发明的一个优选的实施例中，上述保护层3的材质为氮化物或氧化物。
[0047]在本发明的其他实施例中，该形成保护层3的步骤并不是必要的，可以省略，在本实施例中，在后续的步骤中，为了能够更清晰的阐述本发明的技术方案，保留该保护层3。
[0048]步骤四，基于沟槽的基础上，继续以第二金属层21为阻挡层于沟槽中刻蚀部分位于第一金属层11和第二金属层21上方的保护层3、键合晶圆，以形成将第一金属层11的部分表面和第二金属层21的部分表面均予以暴露的互连硅穿孔，如图5a和5b所示的结构，其中图5b为图5a中第一金属层11和第二金属层21以及沟槽、互连硅穿孔的俯视图。
[0049]在本发明的一个优选的实施例中，上述步骤四具体为:
[0050]首先，于形成保护层3后的键合晶圆上形成第二光刻胶层；
[0051]其次，利用第二掩膜板(光刻掩膜板)对第二光刻胶层进行光刻工艺(可包括微影工艺)，并以光刻后的第二光刻胶层为掩膜，以第二金属层21为阻挡层于沟槽中继续刻蚀部分位于第一金属层11和第二金属层21上方的保护层3、键合晶圆，以形成将第一金属层11的部分表面和第二金属层21的部分表面均予以暴露的互连硅穿孔;该步骤利用蚀刻中对金属层和绝缘层的蚀刻速率差异，采用第二金属层作为蚀刻第一金属层之上的绝缘层的阻挡层，实现两层金属层的通孔自对准，即仅需一个掩膜板就可以形成该互连硅穿孔，从而可以将硅穿孔工艺的光刻掩膜板从三块减至两块，并减少对应的工艺步骤，提高生产效率，降低成本。
[0052]然后，对键合晶圆进行清洗工艺以去除第二光刻胶层。
[0053]在本发明的一个优选的实施例中，该工艺还包括:
[0054]步骤五，于互连硅穿孔中填充金属，以形成将第一金属层11与第二金属层21均予以电连接的金属连线4，具体的，通过电镀的方式于互连硅穿孔中填充金属至充满互连硅穿孔后，对该金属和保护层3进行CMP工艺并停止在键合晶圆的上表面，形成金属连线4(即将位于键合晶圆上方的保护层3—起研磨掉)，如图6a和6b所示的结构，其中图6b为图6a中第一金属层11和第二金属层21以及沟槽、互连娃穿孔、金属连线4的俯视图。
[0055]优选的，该步骤五中填充的金属的材质可以为铜、铝、钨和锡等半导体工业中常用的金属的单质或合金，在本发明的实施例中，留下的位于凹槽侧壁和部分底部表面的保护层3可以起到隔离金属以避免扩散至键合晶圆衬底中的作用，从而避免了金属扩散对器件性能的影响。
[0056]实施例二:
[0057]如图1a和图1b所示，本实施例涉及一种键合晶圆，包括第一晶圆100和第二晶圆200，且第一晶圆100包括第一金属层110，第二晶圆200包括第二金属层210;其中，在待形成硅穿孔的区域内，第一金属层210和第二金属层在垂直方向上部分重叠。
[0058]在自对准硅穿孔的版图设计上，使第二晶圆200的金属层与第一晶圆100的金属层在垂直方向上有重叠从而可以将硅穿孔工艺的光刻掩膜板从三块减至两块，并减少对应的工艺步骤，提高生产效率，降低成本。
[0059]不难发现，本实施例为与上述键合晶圆的硅穿孔互连工艺的实施例的基础，上述键合晶圆的硅穿孔互连工艺的实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在上述键合晶圆的硅穿孔互连工艺的实施例中。
[0060]本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。
[0061]以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施;任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
【主权项】
