CN105632907B

CN105632907B - 一种半导体器件的制作方法

Info

Publication number: CN105632907B
Application number: CN201410587117.4A
Authority: CN
Inventors: 金滕滕; 杨勇
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority date: 2014-10-28
Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2018-10-23
Anticipated expiration: 2034-10-28
Also published as: CN105632907A

Abstract

本发明提供一种半导体器件的制作方法，包括：提供基底，在所述基底上依次形成粘附层和电极材料层；形成覆盖所述电极材料层的四周边缘的保护层；在暴露的所述电极材料层的表面上形成图案化的第一光阻层；以所述图案化的第一光阻层和所述保护层为掩膜，刻蚀所述电极材料层和粘附层，以形成电极；去除所述图案化的第一光阻层。根据本发明的制作方法，在湿法刻蚀过程中，避免了对于边缘的粘附层和电极材料层的刻蚀速率比中心的刻蚀速率高的问题的发生，故不会在晶圆的边缘产生薄弱点，导致电极剥离，进而提高了器件的良率和性能。

Description

一种半导体器件的制作方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及特别涉及一种半导体器件的制作方法。

背景技术

金由于其优良的传导特性和化学惰性被广泛应用于半导体器件中的电连接材料。但是由于金在非金属材料上的吸附性较差，导致不能制备较厚的金电极层，从而影响了电极的电传导性能。除此之外，金在非金属薄膜上较差的吸附性，也严重影响了对金电极的精细加工，不利于金作为电极器件的小型化发展。目前为了解决金电极吸附性差的问题，往往采用微合成工艺例如磁控溅射和蒸镀等工艺沉积形成金电极时，在其下方形成一层粘附层(例如，铬)，以增加金电极与不同界面之间的附着力。

在金电极制备的过程中，还需要对其进行湿法刻蚀，而湿法刻蚀对于晶圆边缘的Au/Cr的刻蚀速率比晶圆中心的刻蚀速率高。故在晶圆边缘的薄弱点，则很可能引起金电极的剥离，进而影响器件的性能和良率。

因此，有必要提出一种新的半导体器件的制作方法，以解决上述技术问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了克服目前存在的问题，本发明提供一种半导体器件的制作方法，包括：

提供基底，在所述基底上依次形成粘附层和电极材料层；

形成覆盖所述电极材料层的四周边缘的保护层；

在暴露的所述电极材料层的表面上形成图案化的第一光阻层；

以所述图案化的第一光阻层和所述保护层为掩膜，刻蚀所述电极材料层和粘附层，以形成电极；

去除所述图案化的第一光阻层。

进一步，所述粘附层的材料为Cr。

进一步，所述电极材料层的材料为金。

进一步，所述保护层为圆环形状。

进一步，形成所述保护层的方法包括以下步骤：

在所述电极材料层上沉积形成保护材料层；

在所述保护材料层上形成图案化的第二光阻层，其中所述图案化的第二光阻层覆盖所述保护材料层的边缘区域；

以所述图案化的第二光阻层为掩膜，刻蚀所述保护层材料层直到暴露所述电极材料层，以形成所述保护层；

去除所述图案化的第二光阻层。

进一步，采用磁控溅射工艺形成所述粘附层和电极材料层。

进一步，所述保护层的材料为氧化物。

进一步，所述保护层的厚度为

进一步，在形成所述粘附层和电极材料层之前，还包括在所述基底上沉积形成介电层的步骤。

进一步，采用湿法刻蚀的方法对所述粘附层和所述电极材料层进行刻蚀。

综上所述，根据本发明的制作方法，在湿法刻蚀过程中，避免了对于边缘的粘附层和电极材料层的刻蚀速率比中心的刻蚀速率高的问题的发生，故不会在晶圆的边缘产生薄弱点，导致电极剥离，进而提高了器件的良率和性能。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1A-1D示出了现有的金电极的制作工艺依次实施所获得器件的剖面示意图；

