專(zhuān)利名稱：半導(dǎo)體器件和制造半導(dǎo)體器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件及其制造方法。具體而言，本發(fā)明涉及一種獲得穩(wěn)定
的高電阻值的半導(dǎo)體器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
作為處理高頻信號(hào)的模擬集成電路的半導(dǎo)體芯片，諸如高頻功率放大器和高頻天 線開(kāi)關(guān)，使用其中諸如晶體管、電感器、電容器和電阻器的元件形成在一個(gè)芯片上的單片微 波集成電路(匪IC)，以便滿足更高集成的需求。 作為在半導(dǎo)體芯片上形成的晶體管，使用下面中的一種III-V族化合物半導(dǎo)體 金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MESFET);稱為高電子遷移率晶體管(HEMT)的晶體管，其中改善 了 MESFET的高頻特性和噪聲特性(在下文中，MESFET和HEMT有時(shí)統(tǒng)稱為FET);以及異質(zhì) 結(jié)雙極晶體管(HBT)。 作為在半導(dǎo)體芯片上形成的電阻器，例如使用其中可以獲得高方塊電阻的諸如 TaSi02的硅金屬陶瓷膜，以便滿足半導(dǎo)體元件更高集成的需求。硅金屬陶瓷膜的厚度需要 為約lOOnm到300nm以便得到高方塊電阻。 然而，在制造工藝期間，存在的情況是，當(dāng)制造由諸如Au或Al的電極布線連接諸 如MSFET、 HEMT或HBT的晶體管和硅金屬陶瓷膜的接觸孔時(shí)，硅金屬陶瓷材料容易被氫氟 酸、氟氣、氯氣等蝕刻。 由于以上原因，電極布線與硅金屬陶瓷膜之間的接觸電阻不正常地變高，在一些 情況下，這會(huì)使得不能獲得正常的電阻值。另外，由于電極布線與硅金屬陶瓷膜之間的接觸 面積的顯著減小，所以會(huì)產(chǎn)生局部集中的電流和電場(chǎng)，在一些情況下這會(huì)使可靠性劣化。
圖6是日本未審專(zhuān)利申請(qǐng)公布No. 2003-163270中公開(kāi)的半導(dǎo)體器件的橫截面圖。 半導(dǎo)體器件25包括由TaSi02制成的電阻器膜(硅金屬陶瓷膜)21，其形成在襯底18上的 第一絕緣膜19上；以及第二絕緣膜20，其覆蓋電阻器膜21并且具有用于通過(guò)電流的接觸 孔23。半導(dǎo)體器件25還包括第一低電阻金屬膜22和第二低電阻金屬膜24，所述第一低電 阻金屬膜22被形成為與硅金屬陶瓷膜21相接觸并且至少覆蓋接觸孔23，所述第二低電阻 金屬膜24通過(guò)接觸孔23 (其是填充接觸孔的低電阻金屬)連接到第一低電阻金屬膜22，其 中第一低電阻金屬膜22和第二低電阻金屬膜24位于彼此的頂部上。在日本未審專(zhuān)利申請(qǐng) 公布No. 2003-163270中公開(kāi)的半導(dǎo)體器件25中，低電阻金屬膜22和24中的至少一個(gè)的 材料使用金。 在日本未審專(zhuān)利申請(qǐng)公布No. 2003-163270中公開(kāi)的半導(dǎo)體器件25中，由于由Au 制成的第一低電阻金屬膜22形成在由TaSi02制成的硅金屬陶瓷膜21上，所以可以在不直 接蝕刻硅金屬陶瓷膜21的情況下制造接觸孔23。另外，由于絕緣膜和Au的蝕刻選擇性高， 所以可以執(zhí)行足夠大的過(guò)蝕刻，并由此穩(wěn)定地制造接觸孔。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在日本未審專(zhuān)利申請(qǐng)公布No. 2003-163270中公開(kāi)的半導(dǎo)體器件和制造半 導(dǎo)體器件的方法中，使用金作為低電阻金屬膜，并且需要光致抗蝕劑(PR)步驟和用于形成 低電阻金屬膜的形成步驟，這顯著增加了材料成本和制造成本。 本發(fā)明實(shí)施例的第一示范性方面是一種制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括形
成硅金屬陶瓷膜；形成保護(hù)硅金屬陶瓷膜的保護(hù)膜；以及用等離子體蝕刻保護(hù)膜來(lái)制造接
觸孔。在該方法中，用于檢測(cè)等離子體蝕刻終點(diǎn)的蝕刻檢測(cè)層被形成為與保護(hù)膜相接觸，保
護(hù)膜和蝕刻檢測(cè)層中的至少一個(gè)包含保護(hù)膜和蝕刻檢測(cè)層這兩者不共有的元素，并且在制
