基于中通孔制作方法的tsv、m1、ct金屬層一次成型方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于中通孔制作方法的TSV、M1、CT金屬層一次成型方法，包括TSV的光刻和蝕刻，TSV光刻膠的去除和清洗；進行表面平坦化處理之后沉積接觸孔CT氧化層；TSV絕緣層氧化物沉積；第一次BARC填充及刻蝕；接觸孔CT光刻和蝕刻；接觸孔CT光刻膠的去除和清洗；第二次BARC填充及刻蝕；金屬線層M1的光刻和蝕刻；擴散阻擋層和種子層的沉積；金屬導電物的填充；表面平坦化處理的步驟。本發(fā)明能夠同時實現(xiàn)接觸孔CT、硅通孔TSV和金屬線層制作過程中擴散阻擋層、種子層、金屬填充物的同步完成以及一次性平坦化處理，不僅提高了材料的利用率，降低了生產(chǎn)成本，還提高了生產(chǎn)效率。
【專利說明】基于中通孔制作方法的TSV、M1、CT金屬層一次成型方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及微電子【技術(shù)領域】，特別是一種集成電路中TSV、M1、CT金屬層一次成型的工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路工藝的發(fā)展，除了對器件本身提出的高速、低功耗、高可靠性的性能要求之外，互連技術(shù)的發(fā)展也在越來越大的程度上影響了器件的總體性能，減少RC延遲時間(其中R是互連金屬的電阻，C是和介質(zhì)相關(guān)的電容)、達到和器件延遲相當?shù)乃绞且粋€很大的挑戰(zhàn)。而硅通孔技術(shù)(簡稱TSV技術(shù))則可有效的降低RC延時，TSV技術(shù)是通過芯片與芯片、晶圓與晶圓的之間的垂直導通來實現(xiàn)芯片的互連，因而它成為先進的三維系統(tǒng)級封裝(3D SIP)集成技術(shù)乃至三維集成電路(3D IC)集成技術(shù)的核心。
[0003]當前，TSV的填充過程一般包括氧化物、阻擋層、種子層的沉積和導電物質(zhì)的填充，氧化物一般用二氧化硅、氮化硅或者TE0S，阻擋層一般用T1、TiN、Ta或TaN，導電填充物以銅為主。
[0004]在TSV制作工藝中，氧化物的沉積可在種子層形成絕緣膜，用于防止后形成的導電材料(如銅)擴散入襯底造成互連材料銅和硅基底之間形成導電通道現(xiàn)象的發(fā)生。
[0005]但是，由于銅在硅或其他介質(zhì)中都有較好的電子遷移率，一旦銅原子進入硅器件，便會成為深能級受主雜質(zhì)，從而產(chǎn)生復合中心使載流子壽命降低，質(zhì)的介電性能嚴重退化，最終導致器件性能退化甚至失效。另外銅和介質(zhì)的粘附性能較弱，也較易受到腐蝕。為了避免銅互連電路中的合金化，阻止填充金屬(如銅)向絕緣層擴散，在種子層和絕緣膜之間必須加入一擴散阻擋層，從而提高芯片的電學可靠性和穩(wěn)定性。
[0006]大多數(shù)情況下絕緣膜采用Si02層，Si02的形成一般采用PECVD技術(shù)。擴散阻擋層一般選擇T1、Ta及他們的氮化物等材料，可以采用濺射、PVD、ALD等方法生長。
[0007]通常情況下，有MOS器件的中通孔(via middle)方法做硅通孔TSV和金屬線層M1，需要在接觸孔CT刻蝕、填充、機械研磨之后，再單獨完成硅通孔TSV和金屬線層Ml工藝，存在生產(chǎn)周期長、工藝步驟繁瑣、成本高的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種工藝簡單的基于中通孔制作方法的TSV、M1、CT金屬層一次成型方法。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。
[0010]基于中通孔制作方法的TSV、Ml、CT金屬層一次成型方法，主要包括以下步驟: 步驟一:TSV的光刻和蝕刻，TSV光刻膠的去除和清洗；
步驟二:進行表面平坦化處理之后沉積接觸孔CT氧化層；
步驟三:TSV絕緣層氧化物沉積；
步驟四:第一次BARC填充及刻蝕；步驟五:接觸孔CT光刻和蝕刻；
步驟六:接觸孔CT光刻膠的去除和清洗；
步驟七:第二次BARC填充及刻蝕；
步驟八:金屬線層Ml的光刻和蝕刻；
步驟九:擴散阻擋層和種子層的沉積；
步驟十:金屬導電物的填充；
步驟十一:表面平坦化處理。
[0011]由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明所取得技術(shù)進步如下。
[0012]本發(fā)明引入了類似于光刻膠非光敏性的BARC物質(zhì)，與氧化層比較，由于BARC的存在，RDL刻蝕時，TSV不會被刻蝕影響，很好了保護了 TSV的性能，因此對等離子體來說具有較高的選擇比。采用本發(fā)明所述的工藝與傳統(tǒng)的有MOS器件的中通孔(via middle)方法做硅通孔TSV和金屬線層Ml方法相比，工藝步驟減少近30%，同時實現(xiàn)了接觸孔CT、硅通孔TSV和金屬線層制作過程中擴散阻擋層、種子層、金屬填充物的同步完成，實現(xiàn)了接觸孔CT、硅通孔TSV和金屬線層的一次性平坦化處理，不僅提高了材料的利用率，縮短了生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本，還提高了生產(chǎn)效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明步驟三完成后形成的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明步驟四第一次BARC填充完成后形成的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3為本發(fā)明第一次BARC刻蝕完成后形成的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4為本發(fā)明步驟五完成后形成的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖5為本發(fā)明步驟七完成后形成的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖6為本發(fā)明步驟八完成后形成的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖7為本發(fā)明步驟十完成后形成的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面將結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行進一步詳細說明。
