[發(fā)明專利]一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制作方法、圖像傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310026950.0
• 申請(qǐng)日: 2023-01-09
• 公開（公告）號(hào): CN115911073B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王逸群;李赟;孫遠(yuǎn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北江城芯片中試服務(wù)有限公司
• 主分類號(hào): H01L27/146
• 分類號(hào): H01L27/146
• 代理公司: 深圳紫藤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44570
• 代理人: 何志軍

1.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，包括：

提供一第一堆疊結(jié)構(gòu)和一第二堆疊結(jié)構(gòu)；所述第一堆疊結(jié)構(gòu)包括第一襯底以及沿著靠近所述第一襯底的方向依次層疊設(shè)置第一氧化物層、第一硬掩膜層、第一介質(zhì)層、第一平坦層、第一銅層；所述第二堆疊結(jié)構(gòu)包括第二襯底以及沿著靠近所述第二襯底的方向依次層疊設(shè)置第二氧化物層、第二硬掩膜層、第二介質(zhì)層、第二平坦層、第二銅層；所述第一硬掩膜層和所述第二硬掩膜層的材料由絕緣材料制成，絕緣材料包括但不限于為氮化硅、氧化硅中任一種；所述第一銅層包括多個(gè)用于布線的第一頂層金屬柱結(jié)構(gòu)；所述第二銅層包括多個(gè)用于布線的第二頂層金屬柱結(jié)構(gòu)；

基于金屬網(wǎng)格掩膜版進(jìn)行圖案化處理，在所述第一堆疊結(jié)構(gòu)上形成第一走線槽和第一連接凹槽，在所述第二堆疊結(jié)構(gòu)上形成第二走線槽和第二連接凹槽；所述第一走線槽和所述第一連接凹槽貫穿所述第一硬掩膜層，所述第二走線槽和所述第二連接凹槽貫穿所述第二硬掩膜層；

所述在所述第一堆疊結(jié)構(gòu)上形成第一走線槽和第一連接凹槽包括：

在第一堆疊結(jié)構(gòu)上形成多個(gè)第一溝道結(jié)構(gòu)；每個(gè)第一溝道結(jié)構(gòu)穿過貫穿第一氧化物層、第一硬掩膜層和第一介質(zhì)層，但是第一溝道結(jié)構(gòu)穿過第一平坦層中遠(yuǎn)離第一襯底的上表面但不貫穿第一平坦層中靠近第一襯底的下表面；

在暴露出第一平坦層的位置后，進(jìn)行刻蝕以在第一溝道結(jié)構(gòu)處移除被開口暴露的第一堆疊結(jié)構(gòu)的部分而形成截面為倒梯形的第一走線槽，直到刻蝕形成的第一走線槽暴露出相對(duì)設(shè)置的第一頂層金屬柱結(jié)構(gòu)為止；

形成多個(gè)第一連接凹槽，其中，每個(gè)第一連接凹槽穿過貫穿第一氧化物層、第一硬掩膜層，但是第一連接凹槽穿過第一介質(zhì)層中遠(yuǎn)離第一襯底的上表面但不貫穿第一介質(zhì)層中靠近第一襯底的下表面；

所述在所述第二堆疊結(jié)構(gòu)上形成第二走線槽和第二連接凹槽包括：

在第二堆疊結(jié)構(gòu)上形成多個(gè)第二溝道結(jié)構(gòu)；每個(gè)第二溝道結(jié)構(gòu)穿過貫穿第二氧化物層、第二硬掩膜層和第二介質(zhì)層，但是第二溝道結(jié)構(gòu)穿過第二平坦層中遠(yuǎn)離第二襯底的上表面但不貫穿第二平坦層中靠近第二襯底的下表面；第一堆疊結(jié)構(gòu)上形成的多個(gè)第一溝道結(jié)構(gòu)與第二堆疊結(jié)構(gòu)上形成的多個(gè)第二溝道結(jié)構(gòu)的位置相匹配；

在暴露出第二平坦層的位置后，進(jìn)行刻蝕工以在第二溝道結(jié)構(gòu)處移除被開口暴露的第二堆疊結(jié)構(gòu)的部分而形成截面為倒梯形的第二走線槽，直到刻蝕形成的第二走線槽暴露出相對(duì)設(shè)置的第二頂層金屬柱結(jié)構(gòu)為止；

形成多個(gè)第二連接凹槽，其中，每個(gè)第二連接凹槽穿過貫穿第二氧化物層、第二硬掩膜層，但是第二連接凹槽穿過第二介質(zhì)層中遠(yuǎn)離第二襯底的上表面但不貫穿第二介質(zhì)層中靠近第二襯底的下表面；第一堆疊結(jié)構(gòu)上形成的多個(gè)第一連接凹槽與第二堆疊結(jié)構(gòu)上形成的多個(gè)第二連接凹槽的位置相匹配；

去除所述第一氧化物層和所述第二氧化物層；

形成第一走線部和第一電連接件以得到第一晶圓，形成第二走線部和第二電連接件以得到第二晶圓；所述第一走線部、所述第一電連接件以及所述第一硬掩膜層的表面齊平，所述第二走線部、所述第二電連接件以及所述第二硬掩膜層的表面齊平；

鍵合所述第一晶圓和所述第二晶圓得到半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；所述第一走線部和所述第二走線部、所述第一電連接件和所述第二電連接件相對(duì)配合設(shè)置；

鍵合所述第一晶圓和所述第二晶圓得到半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括：

對(duì)所述第一晶圓和所述第二晶圓進(jìn)行表面活化處理；

所述對(duì)所述第一晶圓和所述第二晶圓進(jìn)行表面活化處理，包括：

將所述第一晶圓和所述第二晶圓放置于活性溶液；所述活性溶液包括酸性溶液；所述第一晶圓和第二晶圓分別置于盛有活性溶液的第一容器和第二容器中；

對(duì)所述第一堆疊結(jié)構(gòu)和所述第二堆疊結(jié)構(gòu)的表面進(jìn)行清洗；

其中，用等離子體清洗技術(shù)將所述第一晶圓表面的所述第一銅層和所述第一硬掩膜層進(jìn)行活化，使所述第一硬掩膜層表面形成氮化硅羥基來改善所述第一晶圓的親水性；另外，讓所述第一容器中沉沒于所述活性溶液的所述第一晶圓中的所述第一銅層產(chǎn)生羥基或形成部分銅表面的羥基；

其中，用等離子體清洗技術(shù)將所述第二晶圓表面的所述第二銅層和所述第二硬掩膜層進(jìn)行活化，使所述第二硬掩膜層表面形成氮化硅羥基來改善所述第二晶圓的親水性；另外，讓所述第二容器中沉沒于所述活性溶液的所述第二晶圓中的所述第二銅層產(chǎn)生羥基或形成部分銅表面的羥基；

對(duì)活化后的所述第一晶圓和所述第二晶圓進(jìn)行初步鍵合處理得到鍵合晶圓結(jié)構(gòu)；

采用鍵合工藝和合金工藝，將所述第一晶圓和所述第二晶圓初步鍵合；將活化后的所述第一晶圓和所述第二晶圓進(jìn)行鍵合，使其形成SiN-O-SiN，CU-O-SiN的共價(jià)鍵，使得所述第一晶圓和所述第二晶圓初步鍵合；

對(duì)所述鍵合晶圓結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱膨脹鍵合處理得到所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；所述第一硬掩膜層和所述第二硬掩膜層的表面均形成所述氮化硅羥基，因此，所述第一硬掩膜層和所述第二硬掩膜層通過脫水反應(yīng)形成共價(jià)鍵。