半导体器件及其制造方法与流程

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种半导体器件及其制造方法。

背景技术

在半导体制造技术领域中，通常会在晶圆上制备焊盘结构，以便后续基于焊盘结构实现晶圆与其他元器件的键合。其中，在制备焊盘结构的过程中，通常会先形成导电层，再在该导电层上形成一钝化层，并刻蚀所述钝化层形成一开口，以暴露出所述导电层，之后通过在该开口中填充导电材料来引出导电层，以构成焊盘结构。

为了避免导电层在高温环境下的倒塌，需要使导电层侧壁的钝化层的厚度大于导电层顶部的钝化层的厚度，以避免导电层倒塌，所述钝化层的形成方法通常为，先在导电层周围形成较厚的钝化层，然后，通过化学机械研磨工艺对导电层顶部的钝化层进行减薄，由于化学机械研磨工艺自身的研磨特性，进行化学机械研磨之后，导电层顶部的钝化层存在分布不均匀的情况(一部分钝化层较厚，另一部分钝化层较薄)。

在后续刻蚀钝化层的过程中，通常采用等离子体工艺刻蚀钝化层，但由于钝化层的不均匀性，较厚区域的钝化层会积累较多的等离子电荷。在刻蚀过程中产生的等离子电荷会通过导电层传递到器件的栅极(位于导电层的下方)上，就会在栅极和衬底之间的栅氧化层上形成栅极漏电流。当积累的电荷超过一定数量时，这种栅极漏电流会损伤栅氧化层，从而使器件甚至整个芯片的可靠性和寿命严重降低。并且，积累的等离子电荷在后续的工艺中(例如当局部区域之间形成高电压差时)，会使衬底表面发生电弧，从而将衬底表面击穿，并破坏衬底表面的膜层，甚至造成器件失效。因此，需要一种新的半导体器件的制造方法，以改善钝化层的刻蚀过程中所产生的等离子体损伤。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种半导体器件及其制造方法，以解决等离子体损伤以及电弧放电损伤衬底的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种半导体器件的制造方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有多个分立的导电层，相邻的两个所述导电层之间暴露出所述半导体衬底；

形成钝化层，所述钝化层覆盖所述导电层的侧壁和顶部以及所述半导体衬底，所述导电层的侧壁的钝化层的厚度与所述导电层顶部的钝化层的厚度相同；

在所述钝化层上形成侧墙材料层，所述侧墙材料层覆盖所述钝化层；

对所述侧墙材料层进行刻蚀，去除所述导电顶部的所述侧墙材料层以暴露出所述导电层顶部的所述钝化层，以及去除所述半导体衬底上的侧墙材料层并保留所述导电层侧壁的所述侧墙材料层以形成侧墙层；以及，

刻蚀所述导电层顶部的所述钝化层，以形成暴露出所述导电层的开口。

可选的，在所述的半导体器件的制造方法中，所述钝化层包括第一钝化层和覆盖所述第一钝化层的第二钝化层，所述第一钝化层的材质与所述第二钝化层的材质不同。

可选的，在所述的半导体器件的制造方法中，所述第一钝化层的材质为氧化硅，通过等离子体增强化学气相沉积的方式形成所述第一钝化层；所述第二钝化层的材质为氮化硅和/或氮氧化硅，通过热处理的方式形成所述第二钝化层。

可选的，在所述的半导体器件的制造方法中，所述第一钝化层的厚度为0.8μm～1μm，所述第二钝化层的厚度为0.25μm～0.35μm。

可选的，在所述的半导体器件的制造方法中，所述侧墙材料层包括第一侧墙材料层和第二侧墙材料层，所述第一侧墙材料层与所述第二侧墙材料层的材质不同。

可选的，在所述的半导体器件的制造方法中，所述第一侧墙材料层的材质为氧化硅，通过低压化学气相沉积工艺或者原子层沉积工艺形成所述第一侧墙材料层；所述第二侧墙材料层的材质为氮化硅，通过低压化学气相沉积工艺形成所述第二侧墙材料层。

可选的，在所述的半导体器件的制造方法中，所述第一侧墙材料层的厚度为1μm～1.5μm，所述第二侧墙材料层的厚度为1μm～1.5μm。

可选的，在所述的半导体器件的制造方法中，对所述侧墙材料层进行刻蚀的方法包括：

通过等离子体刻蚀工艺刻蚀所述第一侧墙材料层和第二侧墙材料层，以去除所述半导体衬底上的第一侧墙材料层和第二侧墙材料层，以及去除所述导电层顶部的所述第一侧墙材料层和第二侧墙材料层，并保留所述导电层侧壁的所述第一侧墙材料层以形成第一侧墙层，以及保留所述导电层侧壁的所述第二侧墙材料层以形成第二侧墙层，所述侧墙层包括所述第一侧墙层和所述第二侧墙层。

