本申請涉及集成電路，具體而言，涉及一種基于背面供電的互連結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、芯片制造從最小的元件晶體管開始，然后逐步建立越來越小的線路層，用于連接晶體管和芯片的各個(gè)部分以及對芯片進(jìn)行供電，因此線路層通常包括位于芯片同一側(cè)的電源線和信號線。但隨著晶體管越來越小，密度越來越高，信號線和電源線共存的線路層變成了一個(gè)越來越混亂的網(wǎng)絡(luò)，成為提升芯片整體性能的障礙。

2、為了優(yōu)化線路層的布局結(jié)構(gòu)，提升芯片整體性能，背面供電這一概念被提出，背面供電即尋找將電源線移動(dòng)到芯片背面，從而使芯片正面只專注于信號互連，這樣便能夠有效緩解因電源線高電阻所帶來的壓降，提高功率傳輸性能。但目前行業(yè)中并未給出可行的背面供電的制備工藝。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請的目的在于，針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于背面供電的互連結(jié)構(gòu)及其制備方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請實(shí)施例采用的技術(shù)方案如下：

3、本申請實(shí)施例的一方面，提供一種基于背面供電的互連結(jié)構(gòu)制備方法，方法包括：

4、選擇具有一定厚度的外延層的晶圓襯底；(外延層厚度會影響減薄之后襯底的最終厚度，優(yōu)選2um～6um外延層)。

5、在外延層的正面形成間隔分布的正面金屬結(jié)構(gòu)和器件結(jié)構(gòu)，其中，正面金屬結(jié)構(gòu)包括由外延層的正面延伸至外延層內(nèi)的正面納米通孔以及填充于正面納米通孔中的正面金屬柱。換言之，帶有一定厚度外延層的硅襯底晶圓(晶圓襯底)，正面金屬結(jié)構(gòu)是在外延層表面及里面形成的，先有硅襯底晶圓，再在硅襯底晶圓表面生長外延層，再在外延層表面形成器件結(jié)構(gòu)。

6、在外延層的正面形成覆蓋正面金屬結(jié)構(gòu)和器件結(jié)構(gòu)的信號布線層，其中，信號布線層分別與正面金屬結(jié)構(gòu)和器件結(jié)構(gòu)金屬連接；

7、在信號布線層的正面鍵合載片晶圓；

8、至少對晶圓襯底進(jìn)行減薄，以從背面露出外延層；

9、在外延層的背面形成與正面納米通孔對應(yīng)連通的背面納米通孔；

10、在背面納米通孔中填充與正面金屬柱接觸的背面金屬柱；

11、在外延層的背面形成電源布線層，其中，電源布線層與背面金屬柱金屬連接。

12、可選地，在外延層的正面形成間隔分布的正面金屬結(jié)構(gòu)和器件結(jié)構(gòu)包括：

13、在外延層的正面形成延伸至外延層內(nèi)的正面納米通孔；

14、在正面納米通孔中填充正面金屬柱；

15、在外延層的正面形成有位于正面納米通孔旁側(cè)的器件結(jié)構(gòu)。

16、可選地，在外延層的正面形成延伸至外延層內(nèi)的正面納米通孔包括：

17、在外延層的正面形成第一介質(zhì)層；

18、通過光刻在第一介質(zhì)層上形成露出外延層的第一窗口；

19、利用第一介質(zhì)層作為掩膜層，于第一窗口內(nèi)對外延層進(jìn)行刻蝕形成正面納米通孔。

20、可選地，在正面納米通孔中填充正面金屬柱包括：

21、在正面納米通孔的底壁和側(cè)壁形成第一隔離緩沖層；

22、在第一隔離緩沖層表面形成第一金屬阻障層；

23、在第一金屬阻障層表面形成位于正面納米通孔中的正面金屬柱。

24、可選地，在外延層的正面形成有位于正面納米通孔旁側(cè)的器件結(jié)構(gòu)包括：

25、在第一介質(zhì)層的正面沉積覆蓋正面金屬柱的第一絕緣層；

26、依次刻蝕第一絕緣層和第一介質(zhì)層，形成露出外延層的第二窗口，其中，第二窗口位于正面納米通孔的旁側(cè)；

27、在第二窗口內(nèi)的外延層上形成器件結(jié)構(gòu)。

28、可選地，至少對晶圓襯底進(jìn)行減薄，以從背面露出外延層包括：

29、從晶圓襯底的背面對晶圓襯底進(jìn)行粗減薄形成減薄晶圓；

30、精減薄減薄晶圓，或者，精減薄減薄晶圓后，繼續(xù)對外延層進(jìn)行預(yù)設(shè)深度的精減薄，以使外延層露出的背面到正面納米通孔的距離為0.2至1微米。