造接觸孔時(shí)基于這兩者不共有的元素的等離子體發(fā)射來(lái)檢測(cè)保護(hù)膜的蝕刻終點(diǎn)。 通過(guò)使用根據(jù)該示范性實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法，由于它具有檢測(cè)蝕刻終
點(diǎn)的能力，所以可以消除對(duì)在硅金屬陶瓷膜上形成膜諸如金的低電阻膜的需要，并且還可
以精確地制造接觸孔，從而能夠降低材料成本和制造成本。 本發(fā)明實(shí)施例的第二示范性方面是一種半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件包括硅金屬
陶瓷膜；保護(hù)膜，其保護(hù)硅金屬陶瓷膜；蝕刻檢測(cè)層，其被形成為與保護(hù)膜相接觸；以及布
線，其填充在保護(hù)膜中制造的接觸孔并且連接到硅金屬陶瓷膜。在該半導(dǎo)體器件中，保護(hù)膜
和蝕刻檢測(cè)層中的至少一個(gè)包含保護(hù)膜和蝕刻檢測(cè)層這兩者不共有的元素。 在該結(jié)構(gòu)中，由于它具有檢測(cè)蝕刻終點(diǎn)的能力，所以可以消除對(duì)在硅金屬陶瓷膜
上形成諸如金的低電阻膜的需要，并且還可以精確地制造接觸孔，從而能夠降低材料成本
和制造成本。 根據(jù)上述的本發(fā)明實(shí)施例的示范性方面，能夠提供一種能降低半導(dǎo)體器件的材料 成本和制造成本的半導(dǎo)體器件及其制造方法。


從結(jié)合附圖對(duì)下面的一些示范性實(shí)施例進(jìn)行的描述，以上和其他示范性方面、優(yōu) 勢(shì)和特征將變得更加明顯，其中 圖1是根據(jù)第一示范性實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的橫截面圖；
圖2是根據(jù)第二示范性實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的橫截面圖； 圖3A到3F是根據(jù)第一示范性實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的橫截面圖；
圖4A到4E是根據(jù)第二示范性實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的橫截面圖；
圖5是示出在使用SiN膜作為保護(hù)膜以及使用Si02膜作為蝕刻檢測(cè)層的情況下 的發(fā)射強(qiáng)度(在421nm的波帶中)的圖；以及
圖6是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體器件的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
下面參考附圖來(lái)描述本發(fā)明的示范性實(shí)施例。 首先將描述本發(fā)明的概要，之后將以示范性實(shí)施例來(lái)詳細(xì)描述。 根據(jù)該示范性實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法包括以下步驟(參見(jiàn)圖3A到3F， 4A
到4E):形成硅金屬陶瓷膜5或13的步驟(圖3A，圖4B);形成保護(hù)硅金屬陶瓷膜5或13
的保護(hù)膜4或12的步驟(圖3C，圖4C);以及用等離子體蝕刻保護(hù)膜4或12來(lái)制造接觸孔6或14的開(kāi)口步驟(圖3D，圖4D)。 另外，在開(kāi)口步驟中用于檢測(cè)蝕刻終點(diǎn)的蝕刻檢測(cè)層3或11被形成為與保護(hù)膜4 或12相接觸。保護(hù)膜4或12以及蝕刻檢測(cè)層3或11中的至少一個(gè)包含保護(hù)膜和蝕刻檢 測(cè)層這兩者不共有的元素(其是與這兩者共有元素不同的元素)。 另外，在開(kāi)口步驟中，基于這兩者不共有元素的等離子體發(fā)射來(lái)檢測(cè)保護(hù)膜4或 12的蝕刻終點(diǎn)?；诘入x子體發(fā)射檢測(cè)保護(hù)膜4或12的蝕刻終點(diǎn)指的是以下情況。
