半导体装置的制作方法

本公开涉及一种半导体装置。

背景技术：

1、在诸如逻辑电路和存储器的各种半导体装置中，诸如源极和漏极的有源区通过接触结构连接到后段制程(beol)的金属布线。需要一种形成穿透半导体衬底的导电穿透结构的方法，以将beol的至少一些布线(例如，电源线)定位在衬底的背侧上，并与一些布线进行连接。

技术实现思路

1、本公开的一方面是为了提供一种半导体装置，该半导体装置被构造为通过简化导电贯穿件的结构来提高连接可靠性。

2、在本文中提供了一种半导体装置，该半导体装置包括：第一半导体衬底，其具有彼此相对设置的第一表面和第二表面，并且具有在第一表面上沿第一方向延伸的有源图案；栅极结构，其设置在有源图案的一个区域中并且沿与第一方向交叉的第二方向延伸；源极/漏极区，其在栅极结构的一侧设置在有源图案中；层间绝缘膜，其设置在第一半导体衬底上并覆盖源极/漏极区；接触结构，其穿透层间绝缘膜并且连接到源极/漏极区；前布线结构，其具有设置在层间绝缘膜上的前绝缘层和设置在前绝缘层中并电连接到接触结构的前布线层；导电贯穿件，其电连接到接触结构或前布线层并且穿透层间绝缘膜和第一半导体衬底，其中第一半导体衬底的第二表面在导电贯穿件周围的区域中具有非平坦化表面，其中第二表面向下弯曲，从而形成碟形部分；平坦化的绝缘层，其设置在第一半导体衬底的第二表面上，并且具有与导电贯穿件的底部处于实质上相同水平的下表面；以及背侧布线结构，其具有背侧金属和设置在平坦化的绝缘层上的背侧绝缘层，其中，背侧金属设置在背侧绝缘层中并且连接到导电贯穿件的底部。

3、在本文中还提供了一种半导体装置，其包括：第一半导体衬底，其具有彼此相对设置的第一表面和第二表面，并且具有在第一表面上沿第一方向延伸的有源图案；栅极结构，其设置在有源图案的一部分中并沿与第一方向交叉的第二方向延伸；源极/漏极区，其在栅极结构的一侧设置在有源图案中；层间绝缘膜，其设置第一半导体衬底上并覆盖源极/漏极区；接触结构，其穿透层间绝缘膜并且连接到源极/漏极区；第一布线结构，其具有设置在层间绝缘膜上的第一绝缘层和设置在第一绝缘层中并电连接到接触结构的第一布线层；导电贯穿件，其电连接到第一布线层并穿透层间绝缘膜和第一半导体衬底，其中导电贯穿件具有从第一半导体衬底的第二表面突出的突出部分，并且第一半导体衬底的第二表面在突出部分周围的区域中具有非平坦化表面，其中第二表面向下弯曲，从而形成碟形部分；平坦化的绝缘层，其设置在第一半导体衬底的第二表面上，并且围绕导电贯穿件的突出部分，平坦化的绝缘层具有与导电贯穿件的接触区域实质上共面的表面；第一接合结构，其具有设置在平坦化的绝缘层上的第一接合绝缘层、以及嵌入在第一接合绝缘层中并连接到导电贯穿件的接触区域的第一接合焊盘；蚀刻停止层，其设置在平坦化的绝缘层和第一接合绝缘层之间，并且包括与第一接合绝缘层不同的材料；第二接合结构，其设置在第一接合结构上，并且具有接合到第一接合绝缘层的第二接合绝缘层以及嵌入在第二接合绝缘层中并接合到第一接合焊盘的第二接合焊盘；第二布线结构，其设置在第二接合结构上，并且具有连接到第二接合焊盘的第二布线层；以及第二半导体衬底，其具有设置在第二布线结构上并电连接到第二布线层的接触穿通件。

4、在本文中提供了另一种半导体装置，该半导体装置包括：装置结构，其包括具有彼此相对设置的第一表面和第二表面并具有从第一表面沿第一方向延伸的有源图案的第一半导体衬底、设置在有源图案上的层间绝缘膜、设置在层间绝缘膜上的第一布线层、以及电连接到第一布线层并穿透层间绝缘膜和第一半导体衬底的导电贯穿件，其中，第一半导体衬底的第二表面在导电贯穿件周围的区域中具有非平坦化表面，其中，第二表面向下弯曲；第一接合结构，其包括设置在第一半导体衬底的第二表面上并具有平坦化的上表面的平坦化的绝缘层、设置在平坦化的绝缘层的上表面上的第一接合绝缘层、以及嵌入在第一接合绝缘层中并连接到导电贯穿件的第一接合焊盘；第二接合结构，其设置在第一接合结构上，并且包括接合到第一接合绝缘层的第二接合绝缘层以及嵌入在第二接合绝缘层中并接合到第一接合焊盘的第二接合焊盘；电源结构，其包括设置在第二接合结构上的第二布线层以及具有连接到第二布线层的接触穿通件的第二半导体衬底；以及支撑结构，其设置在装置结构的第一布线层上。

