專利名稱：中大功率半導體器件壓點的金屬連線結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種中大功率半導體器件，尤其涉及中大功率半導體器件壓點的金屬連線結構。
背景技術：
中大功率半導體器件的工作電流比較大、功率比較大、耐壓比較高，中大功率半導體器件的壓點的區(qū)域往往是整個器件中發(fā)熱量最大的部位，壓點的位置的電流密度也是整個器件中最大的，出現(xiàn)電遷移的概率最高，電遷移是半導體器件制造工藝中最重要的一個失效機制。由于中大功率半導體器件的壓點區(qū)域的電流密度較大，因此，中大功率半導體器件的壓點區(qū)域的金屬連線厚度也比較大(通常在2. 5 5微米)。然而，器件的其他區(qū)域金屬連線厚度通常只需O. 4 I. 5微米，其他區(qū)域金屬連線的線條寬度也通常只有O. 5 I. 5 微米。這樣，對中大功率半導體器件的壓點區(qū)域的金屬連線的刻蝕的時候，往往很容易引起其他區(qū)域金屬線條的侵蝕，特別是對其他區(qū)域細線條的侵害特別大、可能引起其他區(qū)域細線條的斷路。此外，由于中大功率半導體器件的壓點區(qū)域的金屬連線的面積比較大、厚度也較大，因此，中大功率半導體器件的壓點區(qū)域的金屬連線的應力也相對較大，應力問題也是半導體器件失效的重要因素?？梢姡诎雽w器件制造工藝中，對于細線條的厚金屬層的反刻工藝是比較難以控制，中大功率半導體器件的壓點區(qū)域的金屬連線結構及其制造工藝是影響該類器件性能的最重要因素，中大功率半導體器件的壓點區(qū)域的金屬連線的問題，就可能造成整個器件金屬連線的質(zhì)量問題，影響器件的穩(wěn)定性、可靠性、有效性、使用壽命。如何改善金屬層工藝的侵蝕現(xiàn)象，如何提高金屬層刻蝕工藝質(zhì)量，如何提高金屬連線工藝質(zhì)量，已成為工程技術人員重要研究課題。
發(fā)明內(nèi)容鑒于現(xiàn)有技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種中大功率半導體器件壓點的金屬連線結構，該結構有效地消除產(chǎn)品失效機制、提高產(chǎn)品的性能、尤其是提高產(chǎn)品的壽命O為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案是一種中大功率半導體器件壓點的金屬連線結構，包括設有襯底區(qū)的中大功率半導體器件，所述襯底區(qū)設有體區(qū)和壓點區(qū)，其特征在于所述體區(qū)上設有第一介質(zhì)薄膜層，所述第一介質(zhì)薄膜層中部設有溝槽和接觸孔，所述第一介質(zhì)薄膜層的溝槽和接觸孔的深度穿透第一介質(zhì)薄膜層至壓點區(qū)；所述第一介質(zhì)薄膜層的溝槽和接觸孔內(nèi)由下往上依次設有鈦鎢過渡層和第一層壓點連線金屬層；所述第一介質(zhì)薄膜層上設有第二介質(zhì)薄膜層，所述第二介質(zhì)薄膜層中部設有溝槽和接觸孔，所述第二介質(zhì)薄膜層的溝槽和接觸孔的深度穿透第二介質(zhì)薄膜層至第一介質(zhì)薄膜層；所述第二介質(zhì)薄膜層的溝槽內(nèi)設有第二層壓點連線金屬層；所述第二介質(zhì)薄膜層上設有表面鈍化保護層，所述表面鈍化保護層的中部設有壓點凹槽，所述壓點凹槽的深度穿透表面鈍化保護層至第二介質(zhì)薄膜層。進一步地，所述第一介質(zhì)薄膜層為單層介質(zhì)薄膜層或多層復合介質(zhì)薄膜層。