[发明专利]半导体器件制作方法以及半导体器件

说明书

本发明提供一种半导体器件制作方法以及半导体器件。在该半导体器件中，隔离层位于第一金属层的表面，包括依次层叠的第一隔离层、第二隔离层、第三隔离层，第一子开孔贯穿第三隔离层和第二隔离层并停止于第一隔离层。该隔离层作为第一金属层的保护层，同时还作为形成第一子开孔刻蚀的终止层，使金属层得到有效保护不易被破坏。进一步的，第一隔离层的厚度可以做薄，有利于减少金属层凸起缺陷；第二隔离层位于第一隔离层的表面，可起缓冲作用，防止应力过大造成的断裂。形成第一子开孔过程中通过三个步骤，不同刻蚀选择比的逐层刻蚀，使第一子开孔(深孔)底部的第一隔离层的表面平整，避免残渣缺陷，进而避免影响TSV连通孔的接触电阻。

技术领域

本发明属于集成电路制造技术领域，具体涉及半导体器件制作方法以及半导体器件。

背景技术

TSV(Through Silicon Via，硅通孔)技术是通过在芯片与芯片之间，晶圆和晶圆之间制造垂直导通，实现芯片之间互连的新技术，其能在三维方向使得堆叠密度更大。

上下键合的两晶圆利用TSV技术形成位于上晶圆金属层上方的第一开孔和位于下晶圆金属层上方的第二开孔，通常下晶圆金属层的表面形成有刻蚀终止层，第二开孔(深孔)贯穿了上晶圆和部分下晶圆并停止在刻蚀终止层上，通常刻蚀终止层采用单层氮化硅膜。

刻蚀终止层较薄时，在刻蚀形成第二开孔的过程中，下晶圆金属层表面的刻蚀终止层被消耗变得更薄，当薄到一定程度时会因为应力过大导致断裂，从而使下晶圆金属层得不到保护，进而下晶圆金属层被后续的清洗工序破坏造成铜扩散。

刻蚀终止层较厚时，较厚的刻蚀终止层在沉积的过程中易使下晶圆金属层热膨胀，造成下晶圆金属层局部凸起，相应凸起部位表面的刻蚀终止层也局部凸起，造成凸起缺陷，刻蚀第二开孔的过程中，凸起的下晶圆金属层和刻蚀终止层被刻蚀掉，导致暴露出的金属层得不到保护受损，进而影响下晶圆性能；另一方面，形成第二开孔(深孔)的刻蚀工艺中，由于微观负载效应，导致整体刻蚀深度的不均匀，表现为第二开孔(深孔)底部的刻蚀终止层的表面不平整，易形成中间厚两边薄的不规则形貌，中间过厚的刻蚀终止层在后续工艺很难被去除形成残渣缺陷，进而影响TSV连通孔的接触电阻。

发明内容

本发明的目的在于使金属层得到有效保护不易被破坏；

本发明的另一目的在于减少金属层凸起缺陷；

本发明的另一目的在于减少应力过大造成的断裂；

本发明的又一目的在于使第一子开孔(深孔)底部表面平整，避免残渣缺陷，进而避免影响TSV连通孔的接触电阻。

为解决上述技术问题，本发明提供半导体器件制作方法，包括：

提供第一晶圆，所述第一晶圆包括第一衬底、位于所述第一衬底的表面的第一介质层第一部分、嵌设于所述第一介质层第一部分中的第一金属层；

形成隔离层，所述隔离层位于所述第一金属层和所述第一介质层第一部分的表面，所述隔离层包括依次层叠的第一隔离层、第二隔离层、第三隔离层；

形成第一介质层第二部分，所述第一介质层第二部分位于所述第三隔离层的表面；

提供第二晶圆，所述第二晶圆包括第二衬底、位于所述第二衬底表面的第二介质层、嵌设于所述第二介质层中的第二金属层，所述第二介质层面向所述第一介质层第二部分键合；以及，

形成第一子开孔，所述第一子开孔贯穿所述第二晶圆、第一介质层第二部分、第三隔离层和第二隔离层并停止于所述第一隔离层，所述第一子开孔位于所述第一金属层的上方；以及，

形成第二子开孔，所述第二子开孔贯穿所述第一隔离层并暴露出所述第一金属层，所述第二子开孔与所述第一子开孔连通。

进一步的，形成第一子开孔的过程包括：