CN102087975A - 半导体器件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种半导体器件的制造方法，包括如下步骤：在金属外层淀积隔离二氧化硅层，进行旋涂玻璃涂布和炉管回流，对涂布后旋涂玻璃进行回刻，进行砷离子普注，淀积二氧化硅薄膜，淀积氮化硅薄膜。本发明采用旋涂玻璃作为钝化填充的一部分，很好的解决了传统钝化填充工艺中的产生裂纹和空洞的问题，同时成本较低。

Description

半导体器件及其制造方法
【技术领域】
本发明涉及一种半导体器件及制造方法，尤其涉及一种高压工艺钝化填充方法及利用所述高压工艺钝化填充方法制造的半导体器件。
【背景技术】
现代高压功率器件的开发要求低功耗，强驱动，在单个功率器件自身导通电阻(Rdson)不断变小的情况下，外围结构的电阻(孔接触电阻，金属布线电阻等)在电路中占据着越来越大的比例。
整体电路在外围互连所产生的功率损耗越来越大，为了减小多余的功耗，很多高压制程工艺的最后一层金属(top metal)互连采用厚度很厚的金属工艺，比如0.5um工艺最后一层铝硅铜(AlSiCu)金属使用
Figure G2009101884954D00011
的厚度，同时考虑成本的缩减，设计规则定为1um*1um，台阶比高达2.5。
图1是传统的顶层高台阶金属钝化层填充的示意图。传统的钝化层填充通常采用两步化学气相淀积(CVD)的方式。在经过光刻腐蚀形成的高台阶金属层101上先淀积一层二氧化硅薄膜102，作为氮化硅薄膜103的过渡层，减弱氮化硅对硅表面的应力作用；然后再淀积一层较为致密的，硬度比较高的氮化硅薄膜103，用来保护表面器件不会受到外界的水汽，杂质或其它一些可能存在的物理化学作用的影响，保证器件性能稳定。
但是当金属台阶比达到2.5，二氧化硅薄膜在金属与外底脚处由于强大的应力作用产生裂纹A，使钝化层失去对表面的保护作用；同时由于介质首先在金属的顶角处封口，而在金属的间隙产生空洞B，后续做钝化光刻所涂布的光刻胶进入这些空洞，形成残留，并在最后的钝化合金工艺中“爆发”出来并被碳化变黑，对圆晶片的表面形貌和器件本身可靠度都会产生很大影响。
【发明内容】
有鉴于此，有必要提供一种改善圆晶片的表面形貌和器件本身可靠度的高台阶半导体器件的制造方法。
此外，还有必要提供一种改善圆晶片的表面形貌和器件本身可靠度的半导体器件。
一种半导体器件的制造方法，包括如下步骤：
在顶层高台阶金属外层淀积隔离二氧化硅层；
进行旋涂玻璃涂布和炉管回流；
对涂布后旋涂玻璃进行回刻；
进行砷离子普注；
淀积二氧化硅薄膜；
淀积氮化硅薄膜。
优选的，所述隔离二氧化硅层采用等离子体增强化学气相淀积方法或者高密度等离子体化学气相淀积方法淀积。
优选的，所述隔离二氧化硅层厚度为
Figure G2009101884954D00021
至
Figure G2009101884954D00022
优选的，所述旋涂玻璃为旋涂玻璃512B。
优选的，所述旋涂玻璃涂布的主工艺旋转速度为2500至4000转/分。
优选的，所述炉管回流选用标准的425℃，60分钟炉管回流。
优选的，所述对旋涂玻璃进行回刻采用干法回刻。
优选的，所述旋涂玻璃回刻厚度为
Figure G2009101884954D00023
优选的，所述砷离子普注注入厚度为
Figure G2009101884954D00024
至
Figure G2009101884954D00025
优选的，所述二氧化硅薄膜采用等离子体增强化学气相淀积方法或者高密度等离子体化学气相淀积方法淀积，厚度为
Figure G2009101884954D00026
至
Figure G2009101884954D00027
优选的，所述氮化硅薄膜采用等离子体增强化学气相淀积方法或者高密度等离子体化学气相淀积方法淀积，厚度为
Figure G2009101884954D00028
至
一种半导体器件，其特征在于，包括淀积在高台阶金属外层的隔离二氧化硅层、二氧化硅薄膜、涂布在所述隔离二氧化硅层与所述二氧化硅薄膜之间的旋涂玻璃及淀积在所述二氧化硅薄膜外层的氮化硅薄膜。
