一种SOI下衬底接触引出的方法与流程

本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种SOI下衬底接触引出的方法。

背景技术：

SOI晶圆衬底区与表面的器件区通过埋氧层天然电学隔离。不过很多应用中需要将衬底区电学引出，来控制电位或者消除芯片制备出现的天线效应(antenna effect)。

现有技术的常规做法是采用附加刻蚀工艺，在衬底区刻蚀专用引线孔，之后在填充金属材料，实现电学引出。现有的一种SOI晶圆衬底区的电学引出包括如下步骤：

第一步，在SOI晶圆上制作元器件，所述元器件具有一个或两个以上需要进行电学引出的区域；

第二步，在所述SOI晶圆表面形成介质层；

第三步，采用元器件的接触引出光刻制版，刻蚀出元器件的接触引出区域；

第四步，采用SOI晶圆下衬底的接触引出光刻制版，刻蚀出SOI晶圆下衬底的接触引出区域；

第五步，对所述元器件的接触引出区域进行金属填充；

第六步，对所述SOI晶圆下衬底的接触引出区域进行金属填充；

第七步，采用金属互联工艺实现SOI晶圆下衬底的接触引出以及所述元器件的接触引出的电学引出。

可见，传统的SOI晶圆衬底区的电学引出方法需要在常规工艺的基础上，采用额外的工艺，同时为了定义需要引线的区域而需要额外的制备掩膜版，其不足之处在于，引入额外工艺后带来的兼容性问题，以及额外的工艺和额外的掩膜版带来的成本增加的问题。

基于以上所述，提供一种与现有的常规工艺兼容，不需要额外的掩膜版，无需增加额外成本，可以实现SOI下衬底的电学引出的方法实属必要。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种SOI下衬底接触引出的方法SOI下衬底接触引出的方法，用于解决现有技术中SOI下衬底引入额外工艺后带来的兼容性问题，以及额外的工艺和额外的掩膜版带来的成本增加的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种SOI下衬底接触引出的方法，所述方法包括步骤：步骤1)，定义衬底的接触引出区域，采用引出孔的刻蚀工艺，从SOI的上表面打开SOI下衬底的接触引出区域；步骤2)，对接触引出区域进行金属填充，并通过金属互联工艺实现SOI下衬底的电学引出；其中，SOI下衬底引出区域与SOI上的元器件的接触引出使用同一光刻制版，SOI下衬底接触引出区域的刻蚀工艺及金属填充工艺分别与元器件接触孔的刻蚀工艺及金属填充工艺采用同一工艺步骤。

作为本发明的SOI下衬底接触引出的方法的一种优选方案，所述SOI下衬底接触引出区域的刻蚀工艺与元器件接触孔的刻蚀工艺为采用同一工艺且同时进行，所述SOI下衬底接触引出区域的金属填充工艺与元器件接触孔的金属填充工艺为采用同一工艺且同时进行。

作为本发明的SOI下衬底接触引出的方法的一种优选方案，所述元器件的接触引出包括MOS管的源区接触引出、漏区接触引出、衬底区接触引出以及栅极接触引出，二极管的阳区接触引出及阴区接触引出，三极管的集电区接触引出、发射区接触引出及基区接触引出，有源区及栅电阻接触引出，MOS电容的上下极板接触引出，光学器件的接触引出，MEMS器件的接触引出的一种或两种以上组合。

进一步地，通过控制刻蚀工艺的刻蚀选择比，使刻蚀工艺分别停止于元器件的接触引出表面以及SOI下衬底表面。

作为本发明的SOI下衬底接触引出的方法的一种优选方案，步骤1)包括：步骤1-1)，于SOI上制作出元器件，所述元器件包括元器件的接触引出；步骤1-2)，于所述SOI上表面覆盖介质层；步骤1-3)，使用同一光刻制版，对SOI下衬底引出区域采用与SOI上的元器件的接触引出同时进行刻蚀，通过控制刻蚀工艺的刻蚀选择比，使刻蚀工艺分别停止于元器件的接触引出表面以及SOI下衬底表面。

作为本发明的SOI下衬底接触引出的方法的一种优选方案，步骤2)包括：步骤2-1)，采用金属填充工艺同时对所述SOI下衬底接触引出区域及所述元器件接触孔进行金属填充；步骤2-2)，通过金属互联工艺实现SOI下衬底接触引出区域及所述元器件接触孔的电学引出。

作为本发明的SOI下衬底接触引出的方法的一种优选方案，步骤1)中，所述刻蚀工艺包括ICP刻蚀工艺及RIE刻蚀工艺中的一种。

作为本发明的SOI下衬底接触引出的方法的一种优选方案，步骤2)中，金属填充所采用的金属材料包括铜、铝、银、金、铂金、钛、钨中的一种或两种以上的组合或者其合金。

如上所述，本发明的SOI下衬底接触引出的方法，具有以下有益效果：

本发明通过改进常规工艺中的引线孔刻蚀工艺，提高刻蚀选择比，使引线孔刻蚀同时停止在在元器件的接触引出表面及SOI下衬底表面，从而能够同时实现SOI元器件以及下衬底区的电学引出。本发明的方法一方面与现有的常规工艺兼容，另一方面不需要额外的掩膜版，从而无需增加额外成本，实现了SOI下衬底的电学引出。本发明工艺步骤简单，且有利于成本的降低，在半导体制造领域具有广泛的应用前景。