可选的，在所述的半导体器件的制造方法中，所述导电层的材质为铝、铜、钛、镍、氮化铝、氮化钛和氮化镍中的至少一种。

基于同一发明构思，本发明还提供一种半导体器件，所述半导体器件包括：

半导体衬底；

多个分立的导电层，形成于所述半导体衬底上并覆盖部分所述半导体衬底；

钝化层，覆盖所述导电层的侧壁和顶部以及所述半导体衬底，所述钝化层中具有一暴露出所述导电层的开口；

侧墙层，覆盖位于所述导电层的侧壁上的钝化层。

在本发明提供的半导体器件及其制造方法中，先形成钝化层，钝化层覆盖导电层的侧壁和顶部以及半导体衬底，所述钝化层可以保护导电层以及半导体衬底，防止灰尘或水汽等；然后，在钝化层上形成侧墙材料层，所述侧墙材料层覆盖所述钝化层，接着，对所述侧墙材料层进行刻蚀，去除所述导电顶部的所述侧墙材料层以暴露出所述导电层顶部的所述钝化层，以及去除所述半导体衬底上的侧墙材料层并保留所述导电层侧壁的所述侧墙材料层以形成侧墙层，所述侧墙层可起到支撑所述导电层的作用，避免导电层在高温环境下发生倒塌或者倾斜。由于所述侧墙层可以支撑所述导电层，无需使导电层侧壁的钝化层的厚度大于导电层顶部的钝化层的厚度，故无需对钝化层进行减薄，相比现有技术，在刻蚀所述钝化层的过程中，钝化层的过刻蚀量较少，可避免损伤钝化层下方的导电层，由此避免等离子体损伤，并降低电弧放电损伤衬底的几率，提高器件的可靠性。此外，在刻蚀侧墙材料层的过程中，钝化层可作为刻蚀停止层，避免产生过刻蚀而损伤导电层。

附图说明

图1是本发明实施例提供的半导体器件的制造方法的流程示意图；

图2至图6是本发明实施例的半导体器件的制造方法中形成的结构示意图；

其中，附图标记说明如下：

100-半导体衬底；101-导电层；110-钝化层；110a-开口；111-第一钝化层；112-第二钝化层；120-侧墙材料层；120a-侧墙层；121-第一侧墙材料层；121a-第一侧墙层；122-第二侧墙材料层；122a-第二侧墙层。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的半导体器件及其制造方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

图1是本发明实施例提供的半导体器件的制造方法的流程示意图。如图1所示，本实施例提供一种半导体器件的制造方法，所述半导体器件的制造方法包括：

步骤S1：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有多个分立的导电层，相邻的两个所述导电层之间暴露出所述半导体衬底；

步骤S2：形成钝化层，所述钝化层覆盖所述导电层的侧壁和顶部以及所述半导体衬底，所述导电层侧壁的钝化层的厚度与所述导电层顶部的钝化层的厚度相同；

步骤S3：在所述钝化层上形成侧墙材料层，所述侧墙材料层覆盖所述钝化层；

步骤S4：对所述侧墙材料层进行刻蚀，去除所述导电顶部的所述侧墙材料层以暴露出所述导电层顶部的所述钝化层，以及去除所述半导体衬底上的侧墙材料层并保留所述导电层侧壁的所述侧墙材料层以形成侧墙层；以及，

步骤S5：刻蚀所述导电层顶部的所述钝化层，以形成暴露出所述导电层的开口。

图2至图6是本发明实施例的半导体器件的制造方法中形成的结构示意图。下文将结合图2至图6对以上步骤进行更详细的说明。

首先，如图2所示，执行步骤S1，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100上形成有多个分立的导电层101，相邻的两个所述导电层101之间暴露出所述半导体衬底100。所述半导体衬底100可以为硅衬底。本实施例中，所述导电层101的材质可以为铝，在其他实施例中，所述导电层101的材质可以为铜、钛、镍、氮化铝、氮化钛和氮化镍中的一种或至少两种的组合，所述导电层101可以通过溅射的方法形成。

本实施例中，所述导电层的形成方法可以为真空蒸镀、溅射镀或离子镀，真空蒸镀是将待蒸镀的金属材料在真空腔体中加热、蒸发，使蒸发的原子或原子团在温度较低的半导体衬底100上凝结，以形成所述导电层101；溅射镀是利用带电离子在电磁场的作用下获得足够的能量，轰击固体靶材(即导电材料)表面，从靶材表面被溅射出来等离子体以一定的动能射向半导体衬底100表面，在半导体衬底100上形成所述导电层101；离子镀是在真空条件下，利用气体放电使气体或被蒸发物质部分离化，在气体离子或被蒸发物质粒子轰击作用的同时，把蒸发物或其反应物沉积在半导体衬底100上，以形成所述导电层101。

