本發(fā)明涉及集成電路制造領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體器件的制造方法。

背景技術(shù)：

集成電路的制造過程通常包括前道制程(FEOL)和后道制程(BEOL)，前道制程和后道制程一般是以接觸孔(contact)工藝作為分界的，接觸孔工藝之前為前道制程，接觸孔工藝之后(包含接觸孔工藝)為后道制程。溝槽刻蝕(trench etch)是后道制程的關(guān)鍵步驟之一，用于形成金屬互連的溝槽。由于金屬層之間設(shè)置的層間膜通常是氮化硅層，因此溝槽刻蝕過程中需要對氮化硅層進行刻蝕，通過刻蝕暴露出氮化硅層下面的金屬層。

目前，有些半導(dǎo)體器件在溝槽刻蝕之后需要保留部分氮化硅層。請結(jié)合參考圖1至圖6，其為現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體器件的制造過程的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1至圖6所示，現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件的制造方法包括：

步驟一：如圖1所示，提供一半導(dǎo)體襯底110；

步驟二：如圖2所示，在所述半導(dǎo)體襯底110上依次第一絕緣層120、第一金屬層130、第二絕緣層140、第二金屬層150以及第三絕緣層160，其中，所述第二絕緣層140的邊緣與所述第一金屬層130的邊緣齊平，所述第三絕緣層160的邊緣與所述第二金屬層150的邊緣齊平，所述第一金屬層130和第二金屬層150通常均由鋁(AL)制成，所述第一絕緣層120、第二絕緣層140和第三絕緣層160通常均由氮化硅(SiN)制成；

步驟三：如圖3所示，在所述第一絕緣層120、第二絕緣層140、第三絕緣層160以及半導(dǎo)體襯底110上形成等離子體增強氧化膜(Plasma Enhanced Oxide，簡稱PEOX)170；

步驟四：通過光刻工藝在所述等離子體增強氧化膜170上形成圖形化的第一光阻層(圖中未示出)；

步驟五：如圖4所示，以所述圖形化的第一光阻層為掩膜，通過第一次刻蝕工藝對所述等離子體增強氧化膜170進行刻蝕，以在所述等離子體增強氧化膜170中形成第一開口171和第二開口172，所述第一開口171和第二開口172的開口尺寸相同或相近，所述第一開口171的底部暴露出第一絕緣層120，所述第二開口172的底部暴露出第二絕緣層140和第三絕緣層160；

步驟五：如圖5所示，去除第一光阻層之后，在所述第一開口171暴露出的第一絕緣層120和等離子體增強氧化膜170上形成圖形化的第二光阻層180；

步驟六：如圖6所示，以所述圖形化的第二光阻層180為掩模進行第二次刻蝕工藝，以去除對所述第二開口172內(nèi)的第二絕緣層140和第三絕緣層160。

步驟七：如圖7所示，去除第二光阻層180，至此形成半導(dǎo)體器件100。

請結(jié)合參考圖4和圖7，所述半導(dǎo)體器件100包括感應(yīng)區(qū)域(圖中虛線圓圈所示區(qū)域)和非感應(yīng)區(qū)域，所述第一開口171位于所述感應(yīng)區(qū)域，所述第二開口172位于非感應(yīng)區(qū)域，所述半導(dǎo)體器件100在溝槽刻蝕之后，非感應(yīng)區(qū)域的溝槽結(jié)構(gòu)中(即第二開口172內(nèi))完全去除了氮化硅，而感應(yīng)區(qū)域的溝槽結(jié)構(gòu)中(即第一開口171內(nèi))保留了氮化硅。

上述制造方法包括兩次光刻和刻蝕，即第一次光阻涂布---第一次曝光---第一次刻蝕(即頂層通孔刻蝕)---第一次光阻剝離---第二次光阻涂布---第二次曝光---第二次刻蝕(即氮化硅刻蝕)---第二次光阻剝離?？梢?，現(xiàn)有的制造方法不但需要多次使用光阻材料，而且需要經(jīng)過兩次光刻和刻蝕，工藝復(fù)雜而且成本較高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中溝槽刻蝕之后需要保留部分氮化硅層的半導(dǎo)體器件的制造工藝復(fù)雜、且制造成本高的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，所述半導(dǎo)體器件的制造方法包括：