优选的，所述旋涂玻璃外层普注有砷离子。
优选的，所述砷离子注入厚度为
Figure G2009101884954D000210
至
优选的，所述淀积的隔离二氧化硅层厚度为
Figure G2009101884954D000212
至
Figure G2009101884954D000213
上述半导体器件及其制造方法，采用旋涂玻璃作为钝化填充的一部分，选用合适的旋涂玻璃，调整旋涂玻璃的涂布菜单，并对旋涂玻璃进行蚀刻和砷离子普注，避免了旋涂玻璃较大厚度时本身发生裂痕和残留导致金属开口发黄，很好的解决了传统钝化填充工艺中的产生裂纹和空洞的问题，同时成本较低。
【附图说明】
图1是传统的顶层高台阶金属钝化层填充的示意图。
图2是涂布后旋涂玻璃厚度分布的示意图。
图3是采用本发明方法钝化填充后半导体器件剖面示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
根据本发明一种较佳实施方式的半导体器件的制造方法，包括如下步骤：
S11：在顶层高台阶金属外层淀积隔离二氧化硅层。
所述隔离二氧化硅层采用等离子体增强化学气相淀积方法或者高密度等离子体化学气相淀积方法淀积，厚度在
Figure G2009101884954D00031
至
Figure G2009101884954D00032
之间。所述隔离二氧化硅层将作为旋涂玻璃(SOG)与金属的隔离层，防止旋涂玻璃与金属产生反应和不匹配的应力作用。
S12：进行旋涂玻璃涂布和炉管回流。
涂布一层旋涂玻璃作为金属与钝化层的过渡层。旋涂玻璃选取的材料优选为美国Honeywell公司粘滞系数较高的旋涂玻璃512B，其填充性能好，流动性强。旋涂玻璃的旋涂可根据实际情况调整，以使旋涂玻璃达到很好的均匀性，避免旋涂玻璃本身发生裂痕。在本实施方式中，旋涂玻璃的旋涂主工艺的旋转速度为2500至4000转/分钟。
所述炉管回流选用标准的425℃，60分钟炉管回流工艺。可以利用SOG良好的流动性填充金属之间的空隙。
结合图2是涂布后旋涂玻璃厚度分布的示意图。旋涂玻璃在平板陪片24上的厚度为至
Figure G2009101884954D00034
实际最小间距22填充为
Figure G2009101884954D00035
大面积金属顶部21边缘残留旋涂玻璃厚度小于
Figure G2009101884954D00036
小面积金属顶部23无旋涂玻璃。
S13：对涂布后旋涂玻璃进行回刻。
采用干法回刻工艺对旋涂玻璃进行蚀刻，回刻厚度为
Figure G2009101884954D00037
消除旋涂玻璃可能产生的气泡及进行进一步的平坦化。蚀刻后大面积金属顶部边缘的旋涂玻璃厚度下降到
Figure G2009101884954D00041
以内。金属开口之间旋涂玻璃完全回刻掉，避免旋涂玻璃残留与水汽等接触导致金属开口发黄。
S14：进行砷离子(As+)普注。
砷离子(As+)普注注入厚度在
Figure G2009101884954D00042
至
Figure G2009101884954D00043
之间，使大面积金属顶部边缘的旋涂玻璃致密化，防止金属中毒(旋涂玻璃具有毒性)。
S15：淀积二氧化硅薄膜。
二氧化硅薄膜采用等离子体增强化学气相淀积方法或者高密度等离子体化学气相淀积方法淀积，厚度为
Figure G2009101884954D00044
至
Figure G2009101884954D00045
S16：淀积氮化硅薄膜。
氮化硅薄膜采用等离子体增强化学气相淀积方法或者高密度等离子体化学气相淀积方法淀积，厚度为
Figure G2009101884954D00046
至
Figure G2009101884954D00047
图3是采用本发明一较佳实施方式的半导体器件的制造方法钝化填充后的半导体器件剖面示意图。隔离二氧化硅层32淀积在高台阶金属31外层，厚度为
Figure G2009101884954D00048
至
Figure G2009101884954D00049
隔离二氧化硅层32与二氧化硅薄膜34之间涂布有旋涂玻璃33，旋涂玻璃33外层普注有砷离子36，砷离子36注入厚度为
