[發明專利]半導體結構及其形成方法

有效

• 申請號: 201410219064.0
• 申請日: 2014-05-22
• 公開（公告）號: CN104218023B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 林瑋;S.斯科達斯;T.A.沃
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: H01L23/532
• 分類號: H01L23/532;H01L21/768
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 邱軍

技術領域

本公開涉及采用氧化錳硬掩模層形成溝槽的方法以及由其形成的結構。

背景技術

硬掩模腐蝕限制了各向異性蝕刻工藝的參數，特別是可由各向異性蝕刻工藝形成的溝槽的深度。如果蝕刻的材料是電介質材料，硬掩模的腐蝕是很特別有問題的。例如，當蝕刻含氧化硅的材料(例如有機硅玻璃(OSG)和摻雜的硅酸鹽玻璃)時，包括氧化硅的硬掩模傾向于以相當大的速率被蝕刻。硬掩模腐蝕可導致溝槽上部的寬化，因此引起錐形溝槽的形成。此外，當這樣的錐形溝槽以導電材料填充時，例如，為了形成貫穿基板通路(TSV)結構，所形成的導電結構包括錐形部分，導電結構在該錐形部分占據的面積大于與接觸襯墊接觸的下部。

考慮到上面的情況，希望有一種沒有或最小化硬掩模腐蝕的方法來形成通過厚電介質材料的溝槽。

發明內容

氧化錳層沉積在包括至少一個電介質材料層的基板上作為硬掩模層。可選的氧化硅層可形成在氧化錳層上方。圖案化光致抗蝕劑層可用于蝕刻可選的氧化硅層和氧化錳層。各向異性蝕刻工藝用于蝕刻基板內的電介質材料層。電介質材料層可包括氧化硅和/或氮化硅，并且氧化錳層可用作最小化硬掩模腐蝕以及蝕刻溝槽的寬化的有效蝕刻掩模。氧化錳層可用作用于基板接合工藝的蝕刻掩模。

根據本公開的一個方面，一種結構包括設置在基板上的氧化錳層和延伸穿過氧化錳層中的開口且進入基板中的溝槽。開口的外圍與溝槽在基板中的部分的側壁的外圍在豎直方向上是一致的。

根據本公開的另一個方面，提供一種形成結構的方法。氧化錳層形成在基板上方。圖案化氧化錳層以在其中形成開口。采用氧化錳層作為蝕刻掩模形成延伸穿過氧化錳層中的開口且進入基板中的溝槽。

氧化錳層可實現采用較薄的光致抗蝕劑層作為各向異性蝕刻中的蝕刻掩模。氧化錳層還減小了各向異性蝕刻工藝采用的偏壓。此外，氧化錳層減少了各向異性蝕刻導致的對金屬襯墊結構的損壞。

附圖說明

圖1是根據本公開第一實施例在接合第一基板與第二基板后的第一示范性結構的豎直截面圖。

圖2是根據本公開第一實施例在形成包括氧化錳層的硬掩膜疊層并且施加和圖案化第一光致抗蝕劑層后的第一示范性結構的豎直截面圖。

圖3是根據本公開第一實施例在形成延伸進入第二基板內的第二焊盤結構中的第一溝槽后的第一示范性結構的豎直截面圖。

圖4是根據本公開第一實施例在施加和圖案化第二光致抗蝕劑層后的第一示范性結構的豎直截面圖。

圖5是根據本公開第一實施例在形成延伸到第一基板內的第一焊盤結構的第二溝槽后的第一示范性結構的豎直截面圖。

圖6是根據本公開第一實施例在形成電介質襯里(liner)和貫穿基板通路結構后的第一示范性結構的豎直截面圖。

圖7是根據本公開第一實施例在第二基板上形成背側金屬互連結構后的第一示范性結構的變型的豎直截面圖。

圖8是根據本公開第一實施例在采用另一硬掩模疊層選擇性地接合第三基板后的第一示范性結構的豎直截面圖。

圖9是根據本公開第二實施例在接合多個第二基板到第一基板后的第二示范性結構的豎直截面圖。

圖10是根據本公開第三實施例在采用硬掩模疊層形成導電通路結構后的第三示范性結構的豎直截面圖。

圖11是根據本公開第四實施例在第二基板上形成背側金屬互連結構后的第四示范性結構的豎直截面圖。

具體實施方式

如上所述，本公開涉及采用氧化錳硬掩模層形成溝槽的方法以及由該方法形成的結構。現在參考附圖描述本公開的各方面。應注意本文涉及的以及附圖中示出的相同和對應的元件由相同的附圖標記表示。如本文采用的，諸如“第一”和“第二”的序數詞僅用于區別類似的元件，并且不同的序數詞可用于在說明書和/或權利要求中表示相同的元件。

參見圖1，根據本公開第一實施例的第一示范性結構包括接合的結構，其包括在接合界面上彼此接合的第一基板100和第二基板200。第一基板100是載體基板，其提供足夠的機械強度給接合的結構以機械操作。例如，第一基板100的厚度可在30微米至1mm的范圍，盡管也可采用更小和更大的厚度。