一体式能量采集与存储器件结构的制作方法_4

文档序号:8999028阅读:来源:国知局
以第三光阻R3为掩膜,进行P型离子注入工艺(可采用诸如硼(B)或氟化硼(BF2)等P型离子进行该离子注入工艺),以在第一类型掺杂区211中临近衬底21的正面表面一侧形成第一类型重掺杂区214,且该第一类型重掺杂区214与第二类型掺杂区211之间被部分第一类型掺杂区211所隔离,进而形成图7所示的结构;同样的,该第一类型重掺杂区214中的P型离子的浓度大于第一类型掺杂区211中的P型离子浓度。
[0152]作为一个优选的实施例,基于图7所示结构的基础上,采用诸如灰化等工艺去除上述的第三光阻R3后,可采用诸如刻蚀工艺对衬底21的正面表面进行预处理工艺,以增强衬底21的正面表面的性能(如降低其表面的反射(antireflective)等性能,同时还能增强其与后续制备的结构层之间的黏粘性)。
[0153]进一步的,继续沉积第一保护层(passivat1n layer) 22覆盖在衬底21的正面表面上,以形成图8所示的结构;该第一保护层22优选的可为抗反射层(antireflective),如该抗反射层的材质可选为氮化硅(SixNy)或氧化硅(S1z),例如二氧化硅等材质。
[0154]进一步的,采用光刻工艺于上述的第一保护层22之上制备具有第四图形P4的第四光阻R4,进而形成图9所示的结构;该第四图形P4仅将位于第一类型重掺杂区214之上的部分第一保护层22的表面及位于第二类型重掺杂区213之上的部分第一保护层22的表面予以暴露。
[0155]继续以上述的第四光阻R4为掩膜,刻蚀部分第一保护层22分别停止在位于上述的第一类型重掺杂区214和第二类型重掺杂区213的衬底21的正面表面上,并采用诸如灰化等工艺去除第四光阻R4后,以在第一类型重掺杂区214之上的第一保护层22中形成第一连接孔222,以在第二类型重掺杂区213之上的第一保护层22中形成第二连接孔221,即形成图10所示的结构。
[0156]进一步的,基于图10所示结构的基础上,继续采用诸如铝(Al)、铜(Au)、银(Ag)或其他金属制备第一金属材料层23充满上述的第一连接孔222和第二连接孔221,且该第一金属材料层23还覆盖剩余的第一保护层22的上表面,即形成如图11所示的结构。
[0157]基于图11所示结构的基础上,通过光刻、刻蚀工艺去除多余的第一金属材料层23,以形成位于第一连接孔222中第一金属连接线232,及位于第二连接孔221中的第二金属连接线231,即形成图12所示的结构;上述的第一金属连接线232和第二金属连接线231可作为制备的能量采集器的电极(Electrode)或射频天线(RF antenna),且该第一金属连接线232和第二金属连接线231均凸起于第一保护层22的上表面(即该第一金属连接线232和第二金属连接线231的高度均大于第一保护层22的厚度),可用于后续器件在制备工艺中的固定。
[0158]至此,本实施例的一体式能量采集与存储器件结构中能量采集器的主体工艺步骤完成,可基于本实施例记载的技术特征于上述衬底21的正面表面上完成一个或多个能量采集器的制备工艺。
[0159]下面则继续基于上述衬底21的基础上进行能量存储器的制备工艺,即将上述图11所示的结构进行翻转后,形成图13所示的结构;即后续图13?图27及图29-30中所示的结构中,其衬底21的正面表面均朝向图形的下方,而衬底21的背面表面则朝向图形的上方(参见图13?图15中背面箭头所示,该背面箭头所指示的为衬底21的背面表面)。
[0160]基于图13所示结构的基础上,将上述衬底21中制备的第一保护层22的下表面(即图2?12中第一保护层22的上表面)固定至预先提供的承载晶圆(carrierwafer) 25 (也可选择其他的基底材料)上,且使得上述的第一金属连接线232和第二金属连接线231嵌入在该承载晶圆25中,以固定衬底21在该承载晶圆25上,进而形成图14所示的结构。
[0161]作为一个优选的实施例,参见图14可知,在一体式能量采集与存储器件结构的制备过程中,可根据实际需求对衬底21的背面进行减薄,如可去除图14中所示的临近衬底21背面表面的减薄层215后,再基于减薄的衬底暴露的表面上进行后续工艺;而在本实施例中则是以不进行上述的减薄工艺进行阐述,但其并不应理解为对本申请技术方案的限定。
[0162]进一步的,可基于图14中所示结构的基础上,沉积第一金属层261覆盖在衬底21的背面表面后,继续采用诸如沉积工艺(包括诸如激光退火(laser annealing)或快速热退火(RTP)等工艺)制备第一介质层271覆盖第一金属层261的上表面后,依次制备第二金属层262和第二介质层272 (即上述的第二金属层262覆盖第一介质层271的上表面,第二介质层272覆盖第二金属层262的上表面)后,形成如图15所示的结构。
