3dic互连器件及其形成方法_4

文档序号:9525623阅读:来源:国知局
且图2的"〈元件Mxx"对应于图1Α至图1Ε的"〈元件>2χχ"。
[0073] 参考图2,示出了互连第一工件300和第二工件400的导电插塞328。在示出的实 施例中,例如,使用上述参考图1Α至图1D描述的方法接合第一工件300和第二工件400以 及形成导电插塞328,并且本文不再重复描述。
[0074]由于技术节点缩小,半导体器件的各个部件的尺寸也降低。在图2示出的实施例 中,第一导线308a-308f可能如此薄而使得在选择性蚀刻工艺期间将完全蚀刻掉第一导线 308a-308f的至少一些。如图2所示,随着蚀刻工艺向着第一导线108e和108f继续进行, 第一导线308a-308d可能被完全蚀刻掉并且可能不能减少导电插塞328的宽度。在示出的 实施例中,第一导线308a和308b经历选择性蚀刻工艺的时间比第一导线308e和308f的 更长。因此,第一导线308a-308d被完全蚀刻掉而第一导线308e和308f被部分地蚀刻,从 而形成具有第四深度D4的凹槽。第四深度D4可以根据各种应用和设计需求而改变。
[0075] 如图2所不,导电插塞328包括三部分。第一部分是从第二导线408a至第一导 线308e和308f。如图2所示,第一部分具有第六宽度W6。第二部分是从第一导线308e和 308f至第一衬底302的正侧。如图2所示,第二部分具有第七宽度W7。第三部分是从第一 衬底302的正侧至第一衬底302的背侧。如图2所示,第三部分具有第七宽度^和第八宽 度W8。
[0076] 在一些实施例中,第八宽度Ws大于第七宽度W7,并且第七宽度W7大于第六宽度W6。 第六宽度w6可以介于约0. 4μπι和约2. 0μπι之间。第七宽度W7可以介于约0. 6μπι和约 8. 0μπι之间。第八宽度Ws可以介于约1. 2μπι和约11μπι之间。
[0077] 如图2所示,第一导线308a和第一导线308b是两个单独的导线。然而,在一些实 施例中,类似于以上结合图1E的描述,第一导线308a和308b可以形成连续的环形区域。在 示出的实施例中,第一导线308a和308b的环形区域的内直径等于第七宽度W7。在一些实 施例中,第一导线308c和308d,以及第一导线308e和308f也可以形成当从顶部观察时的 环形区域。在示出的实施例中,第一导线308c和308d,以及第一导线308e和308f的环形 区域的内直径分别等于第七宽度W7和第六宽度W6。
[0078] 图3A至图3H示出了根据一些实施例的两个接合的工件之间的互连结构。在下文 中,除非另有指出,否则具有形式"5xx"和"6xx"的参考标号的图3A至图3H的部件分别类 似于具有参考标号"Ixx"和"2xx"的图1A至图1E的部件。例如,图3A至图3H的"〈元件 >5xx"对应于图1A至图1E的"〈元件>lxx",并且图3A至图3H的"〈元件>6xx"对应于图 1A至图1E的"〈元件>2xx"。
[0079] 首先参考图3A,示出了互连第一工件500和第二工件600的导电插塞528。在示 出的实施例中,例如,使用上述参考图1A至图1D描述的方法接合第一工件500和第二工件 600以及形成导电插塞528,并且本文不再重复描述。
[0080] 进一步参考图3A,示出了与图2中示出的实施例类似的实施例。在示出的实施例 中,除了第一导线508之外,第一导电通孔538a-538d(共同称为第一导电通孔538)形成在 第一頂D层504内。在一些实施例中,例如,可以使用以上结合图1A的第一导线108描述 的材料和方法形成第一导电通孔538,并且本文中不再重复描述。在示出的实施例中,第一 导电通孔538电连接第一导线508。在一些实施例中,第一导电通孔538也可以用作硬掩模 层并且可以帮助形成导电插塞538。
[0081] 如图3A所不,导电插塞538包括三部分。第一部分是从第二导线608a至第一导 线508e和508f。如图3A所示,第一部分具有第六宽度W6。第二部分是从第一导线508e和 508f至第一衬底502的正侧。如图3A所示,第二部分具有第七宽度W7。第三部分是从第 一衬底502的正侧至第一衬底502的背侧。如图3A所示,第三部分具有第七宽度W7和第 八宽度Ws。
[0082] 如图3A所示,第一导线508a和第一导线508b是两个单独的导线。然而,在一些 实施例中,类似于以上结合图1E的描述,第一导线508a和508b可以形成连续的环形区域。 在示出的实施例中,第一导线508a和508b的环形区域的内直径等于第七宽度W7。在一些 实施例中,第一导线508c和508d,以及第一导线508e和508f也可以形成当从顶部观察时 的环形区域。在示出的实施例中,第一导线508c和508d,以及第一导线508e和508f的环 形区域的内直径分别等于第七宽度W7和第六宽度W6。