提供一半導(dǎo)體襯底；

在所述半導(dǎo)體襯底上依次形成第一絕緣層、第一金屬層、第二絕緣層、第 二金屬層和第三絕緣層；

在所述第一絕緣層、第二絕緣層和第三絕緣層上形成等離子體增強氧化膜；

通過光刻工藝在所述等離子體增強氧化膜上形成圖形化的光阻層，所述光刻工藝采用的掩模版中設(shè)置有第一溝槽結(jié)構(gòu)和第二溝槽結(jié)構(gòu)，所述第一溝槽結(jié)構(gòu)的開口尺寸在所述第二溝槽結(jié)構(gòu)的開口尺寸的15倍以上；以及

以所述圖形化的光阻層為掩膜進行溝槽刻蝕，以形成第一溝槽結(jié)構(gòu)和第二溝槽結(jié)構(gòu)。

可選的，在所述的半導(dǎo)體器件的制造方法中，所述第一溝槽結(jié)構(gòu)的底部保留有第一絕緣層，所述第二溝槽結(jié)構(gòu)的底部暴露出所述第一金屬層或第二金屬層。

可選的，在所述的半導(dǎo)體器件的制造方法中，所述半導(dǎo)體器件包括感應(yīng)區(qū)域和非感應(yīng)區(qū)域，所述第一溝槽結(jié)構(gòu)位于所述半導(dǎo)體器件的感應(yīng)區(qū)域，所述第二溝槽結(jié)構(gòu)位于所述半導(dǎo)體器件的非感應(yīng)區(qū)域。

可選的，在所述的半導(dǎo)體器件的制造方法中，所述第一溝槽結(jié)構(gòu)的底部所保留的第一絕緣層的厚度在1000埃到2000埃之間。

可選的，在所述的半導(dǎo)體器件的制造方法中，所述第二溝槽結(jié)構(gòu)的開口尺寸在1微米到5微米之間。

可選的，在所述的半導(dǎo)體器件的制造方法中，所述溝槽刻蝕的工藝參數(shù)為：上電極功率在1350W到1650W之間；下電極功率在1500W到1900W之間；壓力在25Mt到35Mt之間；反應(yīng)氣體為C₅F₈、O₂和Ar，其中，C₅F₈和O₂的流量均在14sccm到18sccm之間，Ar的流量在600sccm到1000sccm之間。

可選的，在所述的半導(dǎo)體器件的制造方法中，還包括：去除所述圖形化的光阻層。

可選的，在所述的半導(dǎo)體器件的制造方法中，所述第一絕緣層、第二絕緣層和第三絕緣層均由氮化硅制成。

可選的，在所述的半導(dǎo)體器件的制造方法中，所述第一金屬層和第二金屬層均由鋁制成。

可選的，在所述的半導(dǎo)體器件的制造方法中，所述半導(dǎo)體器件為硅襯底。

在本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件的制造方法中，利用刻蝕的負載效應(yīng)保留第一 溝槽結(jié)構(gòu)底部的部分絕緣層，通過一次光刻和刻蝕即可實現(xiàn)底部保留有絕緣層的第一溝槽結(jié)構(gòu)和底部無絕緣層的第二溝槽結(jié)構(gòu)，從而簡化了工藝步驟，降低了制造成本。

附圖說明

圖1至圖7是現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體器件的制造過程的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件的制造過程的流程示意圖；

圖9至圖13是本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件的制造過程的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提出的半導(dǎo)體器件的制造方法作進一步詳細說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。

請參考圖8，其為本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件的制造過程的流程示意圖。如圖8所示，所述半導(dǎo)體器件的制造方法包括如下步驟：

步驟一：提供一半導(dǎo)體襯底；

步驟二：所述半導(dǎo)體襯底上依次層疊有第一絕緣層、第一金屬層、第二絕緣層、第二金屬層以及第三絕緣層；

步驟三：在所述第一絕緣層、第二絕緣層和第三絕緣層上形成等離子體增強氧化膜；

步驟四：通過光刻工藝在所述等離子體增強氧化膜上形成圖形化的光阻層，所述光刻工藝采用的掩模版中設(shè)置有第一溝槽結(jié)構(gòu)和第二溝槽結(jié)構(gòu)，所述第一溝槽結(jié)構(gòu)的開口尺寸在所述第二溝槽結(jié)構(gòu)的開口尺寸的15倍以上；

步驟五：以所述圖形化的光阻層為掩膜進行溝槽刻蝕，以形成第一溝槽結(jié)構(gòu)和第二溝槽結(jié)構(gòu)。

下面將結(jié)合具體實施例和附圖9至13，對本發(fā)明進行詳細闡述。

首先，如圖9所示，提供一半導(dǎo)體襯底210，所述半導(dǎo)體襯底210可以是硅襯底、鍺硅襯底、Ⅲ-Ⅴ族元素化合物襯底或本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其他半導(dǎo)體 材料襯底，本實施例中采用的是硅襯底。