保護(hù)膜4或12包含這兩者(保護(hù)膜4或12以及蝕刻檢測(cè)層3或11)不共有的元 素的情況。 在這種情況下，在蝕刻保護(hù)膜4或12期間檢測(cè)這兩者不共有元素的等離子體發(fā) 射。當(dāng)蝕刻達(dá)到蝕刻檢測(cè)層3或11時(shí)，這兩者不共有的元素的等離子體發(fā)射消失(或減 弱)，該時(shí)刻對(duì)應(yīng)于蝕刻終點(diǎn)。 蝕刻檢測(cè)層3或11包含這兩者(保護(hù)膜4或12以及蝕刻檢測(cè)層3或11)不共有 的元素的情況。 在這種情況下，在蝕刻保護(hù)膜4或12期間監(jiān)控這兩者不共有元素的等離子體發(fā) 射。由于保護(hù)膜4或12不包含這兩者不共有的元素，因此在蝕刻保護(hù)膜4或12期間不會(huì) 檢測(cè)這兩者不共有的元素。當(dāng)蝕刻達(dá)到蝕刻檢測(cè)層3或11時(shí)，就會(huì)檢測(cè)到這兩者不共有元 素的等離子體發(fā)射，該時(shí)刻對(duì)應(yīng)于蝕刻終點(diǎn)。 保護(hù)膜4或12以及蝕刻檢測(cè)層3或11這兩者都包含這兩者不共有的元素的情況。
在這種情況下，通過(guò)監(jiān)控僅在保護(hù)膜4或12中包含的元素或僅在蝕刻檢測(cè)層3或 11中包含的元素，來(lái)檢測(cè)蝕刻終點(diǎn)。 具體地，在通過(guò)使用僅在保護(hù)膜4或12中包含的元素來(lái)檢測(cè)蝕刻終點(diǎn)的情況下，在 蝕刻保護(hù)膜4或12期間檢測(cè)僅在保護(hù)膜4或12中包含的元素的等離子體發(fā)射。當(dāng)蝕刻達(dá)到 蝕刻檢測(cè)層3或11時(shí)，檢測(cè)到的等離子體發(fā)射消失(或減弱)，該時(shí)刻對(duì)應(yīng)于蝕刻終點(diǎn)。
另一方面，在通過(guò)使用僅在蝕刻檢測(cè)層3或11中包含的元素來(lái)檢測(cè)蝕刻終點(diǎn)的情 況下，在蝕刻保護(hù)膜4或12期間，監(jiān)控僅在蝕刻檢測(cè)層3或11中包含的元素的等離子體發(fā) 射。由于保護(hù)膜4或12不包含僅在蝕刻檢測(cè)層3或11中包含的元素，因此在蝕刻保護(hù)膜4 或12期間不檢測(cè)該元素。當(dāng)蝕刻達(dá)到蝕刻檢測(cè)層3或11時(shí)，檢測(cè)到僅在蝕刻檢測(cè)層3或 11中包含的元素的等離子體發(fā)射，該時(shí)刻對(duì)應(yīng)于蝕刻終點(diǎn)。 通過(guò)使用根據(jù)該示范性實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法，由于它具有檢測(cè)蝕刻終 點(diǎn)的能力，所以可以消除對(duì)在硅金屬陶瓷膜上形成諸如金的低電阻膜的需要，還可以精確 地制造接觸孔，從而能夠降低材料成本和制造成本。 接下來(lái)將描述根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的半導(dǎo)體器件(參見(jiàn)圖1和2)。
根據(jù)該示范性實(shí)施例的半導(dǎo)體器件包括硅金屬陶瓷膜5或13、保護(hù)硅金屬陶瓷膜 5或13的保護(hù)膜4或12以及被形成為與保護(hù)膜4或12相接觸的蝕刻檢測(cè)層3或11。半 導(dǎo)體器件還包括填充在保護(hù)膜4或12中制造的接觸孔6或14的并且連接到硅金屬陶瓷膜 5或13的布線7或15。保護(hù)膜4或12以及蝕刻檢測(cè)層3或11中的至少一個(gè)包含保護(hù)膜 和蝕刻檢測(cè)層這兩者不共有的元素。 在下文中，以第一示范性實(shí)施例和第二示范性實(shí)施例來(lái)詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的示 范性實(shí)施例的半導(dǎo)體器件和制造半導(dǎo)體器件的方法。[OO39][第一示范性實(shí)施例] 下面參考附圖來(lái)描述本發(fā)明的第一示范性實(shí)施例。 圖1是根據(jù)第一示范性實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的橫截面圖。圖3A到3F是根據(jù)第一 示范性實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的橫截面圖。參考圖3A到3F，首先將描述根據(jù)第一 示范性實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法。 根據(jù)該示范性實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法包括在第一區(qū)域30中的襯底1上 的絕緣膜2上形成硅金屬陶瓷膜5的第一步驟(圖3A)。 例如，襯底1由作為半導(dǎo)體材料的GaAs制成?？