shù)】可知，現(xiàn)有技術(shù)采用TSV技術(shù)形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能以及可靠性有待提聞。
[0034]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，位于TSV通孔底部和側(cè)壁表面的再布線層(RDL, Redistribut1nLayer)的性能差，具體的，位于TSV通孔底部和側(cè)壁表面某些區(qū)域的再布線層厚度非常薄、甚至未被再布線層覆蓋，這是導(dǎo)致半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能以及可靠性差的一個重要原因。
[0035]針對半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法進(jìn)行研究，形成所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的工藝步驟包括:
[0036]請參考圖1，提供基底100，在所述基底100內(nèi)形成通孔101 ;在所述基底100表面、通孔101底部和側(cè)壁表面形成金屬層102 ;采用旋涂工藝形成初始光刻膠層103，所述初始光刻膠層103覆蓋