接着，如图3所示，执行步骤S2，形成钝化层110，所述钝化层110覆盖所述导电层101的侧壁和顶部以及所述半导体衬底100，所述导电层101侧壁的钝化层110的厚度a与所述导电层101顶部的钝化层110的厚度b相同。所述钝化层110可以保护导电层101以及半导体衬底100，防止灰尘或水汽等。

本实施例中，所述钝化层110包括第一钝化层111和覆盖所述第一钝化层111的第二钝化层112，所述第一钝化层111的材质与所述第二钝化层112的材质不同。其中，所述第一钝化层111的材质为氧化硅，通过等离子体增强化学气相沉积的方式形成所述第一钝化层111。所述第二钝化层112的材质为氮化硅和/或氮氧化硅，通过热处理的方式形成所述第二钝化层112。本实施例中，比单层的钝化层110具有更好的热力学和机械性能，在封装过程中，能够吸收和抵消作用在导电层101上的机械应力和热应力，确保封装时产生的各种应力不会对导电层101造成机械损伤。然而，本发明在此不以此为限，本领域技术人员可根据需要选用钝化层110的材料。

本实施例中，所述第一钝化层111的厚度为0.8μm～1μm，所述第二钝化层112的厚度为0.25μm～0.35μm。

接着，如图4所示，执行步骤S3，在所述钝化层110上形成侧墙材料层120，所述侧墙材料层120覆盖所述钝化层110。所述侧墙材料层120包括第一侧墙材料层121和第二侧墙材料层122，所述第一侧墙材料层121与所述第二侧墙材料层122的材质不同。其中，所述第一侧墙材料层的厚度为1μm～1.5μm，所述第二侧墙材料层的厚度为1μm～1.5μm。

本实施例中，所述第一侧墙材料层121的材质为氧化硅，通过低压化学气相沉积工艺或者原子层沉积工艺形成所述第一侧墙材料层121。所述低压化学气相沉积工艺是指在低压化学气相沉积机台的工艺腔内，利用正硅酸乙酯(TEOS)，在低压650℃～750℃的温度下，优选的采用650℃的温度，以使低压化学气相沉积工艺的温度低于导电层101的熔点，避免导电层101发生形变。通过低压化学气相沉积工艺热分解正硅酸乙酯，并在工艺腔内加入氧气，使气体分解并在导电层101表面快速扩散，从而形成所述第一侧墙材料层121。原子层沉积工艺是通过将气相前驱体交替脉冲通入反应室并在导电层101表面发生气固相化学吸附反应，从而形成所述第一侧墙材料层121。本实施例中优选的采用所述低压化学气相沉积工艺形成的第一侧墙材料层121，采用所述低压化学气相沉积工艺所形成的第一侧墙材料层121，其均匀性较好，可以为第二侧墙材料层122提供较好的工艺表面。

所述第二侧墙材料层122的材质为氮化硅，通过低压化学气相沉积工艺形成所述第二侧墙材料层122。具体的，在减压和温度为700℃～750℃的条件下，采用二氯二氢硅(SiCl2H2)和氨气(NH3)形成所述第二侧墙材料层122。在形成第二侧墙材料层122的过程中，采用的温度优选的为700℃，以减小导电层101的变形。由于所述导电层101被所述第一侧墙材料层121覆盖，基于此，在形成第二侧墙材料层122的过程中，可以避免导电层101发生高温倒塌或者倾斜。

进一步的，本实施例中，侧墙材料层120采用第一侧墙材料层121和第二侧墙材料层122的层叠结构，相比单层的侧墙材料层120，具有更好的支撑性能，并且具有更好的隔热性能，在高温环境(例如大于导电层101的熔点的环境)下，可以起到将导电层101与外部的高温环境隔离的作用，减少导电层101在高温环境下的形变。

接着，如图5所示，执行步骤S4，对所述侧墙材料层120进行刻蚀，去除所述导电层101顶部的所述侧墙材料层120以暴露出所述导电层101顶部的所述钝化层110，以及去除所述半导体衬底100上的侧墙材料层120，并保留所述导电层101侧壁的所述侧墙材料层120以形成侧墙层120a。具体的，对所述侧墙材料层120进行刻蚀的方法包括：通过等离子体刻蚀工艺刻蚀所述第一侧墙材料层121和第二侧墙材料层122，以去除所述半导体衬底100上的第一侧墙材料层121和第二侧墙材料层122，以及去除所述导电层101顶部的所述第一侧墙材料层121和第二侧墙材料层122，并保留所述导电层101侧壁的所述第一侧墙材料层121以形成第一侧墙层121a，以及保留所述导电层101侧壁的所述第二侧墙材料层122以形成第二侧墙层122a，所述侧墙层120a包括所述第一侧墙层121a和所述第二侧墙层122a。所述侧墙层120a可起到支撑所述导电层的作用，避免导电层在高温环境下发生倒塌或者倾斜。

