半导体结构及其形成方法与流程

文档序号:13178034阅读:238来源:国知局
技术领域本发明涉及半导体技术领域,特别是涉及一种半导体结构及其形成方法。

背景技术:
在半导体制造过程中,由于机台故障、生产调度等原因,不可能使得制造中的产品一直处于加工状态,同样的对于已经完成(某一段制程)的产品,也通常需要暂存。图1示出了常见的形成铝金属垫后的半导体结构的示意图。请参考图1,所述半导体结构包括多层金属层2,多层金属层2通过金属层间介质层(InterMetalDielectric,IMD)1进行隔离,各金属层2通过插塞连通。位于顶层的金属层通过一开口暴露出一部分以形成铝金属垫3。目前的一些产品的IMD层1的材质是氟硅玻璃(FluorinatedSilicateGlass,FSG),在存放一定时间后,其中的氟离子会沿着切割道(scribeline)4逸出。此外,在某些工艺例如在钝化层刻蚀(PAetch)时,会用到四氟化碳(CF4)作为刻蚀气体,也容易产生氟离子残留。这些过程产生的氟离子,通过与水的结合而与铝金属垫发生如下反应:Al2O3+xF-+xH+→Al2-x/3O3-xFx+x/3Al(OH)3如图2所示,上述反应会使得铝金属垫3表面形成结晶4,产生缺陷,尽管这些结晶4可以被去除,但是去除后会在原位形成凹坑,从而影响产品质量,降低客户满意度,还会影响产能,增加生产成本。目前,为了降低上述反应的发生,常见做法是将容纳有晶圆的晶盒(Pod)放置在氮气柜中。该做法其实是通过不断流动的氮气稀释铝金属垫附近的氟离子,以对铝金属垫起到一定的保护效果,但是并不能够从根本上预防上述缺陷的生成,还需要进行定期检测,浪费了人力物力。

