[發明專利]一種帶體接觸的半導體器件結構和形成方法

有效

• 申請號: 201811529312.6
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109560065B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 顧學強
• 申請（專利權）人: 上海微阱電子科技有限公司
• 主分類號: H01L23/528
• 分類號: H01L23/528;H01L21/768;H01L21/683
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 陶金龍;張磊

1.一種帶體接觸的半導體器件結構，其特征在于，包括：設于半導體襯底正面和背面的多個結構；其中，

設于所述半導體襯底正面的結構包括：

位于所述半導體襯底的正面中的前溝槽隔離，阱區，源漏極；

位于所述半導體襯底的正面上的柵極；

位于所述半導體襯底的正面表面上和柵極上的后道介質層，以及位于所述后道介質層和前溝槽隔離中的溝槽接觸孔；其中，所述溝槽接觸孔貫穿所述前溝槽隔離；

位于所述后道介質層的正面表面上的層間介質層，以及位于所述層間介質層中的前道金屬互連層；其中，所述溝槽接觸孔的頂端電連接前道金屬互連層；

設于所述半導體襯底背面的結構包括：

位于所述半導體襯底的背面中的重摻雜注入區，所述重摻雜注入區相連位于所述阱區的下方；

位于所述半導體襯底的背面表面下的背面介質層，位于所述背面介質層中的第一背面接觸孔和第二背面接觸孔；其中，所述第一背面接觸孔的頂端連接所述重摻雜注入區 ，所述第二背面接觸孔的頂端連接所述溝槽接觸孔的底端；以及

相連位于所述第一背面接觸孔和第二背面接觸孔底端上的背面金屬層。

2.根據權利要求1所述的帶體接觸的半導體器件結構，其特征在于，所述前溝槽隔離、溝槽接觸孔、阱區、源漏和重摻雜注入區露出于所述半導體襯底的背面表面，并與所述背面介質層相接。

3.根據權利要求1所述的帶體接觸的半導體器件結構，其特征在于，所述溝槽接觸孔、第一背面接觸孔和第二背面接觸孔中填充有鎢、鋁或銅。

4.根據權利要求1所述的帶體接觸的半導體器件結構，其特征在于，所述帶體接觸的半導體器件結構為NMOS或PMOS結構。

5.根據權利要求1所述的帶體接觸的半導體器件結構，其特征在于，所述帶體接觸的半導體器件結構為NMOS和PMOS交替排列的結構，所述NMOS 和PMOS之間通過所述背面介質層和前溝槽隔離所形成的全隔離結構相隔離。

6.根據權利要求4或5所述的帶體接觸的半導體器件結構，其特征在于，當所述帶體接觸的半導體器件結構為NMOS結構時，所述阱區為P阱體區，所述重摻雜注入區為P+注入區；當所述帶體接觸的半導體器件結構為PMOS結構時，所述阱區為N阱體區，所述重摻雜注入區為N+注入區。

7.一種帶體接觸的半導體器件結構的形成方法，其特征在于，包括：

提供一半導體襯底，在所述半導體襯底的正面中形成前溝槽隔離，NMOS的P阱體區、N+源漏和柵極，PMOS的N阱體區、P+源漏極；

在所述半導體襯底的正面上形成柵極；

在所述半導體襯底的正面表面上和柵極上淀積形成后道介質層，并在所述后道介質層和前溝槽隔離中形成貫穿所述前溝槽隔離的溝槽接觸孔；

在所述后道介質層的正面表面上淀積形成層間介質層，并在所述層間介質層中形成與所述溝槽接觸孔的頂端電連接的前道金屬互連層；

將所述半導體襯底進行倒置，使所述層間介質層的表面與一載片進行粘合；然后進行第一退火；

對所述半導體襯底進行背面減薄，使減薄后的所述半導體襯底厚度小于N阱體區和P阱體區的注入深度；

在NMOS的P阱體區中進行P+注入，在PMOS的N阱體區中進行N+注入；然后進行第二退火，進行N+注入區和P+注入區的激活；

在所述半導體襯底的背面表面下淀積形成背面介質層，并在背面介質層中進行第一背面接觸孔和第二背面接觸孔的定義和金屬填充，使所述第一背面接觸孔的頂端分別連接所述N+注入區和P+注入區，以及使所述第二背面接觸孔的頂端連接所述溝槽接觸孔的底端；從而分別形成第一背面接觸孔與N+注入區、P+注入區之間的電學連接，以及第二背面接觸孔與溝槽接觸孔之間的電學連接；

在第一背面接觸孔和第二背面接觸孔底端上相連形成背面金屬層，實現N阱體區的電源連接和P阱體區的地連接。