[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件及其制造方法。

背景技术

半导体器件制造工艺通常可以分成两个步骤。第一个步骤是形成晶体管层的步骤，例如衬底制造工艺或前端(FEOL)制造工艺。第二个步骤是形成金属线(metal wire)的步骤，例如布线工艺或后端(BEOL)制造工艺。

完整的制造工艺包含：制备半导体衬底、在硅晶片上形成晶体管的工艺以及连接金属电极引线并使其绝缘的工艺。当在硅晶片上顺序执行这些步骤时，完整的器件制造变得非常费时。

发明内容

本发明实施例涉及一种半导体器件以及可提高产量的简化制造方法。

在本发明实施例中，一种半导体器件可包含：第一衬底，其包含具有至少一个晶体管的晶体管层。第二衬底可包含具有至少一条金属线的金属线层。连接电极可用于使得该第一衬底的晶体管与该第二衬底的金属线电连接。

在本发明实施例中，一种半导体器件的制造方法，包含下列步骤：形成具有晶体管层的第一衬底，其中该晶体管层包含晶体管。形成具有金属线层的第二衬底，其中该金属线层具有金属线、将该第二衬底叠置于该第一衬底上，并将该晶体管电连接至该金属线。

附图说明

图1为示出通过根据本发明实施例的半导体器件制造方法形成的具有晶体管层的衬底的示意图。

图2为示出通过根据本发明实施例的半导体器件制造方法形成的具有金属线层的衬底的示意图。

图3为示出通过根据本发明实施例的半导体器件制造方法形成的具有晶体管层和金属线层的半导体器件的示意图。

具体实施方式

本发明实施例引入了一种高效的半导体器件的制造方法，该半导体器件制造方法可以分别单独制造具有晶体管层的第一衬底和具有金属线层的第二衬底；并叠置该第一衬底和该第二衬底。在该第一衬底上的晶体管通过连接电极电连接至在该第二衬底上的金属布线。

如图1的实例所示，通过根据本发明实施例的方法制造第一衬底100，其具有晶体管层110和金属线层120。在晶体管层110中形成晶体管115。晶体管115可通过接触塞117电连接至金属线层120的金属线121。

尽管图1的实例示出了在晶体管层110上的一金属线层120，但是根据本方法的其它实施例还可以形成多个金属线层。可选地，制造第一衬底100的步骤可以仅延续至接触塞117的形成。

如图2的实例所示，通过根据本发明实施例的方法制造第二衬底200，其具有半导体衬底205、穿透电极207、第一金属线层210、第二金属线层220、第三金属线层230、第四金属线层240、第五金属线层250以及第六金属线层260。

第一、第二、第三、第四、第五以及第六金属线层210至260可以形成用以处理信号的一条或多条布线。尽管图2的实例以示例性实施例的方式示出六个金属线层210至260，但是根据设计要求金属线层的个数可以增加或减少。

在下文中，将描述第二衬底200的制造工艺。首先，可以形成穿透电极，以穿透半导体衬底205。可以通过在半导体衬底205上顺序执行图案化工艺、蚀刻工艺、金属成形工艺以及化学机械抛光(CMP)工艺来形成穿透电极207。

穿透电极207可以由从W、Cu、Al、Ag和Au的组中选取的材料制成。可以通过化学气相沉积(CVD)工艺、物理气相沉积(PVD)工艺、蒸发工艺以及电化学注入(ECP)工艺来沉积穿透电极207。此外，TaN、Ta、TiN、Ti和/或TiSiN可以用作对于穿透电极207的阻挡金属。可以通过CVD工艺、PVD工艺和/或原子层沉积(ALD)工艺来形成该阻挡金属。该穿透电极可以暴露在半导体衬底205的表面上。

在半导体衬底205上形成至少一个金属线层。金属线层使得在半导体衬底205上的金属线层的最低金属线电连接至穿透电极207。可以使用多种金属线层形成方法，例如嵌入工艺。

金属线可以由从W、Cu、Al、Ag和Au组成的组中选取的材料制成。可以通过CVD工艺、PVD工艺、蒸发工艺和/或ECP工艺来沉积金属线。此外，TaN、Ta、TiN、Ti和/或TiSiN可以用作对于金属线的阻挡金属。可以通过CVD工艺、PVD工艺和/或ALD工艺来形成阻挡金属。根据本发明实施例，首先在半导体衬底205上可形成至少一个金属线层，以及可以形成穿透电极207，以穿透半导体衬底205，从而连接至金属线。