31、可選地，在外延層的背面形成與正面納米通孔對應(yīng)連通的背面納米通孔包括：

32、在外延層的背面形成第二介質(zhì)層；

33、通過光刻在第二介質(zhì)層上形成露出外延層的第三窗口；

34、利用第二介質(zhì)層作為掩膜層，于第三窗口內(nèi)對外延層進(jìn)行刻蝕形成背面納米通孔，背面納米通孔由外延層的背面延伸至正面納米通孔。

35、可選地，在背面納米通孔中填充與正面金屬柱接觸的背面金屬柱包括：

36、在背面納米通孔的底壁和側(cè)壁形成第二隔離緩沖層；

37、至少刻蝕位于背面納米通孔底壁的第二隔離緩沖層，以露出正面金屬柱；

38、在第二隔離緩沖層表面形成第二金屬阻障層；

39、在第二金屬阻障層表面形成位于背面納米通孔中的背面金屬柱。

40、可選地，在背面納米通孔中填充與正面金屬柱接觸的背面金屬柱包括：

41、在背面納米通孔的底壁和側(cè)壁以及第三窗口側(cè)壁形成第二隔離緩沖層；

42、由第二介質(zhì)層的背面進(jìn)行刻蝕，以在第二介質(zhì)層中形成與第三窗口交疊的布線溝槽；

43、至少刻蝕位于背面納米通孔底壁的第二隔離緩沖層，以露出正面金屬柱；

44、在布線溝槽和背面納米通孔內(nèi)的第二隔離緩沖層表面通過大馬士革工藝形成第二金屬阻障層以及背面金屬柱。

45、可選地，至少對晶圓襯底進(jìn)行減薄，以從背面露出外延層包括：

46、從晶圓襯底的背面對晶圓襯底進(jìn)行粗減薄形成減薄晶圓；

47、精減薄減薄晶圓后，繼續(xù)對外延層進(jìn)行預(yù)設(shè)深度的精減薄，以使正面納米通孔中的第一隔離緩沖層于外延層的背面露出。

48、可選地，在外延層的背面形成與正面納米通孔對應(yīng)連通的背面納米通孔包括：

49、在外延層的背面形成復(fù)合介質(zhì)層；

50、在復(fù)合介質(zhì)層的背面刻蝕形成第一背面接觸孔，第一背面接觸孔終止于復(fù)合介質(zhì)層中的中間層；

51、由復(fù)合介質(zhì)層的背面進(jìn)行刻蝕，以在復(fù)合介質(zhì)層中形成與第一背面接觸孔交疊的布線溝槽；

52、于第一背面接觸孔內(nèi)依次對復(fù)合介質(zhì)層以及第一隔離緩沖層進(jìn)行刻蝕以在復(fù)合介質(zhì)層和第一隔離緩沖層中形成第二背面接觸孔，其中，正面金屬柱于第二背面接觸孔內(nèi)露出，且第一背面接觸孔和第二背面接觸孔作為背面納米通孔。

53、可選地，在背面納米通孔中填充與正面金屬柱接觸的背面金屬柱包括：

54、在布線溝槽和背面納米通孔內(nèi)通過大馬士革工藝形成第二金屬阻障層以及背面金屬柱。

55、本申請實(shí)施例的另一方面，提供一種基于背面供電的互連結(jié)構(gòu)，采用上述任一種的基于背面供電的互連結(jié)構(gòu)制備方法制備。

56、本申請的有益效果包括：

57、本申請?zhí)峁┝艘环N基于背面供電的互連結(jié)構(gòu)及其制備方法，通過利用金屬化的正面納米通孔對金屬化的背面納米通孔實(shí)現(xiàn)在外延層背面形成電源布線層，即實(shí)現(xiàn)背面供電，這樣能夠有效緩解傳統(tǒng)電源線和信號線同側(cè)布置所導(dǎo)致的高壓降，提高功率傳輸性能，減少布線的擁塞。

技術(shù)特征：

1.一種基于背面供電的互連結(jié)構(gòu)制備方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述外延層的正面形成間隔分布的正面金屬結(jié)構(gòu)和器件結(jié)構(gòu)包括：

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述外延層的正面形成延伸至所述外延層內(nèi)的正面納米通孔包括：

4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述正面納米通孔中填充正面金屬柱包括：

5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述外延層的正面形成有位于所述正面納米通孔旁側(cè)的器件結(jié)構(gòu)包括：

6.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述至少對所述晶圓襯底進(jìn)行減薄，以從背面露出所述外延層包括：

7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述在所述外延層的背面形成與所述正面納米通孔對應(yīng)連通的背面納米通孔包括：

8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述在所述背面納米通孔中填充與所述正面金屬柱接觸的背面金屬柱包括：

9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述在所述背面納米通孔中填充與所述正面金屬柱接觸的背面金屬柱包括：

10.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述至少對所述晶圓襯底進(jìn)行減薄，以從背面露出所述外延層包括：

11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述在所述外延層的背面形成與所述正面納米通孔對應(yīng)連通的背面納米通孔包括：

12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述在所述背面納米通孔中填充與所述正面金屬柱接觸的背面金屬柱包括：

13.一種基于背面供電的互連結(jié)構(gòu)，其特征在于，采用如權(quán)利要求1至12任一項(xiàng)所述的基于背面供電的互連結(jié)構(gòu)制備方法制備。

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┮环N基于背面供電的互連結(jié)構(gòu)及其制備方法，涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，通過利用金屬化的正面納米通孔對金屬化的背面納米通孔實(shí)現(xiàn)在外延層背面形成電源布線層，即實(shí)現(xiàn)背面供電，這樣能夠有效緩解傳統(tǒng)電源線和信號線同側(cè)布置所導(dǎo)致的高壓降，提高功率傳輸性能，減少布線的擁塞。

技術(shù)研發(fā)人員：劉淑娟,吳潔,彭昊陽,楊展頔,王一鳴
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖北星辰技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19