半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种半导体装置及其制造方法。该方法包括：提供半导体结构，该半导体结构包括：层间电介质层，被该层间电介质层包围的第一金属层，以及在该层间电介质层上的半导体层；刻蚀半导体层以形成露出层间电介质层的开口，该开口包括露出层间电介质层的一部分的第一开口和在第一开口之上的第二开口，第二开口与第一开口形成台阶；在形成开口后的半导体结构上形成绝缘物层；刻蚀处在第一开口的底部的绝缘物层的部分和层间电介质层的部分以形成露出第一金属层的一部分的凹槽；在绝缘物层上和在凹槽的底部和侧壁上形成第二金属层；以及对第二金属层进行图案化。本发明专利技术比较容易去除第二金属层的残留。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置及其制造方法
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种半导体装置及其制造方法。
技术介绍
背照式CMOS(ComplementaryMetal-Oxide-SemiconductorTransistor，互补金属氧化物半导体)图像传感器(backsideilluminatedCMOSImagerSensors，简称为BSICIS)具有许多特殊的工艺。其中，在器件工艺完成后，该器件晶片(devicewafer)需要结合(bond)到支撑晶片(handlewafer)，然后需要形成图案化的衬垫层(PAD)来连接金属线，该衬垫层为铝层。主要工艺包括刻蚀Si以形成开口工艺和刻蚀ILD(interlayerdielectric，层间电介质层)以形成凹槽工艺。图1A中示出的结构包括：层间电介质层101、金属线102、Si层103、绝缘物层105和铝层(即衬垫层)106。如图1A所示，绝缘物层105形成在开口104的侧壁和底部上以及形成在Si层103上，铝层覆盖在绝缘物层103和凹槽107的侧壁和底部上。在下一步骤中，如图1B所示，通过刻蚀工艺对铝层106图案化，去除在开口104的侧壁和底部上和在Si层103上的不需要的部分，从而得到所需要的图案化的铝层作为与金属线102连接的引线。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人发现，在上述现有技术的工艺过程中，在对铝层刻蚀后，可能会在开口的侧壁上残留一部分铝，在后续的工艺过程中，这部分铝残留有可能剥落，从而形成缺陷，进而导致电路短路。在一些方法中，为了尽可能多地去除铝残留，可以调节铝刻蚀参数，增强对铝的各向异性刻蚀。但是，本专利技术的专利技术人发现，这些方法可能会对在Si层上表面上的剩余的铝层造成损伤，尤其对这部分铝层的侧面造成损伤。本专利技术的专利技术人针对上述问题中的至少一个问题提出了一种新的技术方案。根据本专利技术的第一方面，提供了一种半导体装置的制造方法，包括：提供半导体结构，所述半导体结构包括：层间电介质层，被所述层间电介质层包围的第一金属层，以及在所述层间电介质层上的半导体层；刻蚀所述半导体层以形成露出所述层间电介质层的开口，所述开口包括露出所述层间电介质层的一部分的第一开口和在所述第一开口之上的第二开口，所述第二开口与所述第一开口形成台阶；在形成所述开口后的半导体结构上形成绝缘物层；刻蚀处在所述第一开口的底部的所述绝缘物层的部分和所述层间电介质层的部分以形成露出所述第一金属层的一部分的凹槽；在所述绝缘物层上和在所述凹槽的底部和侧壁上形成第二金属层，其中所述第二金属层与所述第一金属层连接；以及对所述第二金属层进行图案化，以去除所述第二金属层的在所述开口的侧壁之上和在所述台阶之上的一部分。在一个实施例中，所述第二开口的宽度大于所述第一开口的宽度。在一个实施例中，所述第一开口的侧壁与所述第一开口的底部的夹角为钝角；所述第二开口的侧壁与所述台阶的夹角为钝角。在一个实施例中，所述第一开口的侧壁与所述第一开口的底部的夹角的范围为100°至110°；所述第二开口的侧壁与所述台阶的夹角的范围为100°至110°。