半导体装置和半导体装置的制造方法制造方法及图纸

本申请涉及半导体装置和半导体装置的制造方法。一种半导体装置包括第一绝缘层、在第一绝缘层中的第一结合焊盘、与第一绝缘层接触的第二绝缘层以及在第二绝缘层中的第二结合焊盘。第一结合焊盘包括第一导电层和围绕第一导电层的第一屏障层，并且第二结合焊盘包括第二导电层和围绕第二导电层的第二屏障层。第二屏障层与第一导电层接触。第二导电层与第一导电层间隔开。第一导电层包括与第二导电层中包括的金属材料不同的金属材料。第一屏障层和第二屏障层各自包括钛和钽中的至少一种。二屏障层各自包括钛和钽中的至少一种。二屏障层各自包括钛和钽中的至少一种。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置和半导体装置的制造方法


[0001]本公开总体上涉及半导体装置和半导体装置的制造方法，更具体地，涉及一种三维半导体装置和三维半导体装置的制造方法。

技术介绍

[0002]半导体装置包括能够存储数据的存储器单元。三维半导体装置包括三维布置的存储器单元，以使得基板上存储器单元所占据的二维占用面积(footprint)可减小。
[0003]为了改进三维半导体装置的集成度，层叠的存储器单元的数量可增加。然而，三维半导体装置的操作可靠性可随着层叠的存储器单元的数量不断增加而劣化。