商孢x地，例如，襯底1也可以由 Si、InP、GaN、SiC等制成。絕緣膜2具有包含硅以及從氧、氮和碳中選擇的至少一種元素的 成分。 例如作為電阻器材料膜的硅金屬陶瓷膜5是TaSi02膜?？商孢x地，硅金屬陶瓷膜5 可以由具有包含硅、金屬元素以及從氧、氮和碳中選擇的至少一種元素的成分的材料制成。 在此使用的金屬元素是例如Ta、Ti、W、Mo或Cr。 根據(jù)該示范性實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法還包括在第一區(qū)域30中的硅金屬 陶瓷膜5上和在沒(méi)有形成硅金屬陶瓷膜5的第二區(qū)域31中的絕緣膜2上形成蝕刻檢測(cè)層 3的第二步驟(圖3B)。 第一區(qū)域30是其中形成硅金屬陶瓷膜5的襯底表面的一部分。第二區(qū)域31是其 中沒(méi)有形成硅金屬陶瓷膜5的襯底表面的一部分。因此，在第二步驟中，蝕刻檢測(cè)層3被形 成為覆蓋金屬陶瓷膜5。 蝕刻檢測(cè)層3例如由Si02制成。蝕刻檢測(cè)層3是包含隨后描述的保護(hù)膜4中不 包括的元素的膜，并且它一般是具有包含硅和從氧、氮和碳中選擇的至少一種元素的成分 的膜。 根據(jù)該示范性實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法還包括在第一區(qū)域30和第二區(qū)域 31中的檢測(cè)層3上形成保護(hù)膜4的第三步驟(圖3C)，所述保護(hù)膜4包含蝕刻檢測(cè)層3中 不包含的元素。 保護(hù)膜4例如由SiN制成。保護(hù)膜4是包含蝕刻檢測(cè)層3中不包含的元素的膜，
并且它一般是具有包含硅和從氧、氮和碳中選擇的至少一種元素的成分的膜。 根據(jù)該示范性實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法還包括使第一區(qū)域30中的保護(hù)膜
4中的接觸孔6和第二區(qū)域31中的保護(hù)膜4中的蝕刻檢測(cè)開(kāi)口 6a分別向下至蝕刻檢測(cè)層
3的第四步驟(圖3D)。該方法還包括使第一區(qū)域30中的蝕刻檢測(cè)層3中的接觸孔6向下
至硅金屬陶瓷膜5的第五步驟(圖3E)。 當(dāng)在第四步驟中通過(guò)干法蝕刻保護(hù)膜4來(lái)制造接觸孔6時(shí)，通過(guò)使用發(fā)射光譜檢 測(cè)蝕刻終點(diǎn)。具體地，在蝕刻反應(yīng)期間通過(guò)等離子體光的光譜來(lái)檢測(cè)和分析在終點(diǎn)處出現(xiàn) 光學(xué)變化的波帶，從而檢測(cè)到最佳的終點(diǎn)。在蝕刻反應(yīng)期間的等離子體光的波帶具有由量 子力學(xué)確定的多個(gè)分立值，而且它是具有由每個(gè)元素確定的固有波長(zhǎng)的光(亮線譜)。
在這種示范性實(shí)施例中，包含保護(hù)膜12中不包含的元素的絕緣膜被用作保護(hù)膜4 與硅金屬陶瓷膜5之間的蝕刻檢測(cè)層3，因此使得出現(xiàn)光學(xué)變化的波帶的發(fā)射強(qiáng)度變化。
圖5示出例如在使用SiN膜作為保護(hù)膜4和使用Si02膜作為蝕刻檢測(cè)層3的情 況下，在特定波帶(421nm)中檢測(cè)到的發(fā)射強(qiáng)度(N元素)。如圖5所示，當(dāng)蝕刻SiN膜(保護(hù)膜4)時(shí)發(fā)射強(qiáng)度高，并且當(dāng)蝕刻SiOj莫(蝕刻檢測(cè)層3)時(shí)發(fā)射強(qiáng)度低。因此，發(fā)射強(qiáng) 度改變的時(shí)刻對(duì)應(yīng)于蝕刻終點(diǎn)(到達(dá)蝕刻檢測(cè)層3的點(diǎn))。 在這種情況下，可以根據(jù)氧的發(fā)射強(qiáng)度來(lái)監(jiān)控等離子體發(fā)射。如果根據(jù)氧的發(fā)射 強(qiáng)度來(lái)監(jiān)控等離子體發(fā)射，則在蝕刻保護(hù)膜4時(shí)不會(huì)獲得等離子體發(fā)射。另一方面，在蝕刻 達(dá)到蝕刻檢測(cè)層3的同時(shí)檢測(cè)到氧原子的等離子體發(fā)射。該時(shí)刻對(duì)應(yīng)于蝕刻終點(diǎn)。