[0083] 在一些实施例中,第一导电通孔538a和538b,以及第一导电通孔538c和538d可 以形成当从顶部观察时的环形区域。在示出的实施例中,第一导电通孔538a和538b,以及 第一导电通孔538c和538d的环形区域的内直径大于第七宽度W7,并且在这个实施例中,第 一导线508a-508f用作硬掩模层。
[0084] 在一些实施例中,第一导线508和第一导电通孔538共同形成围绕导电插塞528 的密封环。除了一个或多个阻挡层526之外,密封环结构可以保护第一Π?层504免受来 自导电插塞528的导电材料的扩散。
[0085] 如图3Α所不,第一IMD层504的部分插入在导电插塞528和第一导电通孔 538a-538d之间。在一些实施例中,可以横向蚀刻第一頂D层504同时在第一頂D层504中 形成用于导电插塞528的开口。此外,第一Π?层504的单独的介电层可以具有不同的蚀 刻速率。在一些实施例中,插入在第一导线508a、508b和508g与第一钝化层506之间的第 一頂D层504的介电层具有比插入在第一衬底502与第一导线508a、508b和508g之间的 第一頂D层504的介电层更高的蚀刻速率。在图3B中示出了这样的实施例的实例,其中, 第一导线508a-508f用作硬掩模层,并且通过横向蚀刻工艺完全地蚀刻通过由第一导电通 孔538a-538b和第一导电通孔538c-538d形成的环形区域封闭的第一Π?层504的部分, 而通过横向蚀刻工艺基本上不蚀刻插入在第一导线508a-508b和第一衬底502之间的第一 頂D层504的部分。在示出的实施例中,导电插塞528与第一导电通孔538a-538d直接电接 触。在可选的实施例中,取决于环形区域的内直径,横向蚀刻工艺可以不完全去除通过由第 一导电通孔538a-538b和第一导电通孔538c-538d形成的环形区域封闭的第一Π?层504 的部分。在这样的实施例中,第一MD层504的部分仍插入在导电插塞528和第一导电通 孔 538a-538d之间。
[0086] 参考图3C,示出了与图3A中示出的一个实施例类似的实施例。在示出的实施例 中,第一导线508a和508b、第一导线508c和508d、以及第一导线508e和508f的环形区域 的内直径分别等于第七宽度W7、第七宽度W7、和第六宽度W6。此外,第一导电通孔538a和 538b以及第一导电通孔538c和538d的环形区域的内直径等于第七宽度W7,并且在这个实 施例中,第一导线508a-508f和第一导电通孔538a-538d用作硬掩模层。
[0087] 参考图3D,示出了实施例,其中,第一导线508a_508f和第一导电通孔538b和 538d用作硬掩模层。在示出的实施例中,通过横向蚀刻工艺完全蚀刻掉邻近第一导电通孔 538a和538c的第一頂D层504的部分,并且导电插塞528与第一导电通孔538a和538c直 接电接触。如图3D所示,第一导线508a和508b以及第一导线508c和508d的环形区域的 内直径等于第七宽度W7,并且第一导线508e和508f的环形区域的内直径等于第六宽度W6。
[0088] 参考图3E,示出了实施例,其中,第一导线508a和508b以及第一导线508c和508d 的环形区域的内直径大于第七宽度W7,并且第一导线508e和508f的环形区域的内直径等 于第六宽度W6。此外,第一导电通孔538a和538b以及第一导电通孔538c和538d的环形 区域的内直径等于第七宽度W7,并且在这个实施例中,第一导线508a-508f和第一导电通孔 538a-538d用作硬掩模层。
[0089] 参考图3F,不出了实施例,其中,导电插塞528包括四部分。第一部分是从第二导 线608a至第一导线508e和508f。如图3F所示,第一部分具有第六宽度W6。第二部分是 从第一导线508e和508f至第一导线508c和508d。如图3F所示,第二部分具有第九宽度 W9。在一些实施例中,第九宽度W9介于约0.6μπι和约4.0μπι之间。第三部分是从第一导 线508c和508d至第一衬底502的正侧。如图3F所示,第三部分具有第七宽度W7。第四部 分是从第一衬底502的正侧至第一衬底502的背侧。如图3F所示,第四部分具有第七宽度 W7和第八宽度Ws。在示出的实施例中,第一导线508a-508f以及第一导电通孔538a和538b 用作硬掩模
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