[发明专利]半导体器件及形成方法

说明书

本发明提出了一种半导体器件，包括：半导体衬底层，所述半导体衬底层上的氧化硅层，在所述半导体衬底层和所述氧化硅层之间的锗材料层，在所述锗材料层上的粘合层，以及在所述粘合层上的通孔金属层。本发明能够避免锗材料层遭到H₂O₂的破坏，从而提高了半导体器件的性能和可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及半导体中器件的金属互联技术。

背景技术

集成于CMOS的锗(Ge)工艺在硅基光电子、射频等领域具有广泛的应用潜力，例如应用在光电探测器以及高速调制器等。

集成于CMOS的锗(Ge)工艺需要在锗材料上方制造通孔(VIA or CT)，用于跟其他器件进行电连接。现有的VIA工艺流程为保证良好电接触，首先需要通过开孔将VIA or CT处对应的包覆层打开露出锗材料层。在此过程中，用于去除光阻层等杂质的清洗工艺通常带有H₂O₂。而锗材料虽然具有优异的特性，但容易跟H₂O₂产生化学反应，这样暴露出来的锗材料层会遭到H₂O₂的破坏，最终影响半导体器件的性能和可靠性。

因此，业内期望一种既能够保证导电性，又能够避免锗材料层被破坏，同时还能够跟现有CMOS工艺兼容的在锗材料层上制备通孔的方法。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种半导体器件，其特征在于，包括：半导体衬底层，所述半导体衬底层上的氧化硅层，在所述半导体衬底层和所述氧化硅层之间的锗材料层，在所述锗材料层上的粘合层，以及在所述粘合层上的通孔金属层。

根据本发明的一个方面的半导体器件的粘合层的材料是TiN或氮化钽。

根据本发明的一个方面的半导体器件中所述通孔金属层的上表面与所述氧化硅层的上表面齐平。

根据本发明的一个方面的半导体器件还包括在所述半导体衬底层和所述氧化硅层之间的金属硅化物层。

根据本发明的一个方面的半导体器件，其特征在于，所述金属硅化物层上也有通孔金属层，所述金属硅化物层上的所述通孔金属层和所述金属硅化物层之间也有粘合层。

本发明提出了一种形成半导体器件的方法，其特征在于，包括：在半导体衬底层上生长一层氧化硅层；在需要生长锗材料层的位置对所述氧化硅层进行刻蚀，直至暴露出所述半导体衬底层，然后形成锗材料层；在所述氧化硅层和所述锗材料层上形成粘合层；在所述粘合层上生长氧化硅层；去除多余的氧化硅层以及多余的粘合层使表面平坦化；再生长氧化硅层；在所述锗材料层的上方需要开孔的位置蚀刻以形成通孔；在所述半导体器件的表面再形成一层通孔金属层；对所述半导体器件的表面进行平坦化。

根据本发明的一个方面的形成半导体器件的方法中氧化硅层的生长方法是原子层沉积、物理气相淀积、化学气相淀积、等离子体增强型化学气相淀积工艺中的一种。

根据本发明的一个方面的形成半导体器件的方法中对所述氧化硅层进行刻蚀采用等离子刻蚀工艺。

根据本发明的一个方面的形成半导体器件的方法中粘合层的材料采用氮化钛。

根据本发明的一个方面的形成半导体器件的方法中粘合层的材料采用金属钽。

根据本发明的一个方面的形成半导体器件的方法中在所述半导体器件的表面电镀一层粘合层的步骤中粘合层的厚度达到或者超过100A。

根据本发明的一个方面的形成半导体器件的方法中去除多余的氧化硅层以及多余的粘合层后，保留的粘合层在所述锗材料层上方。