附图说明

图1显示为本发明的SOI下衬底接触引出的方法的步骤流程示意图。

图2～图6显示为本发明的SOI下衬底接触引出的方法各步骤所呈现的结构示意图，其中，图6为各接触引出电极的俯视结构示意图。

元件标号说明

101 下衬底

102 埋氧层

103 顶层硅

104 源区

105 漏区

106 栅区

107 介质层

108 SOI下衬底接触引出孔

109 源区接触引出孔

110 漏区接触引出孔

111 栅极接触引出孔

112 SOI下衬底接触引出金属

113 源区接触引出金属

114 漏区接触引出金属

115 栅极接触引出金属

S11～S15 步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1～图6。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例1

如图1～图6所示，本实施例提供一种SOI下衬底接触引出的方法，所述方法包括步骤：

步骤1)，定义衬底的接触引出区域，采用引出孔的刻蚀工艺，从SOI的上表面打开SOI下衬底的接触引出区域；

步骤2)，对接触引出区域进行金属填充，并通过金属互联工艺实现SOI下衬底的电学引出；

其中，SOI下衬底引出区域与SOI上的元器件的接触引出使用同一光刻制版，SOI下衬底接触引出区域的刻蚀工艺及金属填充工艺分别与元器件接触孔的刻蚀工艺及金属填充工艺采用同一工艺步骤。

作为示例，所述SOI下衬底接触引出区域的刻蚀工艺与元器件接触孔的刻蚀工艺为采用同一工艺且同时进行，所述SOI下衬底接触引出区域的金属填充工艺与元器件接触孔的金属填充工艺为采用同一工艺且同时进行。

在本实施例中，所述元器件的接触引出包括MOS管的源区接触引出、漏区接触引出以及栅极接触引出。

作为示例，通过控制刻蚀工艺的刻蚀选择比，使刻蚀工艺分别停止于元器件的接触引出表面以及SOI下衬底表面。

在一个具体的实施过程中，所述SOI下衬底接触引出的方法包括步骤：

如图1所示，首先进行步骤1-1)S11，于SOI上制作出元器件，所述元器件包括元器件的接触引出；在本实施例中，所述SOI包括下衬底101、二氧化硅埋氧层102以及顶层硅103，所述元器件为MOS管，其至少包括源区104、漏区105以及栅区106，所述元器件的接触引出包括MOS管的源区接触引出、漏区接触引出、衬底区接触引出以及栅极接触引出。

如图1所示，然后进行步骤1-2)S12，于所述SOI上表面覆盖介质层107；在本实施例中，所述介质层107为二氧化硅层；

步骤1-3)S13，使用同一光刻制版，对SOI下衬底101引出区域采用与SOI上的元器件的接触引出同时进行刻蚀，通过控制刻蚀工艺的刻蚀选择比，使刻蚀工艺分别停止于元器件的接触引出表面以及SOI下衬底表面；在本实施例中，刻蚀出SOI下衬底接触引出孔108，MOS管的源区接触引出孔109、漏区接触引出孔110以及栅极接触引出孔111。

作为示例，所述刻蚀工艺包括ICP刻蚀工艺及RIE刻蚀工艺中的一种。在本实施例中，所述刻蚀工艺选用为ICP刻蚀工艺。

步骤2-1)S14，采用金属填充工艺同时对所述SOI下衬底接触引出区域及所述元器件接触孔进行金属填充；金属填充后，获得SOI下衬底接触引出金属112，MOS管的源区接触引出金属113、漏区接触引出金属114以及栅极接触引出金属115。

步骤2-2)S15，通过金属互联工艺实现SOI下衬底接触引出区域及所述元器件接触孔的电学引出。

作为示例，金属填充所采用的金属材料包括铜、铝、银、金、铂金、钛、钨中的一种或两种以上的组合或者其合金。在本实施例中，金属填充可采用如电镀法、溅射法、蒸镀法等工艺，所述金属材料为具有较好填充能力的铜。

实施例2

本实施例提供一种SOI下衬底接触引出的方法，其基本步骤如实施例1，其中，作为示例，所述元器件的接触引出包括二极管的阳区接触引出及阴区接触引出。

实施例3

本实施例提供一种SOI下衬底接触引出的方法，其基本步骤如实施例1，其中，作为示例，所述元器件的接触引出包括三极管的集电区接触引出、发射区接触引出及基区接触引出。

实施例4

本实施例提供一种SOI下衬底接触引出的方法，其基本步骤如实施例1，其中，作为示例，所述元器件的接触引出包括MEMS器件的接触引出。

实施例5

本实施例提供一种SOI下衬底接触引出的方法，其基本步骤如实施例1，其中，作为示例，所述元器件的接触引出包括MOS电容的上下极板接触引出。

实施例6

本实施例提供一种SOI下衬底接触引出的方法，其基本步骤如实施例1，其中，作为示例，所述元器件的接触引出包括光学器件的接触引出。

实施例7

本实施例提供一种SOI下衬底接触引出的方法，其基本步骤如实施例1，其中，作为示例，所述元器件的接触引出包括MOS管的源区接触引出、漏区接触引出以及栅极接触引出，二极管的阳区接触引出及阴区接触引出以及三极管的集电区接触引出、发射区接触引出及基区接触引出的组合。

如上所述，本发明的SOI下衬底接触引出的方法，具有以下有益效果：

本发明通过改进常规工艺中的引线孔刻蚀工艺，提高刻蚀选择比，使引线孔刻蚀同时停止在在元器件的接触引出表面及SOI下衬底表面，从而能够同时实现SOI元器件以及下衬底区的电学引出。本发明的方法一方面与现有的常规工艺兼容，另一方面不需要额外的掩膜版，从而无需增加额外成本，实现了SOI下衬底的电学引出。本发明工艺步骤简单，且有利于成本的降低，在半导体制造领域具有广泛的应用前景。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。