在一个实施例中，刻蚀所述半导体层以形成露出所述层间电介质层的开口的步骤包括：在所述半导体层上形成图案化的第一掩模层，所述第一掩模层具有露出所述半导体层上表面的一部分的穿孔；以所述第一掩模层为掩模，刻蚀所述半导体层以形成凹口；在形成所述凹口之后，去除所述第一掩模层的一部分以扩大所述穿孔，从而露出所述半导体层的在所述凹口周围的另一部分；对所述凹口和所露出的所述半导体层的所述另一部分进行刻蚀，以形成露出所述层间电介质层的一部分的第一开口和在所述第一开口之上的第二开口；以及去除所述第一掩模层。在一个实施例中，通过控制刻蚀气体的含量来去除所述第一掩模层的所述部分，以扩大所述穿孔。在一个实施例中，所述刻蚀气体包括氧气。在一个实施例中，刻蚀处在所述第一开口的底部的所述绝缘物层的部分和所述层间电介质层的部分以形成露出所述第一金属层的一部分的凹槽的步骤包括：在形成所述绝缘物层之后的半导体结构上形成图案化的第二掩模层，其中所述第二掩模层露出处在所述第一开口底部的所述绝缘物层的部分；以所述第二掩模层为掩模，刻蚀所露出的所述绝缘物层的部分和在所述绝缘物层下面的所述层间电介质层的部分以形成凹槽，所述凹槽露出所述第一金属层的一部分；以及去除所述第二掩模层。在一个实施例中，对所述第二金属层进行图案化，以去除所述第二金属层的在所述开口的侧壁之上和在所述台阶之上的一部分的步骤包括：在所述第二金属层上形成图案化的第三掩模层，其中所述第三掩模层露出所述第二金属层的在所述开口的侧壁之上和在所述台阶之上的一部分；以所述第三掩模层为掩模，去除所述第二金属层的被露出部分；以及去除所述第三掩模层。在一个实施例中，所述层间电介质层的材料包括二氧化硅；所述半导体层的材料包括硅；所述第一金属层的材料包括铝；所述绝缘物层的材料包括二氧化硅；所述第二金属层的材料包括铝。在上述制造方法中，由于在对半导体层刻蚀的过程中形成了上下排列的第一开口和第二开口，第一开口和第二开口形成了台阶，这样可以有效增加侧壁上的第二金属层与用于刻蚀的化学物质的接触面积，从而比较容易去除不期望存在的第二金属层的残留，从而可以减小由于残留剥落所造成的缺陷。这样可以在不增强刻蚀工艺的情况下即可实现对第二金属层的图案化，因此可以使得需要保留的第二金属层的部分基本不受损伤。根据本专利技术的第二方面，提供了一种半导体装置，包括：层间电介质层；被所述层间电介质层包围的第一金属层；其中，所述层间电介质层形成有露出所述第一金属层的一部分的凹槽；在所述层间电介质层上的半导体层，其中所述半导体层形成有露出所述层间电介质层的开口，所述开口包括露出所述层间电介质层的一部分的第一开口和在所述第一开口之上的第二开口，所述第二开口与所述第一开口形成台阶；在所述半导体层上、在所述开口的底部和侧壁上、以及在所述台阶上的绝缘物层；以及在所述绝缘物层上和在所述凹槽的底部和侧壁上的图案化的第二金属层，其中所述第二金属层与所述第一金属层连接。在一个实施例中，所述第二开口的宽度大于所述第一开口的宽度。在一个实施例中，所述第一开口的侧壁与所述第一开口的底部的夹角为钝角；所述第二开口的侧壁与所述台阶的夹角为钝角。在一个实施例中，所述第一开口的侧壁与所述第一开口的底部的夹角的范围为100°至110°；所述第二开口的侧壁与所述台阶的夹角的范围为100°至110°。在一个实施例中，所述层间电介质层的材料包括二氧化硅；所述半导体层的材料包括硅；所述第一金属层的材料包括铝；所述绝缘物层的材料包括二氧化硅；所述第二金属层的材料包括铝。在上述半导体装置中，在半导体层中形成有上下排列的第一开口和第二开口，第一开口和第二开口形成台阶。这样的结构在制造过程中，可以有效增加侧壁上的第二金属层与用于刻蚀的化学物质的接触面积，从而比较容易去除不期望存在的第二金属层的残留，从而可以减小由于残留剥落所造成的缺陷。而且对于这样的结构，可以在不增强刻蚀工艺的情况下即可实现对第二金属层的图案化，因此可以使得需要保留的第二金属层的部分基本不受损伤。