[发明专利]半导体表面具有导线迹的半导体器件制造方法

说明书

本发明涉及一种半导体器件的制造方法，该器件的半导体片具有由半导体区与其周围的氧化区构成的表面，在此表面上有用金属层形成的导线迹（conductor    track），然后在该表面的半导体部份上淀积一层氧化硅绝缘层。

能够这样来制备导线迹使它既在半导体区上方又在氧化区上方伸展，并与半导体区连接，所以，例如，导线迹就与位于半导体区内的场效应晶体管的源区或漏区相连接。然后导线可以进一步通过淀积复盖在导线上的氧化硅绝缘层上的联接窗口而与金属层相连接，该金属层制备于氧化硅绝缘层之上。该导线也可进一步地连接到也制备于半导体的表面上的多晶硅的导线迹上。于是这两种导线迹可以用一层氧化硅的绝缘层复盖。因此，例如，一个制备于半导体区内的场效应晶体管的漏区或源区可以连接到另一个制备于半导体片上的场效应管的栅极上。然而，导线迹也可以这样布置，以使它仅在氧化区上方或仅在半导体区上方延伸。在这些情况下，可以用它来形成不同的内部连线。

欧洲专利申请No.190070中说明书的开始一段公开了一种与上述类似的一种方法。在该专利中用钛、钒、铬、锆、铌、钼、铪、钽或钨层形成导线迹。氧化硅绝缘层可以用已知的淀积氧化硅的各种方法淀积在半导体片表面的导线迹上。

实际上，已经发现，利用现有的方法可能会引起一些问题。例如，被氧化硅复盖的导线迹会具有比根据其性质所预料的金属线迹大得多的电阻。在某些情况，人们也已发现，导线迹甚至被完全断开。如果采用获得优良阶梯复盖的淀积工艺来制备氧化硅层的话，这个问题尤其明显。然而，在制造具有电路元件的半导体器件（例如具有亚微米尺度的场效应管）时，这种淀积工艺是非常必要的。

因为本发明的目的特别是改进开头一段所提及的方法，从而，能够借助于一种淀积工艺将氧化硅层淀积在半导体片表面的金属导线迹上，既能获得优良的阶梯复盖，又不会影响导线迹的电学性能。

为此目的，本发明的方法其特征在于：在导线迹表面上制备氧化硅层之前，先在导线迹上制备一层防氧化材料的顶层。

本发明基于对以下事实的认识：即在采用能获得优良阶梯复盖性的淀积工艺淀积氧化硅的过程中，钛、钒、铬、锆、铌、钼、铪、钽或钨的导线迹很容易被氧化。在这种工艺中，半导体片被加热到650℃以上，同时含硅的混合气体通过半导体片，实际上该混合气体总是含有氧化性组分，例如在含有二氯甲硅烷的混合气体中，要么含有含氧的杂质，要么含有氧的化合物，在这种条件下该金属容易被氧化。当温度低于450℃时，这类情况实际上不会发生。但是在此温度时也不能淀积具有优良阶梯复盖性的氧化硅层。由于所说的氧化作用，导线迹会受腐蚀，电阻可能会变得很高，甚至完全断开。

依据本发明提供的措施，在氧化硅绝缘层沉积过程中，导线迹的此种氧化作用可以被阻止。

可以利用氮化硅或氧化硅来制造防氧化的顶层。然而，由于上述原因此种防氧化顶层应在低温下沉积，比如，通过等离子体淀积工艺而制备。但是这种淀积层的阶梯复盖性差。

本发明的一种优化实施例其特征在于：导线迹上有一层非晶硅的防氧化顶层。这种非晶硅层可利用溅射淀积工艺很容易在较低的温度下淀积而成并具有良好的阶梯复盖，或者利用另一种淀积工艺，在此工艺中非晶硅由含甲硅烷的蒸汽淀积而成。在后一种工艺中，金属表面对甲硅烷的分解反应起催化作用，所以这种反应可以在低于450℃的温度下发生。事实上，是在上述金属不被氧化的条件下实施这些工艺的。进一步还发现，在氧化硅在导线迹上淀积的过程中，非晶硅本身基本上没有氧化。还发现，此顶层非常致密以致于实际上观察不到下面金属的氧化。

根据本发明，最好在导线迹上制备厚度至少为3毫微米的非晶硅顶层。已发现，具有该最小厚度的非晶硅层充分地保护了下面金属不被氧化。

根据本发明，以非常适用的手段制备具有顶层的导线迹的一种方法，其特征在于：导线迹以具有顶层的形式来制备，其中先将防氧化材料制备于表面上的金属层上，然后将并列的两层蚀刻成与导线迹相同的图形。金属层和防氧化层都可以利用溅射工艺淀积得到。这两层都可以在一次工艺步骤中在同一设备中得到。

更进一步，最好首先将防氧化层蚀刻成图形，随后把防氧化材料层的图形盖住，同时进行蚀刻，在下面的金属层中就得到相同的图形。这样顶层形成厚度例如为5毫微米的很薄的掩模。结果，底下的金属层可以被通过掩模开口的液态蚀刻剂很好地浸湿。结果，例如能够形成相当窄的导线迹，导线迹的间距可小于1微米。举例来讲，与非晶硅的顶层相比，这些金属层可以在过氧化氢溶液中非常有选择性地被蚀刻掉。