一種SOI下襯底接觸引出的方法與流程

本發明涉及半導體制造領域，特別是涉及一種SOI下襯底接觸引出的方法。

背景技術：

SOI晶圓襯底區與表面的器件區通過埋氧層天然電學隔離。不過很多應用中需要將襯底區電學引出，來控制電位或者消除芯片制備出現的天線效應(antenna effect)。

現有技術的常規做法是采用附加刻蝕工藝，在襯底區刻蝕專用引線孔，之后在填充金屬材料，實現電學引出。現有的一種SOI晶圓襯底區的電學引出包括如下步驟：

第一步，在SOI晶圓上制作元器件，所述元器件具有一個或兩個以上需要進行電學引出的區域；

第二步，在所述SOI晶圓表面形成介質層；

第三步，采用元器件的接觸引出光刻制版，刻蝕出元器件的接觸引出區域；

第四步，采用SOI晶圓下襯底的接觸引出光刻制版，刻蝕出SOI晶圓下襯底的接觸引出區域；

第五步，對所述元器件的接觸引出區域進行金屬填充；

第六步，對所述SOI晶圓下襯底的接觸引出區域進行金屬填充；

第七步，采用金屬互聯工藝實現SOI晶圓下襯底的接觸引出以及所述元器件的接觸引出的電學引出。

可見，傳統的SOI晶圓襯底區的電學引出方法需要在常規工藝的基礎上，采用額外的工藝，同時為了定義需要引線的區域而需要額外的制備掩膜版，其不足之處在于，引入額外工藝后帶來的兼容性問題，以及額外的工藝和額外的掩膜版帶來的成本增加的問題。

基于以上所述，提供一種與現有的常規工藝兼容，不需要額外的掩膜版，無需增加額外成本，可以實現SOI下襯底的電學引出的方法實屬必要。

技術實現要素：

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種SOI下襯底接觸引出的方法SOI下襯底接觸引出的方法，用于解決現有技術中SOI下襯底引入額外工藝后帶來的兼容性問題，以及額外的工藝和額外的掩膜版帶來的成本增加的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種SOI下襯底接觸引出的方法，所述方法包括步驟：步驟1)，定義襯底的接觸引出區域，采用引出孔的刻蝕工藝，從SOI的上表面打開SOI下襯底的接觸引出區域；步驟2)，對接觸引出區域進行金屬填充，并通過金屬互聯工藝實現SOI下襯底的電學引出；其中，SOI下襯底引出區域與SOI上的元器件的接觸引出使用同一光刻制版，SOI下襯底接觸引出區域的刻蝕工藝及金屬填充工藝分別與元器件接觸孔的刻蝕工藝及金屬填充工藝采用同一工藝步驟。

作為本發明的SOI下襯底接觸引出的方法的一種優選方案，所述SOI下襯底接觸引出區域的刻蝕工藝與元器件接觸孔的刻蝕工藝為采用同一工藝且同時進行，所述SOI下襯底接觸引出區域的金屬填充工藝與元器件接觸孔的金屬填充工藝為采用同一工藝且同時進行。

作為本發明的SOI下襯底接觸引出的方法的一種優選方案，所述元器件的接觸引出包括MOS管的源區接觸引出、漏區接觸引出、襯底區接觸引出以及柵極接觸引出，二極管的陽區接觸引出及陰區接觸引出，三極管的集電區接觸引出、發射區接觸引出及基區接觸引出，有源區及柵電阻接觸引出，MOS電容的上下極板接觸引出，光學器件的接觸引出，MEMS器件的接觸引出的一種或兩種以上組合。

進一步地，通過控制刻蝕工藝的刻蝕選擇比，使刻蝕工藝分別停止于元器件的接觸引出表面以及SOI下襯底表面。

作為本發明的SOI下襯底接觸引出的方法的一種優選方案，步驟1)包括：步驟1-1)，于SOI上制作出元器件，所述元器件包括元器件的接觸引出；步驟1-2)，于所述SOI上表面覆蓋介質層；步驟1-3)，使用同一光刻制版，對SOI下襯底引出區域采用與SOI上的元器件的接觸引出同時進行刻蝕，通過控制刻蝕工藝的刻蝕選擇比，使刻蝕工藝分別停止于元器件的接觸引出表面以及SOI下襯底表面。

