低电阻和电感的背面通孔及其制造方法技术

一种背面接触结构及其制造方法。所述方法包括：在衬底（１００）中形成介质隔离（２５０），所述衬底（１００）具有正面和相反的背面；在所述衬底（１００）的所述正面上形成第一介质层（１０５）；在所述第一介质层（１０５）中形成沟槽（２６５Ｃ），所述沟槽（２６５Ｃ）对准所述介质隔离（２５０）并延伸到所述介质隔离（２５０）；延伸形成在所述第一介质层（１０５）中的所述沟槽（２６５Ｃ）穿过所述介质隔离（２５０）并进入所述衬底（１００）到小于所述衬底（１００）的厚度的深度（Ｄ１）；填充所述沟槽（２６５Ｃ）并共平坦化所述沟槽（２６５Ｃ）的顶表面与所述第一介质层（１０５）的顶表面以形成导电通孔（２７０Ｃ）；以及从所述衬底（１００）的背面减薄所述衬底（１００），以暴露所述通孔（２７０Ｃ）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及集成电路领域；更具体而言，涉及用于到集成电路的基元 的电连接的背面通孔及其制造方法。
技术介绍
在很多集成电路应用中，希望减小电路中的信号线路的电阻和电感，其与正面布线接合衬垫连接相关。例如，由于与到NPN异质结双极晶体 管(HBT)的发射极的布线接合衬垫连接相关的电感，即使晶体管能够运 行在较高频率，在布线接合封装中使用了 NPN HBT的电路的最大实际工 作频率仍约为3GHz。因此，需要用于将信号连接到集成电路的电路基元 的具有减小的电感和电阻的互连结构及其制造方法。
技术实现思路
本专利技术的第一方面是一种用于形成接触的方法，包括在衬底中形成 介质隔离，所述村底具有正面以及相反的背面；在所述衬底的所述正面上 形成笫一介质层；在所述第一介质层中形成沟槽，所述沟槽对准介质隔离 并延伸到所述介质隔离；延伸在所述第一介质层中形成的所述沟槽穿过所 述介质隔离并^所述衬底到小于所述衬底厚度的深度；填充所述沟槽并 共平坦化所述沟槽的顶表面与所述第一介质层的顶表面以形成导电通孔； 以及从所述衬底的背面减薄所述衬底，以暴露所述通孔。本专利技术的第二方面是所述第一方面，还包括在所述第一介质层中形 成器件接触开口，并在填充所述沟槽并共平坦化的同时；填充所述器件接 触开口并共平坦化所迷填充的器件接触开口的顶表面与所述第 一介质层的顶表面，以形成导电器件接触。本专利技术的第三方面是所述第一方面，还包括在形成所述通孔之前， 在所述第一介质层中形成器件接触开口 ，填充所述器件接触开口并共平坦 化所述填充的器件接触开口的顶表面与所述第 一介质层的顶表面以形成导 电器件接触。本专利技术的第四方面是所述第一方面，还包括在形成所述通孔之后， 在所述第一介质层中形成器件接触开口 ，填充所述器件接触开口并共平坦 化所述填充的器件接触开口的顶表面与所述第 一介质层的顶表面以形成导 电器件接触。本专利技术的第五方面是所述第一方面，其中填充所述沟槽包括在所述 沟槽的侧壁和底部上形成绝缘层，并在所述绝缘层之上形成鴒层，所述鵠 层具有足够填充所述沟槽的厚度；或者在所述沟槽的所述侧壁和所述底部 上形成所述鴒层，所述鵠层具有足够填充所述沟槽的厚度。本专利技术的第六方面是所述第一方面，其中填充所述沟槽包括在所述 沟槽的侧壁和底部上形成绝缘层，在所述绝缘层之上形成保形多晶珪层， 并在所述多晶硅层之上形成钨层,所述鴒层具有足够填充所述沟槽的厚度； 或者在所述沟槽的所述侧壁和所述底部上形成所述多晶硅层，并在所述多 晶硅层之上形成钨层，所述鴒层具有足够填充所述沟槽的厚度。本专利技术的第七方面是所述第一方面，其中填充所述沟槽包括在所述 沟槽的侧壁和底部上形成绝缘层，在所述绝缘层之上形成保形鵠层，并在 所述鴒层之上形成氧化物层，所述氧化物层具有足够填充所述沟槽的厚度； 或者在所述沟槽的所述侧壁和所述底部上形成4果形鴒层，并在所述鴒层之 上形成氧化物层，所述氧化物层具有足够填充所述沟槽的厚度。本专利技术的第八方面是所述第一方面，其中填充所述沟槽包括在所述 沟槽的侧壁和底部上形成绝缘层，在所述绝缘层之上形成保形多晶硅层， 在所述多晶硅层之上形成保形钨层，并在所述鴒层之上形成氧化物层，所 述氧化物层具有足够填充所述沟槽的厚度；或者在所述沟槽的所述侧壁和 所述底部上形成保形多晶硅层，在所述多晶硅层之上形成保形钨层，并在所述鴒层之上形成氧化物层，所述氧化物层具有足够填充所述沟槽的厚度。