進一步地，所述第一介質(zhì)薄膜層為二氧化硅、氮化硅、多晶硅、硼硅玻璃、磷硅玻璃、硼磷硅玻璃、無摻雜硅玻璃、旋涂硅玻璃或正硅酸四乙脂的介質(zhì)薄膜層。進一步地，所述鈦鎢過渡層的厚度為0. 03、. 05微米，優(yōu)先選用0. 04微米。進一步地，所述第一層壓點連線金屬層和第二層壓點連線金屬層均為鋁硅銅合金層，其厚度均為I. 5^2. 5微米，優(yōu)先選用2. 0微米。進一步地，所述第二介質(zhì)薄膜層的接觸孔為多孔狀介質(zhì)結構。進一步地，所述第二介質(zhì)薄膜層為二氧化硅或氮化硅的介質(zhì)薄膜層。進一步地，所述表面鈍化保護層為氮化硅或磷硅玻璃的保護層。與現(xiàn)有技術相比較，本實用新型具有以下優(yōu)點。(I)本實用新型改變了傳統(tǒng)的壓點金屬連線結構將傳統(tǒng)的單層厚金屬結構，改變?yōu)殡p層薄金屬結構、兩金屬層中間夾著一層薄的多孔狀介質(zhì)層，以便將兩個薄金屬層連通。這樣的改變，會引起三個變化①、可以極大改善壓點區(qū)域的應力結構、減少壓點應力報廢、提高成品率；②、可以較好地改善金屬層反刻工藝的侵蝕現(xiàn)象，提高刻蝕工藝質(zhì)量，提高金屬連線工藝質(zhì)量，使得厚金屬層的細線條工藝變得更加容易控制；③、整個過程工藝變動較少金屬布線掩膜版使用兩次，每次淀積金屬層厚度變?yōu)樵瓉淼枚种?；增加一個壓點孔狀介質(zhì)層，該層掩膜版圖只須將壓點版圖作輕微變更。(2)本實用新型增加一層很薄的鈦鎢過渡層，該過渡層有三種作用①、增強內(nèi)連線金屬層與有源區(qū)(包括壓點區(qū))的附著力、增強歐姆接觸的效果、減小歐姆接觸的電阻、降低器件的發(fā)熱量；②、阻擋壓點連線金屬原子向有源區(qū)的擴散，以避免PN結、絕緣層、介質(zhì)層的漏電、發(fā)揮光刻抗反射層作用，極大減弱壓點連線金屬層的光刻反射強度，以利于壓點連線金屬層的光刻對準工藝。(3)本實用新型采用特定配比的鋁硅銅合金中，取代純鋁或純銅，有三個好處①、這樣配比的鋁硅銅合金，比純鋁的抗電遷移能力提高了近兩個數(shù)量級，大大地降低了器件的失效幾率、提高了器件的穩(wěn)定性、延長了器件的使用壽命、這樣配比的鋁硅銅合金，比純鋁的功耗要小，減少RC信號延遲，增加器件芯片的速度；③、這樣配比的鋁硅銅合金，t匕純銅的硬度要小很多，易于刻蝕，生產(chǎn)工藝簡單且易于控制，減少金屬連線的侵蝕現(xiàn)象。

圖I為本實用新型實施例完成步驟I后的壓點區(qū)域結構示意圖。圖2為本實用新型實施例完成步驟2后的壓點區(qū)域結構示意圖。圖3為本實用新型實施例完成步驟3后的壓點區(qū)域結構示意圖。圖4為本實用新型實施例完成步驟4后的壓點區(qū)域結構示意圖。圖5為本實用新型實施例完成步驟5后的壓點區(qū)域結構示意圖。圖6為本實用新型實施例完成步驟6后的壓點區(qū)域結構示意圖。圖7為本實用新型實施例完成步驟7后的壓點區(qū)域結構示意圖。[0026]圖8為本實用新型實施例完成步驟8后的壓點區(qū)域結構示意圖。圖9為本實用新型實施例完成步驟9后的壓點區(qū)域結構示意圖。圖10為本實用新型實施例完成步驟10后的壓點區(qū)域結構示意圖。圖11為本實用新型實施例完成步驟11后的壓點區(qū)域結構示意圖。圖12為本實用新型實施例完成步驟12后的壓點區(qū)域剖視結構示意圖。
