半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本公开涉及半导体装置及其制造方法。制造半导体装置的方法包括以下步骤：提供堆叠结构，包括：第一晶片，包括第一衬底、第一绝缘层、第一电连接件；第二晶片，包括第二衬底、第二绝缘层、第二电连接件，并且第一晶片接合到第二晶片；形成硅通孔TSV的第一部分，其与第一电连接件的至少一部分以及第二电连接件的至少一部分重叠，穿过第一衬底并暴露出第一绝缘层；形成绝缘膜，其至少覆盖TSV的第一部分的侧表面和底表面；形成保留在TSV的第一部分的侧表面上的第一导电阻挡膜；形成暴露第一电连接件的至少一部分以及第二电连接件的至少一部分的TSV的第二部分；形成填充TSV的第一部分和第二部分的导电插塞，以将第一电连接件和所述第二电连接件互连。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置及其制造方法
本公开一般涉及半导体
，更具体地，涉及图像传感器领域中的半导体装置及其制造方法。
技术介绍
许多现代电子设备涉及使用图像传感器的电子装置，例如，单反相机、普通数码相机、摄像机、手机、汽车电子等等。因此，本领域中一直存在对具有改善的图像质量的图像传感器以及包括这样的图像传感器的半导体装置的需求。
技术实现思路
本公开的目的之一是提供一种新型的半导体装置制造方法以及由此制造的半导体装置。根据本公开的一个方面，提供了一种制造半导体装置的方法，所述方法可以包括以下步骤：提供堆叠结构，所述堆叠结构可以包括：第一晶片，所述第一晶片可以包括第一衬底和所述第一衬底上的第一绝缘层以及所述第一绝缘层中的第一电连接件；第二晶片，所述第二晶片可以包括第二衬底和所述第二衬底上的第二绝缘层以及所述第二绝缘层中的第二电连接件，并且所述第一晶片以所述第一绝缘层面对所述第二绝缘层的方式接合到所述第二晶片；从所述第一衬底的与所述第一绝缘层相反的一侧形成硅通孔TSV的第一部分，所述TSV的第一部分与所述第一电连接件的至少一部分以及所述第二电连接件的至少一部分重叠，穿过所述第一衬底并暴露出所述第一绝缘层的一部分的表面；形成绝缘膜，所述绝缘膜可以至少覆盖所述TSV的第一部分的侧表面和底表面；在所述绝缘膜上形成第一导电阻挡膜；去除所述第一导电阻挡膜的一部分，以保留所述TSV的第一部分的侧表面上的所述第一导电阻挡膜；去除所述TSV的第一部分的底表面处的所述绝缘膜及其下面的所述第一绝缘层和所述第二绝缘层的部分，从而形成暴露所述第一电连接件的至少一部分以及所述第二电连接件的至少一部分的所述TSV的第二部分；形成填充所述TSV的第一部分和第二部分的导电插塞，以将所述第一电连接件和所述第二电连接件互连。根据本公开的另一个方面，提供了一种半导体装置，所述半导体装置可以包括：第一晶片，所述第一晶片可以包括第一衬底和所述第一衬底上的第一绝缘层以及所述第一绝缘层中的第一电连接件；第二晶片，所述第二晶片可以包括第二衬底和所述第二衬底上的第二绝缘层以及所述第二绝缘层中的第二电连接件，并且所述第一晶片以所述第一绝缘层面对所述第二绝缘层的方式接合到所述第二晶片；硅通孔TSV，可以包括第一部分和第二部分，所述TSV的第一部分与所述第一电连接件的至少一部分以及所述第二电连接件的至少一部分重叠、穿过所述第一衬底并暴露所述第一绝缘层的一部分的表面，所述第二部分在所述第一绝缘层和所述第二绝缘层的部分中以暴露所述第一电连接件的至少一部分以及所述第二电连接件的至少一部分；导电阻挡膜，所述导电阻挡膜可以覆盖所述TSV的侧表面和底表面，其中在所述TSV的第一部分中的所述导电阻挡膜在与侧表面垂直的方向上的厚度可以大于在所述TSV的第二部分中的所述导电阻挡膜在与侧表面垂直的方向上的厚度；导电插塞，填充被所述导电阻挡膜覆盖的所述TSV，并将所述第一电连接件和所述第二电连接件互连。根据本公开的又另一个方面，提供了一种半导体装置，所述半导体装置可以包括：第一晶片，所述第一晶片可以包括第一衬底和所述第一衬底上的第一绝缘层以及所述第一绝缘层中的第一电连接件；第二晶片，所述第二晶片可以包括第二衬底和所述第二衬底上的第二绝缘层以及所述第二绝缘层中的第二电连接件，并且所述第一晶片以所述第一绝缘层面对所述第二绝缘层的方式接合到所述第二晶片；硅通孔TSV，可以包括第一部分和第二部分，所述TSV的第一部分与所述第一电连接件的至少一部分以及所述第二电连接件的至少一部分重叠、穿过所述第一衬底并暴露所述第一绝缘层的一部分的表面，所述第二部分在所述第一绝缘层和所述第二绝缘层的部分中以暴露所述第一电连接件的至少一部分以及所述第二电连接件的至少一部分；导电阻挡膜，所述导电阻挡膜可以覆盖所述TSV的侧表面和底表面并且可以包括一个或多个导电阻挡层，其中在所述TSV的第一部分中的所述导电阻挡膜的导电阻挡层可以多于在所述TSV的第二部分中的所述导电阻挡膜的导电阻挡层；导电插塞，填充被所述导电阻挡膜覆盖的所述TSV，并将所述第一电连接件和所述第二电连接件互连。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更为清楚。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示出了典型的CMOS图像传感器的示意性电路原理图。图2示出了典型的堆栈式BSI图像传感器的一部分的示意性截面图。图3示出了根据本公开一个或多个示例性实施例的半导体装置的制造步骤的流程图。图4示出了根据本公开一个或多个示例性实施例的半导体装置的制造步骤的流程图。图5-图11是示出根据本公开一个或多个示例性实施例的半导体装置的制造工艺的主要工艺步骤的截面图。图12-图15是示出根据本公开一个或多个示例性实施例的半导体装置的制造工艺的主要工艺步骤的截面图。