用于rc延遲改進(jìn)的半導(dǎo)體器件蝕刻的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于RC延遲改進(jìn)的半導(dǎo)體器件蝕刻。
【背景技術(shù)】
[0002]在一般情況下，諸如電阻器、晶體管和二極管的各種半導(dǎo)體器件形成在半導(dǎo)體襯底內(nèi)或上。由導(dǎo)體層和介電層形成這些半導(dǎo)體器件。應(yīng)用蝕刻工藝以暴露導(dǎo)體層的接觸區(qū)以將一個半導(dǎo)體器件電連接至另一個半導(dǎo)體器件。傳統(tǒng)的蝕刻工藝通常需要具有較大(significant)厚度的蝕刻停止層以防止過蝕刻。然而，蝕刻停止層導(dǎo)致高電阻電容時間延遲(RC延遲)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種蝕刻方法，包括:提供包括接觸區(qū)的半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上形成金屬氮化物層；在所述金屬氮化物層上形成介電層；以及實施蝕刻工藝以形成穿通所述介電層和所述金屬氮化物層的開口以暴露所述接觸區(qū)。
[0004]在上述蝕刻方法中，還包括:在所述半導(dǎo)體襯底和所述金屬氮化物層之間形成擴(kuò)散阻擋層，其中，所述開口形成為穿過所述擴(kuò)散阻擋層。
[0005]在上述蝕刻方法中，形成所述接觸區(qū)的材料是銅并且形成所述擴(kuò)散阻擋層的材料是 SiCN。
[0006]在上述蝕刻方法中，所述擴(kuò)散阻擋層的厚度在從30埃至60埃的范圍內(nèi)。
[0007]在上述蝕刻方法中，所述金屬氮化物層的金屬是III族金屬。
[0008]在上述蝕刻方法中，所述金屬氮化物層由GaN或A1N形成。
[0009]在上述蝕刻方法中，所述蝕刻工藝是干蝕刻工藝。
[0010]在上述蝕刻方法中，所述金屬氮化物層的厚度在從5埃至15埃的范圍內(nèi)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種半導(dǎo)體器件，包括:半導(dǎo)體襯底；第一介電層，形成在所述半導(dǎo)體襯底上，其中，所述第一介電層具有第一開口 ；第二介電層，形成在所述第一介電層上，其中，所述第二介電層具有第二開口 ；蝕刻停止層，形成在所述第一介電層和所述第二介電層之間，其中，所述蝕刻停止層具有將所述第一開口連接至所述第二開口的第三開口，并且包括金屬氮化物層；以及導(dǎo)體，形成在所述第一開口、所述第二開口和所述第三開口中。
[0012]在上述半導(dǎo)體器件中，所述蝕刻停止層還包括形成在所述金屬氮化物層和所述第一介電層之間的擴(kuò)散阻擋層。
[0013]在上述半導(dǎo)體器件中，形成所述導(dǎo)體的材料是銅并且形成所述擴(kuò)散阻擋層的材料是 SiCN。
[0014]在上述半導(dǎo)體器件中，所述擴(kuò)散阻擋層的厚度在從30埃至60埃的范圍內(nèi)。
[0015]在上述半導(dǎo)體器件中，形成所述金屬氮化物層的材料是III族金屬氮化物。
[0016]在上述半導(dǎo)體器件中，所述金屬氮化物層由GaN或A1N形成。
[0017]在上述半導(dǎo)體器件中，所述金屬氮化物層的厚度在從5埃至15埃的范圍內(nèi)。
[0018]在上述半導(dǎo)體器件中，所述第一介電層和所述第二介電層由低k材料形成。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，還提供了一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括:提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上形成第一介電層和第一導(dǎo)體，其中，所述第一介電層具有第一開口，并且所述第一導(dǎo)體位于所述第一開口中；在所述第一介電層和所述第一導(dǎo)體上形成金屬氮化物層；在所述金屬氮化物層上形成第二介電層；實施蝕刻工藝以形成穿通擴(kuò)散阻擋層、所述金屬氮化物層和所述第二介電層的第二開口以暴露所述第一導(dǎo)體；以及在所述第二開口中形成第二導(dǎo)體以使得所述第一導(dǎo)體能夠連接至所述第二導(dǎo)體。
