CN109904109B - 一种双极集成电路的隔离结构及隔离结构的形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双极集成电路的隔离结构，其包括成型在集成电路隔离区的深槽和填充在所述深槽内的环氧树脂隔离材料。所述环氧树脂隔离材料可以为光敏环氧树脂隔离材料或非光敏环氧树脂隔离材料。本发明还公开了该双极集成电路的隔离结构的形成方法。采用本发明的技术方案后，极大地缩小集成电路所占用的晶圆面积。

Description

一种双极集成电路的隔离结构及隔离结构的形成方法

技术领域

本发明涉及集成电路制备技术领域,特别涉及一种双极集成电路的隔离结构及隔离结构的形成方法。

背景技术

在双极型集成电路中，各岛之间需要做电隔离。通常的方法是用PN结来做隔离。此PN结需要穿透整个外延层至衬底。由于P型杂质的横向扩散，使得此PN结横向扩散非常大，造成PN结占据晶圆表面很大，影响集成度的提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一在于针对现有双极型集成电路中各岛之间用PN结来做隔离所存在的问题而提供一种新的双极集成电路的隔离结构，以极大地缩小集成电路所占用的晶圆面积。

本发明所要解决的技术问题之二在于提供上述新的双极集成电路的隔离结构的形成方法。

作为本发明第一方面的双极集成电路的隔离结构，其特征在于,包括成型在集成电路隔离区的深槽和填充在所述深槽内的环氧树脂隔离材料。

在本发明的一个优选实施例中，所述深槽的深度穿过介质层、外延层至衬底或者要求的深度，所述外延层的下表面与所述衬底的上表面接触。

在本发明的一个优选实施例中，当所述环氧树脂隔离材料为光敏环氧树脂隔离材料时，所述光敏环氧树脂隔离材料填满在所述介质层的上表面上并在填满在所述介质层的上表面上的光敏环氧树脂隔离材料开设有若干接触孔，所述接触孔穿过所述介质层露出所述外延层的上表面；在每一接触孔内填充有金属导电材料作为金属布线。

在本发明的一个优选实施例中，当所述环氧树脂隔离材料为非光敏环氧树脂隔离材料时，所述非光敏环氧树脂隔离材料仅填满在所述隔离槽里，介质层的上表面上没有覆盖非光敏环氧树脂，在所述介质层上开设有若干接触孔，在每一接触孔内填充有金属导电材料作为金属布线。

在本发明的一个优选实施例中，所述接触孔穿过所述介质层露出所述外延层的上表面；在每一接触孔内填充有金属导电材料作为第一金属布线；当所述环氧树脂隔离材料为非光敏环氧树脂隔离材料时，所述非光敏环氧树脂隔离材料填满隔离槽并覆盖在所述介质层的上表面上并将第一金属布线露出来，在所述非光敏环氧树脂隔离材料的上表面设置有将第一金属布线导电连接的第二金属布线。