接著，如圖10所示，在所述半導(dǎo)體襯底210上依次形成第一絕緣層220、第一金屬層230、第二絕緣層240、第二金屬層250和以及第三絕緣層260，所述第二絕緣層240的邊緣與所述第一金屬層230的邊緣齊平，所述第三絕緣層260的邊緣與所述第二金屬層250的邊緣齊平。

其中，所述第一金屬層230和第二金屬層250均可由任何適當?shù)慕饘俨牧纤鶚?gòu)成，包括Cu、Ni、Pt、Al或其任意組合，且通過任何適當?shù)募夹g(shù)而形成，例如物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)、電化學沉積(electrochemical deposition，簡稱ECD)、分子束外延(molecular beam epitaxy，簡稱MBE)、原子層沉積(atomic layer deposition，簡稱ALD)、電鍍(electroplating)等等。本實施例中，所述第一金屬層230和第二金屬層250均由鋁(AL)制成。

其中，所述第一絕緣層220、第二絕緣層240和第三絕緣層260可由任何適當?shù)慕^緣材料所構(gòu)成，包括SiN、SiON、SiO2或其任意組合，且通過任何適當?shù)募夹g(shù)而形成，例如化學氣相沉積(CVD)等等。本實施例中，所述第一絕緣層220、第二絕緣層240和第三絕緣層260均由氮化硅(SiN)制成。

接著，如圖11所示，通過化學氣相沉積(CVD)工藝在所述半導(dǎo)體襯底210上形成等離子體增強氧化膜270，所述等離子體增強氧化膜270完全覆蓋所述半導(dǎo)體襯底210。形成所述等離子體增強氧化膜270的化學氣相沉積(CVD)工藝的工藝條件為：功率在900W到1300W之間；壓力在2.1Torr到2.7Torr之間；反應(yīng)氣體為SiH₄和N₂O，其中，SiH₄的流量在250sccm到350sccm之間，N₂O的流量在9000sccm到10000sccm之間；工藝時間在4min到8min之間。

然后，通過光刻工藝在所述等離子體增強氧化膜270上形成圖形化的光阻層，所述光刻工藝采用的掩模版的版圖中設(shè)置有第一溝槽結(jié)構(gòu)和第二溝槽結(jié)構(gòu)，所述第一溝槽結(jié)構(gòu)的開口尺寸要求在所述第二溝槽結(jié)構(gòu)的開口尺寸的15倍以上。

如圖12所示，在光刻之后，以所述圖形化的光阻層280為掩膜進行溝槽刻蝕，以形成第一溝槽結(jié)構(gòu)271和第二溝槽結(jié)構(gòu)272。所述溝槽刻蝕過程包括對所述等離子體增強氧化膜270進行刻蝕以及對所述等離子體增強氧化膜270下面的第一絕緣層220、第二絕緣層240和第三絕緣層260進行刻蝕，所述等離子體 增強氧化膜270的刻蝕和所述第一絕緣層220、第二絕緣層240和第三絕緣層260的刻蝕是在同一刻蝕工藝中完成的。

其中，所述溝槽刻蝕的工藝參數(shù)為：上電極功率在1350W到1650W之間；下電極功率在1500W到1900W之間；壓力在25Mt到35Mt之間；反應(yīng)氣體為C₅F₈、氧氣(O₂)和氬氣(Ar)，其中，C₅F₈的流量在14sccm到18sccm之間，O₂的流量在14sccm到18sccm之間，Ar的流量在600sccm到1000sccm之間。

最后，通過剝離工藝去除所述圖形化的光阻層280。如圖13所示，溝槽刻蝕之后，所述半導(dǎo)體器件中形成了第一溝槽結(jié)構(gòu)271和第二溝槽結(jié)構(gòu)272，所述第一溝槽結(jié)構(gòu)271的開口尺寸CD1在所述第二溝槽結(jié)構(gòu)272的開口尺寸CD2的15倍以上，所述第一溝槽結(jié)構(gòu)271的底部未暴露出所述半導(dǎo)體襯底210，所述第二溝槽結(jié)構(gòu)272的底部暴露出所述第一金屬層230和第二金屬層250。

