一种改善金属线在台阶侧壁的覆盖率的方法与流程

1.本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种改善金属线在台阶侧壁的覆盖率的方法。


背景技术：

2.半导体器件是利用半导体材料的特殊电特性来制作特定功能的电子器件。半导体的导电性介于良导电体与绝缘体之间，这些半导体材料通常是硅、锗、磷化铟或砷化镓，并经过各式特定的渗杂，产生p型或n型半导体，作成如整流器、振荡器、发光器、放大器、光探测器、光调制器等组件或设备。
3.半导体器件须采用金属线来进行电性连接，除非是完全平面式的器件，否则金属线很难避免的会跨越不同高度的器件台阶，如何确保此金属线的可靠性便成为一道重要的课题。
4.而半导体器件的形貌角度又有一定的要求，例如必须越垂直越好，造成金属线需爬过陡峭的台阶的情况。同时，沉积金属的机台不同，其在相同角度的台阶侧壁所形成的金属线覆盖率也各有不同(覆盖率是指金属在台阶侧壁的厚度与其在台阶平面厚度之比，一般要求覆盖率要越高越好)，如图1所示，图1中有3种沉积金属的机台，第1和第2种都会导致台阶覆盖率过低，甚至会发生台阶侧壁未被金属覆盖的现象。
5.虽然传统方案具有工艺比较简单的优点，但主要存在以下缺点：金属在台阶的覆盖率常发生不够的现象，不仅因此影响到产品的性能，而且会产生可靠性的问题。只有特殊设计的金属沉积机台，才能获得较佳的覆盖率。但即使如此在面对垂直的台阶，仍然有覆盖率不足的情况，尤其是在垂直台阶侧壁底部，其覆盖率会严重不足，甚至会出现低于10％的情况。
6.现需要一种能够提高金属在台阶表面覆盖率的方法，以改善产品的性能以及可靠性。


技术实现要素：

7.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种改善金属线在台阶侧壁的覆盖率的方法。
8.一种改善金属线在台阶侧壁的覆盖率的方法，包括如下步骤：
9.s1、在半导体器件的台阶表面沉积沉积膜，采用干法刻蚀对沉积膜进行刻蚀使覆盖在台阶顶部的沉积膜完全被刻蚀，从而在台阶侧壁形成spacer间隔物；
10.其中台阶高度为a，则沉积膜厚度≥0.5a，而spacer间隔物宽度则是沉积膜厚度的60-80％，即spacer间隔物宽度≥0.3-0.4a；
11.s2、在所述台阶顶部和spacer间隔物外侧沉积厚度为0.1-2μm介质层，再在介质层外侧沉积金属，然后光刻及刻蚀形成厚度为0.5-3μm的金属线。
12.此时对金属线覆盖率进行检测，发现即使采用现有相同的金属沉积机台，本发明
的覆盖率可改善至80％以上。
13.优选地，沉积膜、spacer间隔物和介质层采用相同材质，为二氧化硅或氮化硅。
14.当介质层为二氧化硅时，则介质层厚度为0.1-2μm；当介质层为氮化硅时，则介质层厚度为0.1-0.7μm。
15.优选地，金属线的材质为铝、钛、铜或金。
16.优选地，采用应用材料有限公司(applied materials，inc.)生产的p5000型号刻蚀机台进行干法刻蚀；干法刻蚀参数如下：混合气体包括：流量为15sccm的cf4、流量为45sccm的chf3和流量为150sccm的ar，压强为26.6pa，单频射频的功率为700w，温度为10℃，频率为13.56mhz。
17.本发明利用干法刻蚀的各向异性(anisotropic)刻蚀特性，对沉积膜(如二氧化硅或氮化硅)进行刻蚀形成spacer间隔物，在不改变器件性能要求前提下，改变台阶的角度，例如由垂直的台阶变成有缓和角度的台阶，由此增加金属在台阶表面的覆盖率。
18.本发明可在不改变器件形貌角度及不需采买更好的金属沉积的机台情况下，增加金属在台阶侧壁的覆盖率，使半导体器件的金属连接没有断裂问题，亦确保产品可靠性。
附图说明
19.图1为现有的3种沉积金属机台的工作机理以及相应生产所得器件覆盖率示意图。
20.图2为传统半导体器件剖视示意图，其中a为金属在台阶侧壁的厚度，b为金属在台阶顶部的厚度，覆盖率＝a/b
×
100％。
21.图3为传统半导体器件剖视示意图。
22.图4为本技术实施例步骤i所得器件剖视示意图。
23.图5为本技术实施例步骤ii所得器件剖视示意图。
24.图6为本技术实施例步骤ii所得器件剖视放大示意图，以说明台阶高度的定义和沉积膜厚度的定义。
25.图7为本技术实施例步骤iii所得器件剖视示意图。
26.图8为本技术实施例步骤iii所得器件剖视剖视示意图，以说明spacer间隔物宽度的定义。
27.图9为本技术实施例步骤iv所得器件剖视示意图。
28.图10为本技术所得器件剖视示意图，其中a为金属在台阶侧壁的厚度，b为金属在台阶顶部的厚度，覆盖率＝a/b
×
100％。
具体实施方式
29.下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
30.传统半导体器件如图2所示，可发现当台阶高度大于1μm时，金属线覆盖率普遍不佳，往往小于50％，甚至台阶侧壁底部会出现覆盖率小于10％的情况(如图3所示)，这极易造成半导体器件可靠性的问题。
31.现本技术提出一种改善金属线在台阶侧壁的覆盖率的方法，包括如下步骤：
32.i、制作器件，形成台阶，如图4所示。
33.ii、在台阶表面沉积沉积膜，如图5和图6所示；其中台阶高度为a，则沉积膜厚度≥
0.5a；例如当台阶高度为0.5μm时，则沉积膜厚0.25μm以上；当台阶高度为3μm时，则沉积膜厚1.5μm以上。
34.iii、采用干法刻蚀对沉积膜进行刻蚀使覆盖在台阶顶部的沉积膜完全被刻蚀，从而在台阶侧壁形成spacer间隔物，如图7和图8所示；
35.由于干法刻蚀的具有非等向性刻蚀特性，而且对器件有高刻蚀选择比(即，只刻蚀沉积膜，而对器件几乎不造成损伤)，刻蚀除去位于台阶顶上沉积膜，自然在台阶侧壁形成spacer间隔物；
36.spacer间隔物宽度则是沉积膜厚度的60-80％，而spacer间隔物的宽度可由沉积膜的厚度来调整，例如当台阶高度为3μm，沉积膜厚1.5μm，干法刻蚀位于台阶顶部的沉积膜1.5μm后，spacer间隔物的宽度则是0.9-1.2μm。
37.具体地，本技术人采用应用材料有限公司(applied materials，inc.)生产的p5000型号刻蚀机台进行干法刻蚀；干法刻蚀参数如下：混合气体包括：流量为15sccm的cf4、流量为45sccm的chf3和流量为150sccm的ar，压强为26.6pa，单频射频的功率为700w，温度为10℃，频率为13.56mhz。
38.iv、在台阶顶部和spacer间隔物外侧沉积厚度为0.1-2μm介质层，如图9所示；当介质层材质为氧化硅时，其厚度为0.1-2μm；当介质层材质为氮化硅时，其厚度仅为0.1-0.7μm。
39.v、在介质层外侧沉积金属(如铝、钛、铜或金)，然后经光刻刻蚀形成厚度为0.5-3μm的金属线。
40.此时对金属线覆盖率进行检测，发现即使采用现有相同的金属沉积机台，本发明的覆盖率可提高至80％以上。
41.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。