[0021] 基于中通孔制作方法的TSV、Ml、CT金屬層一次成型方法，主要包括以下步驟: 步驟一:TSV的光刻和蝕刻，TSV光刻膠的去除和清洗:在硅襯底100上通過光刻和干
蝕刻工藝，形成硅通孔TSV201 ;去除硅襯底上硅通孔TSV中的光刻膠，并進行清洗。
[0022]步驟二:進行表面平坦化處理之后沉積接觸孔CT氧化層202。
[0023]步驟三:TSV絕緣層氧化物沉積:在TSV硅通孔內(nèi)采用PECVD方法沉積一層絕緣氧化層TE0S。此步驟完成后產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖1中301為TSV硅通孔內(nèi)絕緣氧化層，302為表面絕緣氧化層。
[0024]步驟四:第一次BARC填充及刻蝕:在TSV硅通孔內(nèi)以及硅襯底上端面填充物質(zhì)BRAC,在TSV硅通孔內(nèi)的物質(zhì)BRAC如圖2中的401所示，在硅襯底上端面的物質(zhì)BRAC如圖2中的402所示。然后再對物質(zhì)BRAC進行刻蝕，此步驟完成后的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如圖3所示。
[0025]此步驟中物質(zhì)BRAC可以完全填充TSV硅通孔，也可以不完全填充，但是在填充過程中應保證物質(zhì)BRAC在刻蝕之后，TSV硅通孔底部的絕緣氧化層不被刻蝕，即刻蝕完成后，TSV硅通孔底部應留有足夠的物質(zhì)BRAC。圖3中的403即為表面BARC刻蝕之后TSV硅通孔內(nèi)剩余的BARC。
[0026]本發(fā)明中的物質(zhì)BRAC是bottom ant1-reflection coating的縮寫，多為有機物，是一種光阻類非光敏性物質(zhì)，一般采用旋涂方式。
[0027]步驟五:接觸孔CT光刻和蝕刻:在步驟四所形成的產(chǎn)品上進行接觸孔CT光刻、干蝕刻形成接觸孔CT。此步驟完成后形成的產(chǎn)品如圖4所示，其中501為接觸孔CT。
[0028]步驟六:接觸孔CT光刻膠的去除和清洗:去除接觸孔CT上的光刻膠，并進行清洗。清洗時，連同TSV硅通孔內(nèi)剩余的BRAC物質(zhì)一起清洗干凈。
[0029]步驟七:第二次BARC填充及刻蝕；在TSV硅通孔內(nèi)以及接觸孔CT內(nèi)填充物質(zhì)BRAC,在TSV硅通孔內(nèi)的物質(zhì)BRAC如圖5中的602所示，在接觸孔CT內(nèi)的物質(zhì)BRAC如圖5中的601所示。然后再對物質(zhì)BRAC進行刻蝕。
[0030]步驟八:金屬線層Ml的光刻和蝕刻；在TSV硅通孔以及接觸孔CT上方的硅襯底上進行金屬線層Ml的光刻、干刻蝕；完成后，進行光刻膠去除及清洗，從而形成金屬線層圖樣，如圖6所示，圖6中701為與TSV硅通孔相連的金屬線層，702為與CT接觸孔相連的金
屬線層。
[0031]步驟九:擴散阻擋層和種子層的沉積:在TSV硅通孔內(nèi)、CT接觸孔內(nèi)以及金屬線層Ml上進行擴散阻擋層以及種子層的沉積。擴散阻擋層的沉積方法有CVD、PVD、濺射、原子層沉積技術(shù)(ALD)等；擴散阻擋層沉積完成后，再在擴散阻擋層上沉積一層種子層，種子層的沉積方法有PVD，ALD等。
[0032]步驟十:金屬導電物的填充:通過電鍍等方法在種子層上填充導電金屬，導電填充金屬一般為銅，也可以是鎢、多晶硅等其他材料。此步驟完成后的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如圖7所示，圖7中801代表是金屬線層Ml沉積的擴散阻擋層，802代表TSV硅通孔內(nèi)沉積的擴散阻擋層，803代表是C T接觸孔內(nèi)沉積的擴散阻擋層，901代表是金屬線層Ml的導電金屬，902代表是TSV硅通孔內(nèi)的導電金屬，903代表CT接觸孔內(nèi)的導電金屬。
[0033]步驟十一:最后采用CMP技術(shù)進行表面平坦化處理，即完成了基于中通孔方法制作的TSV硅通孔、CT接觸孔以及金屬線層Ml的一次成型制作。
【權(quán)利要求】
1.基于中通孔制作方法的TSV、M1、CT金屬層一次成型方法，其特征在于主要包括以下步驟: 步驟一:TSV的光刻和蝕刻，TSV光刻膠的去除和清洗； 步驟二:進行表面平坦化處理之后沉積接觸孔CT氧化層； 步驟三:TSV絕緣層氧化物沉積； 步驟四:第一次BARC填充及刻蝕； 步驟五:接觸孔CT光刻和蝕刻； 步驟六:接觸孔CT光刻膠的去除和清洗； 步驟七:第二次BARC填充及刻蝕； 步驟八:金屬線層Ml的光刻和蝕刻； 步驟九:擴散阻擋層和種子層的沉積； 步驟十:金屬導電物的填充； 步驟十一:表面平 坦化處理。
【文檔編號】H01L21/768GK103956333SQ201410191709
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月7日
【發(fā)明者】李恒甫, 張文奇 申請人:華進半導體封裝先導技術(shù)研發(fā)中心有限公司