带通孔逻辑器件及其制作方法与流程

1.本发明涉及电子器件技术领域，尤其涉及一种带通孔逻辑器件及其制作方法。


背景技术：

2.通孔工艺通常被用在射频绝缘硅衬底器件上，利用通孔将逻辑器件的电极与衬底连接，可以提升沟道的开通或关断能力，在设置完通孔结构后，还需要设置其他的相关结构，例如接触层、氧化层等。
3.现存技术中逻辑器件的制作工艺主要是通过底部抗反射涂层对逻辑器件内的通孔进行填充形成双层结构，然后对填充后的表面进行平坦化处理得到堆叠后的双层结构。随着科技不断进步，对工艺节点不断的缩小，平坦化处理后可以用电极引出的设置区域越来越小，而上述双层结构的制作工艺流程无法满足90nm以下的小节点的通孔填充以及逻辑器件后续的制作流程。
4.上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种带通孔逻辑器件及其制作方法，旨在解决现有技术中难以对小节点的通孔填充技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提出一种带通孔逻辑器件，包括：
7.带通孔的器件基础结构；
8.所述器件基础结构上设有满足预设流动性条件的填充材料形成的填充层；
9.所述填充层上设有第一预设厚度的氧化层。
10.可选地，所述填充层包括：
11.光滑表层和与所述通孔结构相同的填充体；
12.所述填充体设置在所述通孔内；
13.所述光滑表层设置在填充后器件基础结构的上表面，所述光滑表层的上表面与所述氧化层的下表面接触设置。
14.可选地，所述带通孔逻辑器件还包括：第二预设厚度的连接层；
15.所述第二预设厚度的连接层设置在所述氧化层上。
16.可选地，所述连接层包括预设数目的连接引线和光刻层；
17.所述光刻层上设有预设数目的引线孔；各所述连接引线通过对应的所述引线孔与所述器件基础结构内对应的电极连接。
18.可选地，所述带通孔逻辑器件还包括：
19.衬底；
20.所述带通孔的器件基础结构设置在所述衬底上。
21.此外，为实现上述目的，本发明还提出了一种带通孔逻辑器件制作方法，所述带通
孔逻辑器件制作方法包括：
22.获取带通孔的器件基础结构；
23.利用满足预设流动性条件的填充材料填充所述器件基础结构的通孔获得填充后的所述逻辑器件；
24.通过化学气相沉积在所述填充后的所述逻辑器件上沉积第一预设厚度的氧化层；
25.获取所述设置氧化层后的逻辑器件作为带通孔逻辑器件。
26.可选地，所述通过化学气相沉积在所述填充后的所述逻辑器件上沉积第一预设厚度的氧化层的步骤之后，还包括：
27.在所述氧化层上设置第二预设厚度的连接层；
28.获取设置所述连接层后的逻辑器件作为带通孔逻辑器件。
29.可选地，所述在所述氧化层上设置第二预设厚度的连接层的步骤包括：
30.在所述氧化层上设置所述第二预设厚度的光刻层；
31.在所述光刻层上刻蚀预设数目的引线孔；
32.在各所述引线孔内设置与所述器件基础结构内电极连接的连接引线形成连接层。
33.可选地，所述利用满足预设流动性条件的填充材料填充所述逻辑器件的通孔获得填充后的所述逻辑器件的步骤包括；
34.利用满足预设流动性条件的填充材料填充所述逻辑器件的通孔形成与所述通孔结构相同的填充体；
35.利用所述填充材料在所述填充体和逻辑器件非通孔区域的表面上设置光滑表层获得填充后的所述逻辑器件。
36.可选地，所述获取带通孔的器件基础结构的步骤包括：
37.在衬底上设置逻辑器件的器件基础结构；
38.利用通孔工艺在所述器件基础结构上设置通孔获得待填充通孔的逻辑器件。
39.本发明提供了一种带通孔逻辑器件及其制作方法，该带通孔逻辑器件包括带通孔的器件基础结构；所述器件基础结构上设有满足预设流动性条件的填充材料形成的填充层；所述填充层上设有第一预设厚度的氧化层。本发明通过使用满足预设流动性条件的填充材料对通孔进行填充，能够避免使用填充后平坦化工艺的情况下，提高填充层表面的平整度，更加便捷的实现了小节点逻辑器件的通孔填充以及逻辑器件后续的制作。