另外，在第五步驟中，在蝕刻檢測(cè)層3中形成接觸孔6直至達(dá)到硅金屬陶瓷膜5。 例如，該步驟中的蝕刻量基于蝕刻檢測(cè)層3的膜厚度(其是已知的)來(lái)確定。蝕刻檢測(cè)層 3的膜厚度小于保護(hù)膜4的膜厚度。因此，與在不形成蝕刻檢測(cè)層3的情況下使用保護(hù)膜4 的厚度估計(jì)蝕刻量時(shí)相比，在通過(guò)形成蝕刻檢測(cè)層3、然后使用蝕刻檢測(cè)層3的膜厚度(其 是已知的)估計(jì)蝕刻量來(lái)檢測(cè)蝕刻終點(diǎn)時(shí)，可以更精確地制作接觸孔。
因此，通過(guò)使用根據(jù)該示范性實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法，可以檢測(cè)在用于 制造接觸孔的干法蝕刻期間的蝕刻終點(diǎn)，并由此減少硅金屬陶瓷膜5的過(guò)蝕刻量。
另外，如果TaSi02與Si02之間的蝕刻速率比為約1 : 2并且過(guò)蝕刻量為50%到 100%，則可優(yōu)選的是蝕刻檢測(cè)層3的厚度小于硅金屬陶瓷5的厚度。具體地，當(dāng)制造一般 由干法蝕刻制作的用于通過(guò)電流的接觸孔時(shí)，需要執(zhí)行為了穩(wěn)定而足夠大的過(guò)蝕刻。在這 時(shí)，通常的情況是過(guò)蝕刻量相對(duì)于蝕刻膜的厚度是50%到100%。如果蝕刻檢測(cè)層的厚度 小于硅金屬陶瓷膜的厚度，則在考慮足夠大的過(guò)蝕刻的情況下可以穩(wěn)定地制造接觸孔。
另外，由于在硅金屬陶瓷5上制造用于通過(guò)電流的接觸孔6，所以晶片平面中的接 觸孔的開(kāi)口面積為約1%到2%。在這種情況下，難以獲得足夠高以通過(guò)使用發(fā)射光譜檢測(cè) 蝕刻終點(diǎn)的發(fā)射強(qiáng)度。由于這個(gè)原因，在沒(méi)有形成硅金屬陶瓷膜5的區(qū)域(第二區(qū)域31) 中制造蝕刻檢測(cè)開(kāi)口 6a，從而增加發(fā)射強(qiáng)度并且允許穩(wěn)定地檢測(cè)蝕刻終點(diǎn)。蝕刻檢測(cè)開(kāi)口 6a的面積可優(yōu)選地大于接觸孔6的開(kāi)口面積。 根據(jù)該示范性實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法還包括用導(dǎo)電材料7填充接觸孔6 的第六步驟(圖3F)。將導(dǎo)電材料7引入到接觸孔6中以便與硅金屬陶瓷膜5接觸并且用 作布線。作為導(dǎo)電材料7，可以使用例如Al、Au等。 現(xiàn)在參考圖l，根據(jù)該示范性實(shí)施例的半導(dǎo)體器件8包括襯底1、在襯底1上形成 的絕緣膜2以及在第一區(qū)域30中的絕緣膜2上形成的硅金屬陶瓷膜5。根據(jù)該示范性實(shí)施 例的半導(dǎo)體器件8還包括蝕刻檢測(cè)層3和保護(hù)膜4，所述蝕刻檢測(cè)層3形成在第一區(qū)域30 中的硅金屬陶瓷膜5上以及在沒(méi)有形成硅金屬陶瓷膜5的第二區(qū)域31中的絕緣膜2上，所 述保護(hù)膜4包含蝕刻檢測(cè)層3中不包含的元素，所述保護(hù)膜4形成在第一區(qū)域30和第二區(qū) 域31中的蝕刻檢測(cè)層3上。根據(jù)該示范性實(shí)施例的半導(dǎo)體器件8還包括布線7和蝕刻檢 測(cè)開(kāi)口 6a，所述布線7填充在第一區(qū)域30中的保護(hù)膜4和蝕刻檢測(cè)層3中制造的接觸孔6 并且連接到硅金屬陶瓷膜5，所述蝕刻檢測(cè)開(kāi)口 6a被制造在第二區(qū)域31中的保護(hù)膜4和蝕 刻檢測(cè)層3中。 根據(jù)上述的本發(fā)明的示范性實(shí)施例，能夠提供一種能降低半導(dǎo)體器件的材料成本
和制造成本的半導(dǎo)體器件及其制造方法。[第二示范性實(shí)施例] 下面參考附圖來(lái)描述本發(fā)明的第二示范性實(shí)施例。 圖2是根據(jù)第二示范性實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的橫截面圖。圖4A到4E是根據(jù)第二示范性實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的橫截面圖。參考圖4A到4E，首先描述根據(jù)第二示 范性實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法。 根據(jù)該示范性實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法包括在襯底9上形成的絕緣膜10 上形成蝕刻檢測(cè)層11的第一步驟(圖4A)。 襯底9由作為半導(dǎo)體材料的GaAs制成?？商孢x地，襯底9也可以由Si、InP、GaN、 SiC等制成。絕緣膜10具有包含硅和從例如氧、氮和碳中選擇的至少一種元素的成分。