[0163]进一步的,基于图15所示结构的基础上,制备具有第五图形P5的第五光阻R5覆盖在第二介质层272的上表面,以形成如图16所示的结构;继续以该第五光阻R5为掩膜刻蚀第二介质层272、第二金属层262及第一介质层271至第一金属层261的上表面后,采用诸如灰化工艺去除上述的第五光阻R5,进而形成依次贯穿上述第二介质层272、第二金属层262和第一介质层271的第一通孔Tl,即如图17所示的结构。
[0164]进一步的,基于图17所示结构的基础上,沉积通孔介质材料层(图中未标示)覆盖上述第一通孔Tl的底部及其侧壁,且该通孔介质材料层还覆盖上述的第二介质层272的上表面后,去除位于该第一通孔Tl底部及覆盖在第二介质层272上表面的通孔介质材料层,形成如图18中所示仅覆盖在第一通孔Tl侧壁上的通孔介质层28。
[0165]进一步的,继续基于图18所示结构的基础上,沉积金属材料层充满上述的第一通孔Tl,且该金属材料层还覆盖在上述第二介质层272暴露的上表面,进而形成了如图19中所示位于第一通孔Tl中的层间金属互联线和位于第二介质层272上表面的第三金属层263,即该层间金属互联线将上述第一金属层261与第三金属层263予以连接,而通孔介质层28则将上述的层间金属互联线与第二金属层262隔离;然后,沉积第三介质层273覆盖在第三金属层263的上表面后,于该第三介质层273的上表面上制备具有第六图形P6的第六光阻R6,以形成如图20所示的结构。
[0166]进一步的,继续基于图20所述的结构,以上述的第六光阻R6为掩膜,依次刻蚀第三介质层273、第三金属层263和第二介质层272至第二金属层262的上表面,并继续采用诸如灰化工艺去除上述的第六光阻R6,进而形成依次贯穿上述第三介质层273、第三金属层263和第二介质层272的第二通孔T2,即如图21所示的结构。
[0167]进一步的,基于图21所示结构的基础上,沉积通孔介质材料层(图中未标示)覆盖上述第二通孔T2的底部及其侧壁,且该通孔介质材料层还覆盖上述的第三介质层273的上表面;之后,去除位于该第二通孔T2底部及覆盖在第三介质层273上表面的通孔介质材料层,形成如图22中所示仅覆盖在第二通孔T2侧壁上的通孔介质层28。
[0168]进一步的,继续基于图22所示结构的基础上,沉积金属材料层充满上述的第二通孔T2,且该金属材料层还覆盖在上述第三介质层273暴露的上表面,进而形成了如图23中所示位于第二通孔Τ2中的层间金属互联线和位于第三介质层273上表面的第四金属层264 (即第三金属层263覆盖第二介质层272的上表面,第三介质层273覆盖第三金属层263的上表面,第四金属层264覆盖第三介质层273的上表面),层间金属互联线将上述第二金属层262与第四金属层264予以连接,而通孔介质层28则将上述的层间金属互联线与第三金属层263予以隔离。
[0169]作为一个优选的实施例,可继续依次重复图15?图23及其对应的工艺步骤,依次制备若干层金属层及将相邻金属层予以隔离的介质层,且奇数层的金属层均通过层间金属互联线予以依次连接,以构成电容器的第一电极,而偶数层的金属层则均通过其他的层间金属互联线也均予以依次连接,以构成电容器的第二电极,而通孔介质层则将层间金属互联线与其贯穿的金属层予以隔离,即该通孔介质层与上述的层间介质层共同构成电容器的绝缘层;其中,上述的金属层的层数M小于一百层且大于或等于两层,优选的可为偶数层,而不同金属层的制备工艺可相同,同样的不同介质层的制备工艺也可相同;而在本实施例中,则是四层金属层为例进行详细说明。
[0170]其中,在本实施例中可采用相同的工艺制备上述的金属层(如第一金属层261、第二金属层262、第三金属层263和第四金属层264等),同样制备上述介质层(如第一介质层271、第二介质层272和第三介质层273等)的工艺也相同。
[0171]之后,制备第二保护层29覆盖在第四金属层264(即位于顶部的金属层)的上表面,并于该第四金属层264的上表面制备具有第七图形(Ρ71、Ρ72)的第七光阻R7,形成如图24所示的结构;继续以上述第七光阻R7为掩膜刻蚀保护层29、第四金属层264、第三介质层273至第三金属层263的上表面,形成第一互联通孔Τ71 ;同样以第七光阻R7为掩膜刻蚀保护层29停止在第四金属层264的上表面,形成第二互联通孔Τ72,去除上述的第七光阻R7后,以形成如图25所示的结构;其中,该第二互联通孔Τ72与第一互联通孔Τ71之间具有一定的间隔。
[0172]继续基于图25所示结构的基础上,沉积通孔介质材料层均覆盖上述的第一互联通孔Τ71和第二互联通孔Τ72的底部及其侧壁,且该通孔介质材料层还覆盖第二保护层29的上表面;去除位于第一互联通孔Τ71和第二互联通孔Τ72的底部及第二保护层29上表面的通孔介
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