專(zhuān)利名稱(chēng)：具有鈍化膜的半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，它的上表面配有耐用的平整鈍化膜，如這種膜特別適用于作為電容性測(cè)量的指紋傳感器用的具有平整放置面的厚度均勻的覆蓋層。
如果一個(gè)半導(dǎo)體器件的表面暴露于周?chē)臍夥罩?，如?jīng)受機(jī)械磨損的指紋傳感器的情況，就有必要將表面鈍化使器件的性能保持不變。這樣的鈍化特別是在電容性測(cè)量的微機(jī)械器件中是很關(guān)鍵的，在這種器件上經(jīng)受磨損的外部上表面必須對(duì)器件內(nèi)集成的導(dǎo)體表面保持恒定的距離。特別是在指紋傳感器上，其外部上表面構(gòu)成指尖的放置面，要求此放置面非常平整，并且在較長(zhǎng)時(shí)間負(fù)荷的情況下保證放置的指尖與為測(cè)量設(shè)置的導(dǎo)體表面有固定的距離。在微電子器件的制造中，例如在硅材料體系中二氧化硅層和氮化硅層是常用的鈍化膜。半導(dǎo)體器件的上表面通常設(shè)置電學(xué)布線用的引線觸點(diǎn)和導(dǎo)線?？赡艽嬖诜謩e由結(jié)構(gòu)化的金屬層組成的和相互通過(guò)介電材料(中間氧化物)隔離的各種金屬化層。通常在最上部的金屬化層的上表面上淀積氧化物層，該氧化物層例如借助SiH4/N2O氣氛的CVD(化學(xué)氣相淀積)在約400℃條件下由等離子體典型地淀積約300nm層厚。在其上可以借助SiH4/NH3/N2氣氛的CVD在同樣約400℃條件下由等離子體淀積典型厚度為550nm的氮化硅(Si3N4)的另一鈍化層。因?yàn)榻饘倩瘜邮墙Y(jié)構(gòu)化的，整個(gè)表面淀積的鈍化膜得不到平整的上表面，而是在金屬化的邊棱處是不平整的。
尤其是在指紋傳感器上已經(jīng)表明，可能出現(xiàn)通過(guò)對(duì)傳感器的觸摸引入的鈉的向內(nèi)擴(kuò)散。這種情況的起因可能是鈍化膜有缺陷，這些缺陷經(jīng)出現(xiàn)的所謂的針孔導(dǎo)致退化。另一方面主要是保形淀積的層本身在垂直邊緣與平行于層面的表面之間的拐角處出現(xiàn)生長(zhǎng)縫隙，這種縫隙可以通過(guò)提高的腐蝕速率顯現(xiàn)出來(lái)，并且在這些縫隙處鈍化膜的壁壘作用可能明顯減弱。通過(guò)淀積較厚的層不能足夠地改善壁壘作用，因?yàn)殡娙菪詼y(cè)量的器件的靈敏度通過(guò)鈍化層厚度的增加而急速下降。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種這樣鈍化的半導(dǎo)體器件，能使上表面平整并與集成的金屬化層保持恒定距離。
此項(xiàng)任務(wù)是用具有權(quán)利要求1的特征的器件解決的。其擴(kuò)展由從屬權(quán)利要求給出。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件上有一由至少兩個(gè)配對(duì)鈍化層組成的多層鈍化膜，并且其最上邊的配對(duì)鈍化層是淀積在位于下邊的配對(duì)鈍化層的平整表面上的。這些配對(duì)鈍化層可以分別由氧化物、優(yōu)先為氧化硅組成的一鈍化層和由氮化物、優(yōu)先為氮化硅組成的一鈍化層組成。用兩個(gè)這種配對(duì)鈍化層人們已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)鈍化膜的鈍化特性的未曾預(yù)期的顯著改善。但是也可以有兩個(gè)以上的配對(duì)鈍化層。配對(duì)鈍化層是由兩層不同介質(zhì)材料組成的，其中不同配對(duì)鈍化層可由不同材料對(duì)組成。各個(gè)鈍化層相應(yīng)的厚度可以與器件相應(yīng)的尺寸、尤其是與在其上淀積鈍化膜層的結(jié)構(gòu)尺寸相適配。
下面借助附

圖1和2較詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的器件，這些附圖示出制造一種典型的這類(lèi)器件的中間產(chǎn)品的橫截面。在圖1中，以橫截面圖示出半導(dǎo)體本體1，該本體可以例如是在上面生長(zhǎng)了半導(dǎo)體層的襯底；介質(zhì)2作為中間金屬氧化物或作為半導(dǎo)體材料的最下層的鈍化膜，例如由BPSG(硼磷硅酸鹽玻璃)組成；一個(gè)作為舉例畫(huà)出的結(jié)構(gòu)化的底部金屬化層4；另一個(gè)介質(zhì)3，它把金屬化層4與下一個(gè)金屬化層5電學(xué)隔離，其中在某些位置通過(guò)垂直接觸可以使金屬化層相互連接；這里構(gòu)成最上部金屬化層的另一金屬化層5；以及下面要進(jìn)一步說(shuō)明的鈍化膜。
在圖1中首先畫(huà)出了這個(gè)鈍化膜的三個(gè)薄層。第一配對(duì)鈍化層由層6和7組成，其中下面的鈍化層6例如可以是通常的氧化物，它可以如開(kāi)始所述方式淀積。此第一配對(duì)鈍化層的第二鈍化層7是另一種介電材料；如果第一鈍化層6是氧化物，那么第二鈍化層7優(yōu)選同樣如開(kāi)始所述淀積氮化物。在此第一配對(duì)鈍化層上在制造過(guò)程中淀積另一個(gè)配對(duì)鈍化層的第一鈍化層，例如還是一種氧化物，稍微厚些。最后所述層8被去掉一些，例如可以借助CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)來(lái)實(shí)現(xiàn)。替代的或?qū)Υ搜a(bǔ)充的可以采用腐蝕工藝。依這種方式可以得到該層8的非常平整的表面。