圖13為本實用新型實施例完成步驟12后的壓點區(qū)域俯視結構示意圖。圖中1_體區(qū)，2-壓點區(qū)，3-第一介質(zhì)薄膜層，4-鈦鎢過渡層，5-第一層壓點連線金屬層，6-第二介質(zhì)薄膜層，7-第二層壓點連線金屬層，8-表面鈍化保護層，9-壓點凹槽。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步的闡述。為了方便說明，在以下的實施例中，相同的結構層次以相同的編號表示，所附圖樣、材料、層厚度、尺寸及其他細節(jié)，均是用于舉例說明之用，并非對本實用新型加以限制。參考圖12 13，一種中大功率半導體器件壓點的金屬連線結構，包括設有襯底區(qū)的中大功率半導體器件，所述襯底區(qū)設有體區(qū)I和壓點區(qū)2，其特征在于所述體區(qū)I上設有第一介質(zhì)薄膜層3，所述第一介質(zhì)薄膜層3中部設有溝槽和接觸孔，所述第一介質(zhì)薄膜層3的溝槽和接觸孔的深度穿透第一介質(zhì)薄膜層3至壓點區(qū)2 ;所述第一介質(zhì)薄膜層3的溝槽和接觸孔內(nèi)由下往上依次設有鈦鎢過渡層4和第一層壓點連線金屬層5 ;所述第一介質(zhì)薄膜層3上設有第二介質(zhì)薄膜層6，所述第二介質(zhì)薄膜層6中部設有溝槽和接觸孔，所述第二介質(zhì)薄膜層6的溝槽和接觸孔的深度穿透第二介質(zhì)薄膜層6至第一介質(zhì)薄膜層3 ;所述第二介質(zhì)薄膜層6的溝槽內(nèi)設有第二層壓點連線金屬層7 ;所述第二介質(zhì)薄膜層6上設有表面鈍化保護層8，所述表面鈍化保護層8的中部設有壓點凹槽9，所述壓點凹槽9的深度穿透表面鈍化保護層8至第二介質(zhì)薄膜層6。在本實施例中，所述第一介質(zhì)薄膜層3為單層介質(zhì)薄膜層或多層復合介質(zhì)薄膜層，所述第一介質(zhì)薄膜層3為二氧化娃、氮化娃、多晶娃、硼娃玻璃、磷娃玻璃、硼磷娃玻璃、無摻雜硅玻璃、旋涂硅玻璃或正硅酸四乙脂的一種或多種介質(zhì)薄膜層。在本實施例中，所述鈦鎢過渡層4的厚度為O. 03、. 05微米，優(yōu)先選用O. 04微米。在本實施例中，所述第一層壓點連線金屬層5和第二層壓點連線金屬層7均為鋁硅銅合金層，其厚度均為I. 5^2. 5微米，優(yōu)先選用2. O微米。在本實施例中，所述第二介質(zhì)薄膜層6的接觸孔為多孔狀介質(zhì)結構，所述第二介質(zhì)薄膜層6為二氧化硅或氮化硅的介質(zhì)薄膜層。在本實施例中，所述表面鈍化保護層8為氮化硅或磷硅玻璃的保護層。下面提供一種中大功率半導體器件壓點的金屬連線結構的制作方法，包括如下步驟。步驟1，如圖I所示，在硅片上完成了中大功率半導體器件的襯底區(qū)、有源區(qū)(包括體區(qū)I和壓點區(qū)2)等前道工序的制作。步驟2，如圖2所示，在硅片上淀積單層介質(zhì)薄膜層或多層復合介質(zhì)薄膜層，如二氧化硅、氮化硅、多晶硅、硼硅玻璃、磷硅玻璃、硼磷硅玻璃、無摻雜硅玻璃)、旋涂硅玻璃或正硅酸四乙脂等第一介質(zhì)薄膜層3。[0043]步驟3，如圖3所示，使用光刻和刻蝕的方法，在第一介質(zhì)薄膜層3中，形成溝槽和接觸孔結構，接觸孔的深度要穿透第一介質(zhì)薄膜層3，到達硅片襯底的有源區(qū)(包括壓點區(qū)2)。步驟4，如圖4所示，在硅片上淀積一層很薄的鈦鎢過渡層4，大約0. 