[發明專利]一種銅制程整合無源器件制造工藝及其制成的無源器件

有效

• 申請號: 201310077668.1
• 申請日: 2013-03-11
• 公開（公告）號: CN104051229B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 王偉;謝紅梅
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/768;H01L23/522;H01L23/538
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙)31219
• 代理人: 余明偉

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，涉及一種無源器件的制造工藝及結構，特別是涉及一種銅制程整合無源器件制造工藝及其制成的無源器件。

背景技術

現代無線通信設備對電阻、電容、電感等無源器件的要求越來越高，只有大規模的生產出高質量、低成本的整合無源器件才會滿足無線通信電子市場的需要。現有的整合無源器件的制作工藝及結構也多種多樣，如包括無源器件屏蔽結構的集成電路器件及其形成方法(CN200510084749)，芯片級集成射頻無源器件、其制造方法及含有其的系統(CN200680052387)，半導體無源器件的結構及其制作方法(CN201010246239)等等。

對于集成無源器件整合工藝的產品，金屬層之間的栓塞會直接影響到金屬層之間的Rc；而整合無源器件的Rc延遲將直接影響到整合器件的整體性能表現。現有硅制程技術也不易制作到低損耗高Q值的電感、電容、電阻，其中電感在減少外接分立零組件的要求下扮演非常重要角色，而長期以來電感的Q值都無法做高。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種銅制程整合無源器件制造工藝及其制成的無源器件，用于解決現有技術中難以制作出低成本，高效率，高質量的無源器件的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種銅制程整合無源器件制造工藝及其制成的無源器件。

所述銅制程整合無源器件制造工藝包括：

在Si晶圓襯底上生長一層絕緣基底；

在所述絕緣基底上制備第一金屬層；

在所述第一金屬層上制備第一絕緣層；

在所述第一絕緣層上制備第二金屬層；

在所述第二金屬層上制備第二絕緣層；在所述第二絕緣層上制作穿透所述第二絕緣層且延伸至所述第二金屬層的第一栓塞導通孔和穿透所述第二絕緣層且延伸至所述第一金屬層的第二栓塞導通孔；將銅填入所述第一栓塞導通孔和第二栓塞導通孔中；

在所述第二絕緣層上制備第三絕緣層；在所述第三絕緣層中正對所述第一栓塞導通孔和第二栓塞導通孔的位置處制作穿透第三絕緣層的延長通孔，并在所述延長通孔中填入金屬銅；

在所述第三絕緣層上制備第三金屬層；刻蝕所述第三金屬層，保留位于所述延長通孔上方的金屬層；

通過等離子體增強沉積方法在所述第三金屬層上制備絕緣介質層；

在所述絕緣介質層上化學氣相沉積鈍化保護層。

優選地，所述第一絕緣層的厚度為1000-1400埃，厚度起伏為30埃；所述第一栓塞導通孔和第二栓塞導通孔的關鍵尺寸范圍為1.5-2.5微米。

優選地，所述制造工藝還包括：在制備所述第三絕緣層后進行熱處理，熱處理的溫度為350℃-450℃，熱處理的持續時間為15-45分鐘。

優選地，所述制造工藝還包括：在刻蝕完所述第三金屬層后進行熱處理，熱處理的溫度為350℃-450℃，熱處理的持續時間為15-45分鐘。

優選地，所述第一金屬層、第二金屬層和第三金屬層均為Al金屬層，所述Al金屬層為三明治結構，Al的上表面有一層TiN作為防反射層。

優選地，所述銅制程整合無源器件制造工藝還包括：利用等離子刻蝕將所述第一金屬層上表面的TiN層完全刻蝕掉再制備所述第一絕緣層。

所述無源器件包括：Si晶圓襯底；生長在Si晶圓襯底上的絕緣基底；制備在所述絕緣基底上的第一金屬層；制備在所述第一金屬層上的第一絕緣層；制備在所述第一絕緣層上的第二金屬層；制備在所述第二金屬層上的第二絕緣層；所述第二絕緣層上設置有穿透所述第二絕緣層且延伸至所述第二金屬層的第一栓塞導通孔和穿透所述第二絕緣層且延伸至所述第一金屬層的第二栓塞導通孔；所述第一栓塞導通孔和第二栓塞導通孔中均填充有金屬銅；制備在所述第二絕緣層上的第三絕緣層；在所述第三絕緣層中正對所述第一栓塞導通孔和第二栓塞導通孔的位置處設置有穿透第三絕緣層的延長通孔，所述延長通孔中填充有金屬銅；制備于所述延長通孔上方的第三金屬層；沉積在所述第三金屬層上的絕緣介質層；化學氣相沉積在所述絕緣介質層上鈍化保護層。

優選地，所述第一絕緣層的厚度為1000-1400埃，厚度起伏為30埃；所述第一栓塞導通孔和第二栓塞導通孔的關鍵尺寸范圍為1.5-2.5微米。

優選地，所述第一金屬層、第二金屬層和第三金屬層均為Al金屬層，所述Al金屬層為三明治結構，Al的上表面有一層TiN作為防反射層。

如上所述，本發明所述的銅制程整合無源器件制造工藝及其制成的無源器件，具有以下有益效果：