作为本发明第二方面的一种双极集成电路的隔离结构的形成方法，包括如下步骤：

(1)在晶圆正面形成若干集成电路，相邻集成电路之间通过集成电路隔离区隔离；

(2)在每一集成电路隔离区采用光刻方法或者蚀刻方法成型有一深槽，所述深槽的深度穿过晶圆的介质层、外延层至衬底或者要求的深度；

(3)在每一深槽内填充环氧树脂隔离材料对相邻集成电路形成隔离。

在本发明的一个优选实施例中，步骤(3)中，当所述环氧树脂隔离材料为光敏环氧树脂隔离材料时，还包括如下步骤：

(3.1)在所述隔离槽里和介质层的上表面上填满所述光敏环氧树脂隔离材料；

(3.2)在填满在所述介质层的上表面上的光敏环氧树脂隔离材料开设有若干接触孔，所述接触孔穿过所述介质层露出所述外延层的上表面；

(3.3)在每一接触孔内填充有金属导电材料作为金属布线；所述金属布线布满在每一接触孔外围的光敏环氧树脂隔离材料上表面上形成金属布线。

在本发明的一个优选实施例中，步骤(3)中，当所述环氧树脂隔离材料为非光敏环氧树脂隔离材料时，还包括如下步骤：

(3.1a)在所述隔离槽里和介质层的上表面上填满所述非光敏环氧树脂隔离材料；

(3.2a)研磨掉所述集成电路隔离区以外的非光敏环氧树脂隔离材料，将所述介质层露出来；

(3.3a)在所述介质层上开设有若干接触孔；

(3.4a)在每一接触孔内填充有金属导电材料作为金属布线；所述金属布线布满在每一接触孔外围的介质层的上表面上形成金属布线。

在本发明的一个优选实施例中，步骤(3)中，当所述环氧树脂隔离材料为非光敏环氧树脂隔离材料时，还包括如下步骤：

(3.1b)做所述介质层上开设若干接触孔；

(3.2b)在接触孔里填充金属导电材料；

(3.3b)在所述隔离槽里和介质层的上表面上填满所述非光敏环氧树脂隔离材料；

(3.4b)研磨晶圆表面的环氧树脂，将金属导电材料露出来；

(3.5b)做所述非光敏环氧树脂的表面设置有将第一金属布线导电连接的第二金属布线。

由于采用了如上的技术方案，采用本发明的技术方案后，极大地缩小集成电路所占用的晶圆面积。

附图说明

图1为本发明实施例1的晶圆完成正面制程(接触孔光刻之前)的示意图。

图2为本发明实施例1在集成电路隔离区光刻和刻蚀深槽的示意图。

图3为本发明实施例1填充光敏环氧树脂隔离材料后的示意图。

图4为本发明实施例1在光敏环氧树脂隔离材料光刻和刻蚀接触孔的示意图。

图5为本发明实施例1金属布线后的示意图。

图6为本发明实施例2的晶圆完成正面制程(接触孔光刻之前)的示意图。

图7为本发明实施例2在集成电路隔离区光刻和刻蚀深槽的示意图。

图8为本发明实施例2填充非光敏环氧树脂隔离材料后的示意图。

图9为本发明实施例2研磨掉介质层上的非光敏环氧树脂隔离材料后的示意图。

图10为本发明实施例2在介质层上开设接触孔的示意图。

图11为本发明实施例2金属布线后的示意图。

图12为本发明实施例3的晶圆完成正面制程(接触孔光刻之前)的示意图。

图13为本发明实施例3在介质层上开设接触孔的示意图。

图14为本发明实施例3为第一层金属布线的示意图。

图15为本发明实施例3在集成电路隔离区光刻和刻蚀深槽的示意图。

图16为本发明实施例3填充非光敏环氧树脂隔离材料后的示意图。

图17为本发明实施例3研磨掉第一层金属布线上的非光敏环氧树脂隔离材料后的示意图。

图18为本发明实施例3为第二层金属布线的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式来进一步描述本发明。

实施例1

该实施例中的环氧树脂隔离材料为光敏环氧树脂隔离材料200。

该实施例的双极集成电路的隔离结构的形成方法，包括如下步骤：

(1)参见图1，在晶圆150正面外延一层外延层140，在外延层140的正面形成若干集成电路110，相邻集成电路110之间通过集成电路隔离区隔离120；其中100是衬底晶圆150的上表面；在外延层的表面覆盖有介质层130；

(2)参见图2，在每一集成电路隔离区120采用光刻方法和蚀刻方法成型有一深槽121，深槽121的深度穿过晶圆100的介质层130、外延层140至衬底150或者要求的深度；

(3)参见图3，在每一深槽121内填充光敏环氧树脂隔离材料200对相邻集成电路110形成隔离，同时光敏环氧树脂隔离材料200填满介质层130的上表面；

(4)参见图4，在填满介质层130的上表面上的光敏环氧树脂隔离材料开设有若干接触孔210，接触孔210穿过介质层130露出外延层140的上表面；

(5)参见图5，在每一接触孔210内填充有金属导电材料作为金属布线310；金属布线310布满在每一接触孔210外围的光敏环氧树脂隔离材料200上表面上形成金属布线。

