具有超厚金属的半导体结构和制造方法技术

本发明专利技术实施例提供了一种具有超厚金属(UTM)的半导体结构。半导体结构包括衬底；位于衬底上方的金属层；以及位于金属层上方的UTM。UTM的面积密度大于40％和UTM的厚度等于或大于6微米。本发明专利技术提供了一种用于制造具有UTM的半导体结构的方法。方法包括：通过第一掩模将介电层图案化为具有多个沟槽，通过第二掩模图案化设置在相邻的沟槽之间的台面上的光刻胶，以及在多个沟槽中选择性地镀导电材料。本发明专利技术实施例涉及具有超厚金属的半导体结构和制造方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例涉及具有超厚金属(UTM)的半导体结构和制造具有UTM的半导体结构的方法。
技术介绍
半导体集成电路(IC)产业已经产生了各种器件以解决多种不同领域的问题，包括射频(RF)通信。在越来越流行的同时，改进RF集成电路对半导体工艺提出了特别的要求。一些RF电路采用超厚的金属层，甚至是用于电感和其他性能的超厚金属层(UTM)。然而，一些传统的半导体加工技术不容易大规模使用UTM。在一些情况下，半导体集成电路(IC)器件，诸如射频(RF)IC器件，包括堆叠的金属层。一些RFIC采用金属层和超厚金属(UTM)层，其中，UTM层比金属层具有更大的厚度。例如，当一些金属层的厚度范围介于从约至约时，一些UTM层的厚度在从约至约的范围内。在一些RFIC中，一个或多个UTM层形成在通过绝缘层分隔开的金属层上方，除了通过一个或多个通孔连接的金属和UTM层的那些部分之外。
技术实现思路
根据本专利技术的一些实施例，提供了一种半导体结构，包括：衬底；金属层，位于所述衬底上方；以及超厚金属(UTM)，位于所述金属层上方，其中，所述超厚金属的厚度等于或大于6微米。根据本专利技术的另一些实施例，还提供了一种半导体结构，包括：衬底；金属层，位于所述衬底上方；以及电感器，位于所述金属层上方，包括：下部金属；和上部金属，通过通孔电连接至所述下部金属，其中，所述下部金属的厚度等于或大于6微米。根据本专利技术的又一些实施例，还提供了一种用于制造半导体结构的方法，包括：通过第一掩模将介电层图案化为具有多个沟槽；通过第二掩模图案化设置在相邻的沟槽之间的台面上的光刻胶；以及在所述多个沟槽中选择性地镀导电材料。附图说明当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本专利技术的方面。应该强调的是，根据工业中的标准实践，各个部件没有被按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意地增加或减少。图1是根据本专利技术的一些实施例的具有超厚金属(UTM)的半导体结构的截面图。图2是根据本专利技术的一些实施例的具有UTM的半导体结构的顶视图。图3是根据本专利技术的一些实施例的具有UTM的半导体结构。图4是根据本专利技术的一些实施例的具有电感器的半导体结构。图5是根据本专利技术的一些实施例的具有电感器的半导体结构。图6是根据本专利技术的一些实施例的具有电感器的半导体结构的顶视图。图7至图19示出了根据本专利技术的一些实施例的具有UTM的半导体结构的形成的局部截面图。图20是根据本专利技术的一些实施例的具有集成的电压调节器的半导体结构。具体实施方式旨在结合附图来阅读对说明性实施例的这种描述，附图被认为是整个撰写的说明书的部分。在本文公开的实施例的描述中，对方向或方位的任何参考仅仅旨在便于描述并且不旨在以任何方式限制本专利技术的范围。诸如“下方”、“上方”、“水平”、“垂直”、“在…之上”、“在…之下”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”等的空间相对位置的术语及其派生词(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等)应当被解释为代表在论述的附图中当时描述和示出的方位。这些空间相对位置术语仅仅是为了便于描述和并不需要装置在特定方位上构建或操作。诸如“附接”“附属”“连接”和“互连”是指其中结构直接地或这通过中间结构固定或附接至另一个结构的关系，以及均可移动或刚性附接或关系，除非另有其他描述。此外，通过参考优选的实施例来示出本专利技术的特征和益处。因此，本专利技术不应在表述上限制于这些优选的实施例，其中，这些优选的实施例示出可能单独地存在的部件的非限制性组合或部件的其他组合；本专利技术的范围通过所附权利要求进行限定。在附图中，贯穿各个视图，相同的参考标号用于代表相同或类似的元件，并且示出和描述了本专利技术的示例性实施例。这些图不必按比例绘制，并且在一些情况下，位于合适的位置的图可以被放大和/或简化以仅用于说明性的目的。