04微米左右，該鈦鎢過渡層4有三種作用(I)、增強內(nèi)連線金屬層與有源區(qū)(包括壓點區(qū)2)的附著力、增強歐姆接觸的效果、減小歐姆接觸的電阻、降低器件的發(fā)熱量；(2)、阻擋壓點連線金屬原子向有源區(qū)的擴散，以避免PN結、絕緣層、介質(zhì)層的漏電；(3)、發(fā)揮光刻抗反射層作用，極大減弱壓點連線金屬層的光刻反射強度，以利于壓點連線金屬層的光刻對準工藝。步驟5，如圖5所示，在硅片上淀積第一層壓點連線金屬層5——招硅銅合金層，大約I. 5 2. 5微米左右。在鋁硅銅合金中，銅的含量0. 5% 4%，硅的含量0. 3% 0. 5%。以這樣配比的鋁硅銅合金取代純鋁或純銅，有三個好處(1)、這樣配比的鋁硅銅合金，比純鋁的抗電遷移能力提高了近兩個數(shù)量級，大大地降低了中大功率半導體器件的失效幾率、 提高了中大功率半導體器件的穩(wěn)定性、延長了中大功率半導體器件的使用壽命；(2)、這樣配比的鋁硅銅合金，比純鋁的功耗要小，減少RC信號延遲，增加半導體器件芯片速度；(3)、這樣配比的鋁硅銅合金，比純銅的硬度要小很多，易于刻蝕，生產(chǎn)工藝簡單且易于控制，減少金屬連線的侵蝕現(xiàn)象。步驟6，如圖6所示，使用金屬反刻方法，磨掉硅片表面的鋁硅銅合金，留下溝槽和壓點接觸孔中的鋁硅銅合金，構成第一層壓點連線金屬層5與硅片襯底有源區(qū)(壓點區(qū)域)的互連接觸，即完成了第一層壓點連線金屬層5與硅片襯底有源區(qū)(壓點區(qū)2)的金屬連線結構。步驟7，如圖7所示，在硅片上淀積第二介質(zhì)薄膜層6，如二氧化硅(Si02)、或氮化娃(Si3N4)等介質(zhì)薄膜層。步驟8，如圖8所示，使用光刻和刻蝕的方法，在第二介質(zhì)薄膜層6中，形成溝槽和壓點接觸孔結構，在壓點區(qū)域要作成多孔狀的介質(zhì)結構，溝槽和接觸孔的深度要穿透第二介質(zhì)薄膜層6，到達硅片的第一層連線金屬層5 ;壓點區(qū)域的第二介質(zhì)薄膜層6為介質(zhì)薄膜孔狀結構。步驟9，如圖9所示，在硅片上淀積第二層壓點連線金屬層7—招硅銅合金層，大約I. 5 2. 5微米左右，鋁硅銅合金的配比與步驟5相同。步驟10，如圖10所示，使用金屬反刻方法，磨掉硅片表面的鋁硅銅合金，留下溝槽中和壓點接觸孔的鋁硅銅合金，構成第二層壓點連線金屬層7與第一層壓點連線金屬層5互連接觸，即完成了第二層壓點連線金屬層7與第一層壓點連線金屬層5的連線結構。步驟11，如圖11所示，在硅片上淀積一表面鈍化保護層8，如氮化硅、或磷硅玻璃等保護層。步驟12，如圖12 13所示，使用光刻和刻蝕的方法，在表面鈍化保護層8中，形成壓點凹槽9，最終形成了壓點區(qū)域金屬連線結構；其中，圖12為中大功率半導體器件的壓點區(qū)域縱向剖面結構圖，圖13為中大功率半導體器件的壓點區(qū)域俯視結構圖。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，凡依本實用新型申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本實用新型的涵蓋范圍。
權利要求1.一種中大功率半導體器件壓點的金屬連線結構，包括設有體區(qū)和壓點區(qū)的中大功率半導體器件，其特征在于所述體區(qū)上設有第一介質(zhì)薄膜層，所述第一介質(zhì)薄膜層中部設有溝槽和接觸孔，所述第一介質(zhì)薄膜層的溝槽和接觸孔的深度穿透第一介質(zhì)薄膜層至壓點區(qū)；所述第一介質(zhì)薄膜層的溝槽和接觸孔內(nèi)由下往上依次設有鈦鎢過渡層和第一層壓點連線金屬層；所述第一介質(zhì)薄膜層上設有第二介質(zhì)薄膜層，所述第二介質(zhì)薄膜層中部設有溝槽和接觸孔，所述第二介質(zhì)薄膜層的溝槽和接觸孔的深度穿透第二介質(zhì)薄膜層至第一介質(zhì)薄膜層；所述第二介質(zhì)薄膜層的溝槽內(nèi)設有第二層壓點連線金屬層；所述第二介質(zhì)薄膜層上設有表面鈍化保護層，所述表面鈍化保護層的中部設有壓點凹槽，所述壓點凹槽的深度穿透表面鈍化保護層至第二介質(zhì)薄膜層。