实施例2

该实施例中的环氧树脂隔离材料为非光敏环氧树脂隔离材料200a。

该实施例的双极集成电路的隔离结构的形成方法，包括如下步骤：

(1)参见图6，在晶圆150正面外延一层外延层140，在外延层140的正面形成若干集成电路110，相邻集成电路110之间通过集成电路隔离区隔离120；其中100是衬底晶圆150的上表面；在外延层的表面覆盖有介质层130；

(2)参见图7，在每一集成电路隔离区120采用光刻方法和蚀刻方法成型有一深槽121，深槽121的深度穿过晶圆100的介质层130、外延层140至衬底150或者要求的深度；

(3)参见图8，在每一深槽121内填充非光敏环氧树脂隔离材料200a对相邻集成电路110形成隔离，同时非光敏环氧树脂隔离材料200a填满介质层130的上表面；

(4)参见图9，研磨掉集成电路隔离区120以外的非光敏环氧树脂隔离材料200a；

(5)参见图10，在介质层130上开设有若干接触孔131；接触孔131露出外延层140的上表面；

(6)参见图11，在每一接触孔131内填充有金属导电材料作为金属布线330；金属布线330布满在每一接触孔131外围的介质层130的上表面上形成金属布线340。

实施例3

该实施例中的环氧树脂隔离材料为非光敏环氧树脂隔离材料200a。

该实施例的双极集成电路的隔离结构的形成方法，包括如下步骤：

(1)参见图12，在晶圆150正面外延一层外延层140，在外延层140的正面形成若干集成电路110，相邻集成电路110之间通过集成电路隔离区隔离120；其中100是衬底晶圆150的上表面；在外延层的表面覆盖有介质层130；

(2)参见图13，在每一集成电路介质层130的上表面设有若干接触孔131，接触孔131穿过介质层130露出外延层140的上表面；

(3)参见图14，在每一接触孔131内填充有金属导电材料作为金属布线300；金属布线300布满在每一接触孔131外围；

(4)参见图15，隔离区120采用光刻方法和蚀刻方法成型有一深槽121，深槽121的深度穿过晶圆100的介质层130、外延层140至衬底150或者要求的深度；

(5)参见图16，在每一深槽121内填充非光敏环氧树脂隔离材料200a对相邻集成电路110形成隔离，同时非光敏环氧树脂隔离材料200a填满介质层130的上表面；

(6)参见图17，研磨掉集成电路隔离区120以外的非光敏环氧树脂隔离材料200a并将金属布线300露出来；

(7)参见图18，在非光敏环氧树脂隔离材料200a表面制作连接第一层金属布线的第二层金属布线320。

Claims (6)

1.双极集成电路的隔离结构，其特征在于,包括成型在集成电路隔离区的深槽和填充在所述深槽内的环氧树脂隔离材料；所述深槽的深度穿过介质层、外延层至衬底或者要求的深度，所述外延层的下表面与所述衬底的上表面接触；

所述环氧树脂隔离材料为光敏环氧树脂隔离材料，所述光敏环氧树脂隔离材料填满在隔离槽和所述介质层的上表面上并在填满在所述介质层的上表面上的光敏环氧树脂隔离材料开设有若干接触孔，所述接触孔穿过所述介质层露出所述外延层的上表面；在每一接触孔内填充有金属导电材料作为金属布线；所述金属布线布满在每一接触孔外围的光敏环氧树脂隔离材料上表面上形成金属布线。

2.双极集成电路的隔离结构，其特征在于,包括成型在集成电路隔离区的深槽和填充在所述深槽内的环氧树脂隔离材料；所述深槽的深度穿过介质层、外延层至衬底或者要求的深度，所述外延层的下表面与所述衬底的上表面接触；所述环氧树脂隔离材料为非光敏环氧树脂隔离材料，所述非光敏环氧树脂隔离材料仅填满在隔离槽里，介质层的上表面上没有覆盖非光敏环氧树脂，在所述介质层上开设有若干接触孔，在每一接触孔内填充有金属导电材料作为金属布线。

