形成穿通硅通孔结构的方法及形成图像传感器的方法技术

本公开涉及一种形成穿通硅通孔结构的方法，包括：从第一管芯的上表面进行第一刻蚀处理以形成第一凹槽，所述第一凹槽穿过所述第一管芯中的半导体衬底，其中，所述第一管芯的下表面与第二管芯连接在一起；从所述第一凹槽的底部进行第二刻蚀处理以形成与所述第一凹槽连通的第二凹槽，所述第二凹槽穿过所述第一管芯中的第一互连金属中形成的缺口；对所述第一凹槽和所述第二凹槽一起进行第三刻蚀处理以加深所述第一凹槽和所述第二凹槽，从而使得所述第一凹槽的底部到达所述第一互连金属，并使得所述第二凹槽的底部到达所述第二管芯中的第二互连金属。本公开还涉及一种形成图像传感器的方法。本公开能够简化工艺流程。

【技术实现步骤摘要】
形成穿通硅通孔结构的方法及形成图像传感器的方法
本公开涉及半导体
，具体来说，涉及一种形成穿通硅通孔结构的方法及形成图像传感器的方法。
技术介绍
在当前的半导体技术中，穿通硅通孔(TSV)结构可用于提供从管芯背面到管芯正面的电连接。因此，存在对新技术的需求。
技术实现思路
本公开的一个目的是提供一种形成穿通硅通孔结构的方法及形成图像传感器的方法。根据本公开的第一方面，提供了一种形成穿通硅通孔结构的方法，包括：从第一管芯的上表面进行第一刻蚀处理以形成第一凹槽，所述第一凹槽穿过所述第一管芯中的半导体衬底，其中，所述第一管芯的下表面与第二管芯连接在一起；从所述第一凹槽的底部进行第二刻蚀处理以形成与所述第一凹槽连通的第二凹槽，所述第二凹槽穿过所述第一管芯中的第一互连金属中形成的缺口；对所述第一凹槽和所述第二凹槽一起进行第三刻蚀处理以加深所述第一凹槽和所述第二凹槽，从而使得所述第一凹槽的底部到达所述第一互连金属，并使得所述第二凹槽的底部到达所述第二管芯中的第二互连金属。在一些实施例中，在所述第一刻蚀处理中使得所述第一凹槽到达第一预定深度，所述第一预定深度到所述第一管芯的上表面的距离小于所述第一互连金属到所述第一管芯的上表面的距离。在一些实施例中，在所述第二刻蚀处理中使得所述第二凹槽到达第二预定深度，所述第二预定深度到所述第一管芯的上表面的距离小于所述第二互连金属到所述第一管芯的上表面的距离。在一些实施例中，在所述第二刻蚀处理中，形成的所述第二凹槽的宽度小于所述缺口的宽度；以及在所述第三刻蚀处理中，在加深所述第二凹槽的同时还加宽所述第二凹槽，以使得所述第二凹槽的侧部到达所述第一互连金属。在一些实施例中，所述方法还包括：在所述第一刻蚀处理之后、所述第二刻蚀处理之前，通过沉积处理在所述第一凹槽的侧部上形成保护层；以及在所述第三刻蚀处理之后，在所述第一凹槽和所述第二凹槽中填充导电材料，所述导电材料与所述第一互连金属和所述第二互连金属电接触。在一些实施例中，所述方法还包括：在所述第一刻蚀处理之前，通过沉积处理在所述第一管芯的上表面形成硬掩膜层。根据本公开的第二方面，提供了一种形成图像传感器的方法，包括：从第一管芯的上表面进行第一刻蚀处理以形成第一凹槽，所述第一凹槽穿过所述第一管芯中的半导体衬底，其中，所述第一管芯的下表面与第二管芯连接在一起，所述半导体衬底中形成有像素单元；从所述第一凹槽的底部进行第二刻蚀处理以形成与所述第一凹槽连通的第二凹槽，所述第二凹槽穿过所述第一管芯中的第一互连金属中形成的缺口；对所述第一凹槽和所述第二凹槽一起进行第三刻蚀处理以加深所述第一凹槽和所述第二凹槽，从而使得所述第一凹槽的底部到达所述第一互连金属，并使得所述第二凹槽的底部到达所述第二管芯中的第二互连金属。在一些实施例中，在所述第一刻蚀处理中使得所述第一凹槽到达第一预定深度，所述第一预定深度到所述第一管芯的上表面的距离小于所述第一互连金属到所述第一管芯的上表面的距离。在一些实施例中，在所述第二刻蚀处理中使得所述第二凹槽到达第二预定深度，所述第二预定深度到所述第一管芯的上表面的距离小于所述第二互连金属到所述第一管芯的上表面的距离。在一些实施例中，在所述第二刻蚀处理中，形成的所述第二凹槽的宽度小于所述缺口的宽度；以及在所述第三刻蚀处理中，在加深所述第二凹槽的同时还加宽所述第二凹槽，以使得所述第二凹槽的侧部到达所述第一互连金属。在一些实施例中，所述方法还包括：在所述第一刻蚀处理之后、所述第二刻蚀处理之前，通过沉积处理在所述第一凹槽的侧部上形成保护层；以及在所述第三刻蚀处理之后，在所述第一凹槽和所述第二凹槽中填充导电材料，所述导电材料与所述第一互连金属和所述第二互连金属电接触。在一些实施例中，所述方法还包括：在所述第一刻蚀处理之前，通过沉积处理在所述第一管芯的上表面形成硬掩膜层。通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：图1至5是分别示出了在根据本公开一个示例性实施例来形成穿通硅通孔结构的一个方法示例的各个步骤处的第一管芯和第二管芯的截面的示意图。图6至10是分别示出了在根据本公开一个示例性实施例来形成图像传感器的一个方法示例的各个步骤处的图像传感器的截面的示意图。注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在本说明书中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，所公开的专利技术并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。具体实施方式现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。在本公开中，对“一个实施例”、“一些实施例”的提及意味着结合该实施例描述的特征、结构或特性包含在本公开的至少一个实施例、至少一些实施例中。因此，短语“在一个实施例中”、“在一些实施例中”在本公开的各处的出现未必是指同一个或同一些实施例。此外，在一个或多个实施例中，可以任何合适的组合和/或子组合来组合特征、结构或特性。下面结合图1至4对在一些实施例中的本公开的形成穿通硅通孔结构的方法进行描述。从第一管芯D1的上表面进行第一刻蚀处理以形成第一凹槽T1，第一凹槽T1穿过第一管芯D1中的第一半导体衬底SUB1，如图2所示。本领域技术人员可以理解，在进行第一刻蚀处理之前，可以对第一管芯D1的上表面施加光致抗蚀剂层，然后对该光致抗蚀剂层进行图案化以暴露出将要在第一刻蚀处理中刻蚀的区域，以便进行第一刻蚀处理。其中，如图1所示，第一管芯D1与第二管芯D2连接(例如，通过晶圆键合技术)在一起，并且第一管芯D1位于第二管芯D2之上。在本公开中，用语“第一管芯”指附图中连接界面BI之上的管芯，用语“第二管芯”指附图中连接界面BI之下的管芯。在一些实施例中，第一管芯D1的上表面为靠近半导体衬底一侧的表面，第一管芯D1的下表面为靠近金属互连层一侧的表面；第二管芯D2的上表面可以为靠近半导体衬底一侧的表面，第二管芯D2的下表面可以为靠近金属互连层一侧的表面。本领域技术人员可以理解，在一些实施例中，第二管芯D2也可以与上述情况相反地设置，即第二管芯D2的上表面为靠近金属互连层一侧的表面，第二管芯D2的下表面为靠近半导体衬底一侧的表面。在第一刻蚀处理中控制刻蚀的深度，使得第一凹槽T1到达第一预定深度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成穿通硅通孔结构的方法，其特征在于，包括：从第一管芯的上表面进行第一刻蚀处理以形成第一凹槽，所述第一凹槽穿过所述第一管芯中的半导体衬底，其中，所述第一管芯的下表面与第二管芯连接在一起；从所述第一凹槽的底部进行第二刻蚀处理以形成与所述第一凹槽连通的第二凹槽，所述第二凹槽穿过所述第一管芯中的第一互连金属中形成的缺口；以及对所述第一凹槽和所述第二凹槽一起进行第三刻蚀处理以加深所述第一凹槽和所述第二凹槽，从而使得所述第一凹槽的底部到达所述第一互连金属，并使得所述第二凹槽的底部到达所述第二管芯中的第二互连金属。

