[发明专利]用于后制作通孔的贯通孔的方法和装置

说明书

本发明提供了用于形成后制作通孔的贯通孔的方法。一种方法包括提供具有正面和相对的背面的有源器件晶圆，该正面包括设置在介电层中的导电互连材料；提供具有填充有氧化物的通孔的载具晶圆，该通孔从载具晶圆的第一表面延伸至载具晶圆的第二表面；将有源器件晶圆的正面接合至载具晶圆的第二表面；蚀刻载具晶圆的贯通孔中的氧化物以形成氧化物贯通孔；以及在氧化物贯通孔内沉积导电材料以形成导体，该导体延伸至有源器件晶圆并且与导电互连材料电接触。一种装置包括具有氧化物贯通孔的载具晶圆，该氧化物贯通孔延伸穿过载具晶圆到达与载具晶圆接合的有源器件晶圆。本发明还提供了用于后制作通孔的贯通孔的装置。

本申请是于2013年03月28日提交的申请号为201310105417.X的题为“用于后制作通孔的贯通孔的方法和装置”的中国发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉参考

本申请涉及并要求于2012年4月18日提交的名称为“用于BSI图像传感器和最终结构的后制作通孔TOV的制造方法(Fabrication Method of Via-last TOV for BSI ImageSensor and Resulting Structures)”的第61/625,987号美国临时专利申请的优先权，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明一般地涉及半导体技术领域，更具体地来说，涉及半导体器件及其制造方法。

背景技术

在利用半导体晶圆形成用于三维(3D)布置的传统贯通孔(TV)(through-via)的工艺中，采用低温氧化以用薄氧化物层内衬硅贯通孔(TSV)从而将TSV与晶圆隔离。由于典型TSV的高纵横比，在晶圆中的通孔的底部处的沟槽拐角的应力会导致氧化物断裂，而且当随后形成金属时，可能形成金属挤压(诸如铜或Cu挤压)。这些断裂和挤压器件对会可靠性和性能产生不利影响。

在TV的特定应用中，在制造背照式(BSI)CMOS图像传感器(CIS)器件的过程中，载具晶圆可以是利用晶圆接合与有源器件晶圆接合的晶圆。例如，硅晶圆可能是有源器件晶圆并且可以具有形成在其中的许多集成电路，其中，集成电路均为CIS器件，每个集成电路具有光电二极管阵列。可以在形成在有源器件晶圆的正面上方的介电材料层中形成若干金属化层。

在有源器件晶圆的相对的背面上，对于背照式(BSI)图像传感器，允许光投射到BSI CIS器件的光电二极管上，并且滤色镜阵列(CFA)材料可以形成在有源器件晶圆的背面上方并且与光电二极管对准以形成彩色像素。微透镜(ML)材料可以布置在CFA材料上方以进一步增加光接收。玻璃层可以接合至有源器件晶圆的背面以保护CIS器件。用于CFA、ML的材料和结合材料尤其对高温工艺敏感。

为了完成这些BSI CIS器件，在晶圆级工艺中，诸如硅载具晶圆的载具晶圆可以接合在有源器件晶圆的上方。在传统方法中，TV可以蚀刻进入并穿过半导体载具晶圆，创建延伸穿过载具晶圆的通孔开口。这些TV可能被延伸以暴露最高金属化层形成在有源器件晶圆上方的一部分。铜导电材料或其他导体可以沉积在贯通孔中，而且这些导体创建延伸穿过载具晶圆的电路径。

在载具晶圆中形成TSV的硅蚀刻工艺以及产生的相关的热和机械应力可能导致有源器件晶圆的上介电层的断裂。可以在通孔中的衬里氧化物层中形成断裂。此外，在铜沉积工艺过程中，在这些断裂内会形成铜挤压。在载具晶圆中形成TSV期间所使用的这些工艺可能需要高温工艺。这些工艺中使用的高温会进一步创建有源器件晶圆中的器件和使用的其他材料的不期望的热应力。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种方法，包括：在载具晶圆中形成至少一个通孔；用氧化物填充所述至少一个通孔；将所述载具晶圆安装至第二晶圆；穿过填充所述至少一个通孔的所述氧化物蚀刻贯通孔，以形成氧化物贯通孔；以及用导体填充所述氧化物贯通孔。

该方法中，所述氧化物是高密度等离子体(HDP)氧化物。