附图说明
40.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
41.图1为本发明带通孔逻辑器件第一实施例的结构示意图；
42.图2为本发明带通孔逻辑器件第二实施例的第一种结构示意图；
43.图3为本发明带通孔逻辑器件第二实施例的第一种结构示意图；
44.图4为现有技术和本发明带通孔逻辑器件中通孔结构图；
45.图5为本发明带通孔逻辑器件制作方法的第一实施例的流程示意图；
46.图6为本发明带通孔逻辑器件制作方法的第二实施例的流程示意图。
47.附图标号说明：
48.标号名称标号名称10器件基础结构20填充层30氧化层40连接层50衬底201光滑表层202填充体401连接引线402光刻层
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49.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
50.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
51.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
52.参照图1，图1为本发明第一实施例提出带通孔逻辑器件的结构示意图，在本实施例中，所述带通孔逻辑器件包括：带通孔的器件基础结构10；
53.所述器件基础结构10上设有满足预设流动性条件的填充材料形成的填充层20；所述填充层20上设有第一预设厚度的氧化层30。
54.应理解的是，在逻辑器件的具体结构中通常设有用于为逻辑器件输入或输出电荷的通孔结构，例如mos管的栅极、源极以及漏极的电极材料通常设置与mos管的芯片结构内部，通过设置引线的方式将想栅极、源极或漏极输入电压或引出电压。在逻辑器件制作过程中，需要对通孔结构进行填充，现有的填充方案是利用底部抗反射相关的涂层直接设置在逻辑器件基础结构10的表面，对通孔进行填充，由于该类材料的填充能力较差，导致填充后的晶圆表面的结构参差不齐。例如使用ar40的底部抗反射的材料对通孔进行填充时，由于ar40材料并不具备填充能力并且流动性很差，因此在利用该材料填充后的晶圆表面结构光滑程度很差，需要进行相关的返回工艺进行平坦化处理。此外，由于不通的具体逻辑器件对晶圆表面的平滑程度的要求并不相同，该平坦化相关的工艺流程的结束点也很难确定。而平坦化相关的流程工艺通常使用刻蚀的方式可能会引起其他的问题，例如通过湿法刻蚀器件基础结构10上底部抗反射相关的涂层，虽然有效的提升了晶圆表面结构的平整度，但是刻蚀后的器件基础结构10与底部抗反射相关的涂层之间的边缘对齐精度较低，难以满足90nm以下的工艺要求。
55.需要说明的是，器件基础结构10是指逻辑器件的基础结构。该器件基础结构10具备逻辑器件的功能，但是该器件基础结构10并未完成相关的封装过程，为半成品器件，无法直接使用。其中，逻辑器件是指具有一定逻辑控制功能的电子元器件，例如二极管、三极管、mos管等。预设流动性条件是预先设定的对填充材料的流动性进行限定的条件。在填充材料的流动性满足预设流动性条件时，填充材料可以直接在期间基础结构上形成不需要进行平坦化工艺的光滑表面。所述填充材料可以是尼龙漂浮涂料(nylon floating coating，nfc)系列的材料，具体可以选用hm8133型号的材料作为填充材料。填充层20可用于对带通孔的逻辑器件内的通孔进行填充。氧化层30是底部抗反射涂层。氧化层30可用于改善底部反射。
第一预设厚度是预先设定的氧化层30的厚度，在设置第一预设厚度氧化层30的情况下，可以有效的避免底部反射在逻辑器件的表面造成影响。其中，填充层20和氧化层30均为绝缘材料组成的结构。