[0020]在上述方法中，還包括在所述金屬氮化物層和所述第一介電層之間形成擴(kuò)散阻擋層。
[0021]在上述方法中，形成所述金屬氮化物層的材料是III族金屬氮化物。
[0022]在上述方法中，所述蝕刻工藝是干蝕刻工藝。
【附圖說明】
[0023]當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時，從以下詳細(xì)描述可最佳理解本發(fā)明的各方面。應(yīng)該注意，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實踐，各個部件未按比例繪制。實際上，為了清楚的討論，各個部件的尺寸可以任意地增大或減小。
[0024]圖1是根據(jù)各個實施例的半導(dǎo)體器件的示意性截面圖。
[0025]圖2A至圖2G是根據(jù)各個實施例的示出形成半導(dǎo)體器件的方法的中間階段的示意性截面圖。
[0026]圖3是根據(jù)各個實施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的流程圖。
[0027]圖4是根據(jù)各個實施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的流程圖。
[0028]圖5A至圖5E是根據(jù)各個實施例的示出形成半導(dǎo)體器件的方法的中間階段的示意性截面圖。
[0029]圖6是根據(jù)各個實施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0030]在下文中詳細(xì)論述了本實施例的制造和使用。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明提供了可以體現(xiàn)在各種具體環(huán)境中的許多可應(yīng)用的發(fā)明概念。論述的具體實施例僅僅是用于制造和使用所公開的主題的說明性具體方式，并且不限制不同實施例的范圍。本發(fā)明可以在各個實例中重復(fù)參考標(biāo)號和/或字符。這種重復(fù)是用于簡化和清楚的目的，并且其本身并不指示所論述的各個實施例和/或配置之間的關(guān)系。
[0031]應(yīng)當(dāng)理解，雖然本文中可以使用術(shù)語“第一”、“第二”等以描述各個元件，這些元件不應(yīng)受到這些術(shù)語的限制。使用這些屬于以將一個元件與另一元件區(qū)別開。例如，在不背離實施例的范圍的情況下，可以將第一元件稱為第二元件，并且類似地，可以將第二元件稱為第一元件。如本文中所使用的，該術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)的列舉的術(shù)語的任意或所有組合。
[0032]如本文中使用的，術(shù)語“包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“涉及”等應(yīng)當(dāng)理解為開放式的，即，意為包括但不限于。
[0033]貫穿本說明書參考的“一個實施例”或“實施例”意味著本公開的至少一個實施例包括結(jié)合所述實施例而描述的特定部件、結(jié)構(gòu)或特征。因此在本說明書的各個位置出現(xiàn)的短語“在一個實施中”或“在實施例中”不一定指同一個實施例。而且，在一個或多個實施例中可以以任何合適的方式組合特定部件、結(jié)構(gòu)或特征。
[0034]本發(fā)明的實施例涉及提供一種用于制造半導(dǎo)體器件的蝕刻方法。在該蝕刻方法中，蝕刻停止層用來防止過蝕刻。該蝕刻停止層包括金屬氮化物層，并且蝕刻停止層可以形成為具有相對較小的厚度，從而降低半導(dǎo)體器件的電阻電容時間延遲(RC延遲)。與厚度為250埃的傳統(tǒng)的蝕刻停止層相比，包括金屬氮化物層的蝕刻停止層可以形成為具有較小的厚度，諸如60埃。結(jié)果，使用包括金屬氮化物層的蝕刻停止層的半導(dǎo)體器件具有相對較小的電阻電容時間延遲。在一個實施例中，蝕刻停止層具有多層結(jié)構(gòu)。該蝕刻停止層包括金屬氮化物層和擴(kuò)散阻擋層。擴(kuò)散阻擋層用于防止設(shè)置在蝕刻停止層下方的導(dǎo)體材料的擴(kuò)散。