本专利技术的第九方面是所述第一方面，还包括在所述衬底中和上形成 异质结双极晶体管；在所述第一介质层中形成器件接触，所述器件接触物 理和电接触所述异质结双极晶体管的发射极；以及在第二介质层中形成布 线，所述第二介质层形成在所述第一介质层之上，并且所述布线直接物理 和电接触所述器件接触和所述通孔。本专利技术的第十方面是所述第 一方面，其中所述沟槽延伸到并接触衬底 中的掩埋氧化物层，并且减薄所述衬底去除了所述掩埋氧化物层。附图说明在所附权利要求中阐明了本专利技术的特征。然而，当结合附图阅读时， 通过参考下列示例性实施例的详细描述，将最好地理解本专利技术本身，其中图1A至IE是示例了制造根据本专利技术的第 一 实施例的背面互连结构的 截面图IF至1H是示例了根据本专利技术的第 一实施例的背面互连结构的变化 截面图2A至2E是示例了制造根据本专利技术的第二实施例的背面互连结构的 截面图3A1至3A5是示例了制造根据本专利技术的第三实施例的第 一变化的背 面互连结构的截面图3B1至3B3是示例了制造根据本专利技术的第三实施例的第二变化的背 面互连结构的截面图3C1至3C3是示例了制造才艮据本专利技术的第三实施例的第三变化的背 面互连结构的截面图4A1至4A3是示例了根据本专利技术的第三实施例的填充通孔或柱接触 的第一方法的截面图4B1至4B4是示例了根据本专利技术的第三实施例的填充通孔或柱接触 的第二方法的截面图；图4C1至4C4是示例了根据本专利技术的第三实施例的填充通孔或柱接触 的第三方法的截面图4D1至4D5是示例了根据本专利技术的第三实施例的填充通孔或柱接触 的第四方法的截面图5A和5B是示例了制造根据本专利技术的第三实施例的任何一个变化的 使用可选的衬底的背面互连结构的截面图6A和6B是示例了制造根据本专利技术的第四实施例的背面互连结构的 截面图；以及图7是具有至衬底的背面连接的示例性异质结双极晶体管的截面视图。具体实施例方式镶嵌工艺是这样的工艺在介质层中形成布线沟槽或者过孔开口 (过 孔开口也称为过孔沟槽)，在介质的顶表面淀积足够厚度的电导体以填充 沟槽，并进行平坦化工艺，例如一个或多个化学机械抛光(CMP)工艺或 者反应离子蚀刻(RIE)工艺，以去除多余的导体从而使导体的表面与介 质层的表面共面或基本上共面，从而形成镶嵌布线(或者镶嵌过孔)。当 仅形成沟槽和布线(或者过孔开口和过孔)时，工艺称为单镶嵌。还采用 单镶嵌工艺形成柱(stud)接触(其等价于单镶嵌布线和过孔，并形成在 半导体衬底之上的第一介质层中)。双镶嵌工艺是这样的工艺在金属化之前，在介质中形成布线和过孔 开口。例如，穿过整个^h质层的厚度形成过孔开口，然后形成在任何给出 的截面视图中穿过部分介质层的沟槽。(可选地，可能首先形成布线沟槽， 然后形成过孔开口)。旨在传导电流的所有过孔开口与之上的一体的布线 沟槽和之下的布线沟槽相交，但是不是所有的沟槽需要与过孔开口相交。在介质的顶表面上淀积足够厚度的电导体以填充沟槽和过孔开口 ，然后进 行CMP工艺以使沟槽中的导体的表面与介质层的表面共面，从而形成双 镶嵌布线和具有一体的双镶嵌过孔的双镶嵌布线。图1A至1H是示例了制造根据本专利技术的第 一 实施例的背面互连结构的 截面图。在图1A中，示例了划片前的集成电路芯片的一部分。在衬底IOO 上形成第一介质层105。衬底IOO通常还称为晶片。第一介质层105是 包括例如接触村底100的二氧化珪层(Si02)、在二氧化珪层的顶部上的 氮化珪层，以及在Si02顶部上的硅酸磷玻璃(PSG)或者硅酸硼磷玻璃层(BPSG)的多层介质层。在第一实例中，衬底100是体硅衬底。在第二 实例中，衬底100是绝缘体上硅(SOI)衬底。在第一介质层105的顶上形成第二介质层110。在第二介质层110的 顶上形成第三介质层115。