[发明专利]包括嵌入接合焊盘的扩散阻挡层的半导体裸片及其形成方法

说明书

可在半导体衬底上方形成半导体器件，并且可在该半导体器件上形成嵌入金属互连结构的互连层级介电材料层。在一个实施方案中，可形成焊盘连接通孔层级介电材料层、近侧介电扩散阻挡层和焊盘层级介电材料层。可在该焊盘层级介电材料层中形成由介电扩散阻挡部分包围的接合焊盘。在另一个实施方案中，可形成近侧介电扩散阻挡层和焊盘和通孔层级介电材料层的层堆叠。可穿过该焊盘和通孔层级介电材料层形成集成焊盘和通孔腔，并且可填充有含有介电扩散阻挡部分和集成焊盘和通孔结构的接合焊盘。

相关申请

本申请要求以下专利申请的优先权权益：2020年5月29日提交的美国非临时专利申请号16/888,055；以及2020年5月29日提交的美国非临时专利申请号16/888,188，这些专利申请的全部内容据此以引用方式并入本文以用于所有目的。

技术领域

本公开整体涉及半导体器件领域，并且具体地涉及一种包括嵌入在扩散阻挡层中的接合焊盘的半导体裸片及其形成方法。

背景技术

半导体存储器器件可包括位于同一衬底上的存储器阵列和驱动器电路。然而，驱动器电路占据了衬底上的宝贵空间，由此减少了存储器阵列的可用空间。

发明内容

根据本公开的一方面，提供了一种结构，该结构包括第一半导体裸片。该第一半导体裸片包括：第一半导体器件，该第一半导体器件位于第一衬底上方；第一互连层级介电材料层，该第一互连层级介电材料层嵌入第一金属互连结构，该第一金属互连结构电连接到第一半导体器件并覆于第一半导体器件之上；第一焊盘连接通孔层级介电材料层和第一近侧介电扩散阻挡层的层堆叠，该层堆叠覆于第一互连层级介电材料层之上并嵌入第一焊盘连接通孔结构；以及第一焊盘层级介电材料层，该第一焊盘层级介电材料层包括第一焊盘腔，该第一焊盘腔填充有第一接合焊盘和相应第一介电扩散阻挡部分的相应组合，其中第一接合焊盘中的每个第一接合焊盘接触第一焊盘连接通孔结构的相应子组。

根据本公开的另一方面，提供了一种形成半导体结构的方法。该方法包括通过以下操作来形成第一半导体裸片：在第一衬底上方形成第一半导体器件；在第一半导体器件上方形成第一焊盘连接通孔层级介电材料层和第一近侧介电扩散阻挡层的层堆叠，该层堆叠嵌入第一金属互连结构；在第一金属互连结构的子组上穿过层堆叠形成第一焊盘连接通孔结构；在层堆叠上方形成第一焊盘层级介电材料层；穿过第一焊盘层级介电材料层形成第一焊盘腔；在第一焊盘腔中和第一焊盘层级介电材料层上方形成第一远侧介电扩散阻挡层；在第一焊盘腔的底部部分处穿过第一远侧介电扩散阻挡层形成开口，其中第一焊盘连接通孔结构的顶表面物理地暴露；以及直接在第一焊盘连接通孔结构的顶表面上在第一焊盘腔的剩余体积中形成第一接合焊盘。

根据本公开的一方面，提供了一种结构，该结构包括第一半导体裸片。该第一半导体裸片包括：第一半导体器件，该第一半导体器件位于第一衬底上方；第一互连层级介电材料层，该第一互连层级介电材料层嵌入第一金属互连结构，该第一金属互连结构电连接到第一半导体器件并覆于第一半导体器件之上；第一近侧介电扩散阻挡层和第一焊盘和通孔层级介电材料层的层堆叠，该层堆叠覆于第一互连层级介电材料层之上并嵌入第一集成焊盘和通孔结构；以及第一介电扩散阻挡部分，第一介电扩散阻挡部分嵌入在第一焊盘和通孔层级介电材料层中，其中第一介电扩散阻挡部分中的每个第一介电扩散阻挡部分接触并横向地包围第一集成焊盘和通孔结构中的相应第一集成焊盘和通孔结构的焊盘部分。

根据本公开的另一方面，提供了一种形成半导体结构的方法。该方法包括通过以下操作来形成第一半导体裸片：在第一衬底上方形成第一半导体器件；在所述第一半导体器件上方形成嵌入第一金属互连结构的第一互连层级介电层；在第一半导体器件上方形成第一近侧介电扩散阻挡层和第一焊盘和通孔层级介电材料层；穿过第一焊盘和通孔层级介电材料层形成第一集成焊盘和通孔腔；在第一集成焊盘和通孔腔中和第一焊盘和通孔层级介电材料层上方形成第一远侧介电扩散阻挡层；移除第一远侧介电扩散阻挡层的在第一集成焊盘和通孔腔的区域内的水平部分，其中第一金属互连结构的子组的顶表面物理地暴露；以及在第一焊盘和通孔腔的剩余体积中形成第一集成焊盘和通孔结构。