基于本专利技术的以下示例性实施例，本领域普通技术人员可以认识到本专利技术的许多可能的应用和变形。由于缺少挥发性的铜化合物，不能通过光刻胶掩蔽和等离子体蚀刻的以前的技术来图案化铜，光刻胶掩蔽和等离子体蚀刻的以前的技术已经被极大成功地应用于铝。等离子体蚀刻铜的无能需要金属图案化工艺的激烈的反思并且这一反思的结果是成为附加图案化的工艺，附加图案化也称为“镶嵌”或“双镶嵌”工艺，通过类比于金属镶嵌的传统技术。在这个工艺中，下面的介电层被图案化为具有开口沟槽，其中，导体应当处于开口沟槽中。在该绝缘体上沉积显著地过填充该沟槽的铜的厚涂层，并且化学机械抛光(CMP)是用来去除在绝缘层的顶部之上延伸的铜(俗称过载)。埋入绝缘层的沟槽内的铜不被去除，并且变成图案化的导体。在本专利技术中，通过术语镶嵌是指镶嵌互连结构，例如，单和双镶嵌结构，包括孔、接触开口和沟槽线。此外，“铜”将被理解为包括铜及其合金。由于在开口沟槽中沉积铜对下面的晶圆作为一个整体施加拉伸应力的事实，因此铜层的厚度被限制于不能严重导致晶圆翘曲的量。例如，在镶嵌方案下制备的3μm厚的铜可能贡献于在12英寸晶圆上的约600μm的翘曲。在当需要超厚金属(UTM)以便例如在后段金属化操作中减小金属电阻的情况下，沉积UTM铜成为问题。详细地说明，如果需要10μm厚的铜以满足器件规格，可以应用重复三次3μm厚的铜沉积，结果导致超过2000μm的严重的晶圆翘曲。由此，需要用于在镶嵌方案下沉积超过3μm的UTM铜的新结构和方法。在整个说明书中，术语“UTM”指的是电介质中的所有的UTM线的集合。在一些实施例中，UTM形成电感器的一部分。在其他实施例中，UTM形成电容器的一部分。还是在其他实施例中，UTM形成电源线的一部分。在本专利技术中，UTM可以应用于晶体管结构的顶部金属层中或者前述的顶部金属层上方的层中。前者可以被归类为前段操作，而后者可以被归类为后段操作。然而，前段操作或后段操作不被指定为用于制备前述顶部金属或顶部金属上方的层的可区别操作。例如，晶体管结构的顶部金属上方的电感器可以包括上部金属、下部金属和连接上部金属和下部金属以形成导电回路的通孔。在一些实施例中，上部金属可以是后钝化互连件(PPI)和下部金属可以是UTM。传统的UTM具有与晶圆翘曲相关的大约或小于3μm的厚度。3μm厚的UTM成为用于减少由上部金属、通孔和下部金属组成的串联电阻的底部瓶颈。换句话说，如果下部金属的厚度可以翻倍或翻三倍，则可以有效地降低电感器导电回路的整个串联电阻。本专利技术提供了UTM和制造这样的UTM的方法以实现UTM的厚度大于3μm。例如，可以根据本文中所呈现的该方法和结果制备6μm厚或10μm厚的UTM而不具有按比例放大的晶圆翘曲。参考图1，图1是根据本专利技术的一些实施例的具有超厚金属(UTM)的半导体结构10的截面图。在一些实施例中，半导体结构10包括逻辑衬底11和位于逻辑衬底之上的金属结构12。本文中将逻辑衬底11称为形成在半导体衬底的正侧处的晶体管结构。例如，晶体管结构可以包括晶体管和在每个晶体管之间连通的金属线的若干层。在一些实施例中，逻辑衬底11包括在底部的晶体管和在顶部的顶部金属层。逻辑衬底11可以通过多于一个的前段制程(FEOL)、中段制程(MEOL)和后段制程(BEOL)操作形成。在实施例中，衬底110是半导体衬底，诸如硅衬底，但是它可以包括其他半导体材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体结构，包括：衬底；金属层，位于所述衬底上方；以及超厚金属(UTM)，位于所述金属层上方，其中，所述超厚金属的厚度等于或大于6微米。

【技术特征摘要】
2015.10.02 US 14/874,1471.一种半导体结构，包括：衬底；金属层，位于所述衬底上方；以及超厚金属(UTM)，位于所述金属层上方，其中，所述超厚金属的厚度等于或大于6微米。2.根据权利要求1所述的半导体结构，其中，所述超厚金属设置在梯形沟槽中，所述梯形沟槽的短侧靠近所述金属层，所述梯形沟槽的侧壁和所述短侧的延伸之间的锐角在从40度至70度的范围内。3.根据权利要求1所述的半导体结构，其中，加热元件UTM的面积密度大于40％。4.根据权利要求1所述的半导体结构，还包括：位于所述超厚金属上方的后钝化互连件(PPI)和位于所述金属层和所述超厚金属之间的隔离层(123)。5.根据权利要求4所述的半导体结构，还包括：通孔，位于所述超厚...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢祯发，蔡正原，徐庆钟，张家龙，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71