作為本發明的SOI下襯底接觸引出的方法的一種優選方案，步驟2)包括：步驟2-1)，采用金屬填充工藝同時對所述SOI下襯底接觸引出區域及所述元器件接觸孔進行金屬填充；步驟2-2)，通過金屬互聯工藝實現SOI下襯底接觸引出區域及所述元器件接觸孔的電學引出。

作為本發明的SOI下襯底接觸引出的方法的一種優選方案，步驟1)中，所述刻蝕工藝包括ICP刻蝕工藝及RIE刻蝕工藝中的一種。

作為本發明的SOI下襯底接觸引出的方法的一種優選方案，步驟2)中，金屬填充所采用的金屬材料包括銅、鋁、銀、金、鉑金、鈦、鎢中的一種或兩種以上的組合或者其合金。

如上所述，本發明的SOI下襯底接觸引出的方法，具有以下有益效果：

本發明通過改進常規工藝中的引線孔刻蝕工藝，提高刻蝕選擇比，使引線孔刻蝕同時停止在在元器件的接觸引出表面及SOI下襯底表面，從而能夠同時實現SOI元器件以及下襯底區的電學引出。本發明的方法一方面與現有的常規工藝兼容，另一方面不需要額外的掩膜版，從而無需增加額外成本，實現了SOI下襯底的電學引出。本發明工藝步驟簡單，且有利于成本的降低，在半導體制造領域具有廣泛的應用前景。

附圖說明

圖1顯示為本發明的SOI下襯底接觸引出的方法的步驟流程示意圖。

圖2～圖6顯示為本發明的SOI下襯底接觸引出的方法各步驟所呈現的結構示意圖，其中，圖6為各接觸引出電極的俯視結構示意圖。

元件標號說明

101 下襯底

102 埋氧層

103 頂層硅

104 源區

105 漏區

106 柵區

107 介質層

108 SOI下襯底接觸引出孔

109 源區接觸引出孔

110 漏區接觸引出孔

111 柵極接觸引出孔

112 SOI下襯底接觸引出金屬

113 源區接觸引出金屬

114 漏區接觸引出金屬

115 柵極接觸引出金屬

S11～S15 步驟

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。

請參閱圖1～圖6。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，遂圖示中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為復雜。

實施例1

如圖1～圖6所示，本實施例提供一種SOI下襯底接觸引出的方法，所述方法包括步驟：

步驟1)，定義襯底的接觸引出區域，采用引出孔的刻蝕工藝，從SOI的上表面打開SOI下襯底的接觸引出區域；

步驟2)，對接觸引出區域進行金屬填充，并通過金屬互聯工藝實現SOI下襯底的電學引出；

其中，SOI下襯底引出區域與SOI上的元器件的接觸引出使用同一光刻制版，SOI下襯底接觸引出區域的刻蝕工藝及金屬填充工藝分別與元器件接觸孔的刻蝕工藝及金屬填充工藝采用同一工藝步驟。

作為示例，所述SOI下襯底接觸引出區域的刻蝕工藝與元器件接觸孔的刻蝕工藝為采用同一工藝且同時進行，所述SOI下襯底接觸引出區域的金屬填充工藝與元器件接觸孔的金屬填充工藝為采用同一工藝且同時進行。

在本實施例中，所述元器件的接觸引出包括MOS管的源區接觸引出、漏區接觸引出以及柵極接觸引出。

作為示例，通過控制刻蝕工藝的刻蝕選擇比，使刻蝕工藝分別停止于元器件的接觸引出表面以及SOI下襯底表面。

在一個具體的實施過程中，所述SOI下襯底接觸引出的方法包括步驟：

如圖1所示，首先進行步驟1-1)S11，于SOI上制作出元器件，所述元器件包括元器件的接觸引出；在本實施例中，所述SOI包括下襯底101、二氧化硅埋氧層102以及頂層硅103，所述元器件為MOS管，其至少包括源區104、漏區105以及柵區106，所述元器件的接觸引出包括MOS管的源區接觸引出、漏區接觸引出、襯底區接觸引出以及柵極接觸引出。

