一体式能量采集与存储器件结构的制作方法_2

文档序号:8999028阅读:来源:国知局
杂区均为N型掺杂区;
[0069]其中,所述第一类型重掺杂区的离子浓度大于所述第一类型掺杂区中的离子浓度,所述第二类型重掺杂区的离子浓度大于所述第二类型掺杂区中的离子浓度。
[0070]作为一个优选的实施例,上述的制备一体式能量采集与存储器件结构的方法中:
[0071]依次采用离子注入工艺和退火工艺制备所述第一类型掺杂区、所述第一类型重掺杂区、所述第二类型掺杂区和所述第二类型重掺杂区。
[0072]作为一个优选的实施例,上述的制备一体式能量采集与存储器件结构的方法中:
[0073]所述N型掺杂区中的离子为氩(Ar)离子或磷(P)离子等,所述P型掺杂区中的离子为硼(B)离子或氟化硼(BF2)离子等,所述退火工艺为炉管退火工艺或快速热退火工艺等。
[0074]作为一个优选的实施例,上述的制备一体式能量采集与存储器件结构的方法中,所述方法还包括:
[0075]对所述衬底的正面表面进行预处理工艺后,再于该衬底的正面表面上制备所述电容器。
[0076]作为一个优选的实施例,上述的制备一体式能量采集与存储器件结构的方法中:
[0077]所述预处理工艺为刻蚀工艺。
[0078]作为一个优选的实施例,上述的制备一体式能量采集与存储器件结构的方法中:
[0079]所述第一保护层为抗反射层。
[0080]作为一个优选的实施例,上述的制备一体式能量采集与存储器件结构的方法中:
[0081]所述抗反射层的材质为氮化硅(SixNy)或氧化硅(S1z)。
[0082]作为一个优选的实施例,上述的制备一体式能量采集与存储器件结构的方法还包括:
[0083]制备所述第一保护层之后,于所述第一保护层之上制备具有连接孔图形的掩膜层;
[0084]继续以所述掩膜层为掩膜,刻蚀所述第一保护层至所述衬底的正面表面后,去除该掩膜层,以形成将部分所述第一类型掺杂区予以暴露的第一连接孔和将部分所述第二类型掺杂区予以暴露的第二连接孔;
[0085]沉积第一金属材料层充满所述第一连接孔和所述第二连接孔,且该第一金属材料层覆盖所述第一保护层的上表面;
[0086]去除多余的第一金属材料层,以分别在所述第一连接孔和所述第二连接孔中形成所述金属连接线。
[0087]作为一个优选的实施例,上述的制备一体式能量采集与存储器件结构的方法中:
[0088]所述金属连接线的材质为铝。
[0089]作为一个优选的实施例,上述的制备一体式能量采集与存储器件结构的方法还包括:
[0090]制备所述第一保护层之后,将所述衬底翻转,并对所述衬底的背面表面进行减薄工艺后,继续进行所述键合工艺;
[0091]其中,基于减薄后的所述衬底的背面表面制备所述电容器。
[0092]作为一个优选的实施例,上述的制备一体式能量采集与存储器件结构的方法还包括:
[0093]于所述衬底的背面表面上沉积第一金属层后,制备第一介质层覆盖所述第一金属层的表面;
[0094]继续依次制备第二金属层覆盖所述第一介质层的表面,制备第二介质层覆盖所述第二金属层的表面后,依次刻蚀所述第二介质层、第二金属层和第一介质层至所述第一金属层的表面,以形成第一通孔;
[0095]制备第一通孔介质层覆盖所述第一通孔的侧壁;
[0096]沉积金属充满所述第一通孔并覆盖所述第二介质层的上表面,以在所述第一通孔中形成第一层间互联线,于所述第二介质层之上形成第三金属层,且该第一层间互联线将所述第一金属层和所述第三金属层予以连接;
[0097]制备第三介质层覆盖所述第三金属层的表面后,刻蚀该第三介质层、所述第三金属层和第二介质层至所述第二金属层的上表面,以形成第二通孔;
[0098]制备第二通孔介质层覆盖所述第二通孔的侧壁;
[0099]沉积金属充满所述第二通孔并覆盖所述第三介质层的上表面,以在所述第二通孔中形成第二层间互联线,于所述第三介质层之上形成第四金属层,且该第二层间互联线将所述第二金属层和所述第四金属层予以连接;
[0100]依次循环进行介质层、通孔、通孔介质层、层间互联线和金属层的制备工艺,以形成包括N层金属层的电容器;
[0101]其中,所述层间金属互联线分别将奇数层的金属层均依次连接形成所述第一电极,将偶数层的金属层均依次连接形成所述第二电极,所述第一电极与所述第二电极交叉叠置,以构成所述电容器的两个极板;所述通孔介质层与所述介质层共同构成将所述两个极板予以隔离的绝缘层。
[0102]作为一个优选的实施例,上述的制备一体式能量采集与存储器件结构的方法中:
[0103]所述绝缘层的材质为高介电常数材料。
[0104]作为一个优选的实施例,上述的制备一体式能量采集与存储器件结构的方法中:
[0105]所述高介电常数材料为氧化铪、氧化硅、氧化钽或氧化铝。