图2A-2G示出了本发明一具体实施方式依次实施步骤所获得器件的剖面示意图；

图3示出了本发明一具体实施方式依次实施步骤的工艺流程图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在…上”、“与…相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在…上”、“与…直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在…下面”和“在…下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

下面将参照图1A-1D对现有的金电极的制作方法做简单描述。

首先，如图1A所示，提供基底100，在所述基底100上沉积形成介电层101。所述基底100为硅晶圆。

接着，如图1B所示，在所述介电层101上依次形成粘附层和电极材料层102。所述粘附层为Cr，所述电极材料层为Au。

接着，如图1C所示，在所述电极材料层102上形成图案化的光阻层103。

接着，如图1D所示，以所述图案化的光阻层103为掩膜，采用湿法刻蚀的方法对所述电极材料层和粘附层进行刻蚀，以形成金电极102a。在该步骤中，对于晶圆边缘的Au/Cr的刻蚀速率比晶圆中心的刻蚀速率高。故在晶圆边缘的薄弱点，则很可能引起金电极的剥离，进而影响器件的性能和良率。

鉴于上述问题的存在，本发明提出了一种新的制作方法。

[示例性实施例]

下面将参照图2A-2G以及图3对本发明的金电极的制作方法进行详细描述。

首先，如图2A所示，提供基底200，在所述基底200上沉积形成介电层201。

所述基底200可以为含有硅的任何半导体材料，例如硅晶圆，也可以为玻璃基底、长有非金属薄膜材料的基底或者单晶基底等。

所述介电层201的材料可以是氧化硅(SiO2)或氮氧化硅(SiON)。可以采用本领域技术人员所习知的氧化工艺例如炉管氧化、快速热退火氧化(RTO)、原位水蒸气氧化(ISSG)等形成氧化硅材质的介电层。对氧化硅执行氮化工艺可形成氮氧化硅，其中，所述氮化工艺可以是高温炉管氮化、快速热退火氮化或等离子体氮化，当然，还可以采用其它的氮化工艺，这里不再赘述。

接着，如图2B所示，在所述介电层201上依次形成粘附层和电极材料层202。

为了简便，粘附层和电极材料层仅以一层示出，但可以想到的是，粘附层与电极材料层可以是两种不同材料的膜层，粘附层位于电极材料层的下方。

形成所述粘附层和所述电极材料层202的形成工艺可以采用本领域技术人员熟知的任何现有技术，例如：电子束蒸镀、化学气相沉积、磁控溅射或物理气相沉积等工艺。本实施例中，较佳地选用磁控溅射。

可选地，所述粘附层的材料为Cr，所述电极材料层为Au。示例性地，所述粘附层的厚度为所述电极材料层的厚度为上述厚度范围仅是示例性地，可根据实际情况进行调整。

在一个示例中，将基底放入多靶共溅磁控溅射腔体中，在一个溅射靶上安装金属铬靶材，在一个溅射靶上安装金靶材。先对金属铬靶材进行溅射，形成预定厚度(例如，)的铬层作为粘附层。再对金靶材进行溅射，形成预定厚度(例如，)的金层作为电极材料层。

接着，如图2C所示，在所述电极材料层202上沉积形成保护材料层203。

保护材料层203可以包括数种电介质材料的任何一种。非限制性实例包括氧化物、氮化物和氮氧化物，尤其是，硅的氧化物、氮化物和氮氧化物，但不包括其他元素的氧化物、氮化物和氮氧化物。较佳地，所述保护材料层为氧化物。可选地，所述保护材料层203的厚度为500～1500埃。可以使用包括但不限于：化学气相沉积方法和物理气相沉积方法的方法形成保护材料层203。

接着，如图2D所示，在所述保护材料层203上形成图案化的第二光阻层204，其中所述图案化的第二光阻层204覆盖所述保护材料层203的边缘区域。图2D左图为剖面示意图，图2D右图为俯视图，由俯视图可以看出，图案化的第二光阻层204呈圆环形，覆盖所述保护材料层203的边缘区域。但并不仅局限于圆环形状，其根据基底或电极材料层的形状可有所不同，例如当基底为方形时，则电极材料层也为方形，相应的，位于边缘四周的图案化的第二光阻层可以为方框形状。

