[发明专利]形成贯穿衬底通孔的方法以及包括贯穿衬底通孔的半导体器件

说明书

提供具有电介质(2)的衬底(1)、嵌入该电介质中的金属层(3)以及布置金属层上的含金属层(4)，该含金属层位于衬底与金属层之间。在衬底中以及衬底与金属层之间的电介质区域中形成导通孔(9)。在导通孔中施加绝缘层(11)并且从金属层的接触区域(10)上方将其去除，并且将含金属层从接触区域(10)完全去除。在导通孔中在接触区域上施加金属化部(12)。

贯穿衬底通孔是贯穿半导体衬底的电互连。其包括穿透衬底的导通孔和布置在导通孔中的金属化部。

能够通过首先在衬底的主表面上方的介电材料中形成金属层来制造贯穿衬底通孔。覆盖金属层的不同含金属的材料的层改善了介电材料的粘附力。然后从相对的表面，通过衬底，蚀刻导通孔，直到到达介电材料。作为绝缘部提供的氧化硅层被布置在导通孔的侧壁和底部上。通过各向异性蚀刻步骤从导通孔的底部去除氧化硅和介电材料，以便氧化硅保留在侧壁上以覆盖半导体材料，并且在底部暴露金属层的接触区域。在导通孔中施加金属化部，以便其与金属层接触并形成电互连。

US 2015/0102497 A1公开了一种制造包括贯穿硅通孔的集成电路器件的方法。着落垫由Cu、W、Ta、Ti、Co、Mn、Al或其组合的金属层以及由Ta、Ti、TaN、TiN、AlN、WN或其组合的阻挡膜形成。

本发明的目的是提供一种形成贯穿衬底通孔的方法，该方法改善了蚀刻和绝缘步骤的应用，以及提供一种具有贯穿衬底通孔的半导体器件，该通孔与嵌入电介质中的金属层可靠地接触。

该目的通过根据权利要求1的形成贯穿衬底通孔的方法以及根据权利要求12的半导体器件来实现。该方法的变型和其他实施例从从属权利要求得出。

形成贯穿衬底通孔的方法包括提供：具有布置在衬底上的电介质的衬底；嵌入在该电介质中的金属层；以及布置在该金属层上的含金属层，该含金属层设置在衬底与金属层之间。在金属层上方形成穿透衬底的导通孔。在导通孔中施加绝缘层并且从金属层的接触区域上方将其去除。在导通孔中施加金属化部，该金属化部在接触区域中与金属层接触并通过绝缘层与衬底绝缘。在施加金属化部之前将含金属层从接触区域完全去除。

在该方法的变型中，在施加绝缘层并将其从接触区域上方去除之后，从接触区域上方去除电介质。

在该方法的另一变型中，在施加绝缘层之前，从含金属层上方去除电介质，以便导通孔到达含金属层，将绝缘层施加在含金属层上，并且将绝缘层从接触区域上方去除，使得含金属层的一部分留在金属层与绝缘层之间。

在该方法的另一变型中，在施加绝缘层之前，从金属层上方去除电介质和含金属层，以便导通孔到达金属层，在导通孔的内部暴露金属层的接触区域，并且将绝缘层施加在金属层上。从接触区域上方去除绝缘层之后，施加金属化部以与接触区域电接触并且通过绝缘层与含金属层绝缘。

在该方法的另一变型中，通过蚀刻以及通过使用相对于含金属层非选择性的配方，从金属层上方去除电介质。

在该方法的另一变型中，通过蚀刻从金属层上方去除电介质和绝缘层，并且在这些蚀刻步骤的每一个中使用相同的蚀刻配方。

在该方法的另一变型中，在形成导通孔之前施加具有开口的掩模。通过开口蚀刻导通孔，并且在施加绝缘层之前去除掩模。

金属层可以包括与含金属层的材料不同的材料。金属层可以例如是铝。含金属层可以包括例如钛或铝。含金属层还可以包括氮化物。

半导体器件包括：具有贯穿衬底通孔的衬底；贯穿衬底通孔的导通孔；在导通孔中的绝缘层；贯穿衬底通孔的金属化部，所述绝缘层使金属化部与衬底绝缘；衬底上方的金属层，金属化部与金属层接触；金属层上的含金属层，含金属层布置在衬底与金属层之间，含金属层包括与金属层的材料不同的材料，并且金属化部与金属层的接触区域接触。

在半导体器件的一实施例中，含金属层的一部分被布置在金属层与绝缘层之间。