[发明专利]半导体结构及制作方法

说明书

本发明提供一种半导体结构及制作方法，所述半导体结构包括：衬底，具有相对的第一/第二面；导电通孔结构，自所述第一面延伸至所述衬底内，且包括自下而上叠设的金属通孔及导电介质叠层；所述导电介质叠层包括第一/第二导电介质层，且第一导电介质层还设于所述第一面上。本发明适于根据不同应用场景的背照式图像传感器，合理选择适用的导电介质叠层，防止金属通孔与金属互连层扩散，同时增强与相邻的像素单元的隔离效果，同时进一步简化制作方法，确保产品良率。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种半导体结构及制作方法。

背景技术

传统CIS芯片为前照式（Front side illumination，FSI）感光结构，但随着像素单元尺寸的不断缩小，光电二极管（Photodiode，PD）的感光面积也在不断减小，为提升PD感光能力，发明了背照式（Back side illumination，BSI）结构。BSI芯片采用光线从晶片背面入射的方案，避免了正面的金属互连层对入射光的影响，同时缩短入射光进入PD的光程，大幅提高PD的感光能力。

现有的BSI芯片利用硅通孔（Through Silicon Via，TSV）技术，使得硅片背面和正面的形成金属连接，具体的工艺制程包括：形成硅通孔至正面的金属（如铜）漏出，在通孔内沉积阻挡层（如氮化钛、氮化钽、氮化钨等），然后于所述阻挡层上形成填充所述通孔的金属层（如钨）。所述阻挡层可保护通孔侧壁介质，防止金属层沉积工艺对侧壁的损伤，同时还可以防止铜扩散到钨。最后用刻蚀或者化学机械研磨去除背面的金属层。

然而，现有的阻挡层往往无法兼具阻止金属扩散，及用于刻蚀或者化学机械研磨的终点停止的双重功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体结构及制作方法，既可以满足阻止金属扩散，提高器件稳定性的需求，同时，还能用于刻蚀或化学机械研磨的终点停止，降低工艺难度。

基于以上考虑，本发明的一个方面提供一种半导体结构，包括：衬底，具有相对的第一/第二面；导电通孔结构，自所述第一面延伸至所述衬底内，且包括自下而上叠设的金属通孔及导电介质叠层；所述导电介质叠层包括第一/第二导电介质层，且第一导电介质层还设于所述第一面上。

优选的，所述导电介质叠层还覆盖所述金属通孔的侧壁。

优选的，所述第一/第二导电介质层的电阻率均大于所述金属通孔的电阻率。

优选的，所述第二导电介质层设于所述第一导电介质层下。

优选的，还包括，金属互连层，设于所述第二面，所述导电通孔结构贯穿所述衬底并电连接所述金属互连层。

优选的，所述金属互连层在所述第二导电介质层中的扩散率小于所述金属互连层在所述金属通孔中的扩散率。

优选的，所述导电介质叠层还包括至少一层粘附层，所述粘附层覆盖所述第一导电介质层的底面和/或所述第二导电介质层的底面。

优选的，所述第二导电介质层的材料包括氮化钨，所述第一导电介质层的材料包括氮化钛和/或氮化钽，所述粘附层的材料包括钛。

本发明的另一方面提供一种半导体结构的制作方法，包括：提供衬底，所述衬底具有相对的第一/第二面；自所述第一面于所述衬底内形成初始通孔；于所述第一面及所述初始通孔的底部形成导电介质叠层，所述导电介质叠层包括第一/第二导电介质层；于所述导电介质叠层上形成填充所述初始通孔的金属层；去除所述第一面上的所述金属层，直至暴露出所述第一导电介质层，并形成金属通孔。

优选的，采用刻蚀工艺和/或研磨工艺去除所述第一面上的所述金属层。

优选的，所述第一导电介质层相对于金属层于所述刻蚀工艺和/或所述化学机械研磨工艺中呈高的选择比。