电子器件及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种制造穿过衬底的垂直互连结构的方法。该方 法利用了布置在衬底200的第一侧202和第二侧204之间的牺牲掩埋 层220。在已经从第一侧蚀刻了沟槽206和206’之后，牺牲掩埋层 220用作从第二侧蚀刻孔218和218’期间的停止层，因此在对孔进 行过蚀刻期间保护沟槽不受损害。完全消除沟槽的蚀刻与孔的蚀刻之 间的影响，从而提供了多个用于工艺选择和器件制造的优点。在去除 了部分牺牲掩埋层以互连沟槽和孔之后，填充产生的垂直互连孔来形 成垂直互连结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种制造电子器件的方法，该电子器件包括穿过半 导体衬底的垂直互连结构，该衬底具有在第一侧的第一表面和在第二 侧的第二表面，所述垂直互连结构从第一表面延伸到第二表面。本专利技术还涉及一种根据所述方法制备的电子器件。
技术介绍
从WO 2005/099699 Al中已知一种在半导体衬底中制造垂直互 连结构的方法。在该方法中，通过从衬底的第一侧进行蚀刻，在半导 体衬底中形成沟槽，以及通过从衬底的第二侧进行蚀刻来形成空腔， 从而沟槽和空腔共同形成了穿过衬底的垂直互连孔。给该垂直互连孔 提供导电表面，从而形成了从半导体衬底的第一表面延伸到半导体衬 底的第二表面的垂直互连结构。现有技术方法使用了两步蚀刻工艺来获得包括两个互补部分的 垂直互连孔，第一部分包括一个或多个沟槽，第二部分包括空腔。该 方法使得能独立于第二侧上的尺寸的精度来增加(至少在半导体衬底 的第一侧的)垂直互连孔的精度。
技术实现思路
在一个方面中，本专利技术提供了一种现有技术所指出的类型的方 法，该方法能制造出具有改进的电性能的垂直互连结构。本专利技术由独立权利要求来限定，从属权利要求限定了有利实施例。该目的是由包括以下步骤的方法实现的向衬底提供被布置在第一表面和第二表面之间的牺牲掩埋层；-通过从衬底的第一侧去除材料，给衬底提供从第一表面延伸到牺牲掩埋层的沟槽，由此牺牲层暴露了第一区域，牺牲掩埋层具有 与第一区域的平面平行的第一横截面，其中第一横截面大于第一区域 并且与第一区域重叠，以及-通过从衬底的第二侧相对于牺牲掩埋层选择性去除材料，给 衬底提供从第二表面延伸到牺牲掩埋层的孔，由此牺牲掩埋层暴露了 第二区域，牺牲掩埋层具有与第二区域的平面平行的第二横截面，其 中第二横截面大于第二区域并且与第二区域重叠，并且第二区域小于 第一区域。本专利技术基于以下思想。垂直互连结构的电阻是由其最小宽度的 部分确定的，即由与通过垂直互连结构的电流的方向垂直的横截面确 定的。在本专利技术以及上述的现有技术中，沟槽具有被蚀刻掩模尺寸良 好控制的最小宽度。因此，为了获得具有定义明确的电阻的垂直互连 结构，必须精确地控制垂直互连结构的沟槽深度。当需要多个置于大 衬底表面区域上的垂直互连结构时，该深度控制在适当的衬底区域上 必须是一致的。而且，必须在不必使用复杂而昂贵的沟槽蚀刻工序的情况下获得空间深度控制。在W0 2005/099699 Al中，沟槽深度取决 于所公开方法中的两步蚀刻步骤，即无论是在空腔之前还是在空腔之 后蚀刻沟槽，沟槽深度均是由空腔的蚀刻深度确定的。在本专利技术中， 在衬底内存在的距离衬底的第一表面预定距离的牺牲掩埋层消除了 这种依赖性。这是由将牺牲掩埋层用作蚀刻停止层引起的。更具体地 讲，牺牲掩埋层的存在允许从衬底的第一侧蚀刻出具有恒定深度的沟 槽，该恒定深度是第一表面和牺牲掩埋层的最近表面之间的距离确定 的。