56.在逻辑器件的制作过程中，可以利用通孔工艺在逻辑器件的器件基础结构10上设置通孔结构，然后利用满足预设条件的填充材料对通孔进行填充形成填充层20，最后在填充层20的表明上利用化学气相沉积设置一层氧化层30形成逻辑器件的具体结构。
57.在本实施例中提供了一种带通孔逻辑器件，该带通孔逻辑器件包括带通孔的器件基础结构；所述器件基础结构上设有满足预设流动性条件的填充材料形成的填充层；所述填充层上设有第一预设厚度的氧化层。本实施例中通过使用满足预设流动性条件的填充材料对通孔进行填充，能够避免使用填充后平坦化工艺的情况下，提高填充层表面的平整度，并在填充层上设置氧化层，更加便捷的实现了小节点逻辑器件的通孔填充以及逻辑器件后续的制作。
58.基于上述带通孔逻辑器件的第一实施例，提出本发明带通孔逻辑器件的第二实施例。
59.参照图2，在本实施例中，所述填充层包括：
60.光滑表层201和与所述通孔结构相同的填充体202；
61.所述填充体202设置在所述通孔内；
62.所述光滑表层201设置在填充后器件基础结构10的上表面，所述光滑表层201的上表面与所述氧化层30的下表面接触设置。
63.参照图2，应理解的是，填充体202是用于对通孔进行填充的结构体。填充体202的结构与待填充的通孔结构完全相同并且由流动性满足预设流动性条件的填充材料组成，从而实现通孔结构的完全填充。光滑表层201是在填充体202以及期间基础结构的表面形成的平整度满足需求的光滑结构。在光滑表层201上并不需要对表面进行任何处理便可以直接设置氧化层30。在本实施例中，并不对光滑表层的具体厚度进行限定。光滑表层201与填充体202均为满足预设流动性条件的nfc系列材料组成的结构。
64.在具体实施中，可以直接向通孔内注入nfc系列的填充材料，利用填充材料的流动性在通孔内形成填充体202，然后在填充体202和器件基础结构10的表面继续添加该填充材料直至形成光滑表层201。当然，也可以直接想通孔内注入填充材料直至通孔均被填满并且在器件基础结构10的表面形成一层光滑表层。
65.参照图3，在本实施例中，所述带通孔逻辑器件还包括：第二预设厚度的连接层40；
66.所述第二预设厚度的连接层40设置在所述氧化层30上。
67.连接层40内包括预设数目的引线孔和预设数目的连接引线；各所述连接引线通过对应的所述引线孔与所述器件基础结构10内对应的电极连接。
68.应理解的是，连接层40是用于将逻辑器件与外部电路进行连接的结构。连接层40包括光刻层402以及连接引线401。连接引线401可以通过在连接层40上设置的通孔与逻辑器件内的电极连接。预设数目是指引线孔以及连接引线401的数目。连接引线401与引线孔的数目相同，并且与具体的逻辑器件相关。例如二极管的逻辑器件包括阳极和阴极，在连接层40上设置两个连接孔以及两个对应的连接引线401即可；而三极管或mos管的逻辑器件包括三个电极，此时应当在连接层40上设置三个引线孔以及三个连接引线401，该三个连接引
线401分别通过不同的引线孔与对应的电极连接。在图3中，以二极管逻辑器件为例，两个连接引线401分别通过对应的引线孔穿过氧化层30、填充层20连接对应的阳极或阴极。在二极管工作时，可以通过向二极管阳极对应的连接引线401输入电压，然后通过二极管阴极对应的连接引线401输出形成完成的回路，可以正常的控制二极管进行工作。其中，第二预设厚度为具体设置连接层40的厚度，该厚度可以根据具体器件设定。在本实施例中，氧化层30的厚度可以设置为800a，连接层40的厚度可以设置为1500a。
69.在具体实施中，可以在氧化层30的表面设置一层第二预设厚度的光刻层402，然后通过光刻法在光刻层402上光刻预设数目的引线孔，将连接引线401通过该引线孔与对应的电极连接。
70.在本实施列中，通过器件基础结构10、填充层20以及氧化层30组成的三层结构，在光刻过程中，可以形成边缘结构更加平滑的通孔结构。参照图4，图4中左图为现有技术中的双层结构通过光刻后得到通孔的具体结构，图4中右图为本发明三层结构通过光刻后得到的通孔具体结构。通过满足预设填充条件的填充材料填充后形成三层结构的逻辑器件表面通孔的平滑效果要明显优于双层结构的逻辑器件表面通孔。并且三层结构逻辑器件的各层之间的对齐精度同样优于双层结构逻辑器各层之间的对齐精度。