本实施例中，刻蚀所述侧墙材料层120的刻蚀气体例如可以包括四氟化碳(CF4)、三氟甲烷(CHF3)和氧气(O2)。

接着，如图6所示，执行步骤S5，刻蚀所述导电层101顶部的所述钝化层110，以形成暴露出所述导电层101的开口110a。本实施例中，由于所述侧墙层120可以支撑所述导电层101，无需使导电层101侧壁的钝化层110的厚度大于导电层101顶部的钝化层110的厚度，在形成钝化层110之后，无需对钝化层110进行减薄。相比现有技术，在刻蚀所述导电层101顶部的所述钝化层110的过程中，钝化层110的过刻蚀量较少，可避免损伤钝化层110下方的导电层101，由此避免等离子体损伤，并降低电弧放电损伤衬底的几率，提高器件的可靠性。此外，在刻蚀侧墙材料层120的过程中，钝化层110可作为刻蚀停止层，使刻蚀停止在所述钝化层110的顶表面，避免产生过刻蚀而损伤导电层101。

具体的，刻蚀所述钝化层110的方法包括：首先，在所述钝化层110上形成图形化的光刻胶层(未图示)，所述图形化的光刻胶层中具有一光刻胶开口，所述光刻胶开口对准所述导电层101；然后，以所述图形化的光刻胶层为掩膜，刻蚀所述光刻胶开口中的所述钝化层110，以形成开口，所述开口暴露出所述导电层，之后可以在所述开口中填充导电材料来引出导电层，以构成焊盘结构。

本实施例中，可以通过等离子体刻蚀工艺刻蚀所述钝化层110，采用的刻蚀气体包括四氟化碳(CF4)、三氟甲烷(CHF3)和氧气(O2)，所述四氟化碳的流量为100sccm～150sccm，所述氧气的流量为20sccm～40sccm，所述三氟甲烷的流量为160sccm～200sccm，工艺腔内的压力为20mTorr～80mTorr，射频功率为100W～500W，刻蚀时间为10s～70s。

如图6所示，基于同一发明构思，本发明还提供一种半导体器件，所述半导体器件包括：半导体衬底100；多个分立的导电层101，形成于所述半导体衬底100上并覆盖部分所述半导体衬底100；钝化层110，覆盖所述导电层101的侧壁和顶部以及所述半导体衬底100；侧墙层120a，覆盖位于所述导电层101的侧壁上的钝化层110。所述侧墙层120a能够在所述导电层101的两侧支撑所述导电层101，避免导电层101在高温环境下发生倾斜、断裂及倒塌。此外，所述侧墙层120a还可实现导电层101间的隔离，减少导电层101间的漏电。其中，所述侧墙层120a包括第一侧墙层121a和覆盖所述第一侧墙层121a的第二侧墙层122a，所述第一侧墙层121a的材质可以为氧化硅，所述第二侧墙材料层122的材质可以为氮化硅。相比单层的侧墙层120a，具有更好的支撑性能，并且具有更好的隔热性能，在高温环境(例如大于导电层101的熔点的环境)下，可以起到将导电层101与外部的高温环境隔离的作用，减少导电层101在高温环境下的形变。所述钝化层110可起到密封绝缘的作用，并可隔绝水汽，避免半导体器件的内部结构被污染。

综上可见，在本发明提供的半导体器件及其制造方法中，先形成钝化层，钝化层覆盖导电层的侧壁和顶部以及半导体衬底，所述钝化层可以保护导电层以及半导体衬底，防止灰尘或水汽等；然后，在钝化层上形成侧墙材料层，所述侧墙材料层覆盖所述钝化层，接着，对所述侧墙材料层进行刻蚀，以去除所述半导体衬底上的侧墙材料层以及去除所述导电层顶部的所述侧墙材料层，并保留所述导电层侧壁的所述侧墙材料层以形成侧墙层，所述侧墙层可起到支撑所述导电层的作用，避免导电层在高温环境下发生倒塌或者倾斜。由于所述侧墙层可以支撑所述导电层，无需使导电层侧壁的钝化层的厚度大于导电层顶部的钝化层的厚度，故无需对钝化层进行减薄，相比现有技术，在刻蚀所述钝化层的过程中，钝化层的过刻蚀量较少，可避免损伤钝化层下方的导电层，由此避免等离子体损伤，并降低电弧放电损伤衬底的几率，提高器件的可靠性。此外，在刻蚀侧墙材料层的过程中，钝化层可作为刻蚀停止层，避免产生过刻蚀而损伤导电层。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。