蝕刻檢測(cè)層11例如由Si02制成。蝕刻檢測(cè)層11是包含隨后描述的保護(hù)膜12中 不包含的元素的膜，并且它一般是具有包含硅和從氧、
氮和碳中選擇的至少一種元素的成分的膜。 根據(jù)該示范性實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法還包括在第一區(qū)域40中的蝕刻檢 測(cè)層11上形成硅金屬陶瓷膜13的第二步驟(圖4B)。 作為電阻器材料膜的硅金屬陶瓷膜13例如為T(mén)aSi02膜?？商孢x地，硅金屬陶瓷 膜13可以由具有包含硅、金屬元素以及從氧、氮和碳中選擇的至少一種元素的成分的材料 制成。在此使用的金屬元素是例如Ta、 Ti、 W、 Mo或Cr。 第一區(qū)域40是形成硅金屬陶瓷膜13的襯底表面的一部分。第二區(qū)域41是沒(méi)有 形成硅金屬陶瓷膜13的襯底表面的一部分。 根據(jù)該示范性實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法還包括在第一區(qū)域40中的硅金屬 陶瓷膜13上以及在沒(méi)有形成硅金屬陶瓷膜13的第二區(qū)域41中的蝕刻檢測(cè)層11上形成保 護(hù)膜12的第三步驟(圖4C)，所述保護(hù)膜12包含蝕刻檢測(cè)層11中不包含的元素。
保護(hù)膜12例如由SiN制成。保護(hù)膜12是包含蝕刻檢測(cè)層11中不包含的元素的 膜，并且它一般是具有包含硅和從氧、氮和碳中選擇的至少一種元素的成分的膜。
根據(jù)該示范性實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法還包括使第一區(qū)域40中的保護(hù)膜 12中的接觸孔14向下至第一區(qū)域40中的硅金屬陶瓷膜13以及使第二區(qū)域41中的保護(hù)膜 12中的蝕刻檢測(cè)開(kāi)口 16向下至第二區(qū)域41中的蝕刻檢測(cè)層11的第四步驟(圖4D)。
當(dāng)在第四步驟中通過(guò)干法蝕刻保護(hù)膜12制造接觸孔14時(shí)，通過(guò)使用發(fā)射光譜來(lái) 檢測(cè)蝕刻終點(diǎn)。具體地，在蝕刻反應(yīng)期間通過(guò)等離子體光的光譜來(lái)檢測(cè)并分析其中在終點(diǎn) 處出現(xiàn)光學(xué)變化的波帶，從而檢測(cè)到最佳的終點(diǎn)。在蝕刻反應(yīng)期間的等離子體光的波帶具 有由量子力學(xué)確定的多個(gè)分立值，并且它是具有由每個(gè)元素確定的固有波長(zhǎng)的光(亮線 譜)。 在這種示范性實(shí)施例中，包含保護(hù)膜12中不包含的元素的絕緣膜被用作蝕刻檢 測(cè)層11，因此允許出現(xiàn)光學(xué)變化的波帶的發(fā)射強(qiáng)度改變。 圖5示出例如在使用SiN膜作為保護(hù)膜12以及使用Si02膜作為蝕刻檢測(cè)層11的 情況下，特定波帶(421nm)中檢測(cè)到的發(fā)射強(qiáng)度。如圖5所示，當(dāng)蝕刻SiN膜(保護(hù)膜12) 時(shí)發(fā)射強(qiáng)度高，并且當(dāng)蝕刻SiOj莫(蝕刻檢測(cè)層ll)時(shí)發(fā)射強(qiáng)度低。因此，發(fā)射強(qiáng)度改變 的時(shí)刻對(duì)應(yīng)于蝕刻終點(diǎn)(當(dāng)?shù)竭_(dá)蝕刻檢測(cè)層11時(shí)的點(diǎn))。 在這種情況下，可以根據(jù)氧的發(fā)射強(qiáng)度來(lái)監(jiān)控等離子體發(fā)射。如果根據(jù)氧的發(fā)射 強(qiáng)度來(lái)監(jiān)控等離子體發(fā)射，則在蝕刻保護(hù)膜12時(shí)不會(huì)獲得等離子體發(fā)射。另一方面，在蝕 刻達(dá)到蝕刻檢測(cè)層11的同時(shí)檢測(cè)到氧原子的等離子體發(fā)射。該時(shí)刻對(duì)應(yīng)于蝕刻終點(diǎn)。
通過(guò)使用上述技術(shù)，可以檢測(cè)在用于制造接觸孔14的干法蝕刻期間的蝕刻終點(diǎn)，