在圖2中除圖1所示層結(jié)構(gòu)外，示出了第二配對(duì)鈍化層的反研磨過(guò)的具有平整上表面的第一鈍化層8。在層8上整個(gè)表面非常平整地淀積第二配對(duì)鈍化層的第二鈍化層9。層9仍?xún)?yōu)先為氮化物。所以在本發(fā)明鈍化膜的此種優(yōu)選實(shí)施結(jié)構(gòu)中得到層結(jié)構(gòu)為氧化物-氮化物-氧化物-氮化物的層序列。
替代只有兩個(gè)配對(duì)鈍化層也可以用較多個(gè)配對(duì)鈍化層。在什么位置將一種這樣的配對(duì)鈍化層的上表面整理成平面取決于各自的應(yīng)用情況，而且尤其取決于層的厚度和上部金屬化層5的結(jié)構(gòu)尺寸。必要時(shí)可以在上表面淀積另外一層作為專(zhuān)用覆蓋層。這樣做在這種情況下是特別有益的，如果上表面鈍化層不具備足夠的能充分地抗機(jī)械磨損的硬度。
通過(guò)在器件上至少有兩個(gè)上下重疊淀積的配對(duì)鈍化層和至少最上部起無(wú)定形擴(kuò)散壁壘作用的配對(duì)鈍化層淀積在非常平整的表面上，使得最上部配對(duì)鈍化層沒(méi)有邊緣引起的擴(kuò)散路徑，就能在本發(fā)明的器件上獲得特別良好的鈍化層。多層組合切斷了擴(kuò)散路徑的形成，這種擴(kuò)散路徑可能是未能充分避免針孔而形成的。
在制造時(shí)，為上表面平整設(shè)置的鈍化層也可以在兩個(gè)相互分開(kāi)的工藝步驟中進(jìn)行。于是該層的反腐蝕或反研磨如此進(jìn)行，直至得到很平整的上表面，在此不取決于該層為此鈍化層所設(shè)置的厚度是否還保留。如果該層反研磨太多，甚至到達(dá)位于下面的鈍化層的上表面，則重新淀積一由該被反研磨層的材料組成的層，其中此重新被淀積的層現(xiàn)在得到一個(gè)非常平整的表面。一種制造方法可以由例如淀積由典型地300nm氧化物和550nm氮化物組成的第一配對(duì)鈍化層，淀積一約500nm厚的氧化物層，選擇性CMP工藝停止在此前淀積的氮化物層上和完整地淀積由典型地300nm氧化物和550nm氮化物構(gòu)成的第二配對(duì)鈍化層組成。隨后接著可以進(jìn)行側(cè)面區(qū)域鈍化膜的結(jié)構(gòu)化的其它工藝步驟，以及制造還需要的電學(xué)連接。
權(quán)利要求
1.具有半導(dǎo)體本體(1)的半導(dǎo)體器件，該本體承載中間區(qū)結(jié)構(gòu)化的層(5)，-在該器件上，有由至少兩個(gè)上下依次淀積的配對(duì)鈍化層(6、7；8、9)組成的一個(gè)鈍化膜，此鈍化膜在遠(yuǎn)離半導(dǎo)體本體(1)的一側(cè)上覆蓋結(jié)構(gòu)化層(5)，并填滿(mǎn)結(jié)構(gòu)化層(5)的中間區(qū)，-在該器件上，每個(gè)配對(duì)鈍化層是由兩種不同介質(zhì)材料的鈍化層組成的，和-在該器件上，至少距半導(dǎo)體本體最遠(yuǎn)的配對(duì)鈍化層(8、9)，以均勻的厚度，淀積在前面的配對(duì)鈍化層(6、7)制成的平整的上表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，在該器件上，配對(duì)鈍化層(6、7)包含一個(gè)由氧化物(6)組成的鈍化層和一個(gè)由氮化物(7)組成的鈍化層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的器件，在該器件上，結(jié)構(gòu)化層(5)是一種金屬化層，并且淀積在半導(dǎo)體本體(1)上表面的至少一個(gè)由介質(zhì)組成的薄層上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的器件，在該器件上，金屬化層構(gòu)成電容性測(cè)量的指紋傳感器的導(dǎo)體面，和在該器件上，距金屬化層最遠(yuǎn)的配對(duì)鈍化層(8、9)具有一個(gè)構(gòu)成指尖放置面的表面。
全文摘要
在具有由至少兩個(gè)配對(duì)鈍化層組成的鈍化膜的器件中,最上層的配對(duì)鈍化層淀積在位于下層的平整表面上。配對(duì)鈍化層由兩層不同介質(zhì)材料組成,例如氧化硅和氮化硅。各鈍化層的有關(guān)厚度可以與在其上淀積鈍化層的結(jié)構(gòu)化層的尺寸匹配。由此可以得到一種可靠的鈍化膜,它尤其適用于電容性測(cè)量的指紋傳感器。
文檔編號(hào)H01L29/94GK1308751SQ99808413
公開(kāi)日2001年8月15日 申請(qǐng)日期1999年7月1日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月9日
發(fā)明者J·維勒爾, P·W·馮巴瑟, T·謝特爾 申請(qǐng)人:因芬尼昂技術(shù)股份公司