2.根據(jù)權利要求I所述的中大功率半導體器件壓點的金屬連線結構，其特征在于所述第一介質(zhì)薄膜層為單層介質(zhì)薄膜層或多層復合介質(zhì)薄膜層。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的中大功率半導體器件壓點的金屬連線結構，其特征在于所述第一介質(zhì)薄膜層為二氧化硅、氮化硅、多晶硅、硼硅玻璃、磷硅玻璃、硼磷硅玻璃、無摻雜硅玻璃、旋涂硅玻璃或正硅酸四乙脂的介質(zhì)薄膜層。
4.根據(jù)權利要求I所述的中大功率半導體器件壓點的金屬連線結構，其特征在于所述鈦鎢過渡層的厚度為0. 03、. 05微米。
5.根據(jù)權利要求4所述的中大功率半導體器件壓點的金屬連線結構，其特征在于所述鈦鎢過渡層的厚度為0. 04微米。
6.根據(jù)權利要求I所述的中大功率半導體器件壓點的金屬連線結構，其特征在于所述第一層壓點連線金屬層和第二層壓點連線金屬層均為鋁硅銅合金層，其厚度均為I. 5^2. 5 微米。
7.根據(jù)權利要求I所述的中大功率半導體器件壓點的金屬連線結構，其特征在于所述第一層壓點連線金屬層和第二層壓點連線金屬層的厚度均為2. 0微米。
8.根據(jù)權利要求I所述的中大功率半導體器件壓點的金屬連線結構，其特征在于所述第二介質(zhì)薄膜層的接觸孔為多孔狀介質(zhì)結構。
9.根據(jù)權利要求I所述的中大功率半導體器件壓點的金屬連線結構，其特征在于所述第二介質(zhì)薄膜層為二氧化硅或氮化硅的介質(zhì)薄膜層。
10.根據(jù)權利要求I所述的中大功率半導體器件壓點的金屬連線結構，其特征在于所述表面鈍化保護層為氮化硅或磷硅玻璃的保護層。
專利摘要本實用新型涉及一種中大功率半導體器件壓點的金屬連線結構，包括設有體區(qū)和壓點區(qū)的中大功率半導體器件，所述體區(qū)上設有第一介質(zhì)薄膜層，所述第一介質(zhì)薄膜層中部設有深度穿透第一介質(zhì)薄膜層至壓點區(qū)的溝槽和接觸孔；所述第一介質(zhì)薄膜層的溝槽和接觸孔內(nèi)由下往上依次設有鈦鎢過渡層和第一層壓點連線金屬層；所述第一介質(zhì)薄膜層上設有第二介質(zhì)薄膜層，所述第二介質(zhì)薄膜層中部設有深度穿透第二介質(zhì)薄膜層至第一介質(zhì)薄膜層的溝槽和接觸孔；所述第二介質(zhì)薄膜層的溝槽內(nèi)設有第二層壓點連線金屬層；所述第二介質(zhì)薄膜層上設有表面鈍化保護層，所述表面鈍化保護層的中部設有深度穿透表面鈍化保護層至第二介質(zhì)薄膜層的壓點凹槽。該結構有效地消除產(chǎn)品失效機制、提高產(chǎn)品的性能。
文檔編號H01L23/528GK202434506SQ20112057041
公開日2012年9月12日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權日2011年12月31日
發(fā)明者林善彪, 林立桂, 梅海軍, 江桂欽, 熊愛華, 石建武 申請人:福建福順微電子有限公司