落在金属层上方的金属氧化物蚀刻停止层上的干法蚀刻工艺以及由此形成的结构制造技术

本申请公开一种微电子器件(300)，其包括在第一介电层(302)上的金属层(304)。蚀刻停止层(306)设置在金属层(304)上方并且在与金属层(304)直接相邻的第一介电层(302)上。蚀刻停止层(306)包括金属氧化物，并且厚度小于10纳米。第二介电层(308)设置在蚀刻停止层(306)上方。从向下延伸至蚀刻停止层(306)的蚀刻区域(310)去除第二介电层(308)。蚀刻区域(310)至少部分地在金属层(304)上方延伸。在微电子器件(300)的一种版本中，蚀刻停止层(306)可以在蚀刻区域(310)中在金属层(304)上方延伸。在另一种版本中，蚀刻停止层(306)可以在蚀刻区域(310)中去除。通过使用等离子体蚀刻工艺蚀刻第二介电层(308)，并停止在蚀刻停止层(306)上，形成微电子器件(300)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】落在金属层上方的金属氧化物蚀刻停止层上的干法蚀刻工艺以及由此形成的结构
本申请总体涉及微电子器件，并且更具体地涉及集成电路中的金属层。
技术介绍
微电子器件经常包括铂、金等的金属层。金属层可以用在诸如热敏电阻、离子敏感场效应晶体管(ISFET)等的传感器中。微电子器件的制造经常需要蚀刻穿过包含二氧化硅、氮化硅等的上覆介电层以暴露金属层。蚀刻二氧化硅和氮化硅并且然后停止在金属层上是具有挑战性的。湿法蚀刻工艺由于蚀刻掩模的底切(undercutting)而缺乏横向尺寸控制。干法蚀刻(诸如反应离子蚀刻(RIE))趋于去除一部分金属层，并且将金属重新沉积在上覆介电层和蚀刻掩模的侧壁上，从而使蚀刻掩模的去除复杂化并可能污染蚀刻设备。此外，介电层对诸如铂和金的金属的粘附通常是不可靠的。
技术实现思路
微电子器件包括第一介电层和在第一介电层上的金属层。蚀刻停止层设置在金属层和与金属层直接相邻的第一介电层上方。蚀刻停止层包括金属氧化物，并且厚度小于10纳米。第二介电层设置在蚀刻停止层上方。从至少部分地在金属层上方延伸的蚀刻区域中去除第二介电层。在一方面，蚀刻停止层可以在蚀刻区域中在金属层上方延伸。在另一方面，蚀刻停止层可以在蚀刻区域中去除。通过使用等离子体蚀刻工艺蚀刻第二介电层并停止在蚀刻停止层上，形成微电子器件。附图说明图1是包括金属层的示例微电子器件的横截面。图2A至图2H是在示例形成方法的阶段中描绘的包括金属层的微电子器件的横截面。图3是包括金属层的另一示例微电子器件的横截面。图4A至图4E是在另一示例形成方法的阶段中描绘的包括金属层的微电子器件的横截面。图5是包括金属层的另一示例微电子器件的横截面。图6A至图6D是在进一步的示例形成方法的阶段中描绘的包括金属层的微电子器件的横截面。图7是包括金属层的另一示例微电子器件的横截面。图8A至图8D是在另一示例形成方法的阶段中描绘的包括金属层的微电子器件的横截面。具体实施方式这些附图未按比例绘制。本说明书不受动作或事件的图示顺序的限制，因为某些动作或事件可以以不同的顺序和/或与其他动作或事件同时发生。此外，一些图示的动作或事件对于实现根据本说明书的方法来说是可选的。微电子器件包括第一介电层和在第一介电层上的金属层。蚀刻停止层设置在金属层和与金属层直接相邻的介电层上方。蚀刻停止层包括金属氧化物，并且厚度小于10纳米。第二介电层设置在蚀刻停止层上方。从蚀刻区域去除第二介电层，该蚀刻区域从第二介电层的顶表面延伸到蚀刻停止层的顶表面，并且至少部分地在金属层上方横向延伸。在一方面，蚀刻停止层可以在蚀刻区域中在金属层上方延伸。在另一方面，蚀刻停止层可以在蚀刻区域中去除。通过使用等离子体蚀刻工艺蚀刻第二介电层并停止在蚀刻停止层上，形成微电子器件。为了描述的目的，术语“横向”是指平行于微电子器件的顶表面的平面的方向。在本说明书中可以使用诸如顶部、上方、之上、向上、之下和下方的术语。这些术语不应解释为限制结构或元件的位置或取向，而是应当用于提供结构或元件之间的空间关系。为了描述的目的，如果元件被称为与另一元件相邻，则该元件可以与另一元件直接相邻，或者可以存在中间元件。如果元件被称为与另一元素直接相邻，则不存在其他故意设置的中间元件。图1是包括金属层的示例微电子器件的横截面。微电子器件100包括第一介电层102。第一介电层102可以包括例如二氧化硅、有机硅玻璃(OSG)、磷硅玻璃(PSG)、硼磷硅玻璃(BPSG)、氧氮化硅、氮化硅、氧氮化硅碳、玻璃或蓝宝石。第一介电层102可以是硅衬底上方的热生长二氧化硅层。金属层104设置在第一介电层102上。金属层104可以包括例如铂、金、铱、银、钯、铑、钌、铼镍、铜或其组合。金属层104中的其他金属在该示例的范围内。金属层104可以具有例如10纳米至1微米的厚度。在该示例中，如图1所描绘的，金属层104可以设置在第一介电层102的平面表面上。蚀刻停止层106设置在金属层104上方和与金属层104直接相邻的第一介电层102上方。蚀刻停止层106可以可选地完全跨第一介电层102延伸。蚀刻停止层106的厚度小于10纳米。蚀刻停止层106包括至少一种金属氧化物，诸如氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化铪、氧化钒或氧化钽。蚀刻停止层106具有与第一介电层102的成分不同的成分。第二介电层108设置在蚀刻停止层106上方。第二介电层108可以包括例如二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。第二介电层108具有与蚀刻停止层106的成分不同的成分。第二介电层108具有至少100纳米的厚度，以便充分保护微电子器件100免受污染或机械损坏。微电子器件100在蚀刻区域110中没有第二介电层108。蚀刻区域110从蚀刻停止层106的顶表面114向上延伸到第二介电层108的顶表面112，并且在金属层104的至少一部分上方横向延伸。在该示例中，如图1所描绘的，蚀刻区域110可以在整个金属层104上方延伸。如图1所描绘的，蚀刻停止层106可以可选地存在于蚀刻区域110中，并且跨蚀刻区域110延伸。可替代地，蚀刻区域110的一部分或全部可以没有蚀刻停止层106。第二介电层108的面向蚀刻区域110的侧表面116可以是直的，这是不容易通过湿法蚀刻工艺获得的，并且指示蚀刻区域110由等离子体工艺形成。湿法蚀刻工艺通常产生弯曲的侧表面。第二介电层108的面向蚀刻区域110的侧表面116可以是基本竖直的，如图1所描绘的，或与竖直方向成角度，诸如最多20度。该示例的金属层104可以被一个或多个电连接件118接触。在该示例中，电连接件118可以位于第一介电层102中。该示例的电连接件118可以包括例如通孔120和互连件122。电连接件118的其他配置，可选地与其他部件一起，在该示例的范围内。金属层104可以为诸如热敏电阻的传感器提供感测元件。使蚀刻区域110没有第二介电层108可以有利地实现金属层104和与微电子器件100接触的环境之间的物理耦合。在微电子器件100在一些环境中(诸如在氧化环境中或在高于100℃的高温下)的操作期间，蚀刻停止层106可以减少金属层104的损失。使蚀刻停止层106的厚度小于10纳米可以有利地在金属层104和环境之间提供期望水平的物理耦合。图2A至图2H是在示例形成方法的阶段中描绘的包括金属层的微电子器件的横截面。参照图2A，微电子器件200包括第一介电层202，其可以具有参照图1的第一介电层102所描述的成分。对于在硅衬底上形成第一介电层202的情况，可以诸如通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺、低压化学气相沉积(LPCVD)工艺、使用氢倍半硅氧烷(HSQ)的旋涂工艺或热氧化工艺来形成第一介电层202。微电子器件200可以包括在第一介电层202中或穿过第一介电层202的电连接件218。电连接件218可以包括延伸到第一介电层202的表面的通孔220，以及与通孔220接触的互连件222。在第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微电子器件，其包括：/n第一介电层；/n在所述第一介电层上方的金属层；/n在所述第一介电层上的蚀刻停止层，所述蚀刻停止层包括金属氧化物，所述蚀刻停止层的厚度小于10纳米；以及/n在所述蚀刻停止层上的第二介电层，其中蚀刻区域从所述蚀刻停止层的顶表面向上延伸到所述第二介电层的顶表面，并且至少部分地在所述金属层上方横向延伸，所述蚀刻区域没有所述第二介电层。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180327 US 15/936,4341.一种微电子器件，其包括：
第一介电层；
在所述第一介电层上方的金属层；
在所述第一介电层上的蚀刻停止层，所述蚀刻停止层包括金属氧化物，所述蚀刻停止层的厚度小于10纳米；以及
在所述蚀刻停止层上的第二介电层，其中蚀刻区域从所述蚀刻停止层的顶表面向上延伸到所述第二介电层的顶表面，并且至少部分地在所述金属层上方横向延伸，所述蚀刻区域没有所述第二介电层。


2.根据权利要求1所述的微电子器件，其中所述蚀刻区域没有所述蚀刻停止层。


3.根据权利要求1所述的微电子器件，其中所述金属层包括选自由铂、金、铱、银、钯、铑、钌、铼镍、铝和铜组成的组中的金属。


4.根据权利要求1所述的微电子器件，其中所述金属氧化物选自由氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化铪、氧化钒和氧化钽组成的组。


5.根据权利要求1所述的微电子器件，其中所述蚀刻区域在所述金属层的所有侧面上延伸超过所述金属层。


6.根据权利要求1所述的微电子器件，其中所述蚀刻区域在所述蚀刻停止层下方延伸，并且其中所述蚀刻区域没有所述第一介电层。


7.根据权利要求1所述的微电子器件，进一步包括至所述金属层的电连接件，所述电连接件位于所述第一介电层中。


8.根据权利要求1所述的微电子器件，进一步包括至所述金属层的电连接件，所述电连接件包括穿过所述蚀刻停止层至所述金属层的引线键合，其中所述引线键合接触所述蚀刻停止层。


9.根据权利要求1所述的微电子器件，其中所述蚀刻区域的宽度小于所述第二介电层的厚度。


10.根据权利要求1所述的微电子器件，其中所述第二介电层的面向所述蚀刻区域的侧表面是直的。


11.根据权利要求1所述的微电子器件，其中所述金属层设置在所述第一介电层中的沟槽中。


12.根据权利要求1所述的微电子器件，其中所述第一介电层包括选自由二氧化硅、氮化硅和氮氧化硅组成的组的介电材料，并且所述第二介电层包括选自由二氧化硅、氮化硅和氧氮化硅组成的组的介电材料。


13.一种形成微电子器件的方法，其包括：
形成第一介电层；
在所述第一介电层上方形成金属层；
在所述金属层和与所述金属层直接相邻的所述第一介电层上方形成蚀刻停止层，所述蚀刻停止层...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·梅耶，M·H·恩泽伯格海姆，R·波尔特，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US