本技術(shù)涉及半導(dǎo)體裝置。具體地，本發(fā)明涉及形成有貫通電極的半導(dǎo)體裝置及制造半導(dǎo)體裝置的方法。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，在各種半導(dǎo)體裝置中，為了進(jìn)一步的更高集成化的目的，使用貫通電極的三維集成化技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)得到了發(fā)展。在貫通電極形成在諸如硅的半導(dǎo)體基板上的情況下，寄生電容形成在貫通電極與半導(dǎo)體基板之間，并且信號(hào)傳輸性能可能劣化。因此，提出了圍繞貫通電極中的通孔形成環(huán)狀溝槽以使通孔中的導(dǎo)體與周?chē)糸_(kāi)的半導(dǎo)體裝置(例如參見(jiàn)專利文獻(xiàn)1)。

2、引用列表

3、專利文獻(xiàn)

4、專利文獻(xiàn)1：日本專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2013-251539

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的問(wèn)題

2、在上述傳統(tǒng)技術(shù)中，通孔中的導(dǎo)體被環(huán)狀溝槽隔開(kāi)，因此降低了寄生電容并且提高了貫通電極的可靠性。但是，在上述半導(dǎo)體裝置中，難以進(jìn)一步提高以成品率等為代表的可靠性。

3、本發(fā)明是鑒于這種情況而做出的，并且其目的在于提高圍繞通孔形成有環(huán)狀溝槽的半導(dǎo)體裝置的可靠性。

4、問(wèn)題的方案

5、已做出本技術(shù)以解決上述問(wèn)題，并且其第一方面是一種半導(dǎo)體裝置及制造該半導(dǎo)體裝置的方法，該半導(dǎo)體裝置包括：半導(dǎo)體基板，具有形成在半導(dǎo)體基板的前表面上的布線層；通孔，貫穿半導(dǎo)體基板；貫通布線，沿著通孔的側(cè)表面形成；以及環(huán)狀溝槽，從與半導(dǎo)體基板的相對(duì)于前表面后表面垂直的方向觀察，包圍通孔的周緣。這帶來(lái)了提高可靠性的效果。

6、另外，在第一方面中，從與后表面平行的方向觀察，可以在環(huán)狀溝槽的內(nèi)部形成有腔體。這帶來(lái)了降低寄生電容的效果。

7、另外，第一方面還可以包括覆蓋半導(dǎo)體基板的相對(duì)于前表面的后表面的后表面絕緣膜，其中，后表面絕緣膜可以包括層疊的第一后表面絕緣膜和第二后表面絕緣膜，并且第二后表面絕緣膜可以覆蓋后表面，并且覆蓋通孔和環(huán)狀溝槽中的至少一個(gè)的側(cè)壁。這帶來(lái)了提高絕緣特性和對(duì)機(jī)械應(yīng)力的耐受性的效果。

8、此外，第一方面還可以包括圍繞通孔的底部形成的第一元件隔離區(qū)域。這帶來(lái)了抑制凹口或拖尾形狀的形成的效果。

9、另外，在第一方面中，第二后表面絕緣膜可以包括固定電荷膜。這帶來(lái)了減少缺陷對(duì)介面和前表面的影響的效果。

10、另外，在第一方面中，通孔可以包括第一通孔和第二通孔，可以圍繞第一通孔形成有環(huán)狀溝槽，并且可以圍繞第二通孔未形成有環(huán)狀溝槽。這帶來(lái)了實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸性能和集成化的效果。

11、另外，在第一方面中，通孔可以包括在與后表面平行的方向上彼此相鄰地布置的第一通孔和第二通孔，環(huán)狀溝槽可以包括圍繞第一通孔形成的第一環(huán)狀溝槽以及圍繞第二通孔形成的第二環(huán)狀溝槽，并且第一環(huán)狀溝槽可以與第二環(huán)狀溝槽共用部分。這帶來(lái)了貫通電極的間距減小的效果。