3.双极集成电路的隔离结构，其特征在于,包括成型在集成电路隔离区的深槽和填充在所述深槽内的环氧树脂隔离材料；所述深槽的深度穿过介质层、外延层至衬底或者要求的深度，所述外延层的下表面与所述衬底的上表面接触；在所述介质层上开设有若干接触孔，所述接触孔穿过所述介质层露出所述外延层的上表面；在每一接触孔内填充有金属导电材料作为第一金属布线；所述环氧树脂隔离材料为非光敏环氧树脂隔离材料，所述非光敏环氧树脂隔离材料填满隔离槽并覆盖在所述介质层的上表面上并将第一金属布线露出来，在所述非光敏环氧树脂隔离材料的上表面设置有将第一金属布线导电连接的第二金属布线。

4.一种权利要求1所述的双极集成电路的隔离结构的形成方法，包括如下步骤：

(1)在晶圆正面形成若干集成电路，相邻集成电路之间通过集成电路隔离区隔离；

(2)在每一集成电路隔离区采用光刻方法和蚀刻方法成型有一深槽，所述深槽的深度穿过晶圆的介质层、外延层至衬底或者要求的深度；

(3)在每一深槽内填充环氧树脂隔离材料对相邻集成电路形成隔离；

步骤(3)中，所述环氧树脂隔离材料为光敏环氧树脂隔离材料，还包括如下步骤：

(3.1)在所述介质层的上表面上填满所述光敏环氧树脂隔离材料；

(3.2)在填满在所述介质层的上表面上的光敏环氧树脂隔离材料开设有若干接触孔，所述接触孔穿过所述介质层露出所述外延层的上表面；

(3.3)在每一接触孔内填充有金属导电材料作为金属布线；所述金属布线布满在每一接触孔外围的光敏环氧树脂隔离材料上表面上形成金属布线。

5.一种权利要求2所述的双极集成电路的隔离结构的形成方法，包括如下步骤：

(1)在晶圆正面形成若干集成电路，相邻集成电路之间通过集成电路隔离区隔离；

(2)在每一集成电路隔离区采用光刻方法或者蚀刻方法成型有一深槽，所述深槽的深度穿过晶圆的介质层、外延层至衬底或者要求的深度；

(3)在每一深槽内填充环氧树脂隔离材料对相邻集成电路形成隔离；

步骤(3)中，所述环氧树脂隔离材料为非光敏环氧树脂隔离材料，还包括如下步骤：

(3.1a)在隔离槽里和介质层的上表面上填满所述非光敏环氧树脂隔离材料；

(3.2a)研磨掉所述集成电路隔离区以外的非光敏环氧树脂隔离材料，将所述介质层露出来；

(3.3a)在所述介质层上开设有若干接触孔；

(3.4a)在每一接触孔内填充有金属导电材料作为金属布线；所述金属布线布满在每一接触孔外围的介质层的上表面上形成金属布线。

6.一种权利要求3所述的双极集成电路的隔离结构的形成方法，包括如下步骤：

(1)在晶圆正面形成若干集成电路，相邻集成电路之间通过集成电路隔离区隔离；

(2)在每一集成电路隔离区采用光刻方法和蚀刻方法成型有一深槽，所述深槽的深度穿过晶圆的介质层、外延层至衬底或者要求的深度；

(3)在每一深槽内填充环氧树脂隔离材料对相邻集成电路形成隔离；

步骤(3)中，所述环氧树脂隔离材料为非光敏环氧树脂隔离材料，还包括如下步骤：

(3.1b)做所述介质层上开设若干接触孔；

(3.2b)在接触孔里填充金属导电材料；

(3.3b)在隔离槽里和介质层的上表面上填满所述非光敏环氧树脂隔离材料；

(3.4b)研磨晶圆表面的环氧树脂，将金属导电材料露出来；

(3.5b)做所述非光敏环氧树脂的表面设置有将第一金属布线导电连接的第二金属布线。

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