形成半导体器件方法及用于形成前述器件的衬底处理系统技术方案

公开了一种形成半导体器件方法及用于形成前述器件的衬底处理系统，所述方法包括以下步骤：在一半导体衬底的一后表面上形成至少一个金属催化剂层，在所述半导体衬底上形成至少一个用于电力传输的埋入式电源轨，以至少部分地与所述埋入式电源轨对齐；通过向所述半导体衬底提供一蚀刻剂来形成至少一个后表面通孔，使得所述金属催化剂层与所述埋入式电源轨之间的所述半导体衬底被各向异性地蚀刻，同时所述金属催化剂层利用金属辅助化学蚀刻(metal

【技术实现步骤摘要】
形成半导体器件方法及用于形成前述器件的衬底处理系统
[0001]相关申请案
[0002]本申请案主张于2022年5月19日提交的第10
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2022
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0061550号韩国专利申请的优先权和权益，其公开内容通过引用其整体并入本文中。


[0003]本专利技术是有关半导体制造，更具体地，是有关一种形成一半导体器件的方法及用于其的一衬底处理系统。

技术介绍

[0004]随着多种半导体器件集成度的增加，多种布线结构以及多种半导体器件变得越来越复杂。如此一来，一半导体器件的电力传输布线的所述电阻增加，使得一电力传输工艺期间所述布线中压降的所述比例增加。因此，在多种高度集成的半导体器件中需要一低电阻电网设计。
[0005]例如，正在开发一种结构，其中一埋入式电源轨安装在一半导体衬底上，并且用于电力传输的一穿孔电极连接到所述埋入式电源轨。通常，这一穿孔电极，例如一直通衬底穿孔(Through Substrate Via，TSV)，是使用激光钻孔(laser drilling)或等离子体蚀刻(plasma etching)形成的。
[0006]然而，这些方法导致多种工艺成本增加。此外，在等离子体蚀刻的所述情况下，所述衬底的所述内部可能遭受等离子体的离子损害。因此，需要一种能够在降低多种工艺成本的同时减少对一衬底的损害的方法。

