[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010879913.0
• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN111968954B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊帆;胡勝;呂功
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢新芯集成電路制造有限公司
• 主分類號: H01L23/48
• 分類號: H01L23/48;H01L23/498;H01L23/528
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 曹廷廷

本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，通過形成溝槽隔離環(huán)于第一晶圓背面的焊盤區(qū)中，且所述溝槽隔離環(huán)包括第一金屬層和第一絕緣材料層；形成絕緣介質(zhì)層于所述第一晶圓的背面和所述溝槽隔離環(huán)上；形成通孔插栓結(jié)構(gòu)于所述第一晶圓背面的焊盤區(qū)中，且所述通孔插栓結(jié)構(gòu)被所述溝槽隔離環(huán)包圍在內(nèi)；以及，形成焊盤于所述絕緣介質(zhì)層上，所述焊盤的底部與所述通孔插栓結(jié)構(gòu)的頂部電性連接，使得在實現(xiàn)后道焊盤工藝的同時，還能降低器件總寄生電容，進而提高半導(dǎo)體器件的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體器件及其制造方法。

背景技術(shù)

對于半導(dǎo)體技術(shù)而言，寄生電容一直是限制一些器件性能提升的因素之一。特別是對于需要在高頻率下工作的半導(dǎo)體器件，其輸入/輸出端(I/O)的金屬板結(jié)構(gòu)的寄生電容(Pad CIO,Capacitance of Input/Output)會嚴重影響傳輸速率。

對于后道焊盤工藝，在晶圓的背面引入硅通孔(TSC，Trough Si Contact)結(jié)構(gòu)和工藝，但是，這勢必會在硅襯底、硅通孔結(jié)構(gòu)與硅通孔結(jié)構(gòu)頂部的焊盤之間產(chǎn)生對應(yīng)的寄生電容，進而導(dǎo)致這些光學(xué)器件的I/O端的金屬板結(jié)構(gòu)的寄生電容增大，由此嚴重影響其I/O端的信號傳輸速率。

以應(yīng)用3D IC(三維集成電路封裝)技術(shù)開發(fā)的光學(xué)器件為例，比如CMOS圖像傳感器和3D深度傳感器(3D Depth Sensor)，為了滿足對不同頻率或波長的光波的吸收，像素晶圓的硅襯底厚度已達到從幾微米到十幾微米不等。那么，隨著像素晶圓的硅襯底厚度的不斷增加，為了實現(xiàn)像素晶圓和邏輯晶圓鍵合之后的后道焊盤工藝，使得像素晶圓背面的焊盤與像素晶圓正面的導(dǎo)電插栓和金屬互連結(jié)構(gòu)電性連接，引入硅通孔結(jié)構(gòu)和工藝，會在硅襯底、硅通孔結(jié)構(gòu)與硅通孔結(jié)構(gòu)頂部的焊盤之間產(chǎn)生對應(yīng)的寄生電容，進而導(dǎo)致這些光學(xué)器件的I/O端的金屬板結(jié)構(gòu)的寄生電容增大，由此嚴重影響其I/O端的信號傳輸速率。

因此，如何在實現(xiàn)后道焊盤工藝的同時，還能降低半導(dǎo)體器件的總寄生電容來提高器件性能，是亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，能夠在實現(xiàn)后道焊盤工藝的同時，還能降低半導(dǎo)體器件的總寄生電容，進而提高半導(dǎo)體器件的性能。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括：

提供背面具有焊盤區(qū)的第一晶圓，所述第一晶圓中形成有第一器件層，所述第一器件層中具有金屬互連結(jié)構(gòu)；

形成溝槽隔離環(huán)于所述第一晶圓背面的焊盤區(qū)中，所述溝槽隔離環(huán)包括第一金屬層和第一絕緣材料層，其中，所述第一絕緣材料層位于所述第一晶圓背面焊盤區(qū)的環(huán)形溝槽側(cè)壁和底面，所述第一金屬層填充所述環(huán)形溝槽；

形成絕緣介質(zhì)層于所述第一晶圓的背面和所述溝槽隔離環(huán)上；

形成通孔插栓結(jié)構(gòu)于所述第一晶圓背面的焊盤區(qū)中，所述通孔插栓結(jié)構(gòu)貫穿所述絕緣介質(zhì)層和所述第一晶圓，并與所述第一器件層中的金屬互連結(jié)構(gòu)電性連接，且所述通孔插栓結(jié)構(gòu)被所述溝槽隔離環(huán)包圍在內(nèi)；以及，

形成焊盤于所述絕緣介質(zhì)層上，所述焊盤的底部與所述通孔插栓結(jié)構(gòu)的頂部電性連接。

可選的，形成所述溝槽隔離環(huán)的步驟包括：

刻蝕所述第一晶圓的背面直至暴露出所述第一器件層，以在所述焊盤區(qū)形成環(huán)形溝槽；

形成第一絕緣材料層覆蓋于所述環(huán)形溝槽的側(cè)壁和底面上；

沉積第一金屬層于所述第一絕緣材料層上，且所述第一金屬層至少填滿所述環(huán)形溝槽；以及

對所述第一金屬層和第一絕緣材料層進行頂部平坦化或回刻蝕，去除所述環(huán)形溝槽周圍的第一晶圓背面上的多余第一金屬層和第一絕緣材料層，以在所述環(huán)形溝槽中形成所述溝槽隔離環(huán)。