[0106]作为一个优选的实施例,上述的制备一体式能量采集与存储器件结构的方法中:
[0107]所述第一电极和所述第二电极的材质均为钨(W)、铜(Cu)或氮化钛(TiN)。
[0108]作为一个优选的实施例,上述的制备一体式能量采集与存储器件结构的方法中:
[0109]采用电镀工艺或等离子体增强化学汽相电位沉积工艺制备所述金属互联线。
[0110]作为一个优选的实施例,上述的制备一体式能量采集与存储器件结构的方法还包括:
[0111]去除所述承载晶圆,以形成所述一体式能量采集与存储器件结构。
[0112]综上所述,由于采用了上述技术方案,本专利申请记载了一种一体式能量采集与存储器件结构及其制备方法,基于传统半导体工艺的基础上,通过先于衬底的正面表面上制备离子掺杂区和金属连接线,以形成能量采集器;并继续于上述衬底的背面表面上制备由多层金属层构成的堆栈式能量存储器,即基于同一衬底,将一个或多个能量采集器与能量存储器集成为一体的堆栈式三维结构,以有效的降低半导体器件的体积。
【附图说明】
[0113]图1是本申请实施例中一体式能量采集与存储器件结构的结构示意图;
[0114]图2?31是本申请实施例中制备一体式能量采集与存储器件结构的方法的流程结构示意图。
【具体实施方式】
[0115]本申请中一体式能量采集与存储器件结构及其制备方法,均可应用于无源自供电的传感器系统中,可基于传统的半导体工艺,通过在一半导体衬底的正面制备能量采集器,而在该半导体衬底的背面则制备电容器,即在同一衬底上使得上述的能量采集器与能量存储器集成为一体的堆栈式三维结构,进而在降低工艺成本的同时,有效降低器件的体积。
[0116]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步的说明:
[0117]实施例一
[0118]图1是本申请实施例中一体式能量采集与存储器件结构的结构示意图;如图1所示,一种堆栈式的三维一体式能量采集与存储器件结构,包括设置于同一衬底11的正面表面(图1中所示下方为衬底11的正面表面)上的能量采集器和该衬底11的背面表面(图1中所示上方为衬底11的正面表面)上的电容器,即该一体式能量采集与存储器件结构具体包括:
[0119]衬底11,具有正面表面及相对于该正面表面的背面表面,且该衬底11中制备有第一类型掺杂区111和第二类型掺杂区112。
[0120]第一保护层12,覆盖在衬底11的正面表面上。
[0121]金属连接线13,包括第一金属连接线131和第二金属连接线132,且该第一金属连接线131贯穿第一保护层12,以与位于第一类型掺杂区111中衬底11的正面表面接触,而第二金属连接线132则贯穿第一保护层12,以与位于第二类型掺杂区112中衬底11的正面表面接触。
[0122]金属层15,包括依次叠置的第一金属层151、第二金属层152、第三金属层153和第四金属层154,上述第一金属层151覆盖在衬底11的背面表面上。
[0123]介质层16,包括依次叠置的第一介质层161、第二介质层162和第三介质层163,且第一介质层161覆盖在第一金属层151的上表面,第二金属层152覆盖在第一介质层161的上表面,第二介质层162覆盖在第二金属层152的上表面,第三金属层153覆盖在第二介质层162的上表面,第三介质层163覆盖在第三金属层153的上表面,第四金属层154覆盖在第三介质层163的上表面,即在相邻的金属层15之间均设置有一介质层16,以将相邻的金属层15予以隔离或绝缘。
[0124]第二保护层17,覆盖在位于顶部的金属层15(如本实施例中的第四金属层154)的上表面。
[0125]金属互联线19,包括第一金属互联线191及位于该第一金属互联线191下方的第一层间金属互联线(图中未标示),以及第二金属互联线192及位于该第二金属互联线下方的第二层间金属互联线(图中未标示);上述的第一层间金属互联线将奇数层的金属层(如第一金属层151、第三金属层153)均依次连接,以构成上述电容器的第一电极,而第二层间金属互联线则将偶数层的金属层(如第二金属层152和第四金属层154)均依次连接,以构成该电容器的第二电极;其中,第一金属互联线191贯穿上述的第二保护层17及位于顶部的金属层(如第四金属层154)和位于顶部的介质层(如第三介质层163)后与奇数层中最上层的金属层(如第三金属层153)的上表面予以接触,以将通过该第一金属互联线191将上述形成的第一电极与外部的器件结构连接,同样,第二金属互联线192则贯穿上述的第二保护层17后直接与偶数层中最上层的金属
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