1.一种键合晶圆的硅穿孔互连工艺，其特征在于，包括如下步骤: 步骤Si，提供一键合晶圆，所述键合晶圆设置有互不接触的第一金属层和第二金属层，且所述第一金属层和所述第二金属层在垂直方向上部分重叠； 步骤S2，刻蚀位于所述第一金属层和所述第二金属层之上的所述键合晶圆，以形成沟槽； 步骤S3，基于所述沟槽的基础上，继续以所述第二金属层为阻挡层刻蚀部分所述键合晶圆，以形成将所述第一金属层的部分表面和所述第二金属层的部分表面均予以暴露的互连硅穿孔。2.如权利要求1所述的键合晶圆的硅穿孔互连工艺，其特征在于， 所述键合晶圆包括第一晶圆和第二晶圆，所述第一晶圆包括第一衬底和第一绝缘层；所述第二晶圆包括第二衬底和第二绝缘层，且所述第二绝缘层覆盖所述第一绝缘层的上表面； 其中，所述第一金属层位于所述第一绝缘层内，所述第二金属层位于所述第二绝缘层内。3.如权利要求2所述的键合晶圆的硅穿孔互连工艺，其特征在于，所述绝缘层的材质为氧化硅或氮氧化硅。4.如权利要求1所述的键合晶圆的硅穿孔互连工艺，其特征在于，所述步骤S2具体为: 于所述键合晶圆上形成第一光刻胶层； 利用第一掩膜板对所述第一光刻胶层进行光刻工艺，并以光刻后的所述第一光刻胶层为掩膜刻蚀位于所述第一金属层和所述第二金属层之上的所述键合晶圆，以形成所述沟槽； 去除所述第一光刻胶层。5.如权利要求1所述的键合晶圆的硅穿孔互连工艺，其特征在于，所述步骤S3具体为: 于形成所述沟槽后的所述键合晶圆上形成第二光刻胶层； 利用第二掩膜板对所述第二光刻胶层进行光刻工艺，并以光刻后的所述第二光刻胶层为掩膜，以所述第二金属层为阻挡层于所述沟槽中继续刻蚀所述键合晶圆，以形成将所述第一金属层的部分表面和所述第二金属层的部分表面均予以暴露的所述互连硅穿孔去除所述第二光刻胶层。6.如权利要求5所述的键合晶圆的硅穿孔互连工艺，其特征在于，所述方法中，形成保护层以将所述键合晶圆的上表面以及所述沟槽的底部及其侧壁均予以覆盖后，于所述沟槽中刻蚀部分位于所述第一金属层和所述第二金属层上方的所述保护层、键合晶圆，以形成所述互连硅穿孔。7.如权利要求6所述的键合晶圆的硅穿孔互连工艺，其特征在于，所述保护层的材质为氮化物或氧化物。8.如权利要求1所述的键合晶圆的硅穿孔互连工艺，其特征在于，所述方法还包括: 步骤S4，于所述互连硅穿孔中填充金属，以形成将所述第一金属层与所述第二金属层均予以电连接的金属连线。9.如权利要求8所述的键合晶圆的硅穿孔互连工艺，其特征在于，所述金属的材质为铜、铝、钨和锡中的单质或合金。10.—种键合晶圆，其特征在于，包括第一晶圆和第二晶圆，且所述第一晶圆包括第一金属层，所述第二晶圆包括第二金属层； 其中，在待形成硅穿孔的区域内，所述第一金属层和所述第二金属层在垂直方向上部分重叠。
【专利摘要】本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种键合晶圆的硅穿孔互连工艺及键合晶圆，在键合晶圆的待形成硅穿孔的区域中，设置位于第一晶圆中的第一金属层和位于第二晶圆中的第二金属层在垂直方向上部分重叠，以在形成硅穿孔的过程中，利用蚀刻中对金属层和绝缘层的蚀刻速率差异，采用第二金属层作为蚀刻第一金属层之上的绝缘层的阻挡层，实现两层金属层的通孔自对准，从而将硅穿孔互连工艺中的光刻掩膜板从三块减至两块，并减少对应的工艺步骤，提高了生产效率，降低了成本。
【IPC分类】H01L21/768, H01L23/538
【公开号】CN105679702
【申请号】CN201610054900
【发明人】占琼, 胡胜
【申请人】武汉新芯集成电路制造有限公司
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月27日