71.在本实施例中，所述带通孔逻辑器件还包括：
72.衬底50；所述带通孔的器件基础结构10设置在所述衬底50上。
73.可以理解的是，衬底50是用于承载整个逻辑器件的结构。衬底50可以是硅衬底，硅衬底的表面积可以适当的大于逻辑器件基础机构的底面积。
74.在本实施例中，通过使用满足预设流动性条件的填充材料对通孔进行填充，能够避免使用填充后平坦化工艺的情况下，提高填充层表面的平整度，并在填充层上设置氧化层，更加便捷的实现了小节点逻辑器件的通孔填充；并且利用得到的三层结构逻辑器件能够进一步提升通孔边缘的平滑效果以及各层之间的对齐精度。
75.此外为实现上述目的，参照图5，图5为本发明带通孔逻辑器件制作方法的第一实施例的流程示意图。基于图5本发明还提出了一种带通孔逻辑器件制作方法，所述带通孔逻辑器件制作方法包括：
76.步骤s10：获取带通孔的器件基础结构。
77.步骤s20：利用满足预设流动性条件的填充材料填充所述器件基础结构的通孔获得填充后的所述逻辑器件。
78.步骤s30：通过化学气相沉积在所述填充后的所述逻辑器件上沉积第一预设厚度的氧化层。
79.步骤s40：获取所述设置氧化层后的逻辑器件作为带通孔逻辑器件。
80.需要说明的是，器件基础结构是指逻辑器件的基础结构。该器件基础结构具备逻辑器件的功能，但是该器件基础结构并未完成相关的封装过程，为半成品器件，无法直接使用。其中，逻辑器件是指具有一定逻辑控制功能的电子元器件，例如二极管、三极管、mos管等。预设流动性条件是预先设定的对填充材料的流动性进行限定的条件。在填充材料的流动性满足预设流动性条件时，填充材料可以直接在期间基础结构上形成不需要进行平坦化工艺的光滑表面。所述填充材料可以是尼龙漂浮涂料(nylon floating coating，nfc)系列的材料，具体可以选用hm8133型号的材料作为填充材料。填充层20可用于对带通孔的逻辑
器件内的通孔进行填充。氧化层是底部抗反射涂层。氧化层可用于改善底部反射。第一预设厚度是预先设定的氧化层的厚度，在设置第一预设厚度氧化层的情况下，可以有效的避免底部反射在逻辑器件的表面造成影响。其中，填充层和氧化层均为绝缘材料组成的结构。
81.在逻辑器件的制作过程中，可以利用通孔工艺在逻辑器件的器件基础结构上设置通孔结构，然后利用满足预设条件的填充材料对通孔进行填充形成填充层，最后在填充层的表明上利用化学气相沉积设置一层氧化层30形成逻辑器件的具体结构。
82.参照图6，图6为本发明带通孔逻辑器件制作方法的第二实施例的流程示意图。基于上述带通孔逻辑器件池制作方法的第一实施例，提出本发明带通孔逻辑器件池制作方法的第二实施例。
83.在本实施例中，所述步骤s20具体包括：
84.步骤s201：利用满足预设流动性条件的填充材料填充所述逻辑器件的通孔形成与所述通孔结构相同的填充体。
85.步骤s202：利用所述填充材料在所述填充体和逻辑器件非通孔区域的表面上设置光滑表层获得填充后的所述逻辑器件。
86.应理解的是，填充体是用于对通孔进行填充的结构体。填充体的结构与待填充的通孔结构完全相同并且由流动性满足预设流动性条件的填充材料组成，从而实现通孔结构的完全填充。光滑表层是在填充体以及期间基础结构的表面形成的平整度满足需求的光滑结构。在光滑表层上并不需要对表面进行任何处理便可以直接设置氧化层。在本实施例中，并不对光滑表层的具体厚度进行限定。光滑表层与填充体均为满足预设流动性条件的nfc系列材料组成的结构。带通孔的器件基础结构表面包括填充区域和非填充区域。填充区域内需要使用填充材料形成填充体填充，并在填充体的表面上设置光滑表层；而非填充区域仅需要在表面设置光滑表层即可。