另外，以沟槽比牺牲掩埋层窄，即牺牲掩埋层具有比沟槽底部所 暴露的区域大的横截面的方式，向衬底提供牺牲掩埋层和沟槽。因此， 在从第二侧对孔进行蚀刻期间牺牲掩埋层保护了沟槽，从而在此工艺 中将不会影响沟槽深度。因此，非常有效地去除了本专利技术的方法的两步蚀刻步骤彼此之 间的影响。这增大了沟槽和孔的尺寸选择以及用于产生沟槽和孔的工 艺的自由度。而且，如将在本申请的实施例的详细描述中阐述的一样， 产生沟槽和/或孔的工艺将不再那么关键。这对于例如在半导体工业中持续增大的衬底尺寸来说是有利的。该方法的另一优点是当已经打开沟槽和空腔时，牺牲掩埋层能 被用作关闭垂直互连孔的密封层。当执行对衬底的两侧的处理，而未 来垂直互连结构的沟槽和孔都已经被开口时，密封是有利的，这是因 为在对一侧进行处理期间防止了通过垂直互连孔而污染另一侧或损 坏处理工具的衬底固定架。而且， 一些工具利用真空来将衬底夹持到 这些工具的固定架上，如果衬底中的孔是打开的，则这将是不可能的。在实施例中，给衬底提供牺牲掩埋层的步骤包括-提供不具有牺牲掩埋层的衬底；-在执行提供孔的步骤之前提供沟槽，提供沟槽的步骤包括从 衬底的第一侧各向异性去除材料，从而形成了具有底部的沟槽，其中 底部区域位于半导体衬底内的第一表面和第二表面之间，以及-在提供沟槽之后并且在提供孔之前，通过在沟槽底部形成空 腔并用牺牲材料填充了空腔的至少一部分来执行提供牺牲掩埋层的 步骤，使得在半导体衬底的第一表面和第二表面之间提供牺牲掩埋 层，其中空腔具有与沟槽底部的平面平行的横截面，该横截面大于沟 槽底部的区域。在该实施例中，衬底不必具有初始内建的牺牲掩埋层，来实现 本专利技术的效果。因此，根据本专利技术，可使用单一材料衬底或具有最初 不支持选择性去除材料的掩埋层来形成沟槽的衬底。该优点是由于以 下原因获得的。由于沟槽的横向尺寸小，所以沟槽蚀刻通常是一种精 密的蚀刻。因此，可以精确地控制其蚀刻深度。从而，根据本实施例 的方法，首先形成沟槽。随后，根据本专利技术，通过形成牺牲掩埋层来 防止在从第二侧形成孔期间对该沟槽进行的过蚀刻。这是通过首先在 沟槽下方蚀刻空腔，并且给该空腔提供至少允许对孔进行选择性蚀刻 的适当临时填充物来实现的。在前述实施例的变型中，使用各向同性干法蚀刻技术来提供空腔。空腔的各向同性湿法蚀刻是可能的，但是由于蚀刻液体通过沟 槽仅能到达空腔的事实的原因，这种技术是困难的。因此，可通过蚀刻液体来蚀刻沟槽本身，和/或由于毛细管作用力而使导入蚀刻液体 和/或从空腔和沟槽中去除蚀刻液体可能是困难的。通过使用干法蚀 刻技术来打开空腔能规避这些缺点。在实施例中，该方法还包括步骤-在继续进一步构建电子器件的工艺之前，给沟槽提供至少延 伸到第一表面的临时填充物；-在所述继续处理之后，从第二侧去除牺牲掩埋层和临时填充 物，从而打开垂直互连孔。牺牲掩埋层使得可以在已经形成孔之后给沟槽提供临时填充 物。反过来，第一填充物又给衬底的第一侧上的第一表面提供了相对 的平面。从而，至少衬底的第一表面可有利地具有形成电子元件的各 种层和材料。另外，临时填充物在该继续处理期间保护了沟槽。能通过孔从第二侧方便地去除牺牲掩埋层及必要时的临时填充 物，以便打开垂直互连孔。注意，临时填充物可以是期望的最终垂直 互连材料(诸如金属)。在这种情况下，不需要去除临时填充物。该 实施例提供了简单方法来在基本上完成电子器件之后从第二侧打开 垂直互连孔。在一个实施例中，沟槽的临时填充物选自不会污染半导体处理 工具的材料构成的组中。