在第三介质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成接触方法，包括以下步骤：　在衬底中形成介质隔离，所述衬底具有正面和相反的背面；　在所述衬底的所述正面上形成第一介质层；　在所述第一介质层中形成浅沟槽，所述沟槽对准介质隔离并延伸到所述介质隔离；　延伸在所述第一介质层中形成的所述沟槽穿过所述介质隔离并进入到所述衬底中至小于所述衬底的厚度的深度；　填充所述沟槽并共平坦化所述沟槽的顶表面和所述第一介质层的顶表面，以形成导电通孔；以及　从所述衬底的背面减薄所述衬底以暴露所述通孔。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-1-13 11/275,5421.一种用于形成接触方法，包括以下步骤在衬底中形成介质隔离，所述衬底具有正面和相反的背面；在所述衬底的所述正面上形成第一介质层；在所述第一介质层中形成浅沟槽，所述沟槽对准介质隔离并延伸到所述介质隔离；延伸在所述第一介质层中形成的所述沟槽穿过所述介质隔离并进入到所述衬底中至小于所述衬底的厚度的深度；填充所述沟槽并共平坦化所述沟槽的顶表面和所述第一介质层的顶表面，以形成导电通孔；以及从所述衬底的背面减薄所述衬底以暴露所述通孔。2. 根据权利要求l的方法，还包括在所述第一介质层中形成器件接触开口 ，并在填充所述沟槽并共平坦 化的同时，填充所述器件接触开口并共平坦化所述填充的器件接触开口的 顶表面与所述第一介质层的顶表面，以形成导电器件接触。3. 根据权利要求l的方法，还包括在形成所述通孔之前，在所述第一介质层中形成器件接触开口，填充 所述器件接触开口并共平坦化所述填充的器件接触开口的顶表面与所述第 一介质层的顶表面，以形成导电器件接触。4. 根据权利要求1的方法，还包括在形成所述通孔之后，在所述第一介质层中形成器件接触开口，填充 所述器件接触开口并共平坦化所述填充的器件接触开口的顶表面与所述第 一介质层的顶表面，以形成导电器件接触。5. 根据权利要求1的方法，其中填充所述沟槽包括 在所述沟槽的侧壁和底部上形成绝缘层，并在所述绝缘层之上形成钨层，所述鴒层具有足够填充所述沟槽的厚度；或者在所述沟槽的所述侧壁和所述底部上形成所述鴒层，所述钨层具有足够填充所述沟槽的厚度。6. 根据权利要求1的方法，其中填充所述沟槽包括 在所述沟槽的侧壁和底部上形成绝缘层，在所述绝缘层之上形成保形多晶硅层，并在所述多晶硅层之上形成鴒层，所述鵠层具有足够填充所述 沟槽的厚度；或者在所述沟槽的所述侧壁和所述底部上形成所述绝缘层，并在所述多晶 硅层之上形成鴒层，所述鵠层具有足够填充所述沟槽的厚度。7. 根据权利要求l的方法，其中填充所述沟槽包括 在所述沟槽的侧壁和底部上形成绝缘层； 在所述绝缘层之上形成保形钨层；以及在所述鴒层之上形成氧化物层，所述氧化物层具有足够填充所述沟槽 的厚度；或者在所述沟槽的所述侧壁和所述底部上形成保形钨层，并在所述鴒层之 上形成氧化物层，所述氧化物层具有足够填充所述沟槽的厚度。8. 根据权利要求1的方法，其中填充所述沟槽包括 在所述沟槽的侧壁和底部上形成绝缘层，在所述绝缘层之上形成保形多晶硅层，在所述多晶硅层之上形成保形钨层，并在所述鴒层之上形成氧 化物层，所述氧化物层具有足够填充所述沟槽的厚度；或者在所述沟槽的所述侧壁和所述底部上形成保形多晶硅层，在所述多晶 硅层之上形成保形钨层，并在所述鵠层之上形成氧化物层，所述氧化物层具有足够填充所述沟槽的厚度。9. 根据权利要求1的方法，还包括在所述衬底中和上形成异质结双极晶体管；在所述第一介质层中形成器件接触，所述器件接触物理和电接触所述异质结双极晶体管的发射极；以及在第二介质层中形成布线，所述第二介质层形成在所述第一介质层之上，并且所述布线直接物理和电接触所述器件接触和所述通孔。10. 根据权利要求l的方法，其中所述沟槽延伸到并接触所述衬底中 的掩埋氧化物层，并且减薄所述衬底去除了所述掩埋氧化物层。11. 一种结构，包括介质隔离，在村底中，所述村底具有正面和相反的背面； 第一介质层，在所述衬底的所述正面上；以及 导电通孔，其延伸穿过所述第一介质层、所述介质隔离以及所述衬底， 并暴露在所述衬底的所述背面。12. 