如圖1所示，然后進行步驟1-2)S12，于所述SOI上表面覆蓋介質層107；在本實施例中，所述介質層107為二氧化硅層；

步驟1-3)S13，使用同一光刻制版，對SOI下襯底101引出區域采用與SOI上的元器件的接觸引出同時進行刻蝕，通過控制刻蝕工藝的刻蝕選擇比，使刻蝕工藝分別停止于元器件的接觸引出表面以及SOI下襯底表面；在本實施例中，刻蝕出SOI下襯底接觸引出孔108，MOS管的源區接觸引出孔109、漏區接觸引出孔110以及柵極接觸引出孔111。

作為示例，所述刻蝕工藝包括ICP刻蝕工藝及RIE刻蝕工藝中的一種。在本實施例中，所述刻蝕工藝選用為ICP刻蝕工藝。

步驟2-1)S14，采用金屬填充工藝同時對所述SOI下襯底接觸引出區域及所述元器件接觸孔進行金屬填充；金屬填充后，獲得SOI下襯底接觸引出金屬112，MOS管的源區接觸引出金屬113、漏區接觸引出金屬114以及柵極接觸引出金屬115。

步驟2-2)S15，通過金屬互聯工藝實現SOI下襯底接觸引出區域及所述元器件接觸孔的電學引出。

作為示例，金屬填充所采用的金屬材料包括銅、鋁、銀、金、鉑金、鈦、鎢中的一種或兩種以上的組合或者其合金。在本實施例中，金屬填充可采用如電鍍法、濺射法、蒸鍍法等工藝，所述金屬材料為具有較好填充能力的銅。

實施例2

本實施例提供一種SOI下襯底接觸引出的方法，其基本步驟如實施例1，其中，作為示例，所述元器件的接觸引出包括二極管的陽區接觸引出及陰區接觸引出。

實施例3

本實施例提供一種SOI下襯底接觸引出的方法，其基本步驟如實施例1，其中，作為示例，所述元器件的接觸引出包括三極管的集電區接觸引出、發射區接觸引出及基區接觸引出。

實施例4

本實施例提供一種SOI下襯底接觸引出的方法，其基本步驟如實施例1，其中，作為示例，所述元器件的接觸引出包括MEMS器件的接觸引出。

實施例5

本實施例提供一種SOI下襯底接觸引出的方法，其基本步驟如實施例1，其中，作為示例，所述元器件的接觸引出包括MOS電容的上下極板接觸引出。

實施例6

本實施例提供一種SOI下襯底接觸引出的方法，其基本步驟如實施例1，其中，作為示例，所述元器件的接觸引出包括光學器件的接觸引出。

實施例7

本實施例提供一種SOI下襯底接觸引出的方法，其基本步驟如實施例1，其中，作為示例，所述元器件的接觸引出包括MOS管的源區接觸引出、漏區接觸引出以及柵極接觸引出，二極管的陽區接觸引出及陰區接觸引出以及三極管的集電區接觸引出、發射區接觸引出及基區接觸引出的組合。

如上所述，本發明的SOI下襯底接觸引出的方法，具有以下有益效果：

本發明通過改進常規工藝中的引線孔刻蝕工藝，提高刻蝕選擇比，使引線孔刻蝕同時停止在在元器件的接觸引出表面及SOI下襯底表面，從而能夠同時實現SOI元器件以及下襯底區的電學引出。本發明的方法一方面與現有的常規工藝兼容，另一方面不需要額外的掩膜版，從而無需增加額外成本，實現了SOI下襯底的電學引出。本發明工藝步驟簡單，且有利于成本的降低，在半導體制造領域具有廣泛的應用前景。

所以，本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。

上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用于限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。