5、根据上述示例实施例，在半导体衬底的抛光工艺中，为了从半导体衬底的背侧暴露导电穿透结构，可以在通过导电贯穿件和半导体衬底之间的选择比的差异而获得的非平坦化表面上形成平坦化的绝缘层，并且可以在平坦化的绝缘层上形成可靠的背侧金属。通过这种平坦化工艺，可以防止诸如背侧金属与半导体衬底之间的泄漏电流的缺陷，该缺陷可能发生在导电贯穿件周围的非平坦化的区域中。

6、本申请的优点和效果不限于上述内容，并且在描述本公开的具体示例实施例的过程中可以更容易地被理解。

技术特征：

1.一种半导体装置，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述导电贯穿件具有第一部分，其中，所述第一部分从所述第一半导体衬底的所述第二表面突出，并且所述平坦化的绝缘层围绕所述第一部分。

3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述导电贯穿件的所述底部与所述第一半导体衬底的所述第二表面的最低水平之间的差在2nm至15nm的范围内。

4.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述平坦化的绝缘层包括sio2、sin、sicn、sic、sicoh或sion。

5.根据权利要求1所述的半导体装置，还包括蚀刻停止层，所述蚀刻停止层设置在所述平坦化的绝缘层和所述背侧绝缘层之间。

6.根据权利要求5所述的半导体装置，其中，所述蚀刻停止层包括包含铝的化合物。

7.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述接触结构具有在所述第二方向上延伸并且连接到所述导电贯穿件的部分。

8.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述前布线层具有连接到所述导电贯穿件的金属穿通件。

9.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第一半导体衬底具有2μm或更小的厚度。

10.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述背侧布线结构还包括第一接合焊盘，所述第一接合焊盘具有与所述背侧绝缘层的表面实质上共面的表面。

11.根据权利要求10所述的半导体装置，还包括：

12.根据权利要求11所述的半导体装置，其中，所述第二半导体衬底包括接触穿通件，所述接触穿通件穿透所述第二半导体衬底并且连接到所述下布线层。

13.根据权利要求11所述的半导体装置，其中，所述第二半导体衬底包括逻辑装置或存储器装置。

14.根据权利要求1所述的半导体装置，还包括设置在所述前布线结构上的支撑衬底。

15.根据权利要求1所述的半导体装置，还包括多个沟道层，所述多个沟道层在与所述第一方向和所述第二方向垂直的第三方向上堆叠在所述有源图案上，并且彼此间隔开，

16.一种半导体装置，包括：

17.根据权利要求16的半导体装置，其中，所述第一接合绝缘层包括sio2、sin、sicn、sic、sicoh或sion，所述第二接合绝缘层包括sio2、sin、sicn、sic、sicoh或sion，并且所述蚀刻停止层包括al2o3或aln。

18.根据权利要求16所述的半导体装置，其中，所述导电贯穿件的所述接触区域的水平与所述第一半导体衬底的所述第二表面的最低水平之间的差在2nm至15nm的范围内。

19.根据权利要求16所述的半导体装置，其中，所述导电贯穿件的宽度随着所述导电贯穿件接近所述第一半导体衬底的所述第二表面而变窄，并且所述接触穿通件的宽度随着所述接触穿通件接近所述第二接合结构而变窄。

20.一种半导体装置，包括：

技术总结
一种半导体装置包括：装置结构，其包括第一半导体衬底，并且具有在第一方向上延伸的有源图案；导电贯穿件，其电连接到前布线层并且穿透第一半导体衬底，其中第一半导体衬底具有非平坦化的下表面，在非平坦化的下表面中，导电贯穿件周围的外围区域向下弯曲；第一接合结构，其具有平坦化的绝缘层，平坦化的绝缘层设置在第一半导体衬底的第二表面上并且具有平坦化的上表面。

技术研发人员：刘禹炅,金永吉,姜尚求,姜旼材,柳庚玟,徐训硕,李禹镇
受保护的技术使用者：三星电子株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/7/15