87.在具体实施中，可以直接向通孔内注入nfc系列的填充材料，利用填充材料的流动性在通孔内形成填充体202，然后在填充体202和器件基础结构的表面继续添加该填充材料直至形成光滑表层201。当然，也可以直接想通孔内注入填充材料直至通孔均被填满并且在器件基础结构的表面形成一层光滑表层。
88.所述步骤s30之后，还包括：
89.步骤s301：在所述氧化层上设置第二预设厚度的连接层。
90.步骤s302：获取设置所述连接层后的逻辑器件作为带通孔逻辑器件。
91.连接层40是用于将逻辑器件与外部电路进行连接的结构。连接层40包括光刻层402以及连接引线401。连接引线401可以通过在连接层40上设置的通孔与逻辑器件内的电极连接。预设数目是指引线孔以及连接引线401的数目。连接引线401与引线孔的数目相同，并且与具体的逻辑器件相关。例如二极管的逻辑器件包括阳极和阴极，在连接层40上设置两个连接孔以及两个对应的连接引线401即可；而三极管或mos管的逻辑器件包括三个电极，此时应当在连接层40上设置三个引线孔以及三个连接引线401，该三个连接引线401分别通过不同的引线孔与对应的电极连接。在图3中，以二极管逻辑器件为例，两个连接引线401分别通过对应的引线孔穿过氧化层30、填充层20连接对应的阳极或阴极。在二极管工作时，可以通过向二极管阳极对应的连接引线401输入电压，然后通过二极管阴极对应的连接引线401输出形成完成的回路，可以正常的控制二极管进行工作。其中，第二预设厚度为具
体设置连接层40的厚度，该厚度可以根据具体器件设定。在本实施例中，氧化层30的厚度可以设置为800a，连接层40的厚度可以设置为1500a。
92.其中，所述步骤s301具体包括：
93.步骤s3011：在所述氧化层上设置所述第二预设厚度的光刻层；
94.步骤s3012：在所述光刻层上刻蚀预设数目的引线孔；
95.步骤s3013：在各所述引线孔内设置与所述器件基础结构内电极连接的连接引线形成连接层。
96.在具体实施中，可以在氧化层30的表面设置一层第二预设厚度的光刻层402，然后通过光刻法在光刻层402上刻蚀预设数目的引线孔，将连接引线401通过该引线孔与对应的电极连接。
97.在本实施列中，通过器件基础结构、填充层20以及氧化层30组成的三层结构，在光刻过程中，可以形成边缘结构更加平滑的通孔结构。参照图4，图4中左图为现有技术中的双层结构通过光刻后得到通孔的具体结构，图4中右图为本发明三层结构通过光刻后得到的通孔具体结构。通过满足预设填充条件的填充材料填充后形成三层结构的逻辑器件表面通孔的平滑效果要明显优于双层结构的逻辑器件表面通孔。并且三层结构逻辑器件的各层之间的对齐精度同样优于双层结构逻辑器各层之间的对齐精度。
98.此外，在本实施例中，所述步骤s10具体包括：
99.在衬底上设置逻辑器件的器件基础结构；
100.利用通孔工艺在所述器件基础结构上设置通孔获得待填充通孔的逻辑器件。
101.可以理解的是，衬底是用于承载整个逻辑器件的结构。衬底可以是硅衬底，硅衬底的表面积可以适当的大于逻辑器件基础机构的底面积。
102.在本实施例中，通过使用满足预设流动性条件的填充材料对通孔进行填充，能够避免使用填充后平坦化工艺的情况下，提高填充层表面的平整度，并在填充层上设置氧化层，更加便捷的实现了小节点逻辑器件的通孔填充；并且利用得到的三层结构逻辑器件能够进一步提升通孔边缘的平滑效果以及各层之间的对齐精度。
103.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
104.显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
105.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
106.另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护
范围之内。