9并且由此減少硅金屬陶瓷膜13的過(guò)蝕刻量。在該示范性實(shí)施例中，在檢測(cè)蝕刻終點(diǎn)的時(shí)刻 處形成向下至硅金屬陶瓷膜13的表面的接觸孔。 另外，由于在硅金屬陶瓷13上制造用于通過(guò)電流的接觸孔14，晶片平面中的接觸 孔的開(kāi)口面積為約1%到2%。在這種情況下，難以得到足夠高以通過(guò)使用發(fā)射光譜來(lái)檢測(cè) 蝕刻終點(diǎn)的發(fā)射強(qiáng)度。由于這個(gè)原因，在沒(méi)有形成硅金屬陶瓷膜13的區(qū)域(第二區(qū)域41) 中制造蝕刻檢測(cè)開(kāi)口 16，從而增加發(fā)射強(qiáng)度并且能夠穩(wěn)定地檢測(cè)到蝕刻終點(diǎn)。蝕刻檢測(cè)開(kāi) 口 16的面積可優(yōu)選地大于接觸孔14的開(kāi)口面積。 根據(jù)該示范性實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法還包括用導(dǎo)電材料15填充接觸孔 14的第五步驟(圖4E)。將導(dǎo)電材料15引入到接觸孔14中以便與硅金屬陶瓷膜13接觸 并且用作電極布線。作為導(dǎo)電材料15，可以使用例如Al、Au等。 現(xiàn)在參考圖2，根據(jù)該示范性實(shí)施例的半導(dǎo)體器件17包括襯底9、在襯底9上形成 的絕緣膜10以及在絕緣膜10上形成的蝕刻檢測(cè)層11。根據(jù)該示范性實(shí)施例的半導(dǎo)體器 件17還包括硅金屬陶瓷膜13和保護(hù)膜12，所述硅金屬陶瓷膜13形成在第一區(qū)域40中的 蝕刻檢測(cè)層11上，所述保護(hù)膜12包含蝕刻檢測(cè)層11中不包含的元素，所述保護(hù)膜12形成 在第一區(qū)域40中的硅金屬陶瓷膜13上以及在沒(méi)有形成硅金屬陶瓷膜13的第二區(qū)域41中 的蝕刻檢測(cè)層11上。根據(jù)該示范性實(shí)施例的半導(dǎo)體器件17還包括布線15和蝕刻檢測(cè)開(kāi) 口 16，所述布線15填充在第一區(qū)域40中的保護(hù)膜12中制造的接觸孔14并且連接到硅金 屬陶瓷膜13，所述蝕刻檢測(cè)開(kāi)口 16被制造在第二區(qū)域41中的保護(hù)膜12中。
根據(jù)上述的本發(fā)明的示范性實(shí)施例，可以提供一種能夠降低半導(dǎo)體器件的材料成 本和制造成本的半導(dǎo)體器件及其制造方法。 雖然根據(jù)幾個(gè)示范性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，在 所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)本發(fā)明可以實(shí)施各種變更，而且本發(fā)明不限制于上述的示 例。 另外，權(quán)利要求的范圍不受上述示范性實(shí)施例限制。 此外，注意，申請(qǐng)人的目的在于即使以后在審查期間進(jìn)行修改，也包括所有權(quán)利要 求要素的等價(jià)物。
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權(quán)利要求
一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟形成硅金屬陶瓷膜；形成保護(hù)所述硅金屬陶瓷膜的保護(hù)膜；以及通過(guò)等離子體蝕刻所述保護(hù)膜來(lái)制造接觸孔，其中在制造所述接觸孔時(shí)用于檢測(cè)等離子體蝕刻終點(diǎn)的蝕刻檢測(cè)層被形成為與所述保護(hù)膜接觸，所述保護(hù)膜和所述蝕刻檢測(cè)層中的至少一個(gè)包含所述保護(hù)膜和所述蝕刻檢測(cè)層這兩者不共有的元素，以及在制造所述接觸孔時(shí)，基于所述保護(hù)膜和所述蝕刻檢測(cè)層不共有的元素的等離子體發(fā)射來(lái)檢測(cè)所述保護(hù)膜的等離子體蝕刻終點(diǎn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中在第一區(qū)域中的襯底上的絕緣膜上形成所述硅金屬陶瓷膜，在所述第一區(qū)域中的所述硅金屬陶瓷膜上以及在沒(méi)有形成所述硅金屬陶瓷膜的第二區(qū)域中的所述絕緣膜上形成所述蝕刻檢測(cè)層，在所述蝕刻檢測(cè)層上形成所述保護(hù)膜，以及制造所述接觸孔的步驟包括在所述第一區(qū)域中的所述保護(hù)膜中制造接觸孔以及在所述第二區(qū)域中的所述保護(hù)膜中制造蝕刻檢測(cè)開(kāi)口 ，分別向下至所述蝕刻檢測(cè)層，并且進(jìn)一步在所述第一區(qū)域中的所述蝕刻檢測(cè)層中制造向下至所述硅金屬陶瓷膜的所述接觸孔。