接着，如图2E所示，以所述图案化的第二光阻层204为掩膜，刻蚀所述保护材料层203直到暴露所述电极材料层202，以形成覆盖所述电极材料层的四周边缘的保护层203a。

具体地，所述对所述保护材料层203的刻蚀既可以选用干法刻蚀也可以采用湿法刻蚀。干法刻蚀能够采用基于氟化碳气体的各向异性刻蚀法。湿法刻蚀能够采用氢氟酸溶液，例如氢氟酸缓冲溶液(buffer solution of hydrofluoric acid(BHF))或缓冲氧化物刻蚀剂(buffer oxide etchant(BOE))。本实施中，较佳地采用湿法刻法对所述保护材料层203进行刻蚀。

示例性地，当所述基底为圆形(例如，硅晶圆)时，所述保护层为圆环形状。但并不仅限于圆环形状，其还可以为其它方框形，或多边环形，具体取决于电极材料层的形状。

形成所述保护层203a后，去除所述图案化的第二光阻层。可采用本领域技术人员熟知的任何适用的方法去除所述图案化的第二光阻层，例如灰化工艺等。

接着，如图2F所示，在暴露的所述电极材料层202的表面上形成图案化的第一光阻层205。所述图案化的第一光阻层205定义有电极的图案。

接着，如图2G所示，以所述图案化的第一光阻层205和保护层203a为掩膜，刻蚀所述粘附层和电极材料层202，以形成电极202a。

可选地，所述第一光阻层的厚度为20000～60000埃。可采用定义有电极图案的掩膜板对第一光阻层进行曝光和显影后，形成图案化的第一光阻层205。

示例性地，采用湿法刻蚀的方法对所述粘附层和电极材料层202进行刻蚀。在一个示例中，当所述粘附层为Cr，电极材料层为Au时，所述湿法刻蚀的溶液为王水，也可以为包括I2和KI的溶液。在湿法刻蚀过程中，由于图案化的第一光阻层205和保护层203a共同作为掩膜，避免了对于边缘的粘附层和电极材料层的刻蚀速率比中心的刻蚀速率高的问题的发生，故不会在晶圆的边缘产生缺陷，导致电极剥离问题。

之后还包括去除所述图案化的第一光阻层和保护层的步骤，在此不作赘述。

参照图3，其中示出了根据本发明实施例的方法依次实施的步骤的流程图，用于简要示出整个制造工艺的流程。

在步骤301中，提供基底，在所述基底上依次形成粘附层和电极材料层；

在步骤302中，形成覆盖所述电极材料层的四周边缘的保护层；

在步骤303中，在暴露的所述电极材料层的表面上形成图案化的第一光阻层；

在步骤304中，以所述图案化的第一光阻层和所述保护层为掩膜，刻蚀所述电极材料层和粘附层，以形成电极；

在步骤305中，去除所述图案化的第一光阻层。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims

1.一种半导体器件的制作方法，包括：

提供基底，在所述基底上依次形成粘附层和电极材料层，所述电极材料层的材料为金，所述粘附层的材料为Cr；

形成覆盖所述电极材料层的四周边缘的保护层；

去除所述图案化的第一光阻层。

2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述保护层为圆环形状。

3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，形成所述保护层的方法包括以下步骤：

在所述电极材料层上沉积形成保护材料层；

去除所述图案化的第二光阻层。

4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，采用磁控溅射工艺形成所述粘附层和电极材料层。

5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述保护层的材料为氧化物。

6.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述保护层的厚度为

7.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在形成所述粘附层和电极材料层之前，还包括在所述基底上沉积形成介电层的步骤。

8.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，采用湿法刻蚀的方法对所述粘附层和所述电极材料层进行刻蚀。