Figure G2009101884954D000410
至
Figure G2009101884954D000411
氮化硅薄膜35淀积在二氧化硅薄膜34外层。
上述半导体器件及其制造方法，采用旋涂玻璃作为钝化填充的一部分，选用合适的旋涂玻璃，调整旋涂玻璃的涂布菜单，并对旋涂玻璃进行蚀刻和砷离子普注，避免了旋涂玻璃较大厚度时本身发生裂痕和残留导致金属开口发黄，很好的解决了传统钝化填充工艺中的产生裂纹和空洞的问题，同时成本较低。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (15)

1.一种半导体器件的制造方法，包括如下步骤：
在顶层高台阶金属外层淀积隔离二氧化硅层；
进行旋涂玻璃涂布和炉管回流；
对涂布后旋涂玻璃进行回刻；
进行砷离子普注；
淀积二氧化硅薄膜；
淀积氮化硅薄膜。
2.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于：所述隔离二氧化硅层采用等离子体增强化学气相淀积方法或者高密度等离子体化学气相淀积方法淀积。
3.根据权利要求2所述的半导体器件的制造方法，其特征在于：所述隔离二氧化硅层厚度为
Figure F2009101884954C00011
至
Figure F2009101884954C00012
4.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于：所述旋涂玻璃为旋涂玻璃512B。
5.根据权利要求4所述的半导体器件的制造方法，其特征在于：所述旋涂玻璃涂布的主工艺旋转速度为2500至4000转/分。
6.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于：所述炉管回流选用标准的425℃，60分钟炉管回流。
7.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于：所述对旋涂玻璃进行回刻采用干法回刻。
8.根据权利要求7所述的半导体器件的制造方法，其特征在于：所述旋涂玻璃回刻厚度为
Figure F2009101884954C00013
9.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于：所述砷离子普注注入厚度为至
Figure F2009101884954C00015
10.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于：所述二氧化硅薄膜采用等离子体增强化学气相淀积方法或者高密度等离子体化学气相淀积方法淀积，厚度为
Figure F2009101884954C00016
至
11.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于：所述氮化硅薄膜采用等离子体增强化学气相淀积方法或者高密度等离子体化学气相淀积方法淀积，厚度为
Figure F2009101884954C00018
至
Figure F2009101884954C00019
12.一种半导体器件，其特征在于，包括淀积在高台阶金属外层的隔离二氧化硅层、二氧化硅薄膜、涂布在所述隔离二氧化硅层与所述二氧化硅薄膜之间的旋涂玻璃及淀积在所述二氧化硅薄膜外层的氮化硅薄膜。
13.根据权利要求12所述的半导体器件，其特征在于：所述旋涂玻璃外层普注有砷离子。
14.根据权利要求13所述的半导体器件，其特征在于：所述砷离子注入厚度为
Figure F2009101884954C00021
至
Figure F2009101884954C00022
15.根据权利要求12所述的半导体器件，其特征在于：所述淀积的隔离二氧化硅层厚度为
Figure F2009101884954C00023
至
Figure F2009101884954C00024
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