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。在一些情况中，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，本公开并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。具体实施方式下面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。也就是说，本文中的结构及方法是以示例性的方式示出，来说明本公开中的结构和方法的不同实施例。然而，本领域技术人员将会理解，它们仅仅说明可以用来实施的本公开的示例性方式，而不是穷尽的方式。此外，附图不必按比例绘制，一些特征可能被放大以示出具体组件的细节。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。图1示出了典型的CMOS图像传感器10的示意性电路原理图。CMOS图像传感器10可以包括像素区域100和逻辑区域101。在CMOS图像传感器10的操作中，光入射到光电二极管1003上。光电二极管1003将光转换为与入射光的强度成比例的电荷。传输门晶体管1002按照例如由逻辑区域提供的驱动信号，导通或断开电荷从光电二极管1003向浮动扩散部1004的传输。复位晶体管1001根据例如由逻辑区域101提供的驱动信号来确定是否将累积在浮动扩散部1004的电荷的排出。放大晶体管1005将与累积在浮动扩散部1004的电荷对应的电压放大。CMOS图像传感器10的逻辑区域101可以包括例如信号放大器、列驱动器、行选择单元、时序控制逻辑、AD转换器、数据总线输出结构、控制接口、地址解码器和模拟/数字转换(ADC)电路以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造半导体装置的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：提供堆叠结构，所述堆叠结构包括：第一晶片，所述第一晶片包括第一衬底和所述第一衬底上的第一绝缘层以及所述第一绝缘层中的第一电连接件；第二晶片，所述第二晶片包括第二衬底和所述第二衬底上的第二绝缘层以及所述第二绝缘层中的第二电连接件，并且所述第一晶片以所述第一绝缘层面对所述第二绝缘层的方式接合到所述第二晶片；从所述第一衬底的与所述第一绝缘层相反的一侧形成硅通孔TSV的第一部分，所述TSV的第一部分与所述第一电连接件的至少一部分以及所述第二电连接件的至少一部分重叠，穿过所述第一衬底并暴露出所述第一绝缘层的一部分的表面；形成绝缘膜，所述绝缘膜至少覆盖所述TSV的第一部分的侧表面和底表面；在所述绝缘膜上形成第一导电阻挡膜；去除所述第一导电阻挡膜的一部分，以保留所述TSV的第一部分的侧表面上的所述第一导电阻挡膜；去除所述TSV的第一部分的底表面处的所述绝缘膜及其下面的所述第一绝缘层和所述第二绝缘层的部分，从而形成暴露所述第一电连接件的至少一部分以及所述第二电连接件的至少一部分的所述TSV的第二部分；形成填充所述TSV的第一部分和第二部分的导电插塞，以将所述第一电连接件和所述第二电连接件互连。...

【技术特征摘要】
1.一种制造半导体装置的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：提供堆叠结构，所述堆叠结构包括：第一晶片，所述第一晶片包括第一衬底和所述第一衬底上的第一绝缘层以及所述第一绝缘层中的第一电连接件；第二晶片，所述第二晶片包括第二衬底和所述第二衬底上的第二绝缘层以及所述第二绝缘层中的第二电连接件，并且所述第一晶片以所述第一绝缘层面对所述第二绝缘层的方式接合到所述第二晶片；从所述第一衬底的与所述第一绝缘层相反的一侧形成硅通孔TSV的第一部分，所述TSV的第一部分与所述第一电连接件的至少一部分以及所述第二电连接件的至少一部分重叠，穿过所述第一衬底并暴露出所述第一绝缘层的一部分的表面；形成绝缘膜，所述绝缘膜至少覆盖所述TSV的第一部分的侧表面和底表面；在所述绝缘膜上形成第一导电阻挡膜；去除所述第一导电阻挡膜的一部分，以保留所述TSV的第一部分的侧表面上的所述第一导电阻挡膜；去除所述TSV的第一部分的底表面处的所述绝缘膜及其下面的所述第一绝缘层和所述第二绝缘层的部分，从而形成暴露所述第一电连接件的至少一部分以及所述第二电连接件的至少一部分的所述TSV的第二部分；形成填充所述TSV的第一部分和第二部分的导电插塞，以将所述第一电连接件和所述第二电连接件互连。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述TSV的第二部分的步骤包括以下步骤：去除所述TSV的第一部分的底表面处的所述绝缘膜及其下面的所述第一绝缘层的部分，从而形成暴露出所述第一电连接件的至少一部分的所述TSV的第三部分；对被所述TSV的第三部分暴露的所述第一绝缘层进行图案化，从而暴露出与所述第二电连接件的至少一部分重叠的所述第一绝缘层的一部分；去除所述第一绝缘层的所述一部分及其下面的所述第二绝缘层的部分，从而形成暴露出所述第二电连接件的至少一部分的所述TSV的第四部分；其中所述TSV的第三部分和所述TSV的第四部分构成所述TSV的第二部分。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在形成所述TSV的第二部分的步骤之后且在形成所述导电插塞的步骤之前还包括以下步骤：形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：管斌，金子贵昭，陈世杰，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