技术实现思路

[0004]一些实施方式涉及一种半导体装置和半导体装置的制造方法，其可使用于形成连接到沟道层的结合焊盘的工艺成本和工艺限制最小化。
[0005]根据本公开的实施方式，一种半导体装置包括：第一绝缘层；在第一绝缘层中的第一结合焊盘；与第一绝缘层接触的第二绝缘层；以及在第二绝缘层中的第二结合焊盘。第一结合焊盘包括第一导电层和围绕第一导电层的第一屏障层。第二结合焊盘包括第二导电层和围绕第二导电层的第二屏障层。第二屏障层与第一导电层接触。第二导电层与第一导电层间隔开。第一导电层包括与第二导电层中包括的金属材料不同的金属材料。第一屏障层和第二屏障层各自包括钛和钽中的至少一种。
[0006]根据本公开的另一实施方式，一种半导体装置包括：外围晶体管；连接到外围晶体管的第一连接导体；连接到第一连接导体的第一结合焊盘；连接到第一结合焊盘的第二结合焊盘；连接到第二结合焊盘的第二连接导体；连接到第二连接导体的沟道层；以及被沟道层穿透的层叠结构。第一结合焊盘包括第一导电层和围绕第一导电层的第一屏障层。第二结合焊盘包括第二导电层和围绕第二导电层的第二屏障层。第一导电层包括铜，并且第二导电层包括钨。
[0007]根据本公开的另一实施方式，一种半导体装置包括：第一层叠结构，其包括交替地层叠的多个第一导电图案和多个第一绝缘图案；穿透第一层叠结构的第一沟道层；连接到第一沟道层的第一连接导体；连接到第一连接导体的第一结合焊盘；连接到第一结合焊盘的第二结合焊盘；连接到第二结合焊盘的第二连接导体；第二层叠结构，其包括交替地层叠的多个第二导电图案和多个第二绝缘图案；以及穿透第二层叠结构的第二沟道层，该第二沟道层连接到第二连接导体。第一结合焊盘包括第一导电层和围绕第一导电层的第一屏障层。第二结合焊盘包括第二导电层和围绕第二导电层的第二屏障层。第一导电层包括铜，并且第二导电层包括钨。
[0008]根据本公开的另一实施方式，一种制造半导体装置的方法包括以下步骤：形成第一基板；在第一基板上形成包括第一结合焊盘的第一连接结构；在第一连接结构上形成第一半导体结构，其中，该第一半导体结构包括电连接到第一结合焊盘的第一沟道层和围绕
第一沟道层的第一层叠结构；在第一半导体结构上形成包括第二结合焊盘的第二连接结构，其中，该第二结合焊盘电连接到第一沟道层；通过去除第一基板来暴露第一结合焊盘；形成包括第三结合焊盘的第三连接结构；以及将第一结合焊盘和第三结合焊盘彼此结合。
附图说明
[0009]现在将在下文参照附图更充分地描述示例实施方式；然而，其可按照不同的形式具体实现，不应被解释为限于本文中所阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式以使得本公开将成为可能，并且将向本领域技术人员传达示例实施方式的范围。
[0010]在附图中，为了例示清晰，尺寸可能被夸大。将理解，当元件被称为在两个元件“之间”时，其可以是这两个元件之间的仅有元件，或者也可存在一个或更多个中间元件。相似的标号始终表示相似的元件。
[0011]图1A是根据本公开的实施方式的半导体装置的截面图。
[0012]图1B是图1A所示的区域A的放大图。
[0013]图1C是图1A所示的区域B的放大图。
[0014]图2A、图2B、图2C、图2D、图2E、图2F、图2G、图2H、图2I、图2J、图2K、图2L和图2M是示出图1A至图1C所示的半导体装置的制造方法的截面图。
[0015]图3是示出根据本公开的实施方式的存储器系统的配置的框图。
[0016]图4是示出根据本公开的实施方式的计算系统的配置的框图。
具体实施方式
[0017]为了描述根据本公开的概念的实施方式，本文所公开的具体结构或功能描述仅是例示性的。实施方式可按各种形式实现，不应被解释为限于本文中所阐述的实施方式。
[0018]图1A是根据本公开的实施方式的半导体装置的截面图。图1B是图1A所示的区域A的放大图。图1C是图1A所示的区域B的放大图。
[0019]参照图1A，半导体装置可包括单元区域CER和连接区域COR。单元区域CER和连接区域COR可以是从由第一方向D1和第二方向D2限定的平面的角度划分的区域。第一方向D1和第二方向D2可彼此交叉。在示例中，第一方向D1和第二方向D2可彼此正交。
[0020]半导体装置可包括第一基板100。第一基板100可具有沿着由第一方向D1和第二方向D2限定的平面延伸的板形状。第一基板100可从单元区域CER和连接区域COR延伸。在示例中，第一基板100可在第一方向D1上延伸。第一基板100可包括半导体材料。在示例中，第一基板100可包括硅。
[0021]第一连接结构CNS1可设置在第一基板100上。第一连接结构CNS1可包括第一绝缘层110、第二绝缘层120、第一连接导体CB1和第一结合焊盘BP1。
[0022]第一绝缘层110可覆盖第一基板100。第一绝缘层110可包括绝缘材料。在示例中，第一绝缘层110可包括氧化物或氮化物。
[0023]第二绝缘层120可覆盖第一绝缘层110。第二绝缘层120可包括绝缘材料。在示例中，第二绝缘层120可包括氧化物或氮化物。
[0024]第一连接导体CB1可设置在第一绝缘层110和第二绝缘层120中。第一连接导体CB1可包括第一触点CT1和第一线ML1。第一触点CT1和第一线ML1可彼此连接。第一触点CT1和第