根据权利要求ll的结构，还包括器件接触，延伸穿过所述第一介质层并电接触器件，所述器件形成在 所述衬底中、所述第一介质层中、或者在所述村底和所述第一介质层中。13. 才艮据权利要求12的结构，其中所述器件接触与所述通孔都包括 相同材料的层，所述相同材料的层以相同的顺序彼此层叠。14. 根据权利要求12的结构，其中所述通孔包括在所述通孔的侧壁 上的绝缘层，所述绝缘层包括TiN或者富氢的硅。15. 根据权利要求ll的结构，其中所述通孔包括 鴒芯和在所述鵠芯的侧壁和底部上的氮化钬衬里；或者所述鴒芯、在所述鵠芯的所述侧壁和所述底部上的氮化钛衬里以及在 所述氮化钬衬里上的绝缘层。16. 根据权利要求ll的结构，其中所述通孔包括鴒芯、在所述鴒芯的侧壁和底部上的氮化钬衬里、在所述氮化钛衬里 上的多晶硅层；或者所述鴒芯、在所述鴒芯的所述侧壁和所述底部上的氮化钛衬里、在所 述氮化钬村里上的所述多晶硅层、以及在所述多晶硅层上的绝缘层。17. 根据权利要求ll的结构，其中所述通孔包括氧化物芯、在所述氧化物芯的侧壁和底部上的钨衬里、在所述鴒衬里 上的氮化钛衬里；或者所述氧化物芯、在所述氧化物芯的所述侧壁和所述底部上的所述鵠衬 里、在所述鴒村里上的所述氮化钛衬里、以及在所述氮化钬衬里上的绝缘 层。18. 根据权利要求ll的结构，其中所述通孔包括氧化物芯、在所述氧化物芯的侧壁和底部上的鴒层、在所述鴒层上的 多晶硅层；或者所述氧化物芯、在所述氧化物芯的所述侧壁和所迷底部上的所述鴒层、 在所述鴒层上的所述多晶硅层、以及在所述多晶硅层上的绝缘层。19. 根据权利要求ll的结构，还包括 异质结双极晶体管，在所述衬底中和上形成；器件接触，在所述第一介质层中，所述器件接触物理和电接触所迷异 质结双极晶体管的发射极；以及布线，在第二介质层中，所述第二介质层形成在所述第一介质层之上， 并且所述布线直接物理和电接触所述器件接触和所述通孔。20. —种用于形成接触的方法，包括以下步骤 在衬底的正面上形成第一介质层，所述衬底具有与正面相反的背面； 在所述第一介质层中形成导电的第一柱接触，所述第一柱接触延伸穿过所述第一介质层至所述衬底的所述正面；从所述衬底的所述背面减薄所述村底以形成所述衬底的新背面； 在所述衬底中形成沟槽，所述沟槽从所述衬底的所述新背面延伸到所述第一介质层，在所述沟槽中暴露所述第一柱接触的底表面；以及在所述衬底的所述新背面、所述沟槽的侧壁、所述第一介质层的暴露的表面以及所述第 一柱接触的暴露的表面上形成保形导电层，所述导电层的厚度不足以完全填充所述沟槽。21. 根据权利要求20的方法，还包括，从所述衬底的所述新背面去除所述导电层。22. 根据权利要求20的方法，还包括在形成保形导电层之前，在所述沟槽的所述侧壁上形成保形介质层。23. 根据权利要求20的方法，其中所述保形导电层包括在第二层之 上的第一层，所述第一层包括铜，所述第二层包括W层、Ti层、TiN层、 Ta层、TaN层或其组合。24. 根据权利要求20的方法，还包括 在所述村底中和上形成异质结双极晶体管；在所述第一介质层中形成第二柱接触，所述第二柱接触物理和电接触所述异质结双极晶体管的发射极；以及在第二介质层中形成布线，所述第二介质层形成在所述第一介质层之上，并且所述布线直接物理和电接触所述第一和第二柱接触。25. —种结构，包括第一介质层，在衬底的正面上，所述衬底具有与正面相反的背面；导电的第一柱接触，在所述第一介质层中，所述第一柱接触延伸穿过 所述第 一介质层到所述衬底的所述正面；沟槽，在所述衬底中，所述沟槽从所述衬底的所述背面延伸到所述第 一介质层，在所述沟槽中暴露所述第一柱接触的底表面；以及保形导电层，在所述沟槽的侧壁之上，并在所述第一介质层的暴露的 表面和所述第一柱接触的暴露的表面上，所述导电层的厚度不足以完全填 充所述沟槽。26. 根据权利要求25的结构，还包括，其中所述导...

【专利技术属性】
技术研发人员：M埃尔图克，RA格罗韦斯，JB约翰逊，AJ约瑟夫，刘奇志，EJ斯普罗吉斯，AK斯坦珀，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]