通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明构成说本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：提供半导体结构，所述半导体结构包括：层间电介质层，被所述层间电介质层包围的第一金属层，以及在所述层间电介质层上的半导体层；刻蚀所述半导体层以形成露出所述层间电介质层的开口，所述开口包括露出所述层间电介质层的一部分的第一开口和在所述第一开口之上的第二开口，所述第二开口与所述第一开口形成台阶；在形成所述开口后的半导体结构上形成绝缘物层；刻蚀处在所述第一开口的底部的所述绝缘物层的部分和所述层间电介质层的部分以形成露出所述第一金属层的一部分的凹槽；在所述绝缘物层上和在所述凹槽的底部和侧壁上形成第二金属层，其中所述第二金属层与所述第一金属层连接；以及对所述第二金属层进行图案化，以去除所述第二金属层的在所述开口的侧壁之上和在所述台阶之上的一部分。

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：提供半导体结构，所述半导体结构包括：层间电介质层，被所述层间电介质层包围的第一金属层，以及在所述层间电介质层上的半导体层；刻蚀所述半导体层以形成露出所述层间电介质层的开口，所述开口包括露出所述层间电介质层的一部分的第一开口和在所述第一开口之上的第二开口，所述第二开口与所述第一开口形成台阶；在形成所述开口后的半导体结构上形成绝缘物层；刻蚀处在所述第一开口的底部的所述绝缘物层的部分和所述层间电介质层的部分以形成露出所述第一金属层的一部分的凹槽；在所述绝缘物层上和在所述凹槽的底部和侧壁上形成第二金属层，其中所述第二金属层与所述第一金属层连接；以及对所述第二金属层进行图案化，以去除所述第二金属层的在所述开口的侧壁之上和在所述台阶之上的一部分。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二开口的宽度大于所述第一开口的宽度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一开口的侧壁与所述第一开口的底部的夹角为钝角；所述第二开口的侧壁与所述台阶的夹角为钝角。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一开口的侧壁与所述第一开口的底部的夹角的范围为100°至110°；所述第二开口的侧壁与所述台阶的夹角的范围为100°至110°。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，刻蚀所述半导体层以形成露出所述层间电介质层的开口的步骤包括：在所述半导体层上形成图案化的第一掩模层，所述第一掩模层具有露出所述半导体层上表面的一部分的穿孔；以所述第一掩模层为掩模，刻蚀所述半导体层以形成凹口；在形成所述凹口之后，去除所述第一掩模层的一部分以扩大所述穿孔，从而露出所述半导体层的在所述凹口周围的另一部分；对所述凹口和所露出的所述半导体层的所述另一部分进行刻蚀，以形成露出所述层间电介质层的一部分的第一开口和在所述第一开口之上的第二开口；以及去除所述第一掩模层。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过控制刻蚀气体的含量来去除所述第一掩模层的所述部分，以扩大所述穿孔。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述刻蚀气体包括氧气。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，刻蚀处在所述第一开口的底部的所述绝缘物层的部分和所述层间电介质层的部分以形成露出所述第一金属层的一部分的凹槽的步骤包括：在形成所述绝缘物层之后的半导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴悠，朱筠，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31