技术实现思路

[0007]因此，本专利技术是鉴于上述多个问题而提出的，其目的在于提供一种形成一半导体器件的方法，所述方法能够在降低多种工艺成本的同时减少对一衬底的损害、以及一种用于形成一半导体器件的衬底处理系统。应当理解，所述多个技术问题仅作为多个示例提供，本专利技术的所述范围不限于此。
[0008]根据本专利技术的一方面，上述和所述其他多个目的可以通过提供一种形成一半导体器件的方法来实现，所述方法包括：在一半导体衬底的一后表面上形成至少一个金属催化剂层，在所述半导体衬底上形成至少一个用于电力传输的埋入式电源轨，以至少部分地与所述埋入式电源轨对齐；以及通过向所述半导体衬底提供一蚀刻剂来形成至少一个后表面通孔，使得所述金属催化剂层与所述埋入式电源轨之间的所述半导体衬底被各向异性地蚀刻，而所述金属催化剂层利用金属辅助化学蚀刻(metal
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assisted chemical etching，MACE)下降到所述半导体衬底的一内部。
[0009]根据所述形成一半导体器件的方法，在所述后表面通孔的所述形成中，可以执行所述半导体衬底的蚀刻以至少部分地停止在所述埋入式电源轨上。
[0010]根据所述形成一半导体器件的方法，当从所述半导体衬底的一后表面上观察时，
所述埋入式电源轨的至少一顶壁和侧壁可以被一绝缘内衬层包围，并且在所述后表面通孔的所述形成中，可以执行所述半导体衬底的蚀刻在所述金属催化剂层至少部分地接触所述绝缘内衬层时停止。
[0011]根据所述形成一半导体器件的方法，所述金属催化剂层的一直径或宽度可以小于或等于所述埋入式电源轨的一直径或宽度，并且当从所述半导体衬底的一横截面观察时，所述金属催化剂层可以与所述埋入式电源轨垂直对齐以彼此间隔开，或者可以在所述埋入式电源轨的所述宽度内彼此垂直地间隔开。
[0012]根据所述形成一半导体器件的方法，所述埋入式电源轨可以包括多个埋入式电源轨，所述多个埋入式电源轨形成在所述半导体衬底上，并且所述金属催化剂层可以包括多个金属催化剂层，所述多个金属催化剂层形成在所述半导体衬底的一后表面上，以分别至少部分地与所述多个埋入式电源轨对齐。
[0013]根据所述形成一半导体器件的方法，所述方法可以进一步包括以下步骤：在所述半导体衬底的一后表面上形成一钝化绝缘层，所述钝化绝缘层具有多个开口，所述多个开口至少部分地与所述多个埋入式电源轨对齐，并且所述金属催化剂层的所述形成可以包括分别在所述钝化绝缘层的所述多个开口中形成所述多个金属催化剂层。
[0014]根据所述形成一半导体器件的方法，所述钝化绝缘层的所述形成可以包括：暴露所述钝化绝缘层上的所述多个开口，以形成一光阻层；以及使用所述光阻层为一蚀刻保护层蚀刻所述钝化绝缘层，以形成所述多个开口，所述金属催化剂层的所述形成包括：在保留有所述光阻层的所述钝化绝缘层上形成一金属催化剂层；以及利用一剥离法(lift
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off method)去除所述金属催化剂层的所述光阻层的一部分，以形成所述多个金属催化剂层保留在所述多个开口中。
[0015]根据所述形成一半导体器件的方法，所述方法可以进一步包括以下步骤：去除降低至所述后表面通孔的一底表面的所述金属催化剂层；在所述后表面通孔的至少一侧壁上形成一内衬介电层；以及形成一埋入式导电层，使得所述后表面通孔被填充。
[0016]根据所述形成一半导体器件的方法，所述方法可以进一步包括以下步骤：在去除所述金属催化剂层之后，去除所述后表面通孔暴露的所述埋入式电源轨上的一绝缘内衬层的至少一部分，使得所述埋入式电源轨暴露出来。
[0017]根据所述形成一半导体器件的方法，所述内衬介电层的所述形成可以包括：在所述后表面通孔的一内表面上形成所述内衬介电层；以及部分地去除所述后表面通孔的一底表面上的所述内衬介电层，使得所述内衬介电层保留在所述后表面通孔的多个侧壁上。
[0018]根据所述形成一半导体器件的方法，在所述内衬介电层的所述部分去除中，可以利用各向异性等离子体蚀刻。
[0019]根据所述形成一半导体器件的方法，所述方法可以进一步包括以下步骤：在所述后表面通孔的一内表面上形成一扩散防止层，从所述后表面通孔部分地去除了所述内衬介电层，以连接到所述埋入式电源轨，并且所述埋入式导电层可以形成在所述后表面通孔中，以连接到所述扩散防止层。
[0020]根据所述形成一半导体器件的方法，所述埋入式电源轨、所述金属催化剂层及所述埋入式导电层可以包括一相同的金属。
[0021]根据所述形成一半导体器件的方法，所述埋入式电源轨、所述金属催化剂层及所
述埋入式导电层可以包括钌(ruthenium，Ru)。
[0022]根据所述形成一半导体器件的方法，在所述后表面通孔的所述形成中，所述蚀刻剂可以包括H2O2和HF的一混合物。
[0023]根据本专利技术的另一方面，提供了一种形成一半导体器件的方法，所述方法包括以下步骤：在一半导体衬底的一后表面上形成至少一个金属催化剂层，在所述半导体衬底上形成至少一个用于电力传输的埋入式电源轨，以至少部分地与所述埋入式电源轨对齐；通过向所述半导体衬底提供一蚀刻剂来形成至少一个后表面通孔，使得在所述金属催化剂层下的所述半导体衬底被各向异性地蚀刻，而所述金属催化剂层利用金属辅助化学蚀刻(MACE)下降到所述半导体衬底的一内部，其中执行所述金属催化剂层与所述埋入式电源轨之间的所述半导体衬底的蚀刻随着所述埋入式电源轨上的一绝缘内衬层至少部分地暴露以停止；去除降低至所述后表面通孔的一底表面的所述金属催化剂层；去除所述后表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种形成一半导体器件的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：在一半导体衬底的一后表面上形成至少一个金属催化剂层，在所述半导体衬底上形成至少一个用于电力传输的埋入式电源轨，以至少部分地与所述埋入式电源轨对齐；以及通过向所述半导体衬底提供一蚀刻剂来形成至少一个后表面通孔，使得所述金属催化剂层与所述埋入式电源轨之间的所述半导体衬底被各向异性地蚀刻，同时所述金属催化剂层利用金属辅助化学蚀刻下降到所述半导体衬底的一内部。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述后表面通孔的所述形成中，执行所述半导体衬底的蚀刻以至少部分地停止在所述埋入式电源轨上。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：当从所述半导体衬底的一后表面上观察时，所述埋入式电源轨的至少一顶壁和侧壁被一绝缘内衬层包围，并且在所述后表面通孔的所述形成中，执行所述半导体衬底的蚀刻在所述金属催化剂层至少部分地接触所述绝缘内衬层时停止。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述金属催化剂层的一直径或宽度小于或等于所述埋入式电源轨的一直径或宽度，并且当从所述半导体衬底的一横截面观察时，所述金属催化剂层与所述埋入式电源轨垂直对齐以彼此间隔开，或者在所述埋入式电源轨的所述宽度内彼此垂直地间隔开。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述埋入式电源轨包括多个埋入式电源轨，所述多个埋入式电源轨形成在所述半导体衬底上，并且所述金属催化剂层包括多个金属催化剂层，所述多个金属催化剂层形成在所述半导体衬底的一后表面上，以分别至少部分地与所述多个埋入式电源轨对齐。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述方法进一步包括以下步骤：在所述半导体衬底的一后表面上形成一钝化绝缘层，所述钝化绝缘层具有多个开口，所述多个开口至少部分地与所述多个埋入式电源轨对齐，并且所述金属催化剂层的所述形成包括分别在所述钝化绝缘层的所述多个开口中形成所述多个金属催化剂层。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述钝化绝缘层的所述形成包括：暴露所述钝化绝缘层上的所述多个开口，以形成一光阻层；以及使用所述光阻层为一蚀刻保护层蚀刻所述钝化绝缘层，以形成所述多个开口，所述金属催化剂层的所述形成包括：在保留有所述光阻层的所述钝化绝缘层上形成一金属催化剂层；以及利用一剥离法去除所述金属催化剂层的所述光阻层的一部分，以形成所述多个金属催化剂层保留在所述多个开口中。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法进一步包括以下步骤：去除降低至所述后表面通孔的一底表面的所述金属催化剂层；在所述后表面通孔的至少一侧壁上形成一内衬介电层；以及形成一埋入式导电层，使得所述后表面通孔被填充。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述方法进一步包括以下步骤：在去除所述金属催化剂层之后，去除所述后表面通孔暴露的所述埋入式电源轨上的一绝缘内衬层的至少一部分，使得所述埋入式电源轨暴露出来。10.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述内衬介电层的所述形成包括：在所述后
表面通孔的一内表面上形成所述内衬介电层；以及部分地去除所述后表面通孔的一底表...

【专利技术属性】
技术研发人员：金旼永，李恒林，金润相，
申请(专利权)人：细美事有限公司，
类型：发明
国别省市：