半导体器件的制造方法技术

本发明专利技术揭示了一种半导体器件的制造方法，所述后道制程与前道制程同时进行，且所述后道制程是在所述基底上通过“逆向”制作形成，依次从顶层互连层形成至底层互连层，之后将所述基底上形成的后道制程倒置于前道制程结构中的半导体衬底上，使所述第一通孔金属层与所述第二通孔金属层相连接，并使所述底层互连层的金属引线与所述引出连线层的金属连线的相连接，节约了工艺时间，提高了工艺效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，尤其涉及一种将前道制程(Front-End-Of-Line,FE0L)和后道制程(Back-End-Of-Line，BE0L)分开进行，分别完成后连接在一起的。
技术介绍
半导体器件的制造工艺通常分为前道制程(Front-End-Of-Line，FE0L)和后道制程(Back-End-Of-Line，BE0L)。所述前道制程(也称前段制程)利用光刻、刻蚀、化学机械研磨(CMP)以及离子注入等工艺，在半导体衬底上形成核心电路以及在所述核心电路上形成引出连线层，所述核心电路包括在所述半导体衬底上形成单元结构(Cell)以及所述单元结构之间的隔离结构，所述单元结构例如是MOS结构，所述隔离结构例如是浅沟槽隔离结构(STI)，以MOS结构为例，形成每个MOS结构的源极区、漏极区和栅极区等。所述后道制程(也称后段制程)利用光刻、刻蚀、化学机械研磨以及电镀等工艺，在核心电路及其引出连线层上形成金属连线(Wiring)的工艺过程，根据半导体器件的功能要求，将核心电路的各单元结构通过多层的金属互连线连线引出。在现有技术中，后道制程是在前道制程工艺完成后，在所述核心电路的引出连线层上形成金属互连层、介质层和层间通孔(Via)，依次从底层互连层至顶层互连层，并且各层金属互连层之间不相连部分通过形成多层介质层间隔开，相连部分通过形成层间通孔连接，从而将核心电路从引出连线层，依次经过底层互连层至顶层互连层，引出到顶部焊垫(Pads)，以进行后续芯片封装(Chip Package)，半导体器件通常包括十层以上金属互连层，因此后道制程的工艺较为复杂，故工艺时间非常长。`此外，为实现不同芯片之间的封装，将具有不同功能的芯片连接在一起，以降低半导体器件的面积，提高集成度，故引入了穿透娃通孔(Through Silicon Via,TSV)技术。所述TSV技术是形成TSV穿通整个晶圆的半导体衬底，并在TSV中形成穿透硅通孔连线，从而将一个单元结构或芯片的顶层互连层与其它单元结构或芯片电性连接起来。所述TSV技术是一种三维封装技术，能够形成三维集成电路的半导体器件，是半导体工业的新兴发展方向。现有工艺技术中，为保证半导体衬底的机械强度，通常半导体衬底的厚度已达到500um 900um，远远大于现有技术中TSV能够达到的长度，故通常形成TSV之后，需要对半导体衬底的远离核心电路的一面(背面)进行化学机械研磨，降低半导体衬底的厚度，然后利用电镀的方法在TSV中形成金属连线。然而，上述方法在化学机械研磨所述半导体衬底远离核心电路的一面(背面)时，化学机械研磨对半导体衬底产生的机械压力对半导体衬底正面的核心电路产生副作用，影响半导体器件的性能，同时半导体器件中前道制程和后道制程同时形成延长了工艺时间，大大降低了效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，无需对半导体衬底的远离核心电路的一面(背面)进行化学机械研磨，消除了化学机械研磨对半导体衬底正面的核心电路的不利影响，并且能够缩短半导体器件制作工艺时间。为解决上述问题，本专利技术提供一种，包括前道制程、后道制程和固定步骤，所述前道制程和后道制程同时进行，其中，所述前道制程包括提供一半导体衬底，形成核心电路，所述核心电路上形成有引出连线层；在所述半导体衬底的核心电路旁形成第一穿透硅通孔；在所述第一穿透硅通孔中形成第一通孔金属层；所述后道制程包括提供一基底，由下至上依次形成顶层互连层至底层互连层，所述底层互连层与所述核心电路的引出连线层位置相适配；在所述基底上形成第二穿透硅通孔，所述第二穿透硅通孔与所述顶层互连层中金属连线连通，且所述第二穿透硅通孔与所述第一穿透硅通孔相适配；在所述第二穿透硅通孔中形成第二通孔金属层； 所述固定步骤包括将所述基底倒置于所述半导体衬底上，使所述第一通孔金属层与所述第二通孔金属层相连接，并使所述底层互连层的金属引线与所述引出连线层的金属连线的相连接。进一步的，所述还包括在形成所述第一通孔金属层之后，对所述引出连线层的隔离介质层进行回刻蚀工艺，露出部分所述第一通孔金属层和引出连线层的金属引线；在形成所述第二通孔金属层之后，对所述底层互连层进行回刻蚀工艺，露出部分所述第二通孔金属层和所述底层互连层的金属引线；在将所述基底倒置于所述半导体衬底之后，向所述底层互连层与所述引出连线层之间通入有机聚合物，以固定所述底层互连层与所述引出连线层。进一步的，所述有机聚合物为树脂材料。进一步的，所述第一通孔金属层与所述第二通孔金属层采用电镀的方法形成。进一步的，所述第一穿透硅通孔和所述第二穿透硅通孔的孔径为300nm 3000nmo进一步的，所述半导体衬底的远离核心电路的一面上形成有氮化硅停止层，在所述核心电路一侧形成第一穿透硅通孔的步骤中，刻蚀所述半导体衬底，停止于所述氮化硅停止层上。