12、此外，在第一方面中，第一環(huán)狀溝槽和第二環(huán)狀溝槽共用的部分的寬度可以與未共用的部分的寬度基本相同。這帶來(lái)了減少后表面絕緣膜進(jìn)入環(huán)狀溝槽的進(jìn)入量的變化的效果。

13、此外，第一方面還可以包括：覆蓋半導(dǎo)體基板的相對(duì)于前表面的后表面的后表面絕緣膜；以及在后表面中沿著通孔的周緣和后表面絕緣膜形成的后表面再布線。這帶來(lái)了貫通電極經(jīng)由后表面再布線電氣連接的效果。

14、另外，在第一方面中，圍繞通孔形成的后表面再布線的外周可以比環(huán)狀溝槽的外周大。這帶來(lái)了提高布線可靠性的效果。

15、另外，在第一方面中，后表面再布線中橫穿環(huán)狀溝槽的部分的寬度可以比其他部分厚。這帶來(lái)了提高布線可靠性的效果。

16、另外，在第一方面中，外周比通孔的外周大的開(kāi)口可以形成在后表面絕緣膜中，并且圍繞通孔的后表面再布線可以覆蓋開(kāi)口的內(nèi)側(cè)的后表面。這帶來(lái)了應(yīng)力減小且成品率增加的效果。

17、此外，第一方面還可以包括：片上透鏡；光電轉(zhuǎn)換部；以及外部端子。這帶來(lái)了半導(dǎo)體裝置用作固態(tài)成像裝置的效果。

18、此外，第一方面還可以包括覆蓋半導(dǎo)體基板的相對(duì)于前表面的后表面的后表面絕緣膜，其中，后表面絕緣膜的端部可以包括具有錐度的形狀。這帶來(lái)了提高可靠性的效果。

19、另外，在第一方面中，通孔的直徑可以是環(huán)狀溝槽的寬度的1.5至4.0倍。這帶來(lái)了降低制造成本的效果。

20、另外，在第一方面中，通孔的直徑可以是環(huán)狀溝槽的寬度的2.0至3.0倍。這帶來(lái)了降低制造成本的效果。

21、此外，第一方面還可以包括覆蓋絕緣膜和通孔的焊料掩膜，其中，從與后表面平行的方向觀察，可以在通孔的內(nèi)部形成有由焊料掩膜封堵的腔體。這帶來(lái)了提高可靠性的效果。

22、另外，第一方面還可以包括形成在通孔與環(huán)狀溝槽之間并且介電常數(shù)比半導(dǎo)體基板的介電常數(shù)低的低k材料。這帶來(lái)了便于高集成化的效果。

23、此外，第一方面還可以包括覆蓋半導(dǎo)體基板的相對(duì)于前表面的后表面并且覆蓋環(huán)狀溝槽的后表面絕緣膜，其中，焊料掩膜還可以覆蓋后表面絕緣膜。這帶來(lái)了便于高集成化的效果。

24、此外，在第一方面中，低k材料可以覆蓋半導(dǎo)體基板的相對(duì)于前表面的后表面，并且焊料掩模還可以覆蓋低k材料和環(huán)狀溝槽。這帶來(lái)了不需要后表面絕緣膜的效果。

25、此外，第一方面還可以包括形成在布線層與環(huán)狀溝槽之間的元件隔離區(qū)域。這帶來(lái)了布線層的布局自由度提高并且半導(dǎo)體元件的集成度提高的效果。

26、另外，在第一方面中，布線層可以包括形成在通孔與環(huán)狀溝槽之間的偽柵極。這帶來(lái)了柵電極的禁止區(qū)域減小的效果。

27、另外，第一方面還可以包括：覆蓋半導(dǎo)體基板的相對(duì)于前表面的后表面的后表面絕緣膜；以及與布線層相鄰并且覆蓋通孔的周緣的絕緣的增強(qiáng)膜。這帶來(lái)了抑制半導(dǎo)體基板剝離的效果。