技术实现要素:
本发明的一个目的在于,提供一种半导体结构及其形成方法,降低甚至避免铝金属垫表面形成结晶。为解决上述技术问题,本发明提供一种半导体结构的形成方法,包括:提供前端结构,所述前端结构形成有铝金属垫;在所述前端结构上形成一层隔离层,以阻挡并吸附所述前端结构中逸出或残留的氟离子;以及刻蚀所述隔离层以暴露出铝金属垫。可选的,对于所述的半导体结构的形成方法,所述隔离层的材料为富硅氧化物。可选的,对于所述的半导体结构的形成方法,所述提供前端结构的步骤包括:提供一半导体基底,所述半导体基底中形成有器件结构;在所述半导体基底上形成多层金属层、用以连接相邻金属层的金属插塞以及位于所述多层金属层之间的用以隔离相邻金属层的金属层间介质层。可选的,对于所述的半导体结构的形成方法,所述提供前端结构的步骤还包括:形成一保护层,所述保护层覆盖在多层金属层的顶层金属层上。可选的,对于所述的半导体结构的形成方法,所述顶层金属层的材质为铝。可选的,对于所述的半导体结构的形成方法,所述提供前端结构的步骤还包括:形成所述保护层后,刻蚀所述保护层形成开口,所述开口暴露出部分顶层金属层以形成所述铝金属垫。相应的,本发明还提供一种半导体结构,包括具有铝金属垫的前端结构以及覆盖所述前端结构的隔离层,所述隔离层用以阻挡并吸附所述前端结构中逸出的氟离子,所述隔离层暴露出所述铝金属垫。可选的,对于所述的半导体结构,所述隔离层的材料为富硅氧化物。可选的,对于所述的半导体结构,所述前端结构包括:半导体基底;形成于所述半导体基底上的多层金属层、用以连接相邻金属层的金属插塞以及位于所述多层金属层之间的用以隔离相邻金属层的金属层间介质层;以及覆盖在所述多层金属层的顶层金属层上的保护层,所述保护层具有开口,所述铝金属垫为通过所述开口暴露出的部分顶层金属层,所述顶层金属层的材质为铝。在本发明提供的半导体结构及其形成方法中,在具有铝金属垫的前端结构上覆盖一层隔离层,以阻挡并吸附前端结构中逸出或残留的氟离子,该隔离层暴露出所述铝金属垫。相比现有技术,隔离层的存在一方面阻止了氟离子的逸出,另一方面还能够吸附氟离子,从而尽可能的降低甚至避免了氟离子与铝金属垫的接触,防止了铝金属垫表面缺陷的产生,也就提高了产品质量,节约成本。附图说明图1为现有技术中常见的形成铝金属垫后的半导体结构的示意图;图2为现有技术中在铝金属垫上形成的缺陷的显示图像;图3为本发明实施例中半导体结构的形成方法的流程图;图4-图6为本发明实施例中半导体结构在形成过程中的结构示意图。具体实施方式下面将结合示意图对本发明的半导体结构及其形成方法进行更详细的描述,其中表示了本发明的优选实施例,应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明,而仍然实现本发明的有利效果。因此,下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道,而并不作为对本发明的限制。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。本发明的核心思想是,通过在具有铝金属垫的前端结构上形成一层隔离层,以预防前端结构中逸出的氟离子及刻蚀残留的氟离子与铝金属垫的接触,从而能够防止铝金属垫受到侵蚀。以下列举所述半导体结构及其形成方法的较优实施例,以清楚说明本发明的内容,应当明确的是,本发明的内容并不限制于以下实施例,其他通过本领域普通技术人员的常规技术手段的改进亦在本发明的思想范围之内。请参考图3所示的流程图,所述半导体结构的形成方法包括:步骤S101:提供前端结构,所述前端结构形成有铝金属垫。如图4所示,所述提供前端结构包括先形成半导体基底10,所述半导体基底10中形成有器件结构,所述半导体基底10可以是单晶硅、多晶硅或非晶硅衬底,也可以是硅、锗、硅锗化合物或砷化镓等材料形成的衬底,还可以是其他半导体材料形成的衬底,所述半导体基底10上可以具有外延层或绝缘层上硅结构,所述器件结构包括形成于半导体基底10中的有源区、源漏区以及相应埋层结构等,这里不一一列举。然后,在所述半导体基底10上形成多层金属层、用以电连接相邻金属层的金属插塞以及形成于多层金属层之间的用以隔离相邻金属层的金属层间介质层(InterMetalDielectric,IMD)13,图4中示意性的示出了金属层11、12,并非表示仅有两层金属层,也并非表示具有如图所示的形状和尺寸,所标注的IMD层13同理。所述金属层的层数当依据实际需要进行选择。其中金属层12在本发明中为顶层金属层,通常情况下,作为顶层金属层的材质采取金属铝。之后,在所述金属层12上方形成一层保护层15。所述保护层例如可以是经由CVD工艺形成的氧化硅,此为现有技术,本发明对此不作详述。接着,通过光刻刻蚀工艺将保护层15开口,暴露出部分金属层12,从而暴露出的这部分金属就作为了铝金属垫121。由图4还可知,所述提供前端结构还包括形成切割道(scribeline)14,其为本领域技术人员所熟知的内容,本发明对此不做赘述。步骤S102:在所述前端结构上形成一层隔离层,以阻挡并吸附前端结构中逸出或残留的氟离子。如图5所示,所述隔离层16完全覆盖了保护层15、铝金属垫121及切割道14的外壁。在本发明实施例中,所述隔离层16的存在主要有着两方面的作用。一是用于隔离氟离子继续向外逸出,二是利用该隔离层16对氟离子进行吸收。结合这两方面,基本上能够避免氟离子对铝金属垫121的侵蚀。较佳的,在本实施例中,所述隔离层16的材料为富硅氧化物(SRO),可以采用CVD工艺沉积形成。当然,所述隔离层16还可以是其他材质,也并非必须要满足上述两方面的作用,一般情况下满足任一方面就能够有效改善铝金属垫产生缺陷的状况。步骤S103:刻蚀所述隔离层以暴露出铝金属垫。如图6所示,可以采用湿法刻蚀工艺将隔离层16位于铝金属垫121上方的部分去除,以将铝金属垫121暴露出来。经过隔离层16的沉积,将除铝金属垫121之外的区域隔离,尤其是隔离了切割道14,基本上避免了氟离子与铝金属垫121发生反应。经过上述制造过程,可以获得一种半导体结构,如图6所示,所述半导体结构包括前端结构以及覆盖所述前端结构的隔离层16。所述前端结构包括半导体基底10,形成于所述半导体基底10上的多层金属层11、12,相邻金属层之间由IMD层13相隔离,以及覆盖在所述多层金属层的顶层金属层12上的保护层15,所述保护层15具有开口,所述铝金属垫121为通过所述开口暴露出的部分顶层金属层。所述隔离层16用以阻挡并吸附前端结构中逸出或残留的氟离子,同时所述隔离层暴露出所述铝金属垫。优选的,所述隔离层16的材料为富硅氧化物,从而既能够隔离氟离子继续向外逸出,又可以利用该隔离层16对氟离子进行吸收,从而起到最佳的防护效果。显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
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