进一步的，在所述第一通孔金属层形成之后，采用湿法刻蚀去除所述氮化硅停止层。进一步的，所述氮化娃停止层的厚度为3000nm 7000nm。进一步的，所述基底的材料为硅、锗或硅锗化合物中的一种或其组合。相比于现有技术，本专利技术所述半导体器件的制作方法具有以下优点首先，本专利技术的后道制程是在基底上通过“逆向”制作形成的，S卩，依次从顶层互连层形成至底层互连层，并形成第一通孔金属层，在完成第一通孔金属层之后，将所述基底上形成的后道制程倒置于前道制程结构中的半导体衬底上，使所述第一通孔金属层与第二通孔金属层相连接，并使所述底层互连层的金属引线与所述引出连线层的金属连线的相连接，所述后道制程与前道制程同时制作，节约了工艺时间，提高了工艺效率；其次，在前道制程中，在所述半导体衬底的远离核心电路的一面(背面)形成氮化硅停止层，该氮化硅停止层的厚度范围在3000nm 7000nm，增强了半导体衬底的机械强度，即可在保证机械强度的情况下选择厚度较小的半导体衬底，形成的第一穿透硅通孔直接穿通所述半导体衬底，并停止于所述氮化硅停止层上，然后去除所述氮化硅停止层，无需对半导体衬底的的远离核心电路的一面(背面)进行化学机械研磨，消除了化学机械研磨对半导体衬底正面的核心电路的不利影响，从而提高了半导体器件的性能。附图说明图1为本专利技术实施例一中的简要流程图。图2 图9为本专利技术实施例一中半导体器件的制造过程的结构示意图。图10为本专利技术实施例二中的简要流程图。图11 图13为本专利技术实施例二中半导体器件的制造过程的结构示意图。具体实施例方式为使本专利技术的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本专利技术的内容作进一步说明。当然本专利技术并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本专利技术的保护范围内。其次，本专利技术利用 示意图进行了详细的表述，在详述本专利技术实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应以此作为对本专利技术的限定。本专利技术的核心思想是通过将半导体器件的后道制程工艺与前道制程工艺时分别同时形成；并将所述后道制程是通过“逆向”制作形成，即，依次从顶层互连层形成至底层互连层，在形成第一通孔金属层，在完成第一通孔金属层之后，将所述基底上形成的后道制程倒置固定于前道制程结构中的半导体衬底上，使所述第一通孔金属层与所述第二通孔金属层相连接，并使所述底层互连层的金属引线与所述引出连线层的金属连线的相连接。所述将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的制造方法，包括前道制程、后道制程和固定步骤，所述前道制程和后道制程同时进行，其中，所述前道制程包括：提供一半导体衬底，形成核心电路，所述核心电路上形成有引出连线层；在所述半导体衬底的核心电路旁形成第一穿透硅通孔；在所述第一穿透硅通孔中形成第一通孔金属层；所述后道制程包括：提供一基底，由下至上依次形成顶层互连层至底层互连层，所述底层互连层与所述核心电路的引出连线层位置相适配；在所述基底上形成第二穿透硅通孔，所述第二穿透硅通孔与所述顶层互连层中金属连线连通，且所述第二穿透硅通孔与所述第一穿透硅通孔相适配；在所述第二穿透硅通孔中形成第二通孔金属层；所述固定步骤包括：将所述基底倒置于所述半导体衬底上，使所述第一通孔金属层与所述第二通孔金属层相连接，并使所述底层互连层的金属引线与所述引出连线层的金属连线的相连接。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的制造方法，包括前道制程、后道制程和固定步骤，所述前道制程和后道制程同时进行，其中， 所述前道制程包括 提供一半导体衬底，形成核心电路，所述核心电路上形成有引出连线层； 在所述半导体衬底的核心电路旁形成第一穿透硅通孔； 在所述第一穿透硅通孔中形成第一通孔金属层； 所述后道制程包括 提供一基底，由下至上依次形成顶层互连层至底层互连层，所述底层互连层与所述核心电路的引出连线层位置相适配； 在所述基底上形成第二穿透硅通孔，所述第二穿透硅通孔与所述顶层互连层中金属连线连通，且所述第二穿透硅通孔与所述第一穿透硅通孔相适配； 在所述第二穿透硅通孔中形成第二通孔金属层； 所述固定步骤包括 将所述基底倒置于所述半导体衬底上，使所述第一通孔金属层与所述第二通孔金属层相连接，并使所述底层互连层的金属引线与所述引出连线层的金属连线的相连接。2.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，还包括 在形成所述第一通孔金属层之后，对所述引出连线层的隔离介质层进行回刻蚀工艺，露出部分所述第一通孔金属层和引出连线层的金属引线； 在形成所述第二通孔金属层之后，对所述底层互连层进行回刻蚀工艺，露出部分所述第二通孔金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新鹏，张海洋，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：