28、另外，在第一方面中，從與后表面平行的方向觀察，通孔可以在預(yù)定的深度位置具有臺(tái)階，后表面絕緣膜可以在從后表面至該深度位置的范圍內(nèi)覆蓋通孔的周緣，并且增強(qiáng)膜可以在從該深度位置至布線層的范圍內(nèi)覆蓋通孔的周緣，并且從垂直方向觀察，形成在半導(dǎo)體基板的基材與通孔之間。這帶來(lái)了抑制半導(dǎo)體基板剝離的效果。

29、此外，在第一方面中，通孔和增強(qiáng)膜中的每一個(gè)的從平行方向觀察的截面形狀可以具有曲線的錐度。這帶來(lái)了便于在回刻時(shí)調(diào)整截面形狀的效果。

30、另外，在第一方面中，從與后表面平行的方向觀察，通孔可以在預(yù)定的深度位置具有臺(tái)階，增強(qiáng)膜可以在從該深度位置至布線層的范圍內(nèi)覆蓋通孔的周緣，并且后表面絕緣膜可以覆蓋通孔的周緣和增強(qiáng)膜的周緣。這帶來(lái)了抑制半導(dǎo)體基板剝離的效果。

31、另外，在第一方面中，從垂直方向觀察，通孔的形狀可以包括圓形或多邊形。這帶來(lái)了抑制半導(dǎo)體基板剝離的效果。

32、另外，在第一方面中，從垂直方向觀察，通孔可以覆蓋通孔的整個(gè)周緣。這帶來(lái)了抑制半導(dǎo)體基板剝離的效果。

33、另外，在第一方面中，從垂直方向觀察，增強(qiáng)膜可以覆蓋通孔的部分周緣。這帶來(lái)了抑制寄生電容的效果。

34、另外，在第一方面中，從與后表面平行的方向觀察，半導(dǎo)體基板的基材可以在預(yù)定的深度位置具有臺(tái)階，后表面絕緣膜可以在從后表面至該深度位置的范圍內(nèi)覆蓋通孔的周緣，并且增強(qiáng)膜可以在從該深度位置至布線層的范圍內(nèi)覆蓋通孔的周緣。這帶來(lái)了不需要在通孔中設(shè)置臺(tái)階的效果。

35、另外，第一方面還可以包括在環(huán)狀溝槽中與布線層相鄰地布設(shè)的第一保護(hù)構(gòu)件。這帶來(lái)了抑制半導(dǎo)體基板剝離的效果。

36、另外，在第一方面中，第一保護(hù)構(gòu)件可以包括絕緣樹(shù)脂或無(wú)機(jī)膜。這帶來(lái)了抑制半導(dǎo)體基板剝離的效果。

37、另外，在第一方面中，從與后表面平行的方向觀察，第一保護(hù)構(gòu)件的形狀可以朝布線層側(cè)凹陷。這帶來(lái)了有利于高速傳輸?shù)男Ч?/p>

38、另外，在第一方面中，第一保護(hù)構(gòu)件可以覆蓋環(huán)狀溝槽的內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)的兩個(gè)角部。這帶來(lái)了抑制半導(dǎo)體基板剝離的效果。

39、另外，在第一方面中，第一保護(hù)構(gòu)件可以僅覆蓋環(huán)狀溝槽的內(nèi)周側(cè)的角部。這帶來(lái)了有利于高速傳輸?shù)男Ч?/p>

40、另外，第一方面還可以包括在通孔中與布線層相鄰地布設(shè)的第二保護(hù)構(gòu)件。這帶來(lái)了抑制半導(dǎo)體基板剝離的效果。

41、另外，第一方面還可以包括覆蓋半導(dǎo)體基板的相對(duì)于前表面的后表面的后表面絕緣膜，其中，環(huán)狀溝槽在布線層側(cè)的寬度可以比環(huán)狀溝槽在后表面絕緣膜側(cè)的寬度窄。這帶來(lái)了不需要保護(hù)構(gòu)件的效果。