【技术特征摘要】
1.一种形成穿通硅通孔结构的方法，其特征在于，包括：从第一管芯的上表面进行第一刻蚀处理以形成第一凹槽，所述第一凹槽穿过所述第一管芯中的半导体衬底，其中，所述第一管芯的下表面与第二管芯连接在一起；从所述第一凹槽的底部进行第二刻蚀处理以形成与所述第一凹槽连通的第二凹槽，所述第二凹槽穿过所述第一管芯中的第一互连金属中形成的缺口；以及对所述第一凹槽和所述第二凹槽一起进行第三刻蚀处理以加深所述第一凹槽和所述第二凹槽，从而使得所述第一凹槽的底部到达所述第一互连金属，并使得所述第二凹槽的底部到达所述第二管芯中的第二互连金属。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一刻蚀处理中使得所述第一凹槽到达第一预定深度，所述第一预定深度到所述第一管芯的上表面的距离小于所述第一互连金属到所述第一管芯的上表面的距离。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第二刻蚀处理中使得所述第二凹槽到达第二预定深度，所述第二预定深度到所述第一管芯的上表面的距离小于所述第二互连金属到所述第一管芯的上表面的距离。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第二刻蚀处理中，形成的所述第二凹槽的宽度小于所述缺口的宽度；以及在所述第三刻蚀处理中，在加深所述第二凹槽的同时还加宽所述第二凹槽，以使得所述第二凹槽的侧部到达所述第一互连金属。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：在所述第一刻蚀处理之后、所述第二刻蚀处理之前，通过沉积处理在所述第一凹槽的侧部上形成保护层；以及在所述第三刻蚀处理之后，在所述第一凹槽和所述第二凹槽中填充导电材料，所述导电材料与所述第一互连金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：王月，陈世杰，穆钰平，金子贵昭，黄晓橹，
申请(专利权)人：德淮半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32