一线ML1中的每一个可包括导电层和屏障层。在示例中，导电层可包括铜、铝或钨。在示例中，屏障层可包括钛、钽、氮化钛或氮化钽。
[0025]第一结合焊盘BP1可设置在第二绝缘层120中。第一结合焊盘BP1可连接到第一连接导体CB1的第一触点CT1。第一结合焊盘BP1可与第一连接导体CB1的第一触点CT1接触。第一结合焊盘BP1将参照图1B详细描述。
[0026]外围晶体管TR可设置在第一基板100与第一连接结构CNS1之间。外围晶体管TR可构成半导体装置的外围电路，或者是连接到外围电路的晶体管。
[0027]各个外围晶体管TR可包括杂质区域IR、栅极绝缘层GI和栅电极GM。可通过将杂质掺杂到基板100中来形成杂质区域IR。杂质区域IR可连接到第一连接导体CB1的第一触点CT1。杂质区域IR可与第一连接导体CB1的第一触点CT1接触。栅极绝缘层GI可包括绝缘材料。在示例中，栅极绝缘层GI可包括氧化物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，该半导体装置包括：第一绝缘层；在所述第一绝缘层中的第一结合焊盘；与所述第一绝缘层接触的第二绝缘层；以及在所述第二绝缘层中的第二结合焊盘，其中，所述第一结合焊盘包括第一导电层和围绕所述第一导电层的第一屏障层，其中，所述第二结合焊盘包括第二导电层和围绕所述第二导电层的第二屏障层，其中，所述第二屏障层与所述第一导电层接触，其中，所述第二导电层与所述第一导电层间隔开，其中，所述第一导电层包括与所述第二导电层中包括的金属材料不同的金属材料，并且其中，所述第一屏障层和所述第二屏障层各自包括钛和钽中的至少一种。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，包括在所述第二导电层中的金属材料的扩散系数小于包括在所述第一导电层中的金属材料的扩散系数。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，包括在所述第一导电层中的金属材料的电阻低于包括在所述第二导电层中的金属材料的电阻。4.根据权利要求1所述的半导体装置，该半导体装置还包括：第一连接导体，其连接到所述第一结合焊盘；以及外围晶体管，其连接到所述第一连接导体。5.根据权利要求1所述的半导体装置，该半导体装置还包括：第二连接导体，其连接到所述第二结合焊盘；沟道层，其连接到所述第二连接导体；以及层叠结构，其被所述沟道层穿透。6.根据权利要求5所述的半导体装置，其中，所述第二连接导体包括第三导电层和围绕所述第三导电层的第三屏障层，并且所述第三屏障层与所述第二导电层接触。7.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第一屏障层与所述第二屏障层和所述第二导电层间隔开。8.根据权利要求7所述的半导体装置，其中，所述第一屏障层覆盖所述第一导电层的底表面和侧壁。9.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第二屏障层覆盖所述第二导电层的底表面和侧壁。10.一种半导体装置，该半导体装置包括：外围晶体管；第一连接导体，其连接到所述外围晶体管；第一结合焊盘，其连接到所述第一连接导体；第二结合焊盘，其连接到所述第一结合焊盘；第二连接导体，其连接到所述第二结合焊盘；沟道层，其连接到所述第二连接导体；以及
层叠结构，其被所述沟道层穿透，其中，所述第一结合焊盘包括第一导电层和围绕所述第一导电层的第一屏障层，其中，所述第二结合焊盘包括第二导电层和围绕所述第二导电层的第二屏障层，其中，所述第一导电层包括铜，并且其中，所述第二导电层包括钨。11.根据权利要求10所述的半导体装置，其中，所述第一结合焊盘和所述第二结合焊盘设置在所述外围晶体管和所述层叠结构之间。12.根据权利要求11所述的半导体装置，其中，所述层叠结构设置在所述第一结合焊盘和所述第二结合焊盘上方。13.根据权利要求11所述的半导体装置，其中，所述外围晶体管设置在所述第一结合焊盘和所述第二结合焊盘下方。14.根据权利要求10所述的半导体装置，其中，所述第二连接导体包括：位线触点，其连接到所述沟道层；以及位线，其连接到所述位线触点。15.根据权利要求14所述的半导体装置，该半导体装置还包括穿透所述层叠结构的第一触点绝缘结构。16.根据权利要求15所述的半导体装置，其中，所述第二连接导体还包括穿透所述第一触点绝缘结构的第一触点，该第一触点将所述位线和所述第二结合焊盘电连接。17.根据权利要求10所述的半导体装置，其中，所述第一结合焊盘的宽度随着距所述第二结合焊盘的距离增加而减小，并且所述第二结合焊盘的宽度随着距所述第一结合焊盘的距离减小而减小。18.一种半导体装置，该半导体装置包括：第一层叠结构，其包括交替地层叠的多个第一导电图案和多个第一绝缘图案；第一沟道层，其穿透所述第一层叠结构；第一连接导体，其连接到所述第一沟道层；第一结合焊盘，其连接到所述第一连接导体；第二结合焊盘，其连接到所述第一结合焊盘...

【专利技术属性】
技术研发人员：李南宰，
申请(专利权)人：爱思开海力士有限公司，
类型：发明
国别省市：