[0035]圖1是根據(jù)各個實施例的半導(dǎo)體器件100的示意性截面圖。半導(dǎo)體器件100包括半導(dǎo)體襯底110、第一介電層120、第二介電層130、蝕刻停止層140和導(dǎo)體M。第一介電層120和第二介電層130形成在半導(dǎo)體襯底110上。蝕刻停止層140形成在第一介電層120和第二介電層130之間。蝕刻停止層140具有多層結(jié)構(gòu)。導(dǎo)體Μ用作穿過第一介電層120、第二介電層130和蝕刻停止層140的導(dǎo)線。
[0036]半導(dǎo)體襯底110被限定為任何結(jié)構(gòu)，其包括半導(dǎo)體材料，包括但不限于塊狀娃、半導(dǎo)體晶圓、絕緣體上硅(SOI)襯底或硅鍺襯底。也可以使用包括III族、IV族和V族元素的其他半導(dǎo)體材料。
[0037]第一介電層120和第二介電層130包括介電材料，諸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、低k介電材料、其他合適的介電材料或它們的組合。在一些實施例中，低k介電材料包括氟化石英玻璃(FSG)、碳摻雜的氧化硅、BLACK DIAMOND.RTM(加利福尼亞州圣克拉拉的應(yīng)用材料)、干凝膠、氣凝膠、氟化非晶碳、聚對二甲苯、BCB(雙苯并環(huán)丁烯)、SILK(米奇米德蘭陶氏化學(xué))、聚酰亞胺、其他合適的材料或它們的組合。在一些實施例中，第一介電層120和第二介電層130包括具有多種介電材料的多層結(jié)構(gòu)。
[0038]導(dǎo)體Μ是用于傳輸信號并且包括導(dǎo)電材料的導(dǎo)線，導(dǎo)電材料諸如鋁(Α1)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、鎳(Ni)、鎢(W)或它們的合金。
[0039]蝕刻停止層140包括擴(kuò)散阻擋層142和金屬氮化物層144。擴(kuò)散阻擋層142用于防止在制造半導(dǎo)體器件100時的導(dǎo)體Μ的材料的擴(kuò)散。金屬氮化物層144用于防止當(dāng)實施用于制造半導(dǎo)體器件100的蝕刻工藝時的過蝕刻。金屬氮化物層144由諸如GaN或A1N的III族金屬氮化物材料形成。根據(jù)導(dǎo)體Μ的材料選擇形成擴(kuò)散阻擋層142的材料。在一些實施例中，由諸如SiCN、SiCO或SiCON的硅碳基材料形成擴(kuò)散阻擋層142。
[0040]蝕刻停止層140可以形成為具有相對較小的厚度，從而降低半導(dǎo)體器件100的電阻電容時間延遲。在一個實施例中，該擴(kuò)散阻擋層142的厚度在從30埃至60埃的范圍內(nèi)，并且金屬氮化物層144的厚度在從5埃至15埃的范圍內(nèi)。在一些實施例中，擴(kuò)散阻擋層142的厚度為50埃，并且金屬氮化物層144的厚度是10埃。
[0041]參考圖2A至圖2G，圖2A至圖2G是根據(jù)各個實施例的示出形成半導(dǎo)體器件的方法的中間階段的示意性截面圖。如圖2A所示，提供半導(dǎo)體襯底210。如圖2B所示，在半導(dǎo)體襯底210上形成第一介電層220和第一導(dǎo)體Ml。第一介電層220具有第一開口，并且第一導(dǎo)體Ml位于第一開口中。在這個實施例中，第一介電層220由低k材料形成，并且第一導(dǎo)體Ml由銅形成。
[0042]如圖2C所示，在第一介電層220和第一導(dǎo)體Ml上形成擴(kuò)散阻擋層232以防止第一導(dǎo)體Ml的材料的擴(kuò)散。在這個實施例中，擴(kuò)散阻擋層232由SiCN形成，并且其厚度為50埃。如圖2D所示，在擴(kuò)散阻擋層232上形成金屬氮化物層234以防止過蝕刻。在這個實施例中，金屬氮化物層234由GaN或A1N形成。
[0043]如圖2E所示，在金屬氮化物層234上形成第二介電層240。在這個實施例中，該第二介電層240是由低k材料形成的。如圖2F所示，實施蝕刻工藝以形成穿過擴(kuò)散阻擋層232、金屬氮化物層234和第二介電層240的第二開口 Η以暴露出第一導(dǎo)體Ml。在這個