42、另外，在第一方面中，從與后表面平行的方向觀察，環(huán)狀溝槽的截面形狀可以具有錐度。這帶來(lái)了不需要保護(hù)構(gòu)件的效果。

43、另外，在第一方面中，從與后表面平行的方向觀察，環(huán)狀溝槽的角部可以被圓滑化。這帶來(lái)了不需要保護(hù)構(gòu)件的效果。

44、此外，在第一方面中，角部可以位于布線層中。這帶來(lái)了抑制半導(dǎo)體基板剝離的效果。

45、另外，在第一方面中，角部可以跨過(guò)半導(dǎo)體基板與布線層的邊界。這帶來(lái)了抑制半導(dǎo)體基板剝離的效果。

46、另外，在第一方面中，環(huán)狀溝槽的內(nèi)周和外周中可以僅內(nèi)周側(cè)的角部被圓滑化。這帶來(lái)了抑制半導(dǎo)體基板剝離的效果。

47、另外，第一方面還可以包括：形成在環(huán)狀溝槽與通孔之間的絕緣膜；以及形成在絕緣膜中的環(huán)狀的耗盡層。這帶來(lái)了提高裝置可靠性的效果。

48、此外，在第一方面中，絕緣膜可以具有形成在耗盡層的端部的預(yù)定數(shù)量的開(kāi)口。這帶來(lái)了去除環(huán)形硅的效果。

49、另外，在第一方面中，可以在端部形成有作為開(kāi)口的孔。這帶來(lái)了去除環(huán)形硅的效果。

50、另外，在第一方面中，可以在端部形成有作為開(kāi)口的狹縫。這帶來(lái)了去除環(huán)形硅的效果。

51、此外，第一方面還可以包括嵌入在環(huán)狀溝槽中的導(dǎo)電金屬。這帶來(lái)了提高半導(dǎo)體基板的強(qiáng)度的效果。

52、另外，在第一方面中，貫通布線的電勢(shì)可以與導(dǎo)電金屬的電勢(shì)不同。這帶來(lái)了阻擋來(lái)自外部的電磁波的效果。

53、另外，在第一方面中，還可以包括覆蓋環(huán)狀溝槽的側(cè)表面的第一絕緣膜。這帶來(lái)了使導(dǎo)電金屬絕緣的效果。

54、另外，第一方面還可以包括覆蓋通孔的側(cè)表面的第二絕緣膜。這帶來(lái)了使貫通布線絕緣的效果。

55、此外，第一方面還可以包括：覆蓋環(huán)狀溝槽的側(cè)表面的第一阻擋金屬；以及覆蓋通孔的側(cè)表面的第二阻擋金屬，其中，第一阻擋金屬和第二阻擋金屬中的每一個(gè)可以包括鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭和釕中的任一種。這帶來(lái)了提高可靠性的效果。

56、此外，在第一方面中，導(dǎo)電金屬可以包括銅、鋁、鎢、鈷、銀、金、鐵和鉛中的任一種。這帶來(lái)了阻擋來(lái)自外部的電磁波的效果。

57、另外，在第一方面中，環(huán)狀溝槽可以包括第一環(huán)狀溝槽和形成在第一環(huán)狀溝槽與通孔之間的第二環(huán)狀溝槽。這帶來(lái)了降低寄生電容的效果。

58、另外，在第一方面中，導(dǎo)電金屬可以包括嵌入在第一環(huán)狀溝槽中的第一導(dǎo)電金屬以及嵌入在第二環(huán)狀溝槽中的第二導(dǎo)電金屬，并且第二導(dǎo)電金屬可以與第一導(dǎo)電金屬的種類不同。這帶來(lái)了阻擋多種電磁波的效果。