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，所述蝕刻檢測(cè)開(kāi)口的面積大于所述接觸孔的開(kāi)口面積。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中在襯底上的絕緣膜上形成所述蝕刻檢測(cè)層，在第一區(qū)域的所述蝕刻檢測(cè)層上形成所述硅金屬陶瓷膜，在所述第一區(qū)域中的所述硅金屬陶瓷膜上以及在沒(méi)有形成所述硅金屬陶瓷膜的第二區(qū)域中的所述蝕刻檢測(cè)層上形成所述保護(hù)膜，以及制造所述接觸孔的步驟包括在所述第一區(qū)域中的所述保護(hù)膜中制造向下至所述第一區(qū)域中的所述硅金屬陶瓷膜的接觸孔以及在所述第二區(qū)域中的所述保護(hù)膜中制造向下至所述第二區(qū)域中的所述蝕刻檢測(cè)層的蝕刻檢測(cè)開(kāi)口。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，所述蝕刻檢測(cè)開(kāi)口的面積大于所述接觸孔的開(kāi)口面積。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，所述蝕刻檢測(cè)層包含Si02，以及所述保護(hù)膜包含SiN。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，所述蝕刻檢測(cè)層的厚度小于所述硅金屬陶瓷膜的厚度。
8. —種半導(dǎo)體器件，包括硅金屬陶瓷膜；保護(hù)膜，其保護(hù)所述硅金屬陶瓷膜；蝕刻檢測(cè)層，其被形成為與所述保護(hù)膜接觸；以及布線，其填充在所述保護(hù)膜中制造的接觸孔并且連接到所述硅金屬陶瓷膜，其中所述保護(hù)膜和所述蝕刻檢測(cè)層中的至少一個(gè)包含所述保護(hù)膜和所述蝕刻檢測(cè)層這兩 者不共有的元素。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中 在第一區(qū)域中的襯底上的絕緣膜上形成所述硅金屬陶瓷膜，在所述第一區(qū)域中的所述硅金屬陶瓷膜上以及在沒(méi)有形成所述硅金屬陶瓷膜的第二 區(qū)域中的所述絕緣膜上形成所述蝕刻檢測(cè)層，所述布線填充在所述第一區(qū)域中的所述保護(hù)膜和所述蝕刻檢測(cè)層中制造的所述接觸 孔，以及在所述第二區(qū)域中的所述保護(hù)膜和所述蝕刻檢測(cè)層具有蝕刻檢測(cè)開(kāi)口。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中 所述蝕刻檢測(cè)層被形成在襯底上的絕緣膜上， 所述硅金屬陶瓷膜被形成在第一區(qū)域中的所述蝕刻檢測(cè)層上，所述保護(hù)膜被形成在所述第一區(qū)域中的所述硅金屬陶瓷膜上以及在沒(méi)有形成所述硅 金屬陶瓷膜的第二區(qū)域中的所述蝕刻檢測(cè)層上，所述布線填充在所述第一區(qū)域中的所述保護(hù)膜中制造的所述接觸孔，以及 在所述第二區(qū)域中的所述保護(hù)膜具有蝕刻檢測(cè)開(kāi)口。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件和制造半導(dǎo)體器件的方法。該制造半導(dǎo)體器件的方法能降低半導(dǎo)體器件的材料成本和制造成本，該方法包括形成硅金屬陶瓷膜；形成保護(hù)硅金屬陶瓷膜的保護(hù)膜；通過(guò)等離子體蝕刻保護(hù)膜來(lái)制造接觸孔。在該方法中，用于檢測(cè)等離子體蝕刻終點(diǎn)的蝕刻檢測(cè)層被形成為與保護(hù)膜接觸；保護(hù)膜和蝕刻檢測(cè)層中的至少一個(gè)包含保護(hù)膜和蝕刻檢測(cè)層這兩者不共有的元素；以及在制造接觸孔時(shí)，基于這兩者不共有元素的等離子體發(fā)射來(lái)檢測(cè)保護(hù)膜的等離子體蝕刻終點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L21/66GK101752301SQ200910226418
公開(kāi)日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月1日
發(fā)明者黑澤直人 申請(qǐng)人:恩益禧電子股份有限公司