在半导体处理中，公知常识是某些材料(例 如许多金属)当处理半导体时会造成污染。因此，在向衬底提供这些 材料之后，不允许衬底再次进入半导体处理工具中，例如干法蚀刻工 具。因此，有利的是，对临时填充物材料进行选择，使得它们不属于 污染材料组，这是因为在这种情况下包括临时填充物的衬底可能被再 次引入半导体处理工具中，例如用于对半导体进行掺杂的工具，诸如 物理气相沉积、化学气相沉积等的沉积工具，诸如干法蚀刻工具的蚀 刻工具等所有在继续处理和/或从第二侧对孔进行蚀刻期间使用的半 导体处理工具。与可作为替代的湿法蚀刻相比，干法蚀刻允许定向蚀 刻和对孔的形状的更好控制。在实施例中，该方法还包括步骤-给沟槽提供至少延伸至第一表面的临时填充物；-在衬底的第一侧上提供至少覆盖临时填本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造电子器件的方法，该电子器件包括穿过半导体衬底的垂直互连结构，所述半导体衬底具有在第一侧上的第一表面和在第二侧上的第二表面，所述垂直互连结构从第一表面延伸到第二表面，　－该方法包括以下步骤：　－向衬底提供被布置在第一表面和 第二表面之间的牺牲掩埋层；　－通过从衬底的第一侧去除材料，向衬底提供从第一表面延伸到牺牲掩埋层的沟槽，从而牺牲掩埋层暴露了第一区域，牺牲掩埋层具有与第一区域的平面平行的第一横截面，该第一横截面大于第一区域并且与第一区域重叠，以及　 　通过从衬底的第二侧相对于牺牲掩埋层有选择地去除材料，向衬底提供从第二表面延伸到牺牲掩埋层的孔，从而牺牲掩埋层暴露了第二区域，牺牲掩埋层具有与第二区域的平面平行的第二横截面，该第二横截面大于第二区域并且与第二区域重叠，并且第二区域小于第一区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2006.9.22 EP 06300976.51.一种制造电子器件的方法，该电子器件包括穿过半导体衬底的垂直互连结构，所述半导体衬底具有在第一侧上的第一表面和在第二侧上的第二表面，所述垂直互连结构从第一表面延伸到第二表面，-该方法包括以下步骤-向衬底提供被布置在第一表面和第二表面之间的牺牲掩埋层；-通过从衬底的第一侧去除材料，向衬底提供从第一表面延伸到牺牲掩埋层的沟槽，从而牺牲掩埋层暴露了第一区域，牺牲掩埋层具有与第一区域的平面平行的第一横截面，该第一横截面大于第一区域并且与第一区域重叠，以及通过从衬底的第二侧相对于牺牲掩埋层有选择地去除材料，向衬底提供从第二表面延伸到牺牲掩埋层的孔，从而牺牲掩埋层暴露了第二区域，牺牲掩埋层具有与第二区域的平面平行的第二横截面，该第二横截面大于第二区域并且与第二区域重叠，并且第二区域小于第一区域。2. 根据权利要求1所述的方法，其中向衬底提供牺牲掩埋层的步骤包括-提供不具有牺牲掩埋层的衬底；-在执行提供孔的步骤之前提供沟槽，提供沟槽的步骤包括从 衬底的第一侧各向异性去除材料，使得形成具有底部的沟槽，该底部 的底部区域位于半导体衬底内的第一表面和第二表面之间，以及-在提供沟槽之后并且在提供孔之前，通过在沟槽底部形成空 腔并用牺牲材料填充该空腔的至少一部分来执行提供牺牲掩埋层的 步骤，使得在半导体衬底的第一表面和第二表面之间提供该牺牲掩埋 层，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗索瓦·纳耶，大卫·D·R·谢弗里，多米尼克·约恩，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL