改善热载子注入效应的方法技术

一种改善热载子注入效应（Ｈｏｔ　　Ｃａｒｒｉｅｒ　　Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　　Ｅｆｆｅｃｔ；ＨＣＩ　　Ｅｆｆｅｃｔ）的方法，包括步骤：提供一基材；以及形成一焊垫层位于部分的该基材上，其中该焊垫层包括所需的多个电路图案以及多个空置图案（Ｄｕｍｍｙ　　Ｐａｔｔｅｒｎｓ），且该焊垫层具有一图案密度。该方法在半导体的铜工艺中，于蚀刻铝焊垫（ＡｌＰａｄ）时，设置多个空置图案（Ｄｕｍｍｙ　　Ｐａｔｔｅｒｎｓ），以缩短铝焊垫的蚀刻时间。因此，可降低蚀刻的等离子体对元件的伤害，进而可延长元件的热载子注入的退化时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种改善热载子注入效应(Hot Carrier Injection Effect；HCIEffect)的方法，特别涉及一种通过增加铝焊垫(Al Pad)的图案密度来缩短铝焊垫的蚀刻时间以。
技术介绍
在半导体工艺中，当电子在电场中时，电子因正电位的吸引会加速而得到动能，此具有高动能的电子即称为热载子。举例而言，当金氧半导晶体管(MOS Transistor)的通道长度缩短时，若施加的电压大小维持不变，则通道内的横向电场将会上升。如此一来，通道内的电子受到电场的加速后，电子的能量获得大幅提升。由于这些受到电场加速的电子所具有的能量较其它处于热平衡状态下的电子所具有的能量还高，尤其在通道与漏极接合的区域，因此称为热载子。当元件产生热载子效应时，元件的电性呈现不稳定状态，而导致元件的电性可靠度下降。此外，随着半导体元件的微缩化趋势，元件因受到电阻电容延迟(RCDelay)增加的影响，而使得其运算速度明显减慢。因此，在半导体工艺进入深亚微米甚至纳米级的此时，面对更高集成度的电路设计，目前均采用低电阻的铜(Cu)金属来当作导线材料，以有效改善电阻电容延迟的现象。除了电阻较低的优势外，以铜金属作为导线材料的集成电路元件可承受更密集的电路排列，而可大幅缩减金属层数量。如此一来，不仅可降低生产成本，还可提升元件的运算速度。铜具有较佳的抗电致迁移(Electronmigration)能力，因此以铜金属作为导线的元件的另一项优势为，此元件具有更长的寿命及较佳的稳定性。然而，半导体的铜工艺相当容易引发电荷效应(Charging Effect)。在半导体的铜工艺进行期间，举凡沉积以及蚀刻等利用等离子体方式来进行的步骤，等离子体中的带电原子团或带电离子相当容易残留，并顺着内连线侵入元件的堆叠结构中，进而积聚在元件中。这样电荷积聚的效应，无法利用额外的回火(Anneal)步骤来予以消减。于是，积聚在元件中的等离子体电荷会导致更为严重的热载子注入效应，而使得元件的热载子退化时间大幅缩短。如此一来，元件的电性稳定度将大幅滑落，导致元件的可靠度明显下降，工艺合格率不佳。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，其在蚀刻铝焊垫时，除了原有的图案外，再额外设置空置图案(Dummy Pattern)，以增加铝焊垫的图案密度。因此，可大幅缩短铝焊垫的蚀刻时间。本专利技术的另一目的是提供一种，可缩短铝焊垫的蚀刻时间，因此可有效减少蚀刻等离子体伤害元件的时间。本专利技术的又一目的是提供一种，可大幅缩减等离子体作用的时间，因此可减少等离子体中的带电载子在元件中的积聚量。如此一来，可延长元件的热载子注入的时间，改善元件的电性可靠度。根据本专利技术的上述目的，提出一种，至少包括下列步骤首先提供一基材，其中此基材上至少已形成一栅极以及多个金属内连线层堆叠在上述的栅极上。接着，形成一导电层覆盖在上述的金属内连线层上。然后，进行一蚀刻步骤，以形成一焊垫层位于部分的金属内连线层上，其中此焊垫层至少包括多个电路图案以及多个空置图案，且此焊垫层具有一图案密度。依照本专利技术一较佳实施例，金属内连线层的材质较佳为铜，且焊垫层的材质较佳为铝。而且，形成焊垫层所进行的蚀刻步骤较佳是利用等离子体蚀刻的方式。此外，焊垫层的图案密度较佳是大于20％。具体地说，本专利技术提供一种改善热载子注入效应(HCI Effect)的方法，包括提供一基材；以及形成一焊垫层位于部分的该基材上，其中该焊垫层包括所需的多个电路图案以及多个空置图案(Dummy Patterns)，且该焊垫层具有一图案密度。根据上述构想的，其中该基材上已形成一栅极以及堆叠在该栅极上的多个金属内连线层。根据上述构想的，其中所述金属内连线层的材质为铜(Cu)。根据上述构想的，其中该焊垫层的材质为铝(Al)。根据上述构想的，其中形成该焊垫层的步骤还包括形成一焊垫材料层覆盖在该基材上；以及进行一蚀刻步骤，以去除部分的该焊垫材料层，而在该基材上形成所述电路图案以及所述空置图案。根据上述构想的，其中该蚀刻步骤利用一等离子体蚀刻方式。根据上述构想的，其中该基材上还包括多个切割巷，且所述空置图案位于所述切割巷上。根据上述构想的，其中该焊垫层的该图案密度大于20％。本专利技术还提供一种，包括提供一基材，其中该基材上已形成一栅极以及多个金属内连线层堆叠在该栅极上；形成一导电层覆盖在所述金属内连线层上；以及对该导电层进行一蚀刻步骤，以形成一焊垫层位于部分的所述金属内连线层上，其中该焊垫层包括多个电路图案以及多个空置图案，且该焊垫层具有一图案密度。根据上述构想的，其中所述金属内连线层的材质为铜。根据上述构想的，其中该导电层的材质为铝。根据上述构想的，其中该蚀刻步骤利用一等离子体蚀刻方式。根据上述构想的，其中该基材上还包括多个切割巷，且所述空置图案位于所述切割巷上。根据上述构想的，其中该焊垫层的该图案密度大于20％。本专利技术还提供一种，包括提供一基材，其中该基材上已形成一栅极以及多个铜内连线层堆叠在该栅极上；以及形成一铝焊垫层位于部分的所述铜内连线层上，其中该铝焊垫层包括多个电路图案以及多个空置图案，且该铝焊垫层具有一图案密度。根据上述构想的，其中形成该铝焊垫层的步骤还包括形成一铝层覆盖在所述铜内连线层上；以及进行一蚀刻步骤，以去除部分的该铝层，而在所述铜内连线层上形成所述电路图案以及所述空置图案。根据上述构想的，其中该蚀刻步骤利用一等离子体蚀刻方式。根据上述构想的，其中该基材上还包括多个切割巷，且所述空置图案位于所述切割巷上。根据上述构想的，其中该铝焊垫层的该图案密度大于20％。本专利技术还提供一种，包括提供一基材，其中该基材上已形成一栅极以及多个铜内连线层堆叠在该栅极上；形成一铝层覆盖在所述铜内连线层上；以及进行一蚀刻步骤，以形成一铝焊垫层位于部分的所述铜内连线层上，其中该铝焊垫层包括多个电路图案以及多个空置图案，且该铝焊垫层具有一图案密度，且该铝焊垫层的该图案密度大于20％。根据上述构想的，其中该蚀刻步骤利用一等离子体蚀刻方式。由于额外加入数个空置图案，可增加焊垫层的图案密度。如此一来，可大幅缩减焊垫层的等离子体蚀刻时间，进而减短等离子体伤害元件的时间。因此，可降低等离子体的带电载子在元件上的积聚量，有效改善元件的热载子注入效应，延缓热载子注入的时间。附图说明图1绘示依照本专利技术一较佳实施例的一种元件结构的剖面图。图2绘示依照本专利技术一较佳实施例的一种焊垫层的俯视图。100基材102漏极104源极106栅极介电层108栅极110介电层112插塞114金属层 116介电层118插塞120金属层122介电层124插塞 126金属层128焊垫材料层130焊垫层132电路图案 134空置图案具体实施方式本专利技术揭示一种，通过增加铝焊垫的图案密度，来缩减等离子体蚀刻的时间。因此，可降低等离子体对元件的伤害，而改善元件的热载子注入效应，进而达到提升元件的电性可靠度的目的。为了使本专利技术的叙述更加详尽与完备，可参照下列描述并配合图1与图2。请参照图1，图1绘示依照本专利技术一较佳实施例的一种元件结构的剖面图。本专利技术的首先提供半导体的基材100。再利用比如快速热氧化的方式于基材100的表面上形成一层薄薄的栅极介电层106。待栅极介电层106形成后，利用比如化学气相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改善热载子注入效应的方法，其中包括：提供一基材；以及形成一焊垫层位于部分的该基材上，其中该焊垫层至少包括所需的多个电路图案以及多个空置图案，且该焊垫层具有一图案密度。

【技术特征摘要】
US 2003-12-22 10/742,9651.一种改善热载子注入效应的方法，其中包括提供一基材；以及形成一焊垫层位于部分的该基材上，其中该焊垫层至少包括所需的多个电路图案以及多个空置图案，且该焊垫层具有一图案密度。2.如权利要求1所述的改善热载子注入效应的方法，其特征在于，该基材上至少已形成一栅极以及堆叠在该栅极上的多个金属内连线层。3.如权利要求2所述的改善热载子注入效应的方法，其特征在于，所述金属内连线层的材质为铜。4.如权利要求1所述的改善热载子注入效应的方法，其特征在于，该焊垫层的材质为铝。5.如权利要求1所述的改善热载子注入效应的方法，其特征在于，形成该焊垫层的步骤还包括形成一焊垫材料层覆盖在该基材上；以及进行一蚀刻步骤，以去除部分的该焊垫材料层，而在该基材上形成所述电路图案以及所述空置图案。6.如权利要求5所述的改善热载子注入效应的方法，其特征在于，该蚀刻步骤利用一等离子体蚀刻方式。7.如权利要求1所述的改善热载子注入效应的方法，其特征在于，该基材上还至少包括多个切割巷，且所述空置图案位于所述切割巷上。8.如权利要求1所述的改善热载子注入效应的方法，其特征在于，该焊垫层的该图案密度大于20％。9.一种改善热载子注入效应的方法，其中包括提供一基材，其中该基材上至少已形成一栅极以及多个金属内连线层堆叠在该栅极上；形成一导电层覆盖在所述金属内连线层上；以及对该导电层进行一蚀刻步骤，以形成一焊垫层位于部分的所述金属内连线层上，其中该焊垫层至少包括多个电路图案以及多个空置图案，且该焊垫层具有一图案密度。10.如权利要求9所述的改善热载子注入效应的方法，其特征在于，所述金属内连线层的材质为铜。11.如权利要求9所述的改善热载子注入效应的方法，其特征在于，该导电层...

【专利技术属性】
技术研发人员：简财源，忻斌一，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]