在刻蝕過程中，由于所述第一溝槽結(jié)構(gòu)271的開口尺寸CD1與所述第二溝槽結(jié)構(gòu)272的開口尺寸CD2差別很大(超過15倍)，出現(xiàn)了刻蝕的負載效應(yīng)(loading effect)，使得所述第一溝槽結(jié)構(gòu)271的刻蝕深度與所述第二溝槽結(jié)構(gòu)272的刻蝕深度不一致，所述第一溝槽結(jié)構(gòu)271的刻蝕深度要比所述第二溝槽結(jié)構(gòu)272的刻蝕深度淺。如圖13所示，刻蝕結(jié)束時所述第二溝槽結(jié)構(gòu)272內(nèi)的第二絕緣層240和第三絕緣層260均被去除了，而所述第一溝槽結(jié)構(gòu)271內(nèi)的第一絕緣層220由于刻蝕的負載效應(yīng)得以保留，所述第一溝槽結(jié)構(gòu)271的底部仍然保留了一定厚度的第一絕緣層220。

刻蝕的負載效應(yīng)是指刻蝕工藝中大尺寸刻蝕區(qū)域(如第一溝槽結(jié)構(gòu)271)的蝕刻速率比小尺寸刻蝕區(qū)域(如第二溝槽結(jié)構(gòu)272)的蝕刻速率慢，即在刻蝕過程中被刻蝕物質(zhì)的量(即開口尺寸)增加會導(dǎo)致刻蝕速度減慢的現(xiàn)象。溝槽刻蝕過程中，開口尺寸的大小對于刻蝕速率有很大的影響，開口尺寸的差別越大，刻蝕速率的差異越突出。

本實施例中，所述半導(dǎo)體器件應(yīng)用于RF射頻電路中的振蕩器或濾波器，所述半導(dǎo)體器件包括感應(yīng)區(qū)域和非感應(yīng)區(qū)域，其中，所述第一溝槽結(jié)構(gòu)271位于所述半導(dǎo)體器件的感應(yīng)區(qū)域，所述第二溝槽結(jié)構(gòu)272位于所述半導(dǎo)體器件的非感應(yīng)區(qū)域。如圖13所示，溝槽刻蝕完成之后，所述第一溝槽結(jié)構(gòu)271位于所述半導(dǎo)體器件的感應(yīng)區(qū)域(圖中虛線圓圈所示區(qū)域)，所述第二溝槽結(jié)構(gòu)272位于 所述半導(dǎo)體器件的非感應(yīng)區(qū)域。

優(yōu)選的，所述第二溝槽結(jié)構(gòu)272的開口尺寸CD1在1微米(μm)到5微米(μm)之間。相應(yīng)的，若所述第二溝槽結(jié)構(gòu)272的開口尺寸CD1為1微米，則所述第一溝槽結(jié)構(gòu)271的開口尺寸CD2在15微米(μm)以上；若所述第二溝槽結(jié)構(gòu)272的開口尺寸CD1為5微米，則所述第一溝槽結(jié)構(gòu)271的開口尺寸CD2在75微米(μm)以上。

優(yōu)選的，所述第一溝槽結(jié)構(gòu)271內(nèi)保留的第一絕緣層220的厚度在1000埃到2000埃之間，例如，所述第一溝槽結(jié)構(gòu)271內(nèi)保留的第一絕緣層220的厚度為1500埃。

在本實施例提供的半導(dǎo)體器件的制造方法中，溝槽刻蝕過程僅包括一次光刻和刻蝕，即光阻涂布---曝光---刻蝕---光阻剝離。而傳統(tǒng)的半導(dǎo)體器件的制造過程包括兩次光刻和刻蝕，即第一次光阻涂布---第一次曝光和顯影---第一次刻蝕(頂層通孔刻蝕)---第一次光阻剝離---第二次光阻涂布---第二次曝光和顯影---第二次刻蝕(氮化硅刻蝕)---第二次光阻剝離。

由此可見，采用所述半導(dǎo)體器件的制造方法可以減少一次光阻涂布、一次曝光和顯影、一次刻蝕和一次光阻剝離，不但能夠簡化工藝步驟、提高產(chǎn)能和良率，而且能夠節(jié)省光阻的使用量、降低制造成本。

綜上，在本發(fā)明實施例提供的半導(dǎo)體器件的制造方法中，利用刻蝕的負載效應(yīng)保留第一溝槽結(jié)構(gòu)底部的部分絕緣層，通過一次光刻和刻蝕即可實現(xiàn)底部保留有絕緣層的第一溝槽結(jié)構(gòu)和底部無絕緣層的第二溝槽結(jié)構(gòu)，從而簡化了工藝步驟，降低了制造成本。

上述描述僅是對本發(fā)明較佳實施例的描述，并非對本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護范圍。