專利名稱：半導(dǎo)體晶片及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體晶片及其制造方法，其中在半導(dǎo)體晶片上形成集成 電路，并且沿劃片線將半導(dǎo)體晶片切割為單個(gè)芯片。本發(fā)明還涉及形成在 半導(dǎo)體晶片上的具有薄膜元件的半導(dǎo)體器件及其制造方法。本發(fā)明要求日本專利申請(qǐng)2004-94621、 2004-94622、和2005-75554的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容在此引入作為參考。
背景技術(shù)：
通常，使用半導(dǎo)體晶片如硅晶片來(lái)制造例如IC芯片和LSI芯片的半導(dǎo) 體器件。根據(jù)關(guān)于薄膜成長(zhǎng)、光刻和蝕刻的工藝，在同一半導(dǎo)體晶片上形 成多個(gè)集成電路(IC)，該半導(dǎo)體晶片經(jīng)過(guò)使用劃片機(jī)等沿劃片線的切割而 被分成單個(gè)IC芯片(或半導(dǎo)體芯片)，其中半導(dǎo)體芯片均經(jīng)受與引線框的 鍵合然后受到樹(shù)脂模塑處理。,近來(lái)，制造和發(fā)展了多種電子器件以實(shí)現(xiàn)高度復(fù)雜的功能，其中它們 的尺寸減小，實(shí)現(xiàn)了較小的厚度，由此可以制造出具有多功能的復(fù)合半導(dǎo) 體器件，其可以實(shí)現(xiàn)投入實(shí)際應(yīng)用的磁傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器 的功能。例如，復(fù)合半導(dǎo)體器件配備有磁傳感器，在日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No. H05-121793中公開(kāi)了一個(gè)實(shí)例，其中IC芯片配備有巨^茲阻效應(yīng)元件(稱為 GMR元件)。圖5是其上形成有多個(gè)半導(dǎo)體器件(即具有磁傳感器的半導(dǎo)體芯片) 的硅晶片(或半導(dǎo)體晶片)的平面圖；圖6是一半導(dǎo)體器件(即具有石茲傳 感器的半導(dǎo)體芯片)和其外圍的放大平面圖；圖7是沿圖6的A-A線得到 的剖面圖。在圖5中，附圖標(biāo)記l表示硅晶片，在該硅晶片中劃片線3以網(wǎng)格形
式形成在硅襯底(或半導(dǎo)體村底)上從而以矩陣形式形成多個(gè)IC區(qū)域，其中IC區(qū)域包括IC元件4。每個(gè)IC元件4具有疊層結(jié)構(gòu)，其中包括電路的布線層和絕緣層交替疊 置在一起。具體地，如圖6所示，具有正方形形狀的IC元件4包括IC5， 其實(shí)現(xiàn)各種電路功能、如模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)、存儲(chǔ)器(M)和模擬電 路(AnC),其中GMR元件6至9分別排布在IC 5的指定邊的外部，靠近 指定邊(例如，圖6中的四條邊)，并且與IC5電連接。即，通過(guò)GMR元 件6至9實(shí)現(xiàn)磁傳感器。形成密封環(huán)(seal rings ) 11以包圍IC元件4。在相鄰IC區(qū)域之間的邊 界中密封環(huán)11的外部形成劃片線3,其是具有指定寬度的帶狀區(qū)域。在劃 片線3的中心形成用于分離單個(gè)半導(dǎo)體芯片的槽13。圖7表示了關(guān)于IC元件4、密封環(huán)11和劃片線3的剖面結(jié)構(gòu)，其中在 p型硅襯底(稱作p-Si襯底)21上形成實(shí)現(xiàn)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC )、存儲(chǔ) 器(M)和模擬電路(AnC)的功能的集成電路(IC)和由氧化硅構(gòu)成的絕 緣層22;形成絕緣層23以覆蓋IC和絕緣層22使得其一端延伸到密封環(huán)11; 具有指定連線圖案的布線層24a、絕緣層25a、具有指定連線圖案的布線層 24b和絕緣層25b依次形成并一起疊置在絕緣層23上。三個(gè)絕緣層23、 25a 和25b設(shè)置在垂直的不同位置上，其中絕緣層25a和25b均為傾斜的并且在 密封環(huán)ll中延伸使得絕緣層25a覆蓋絕緣層23,并且絕緣層25b覆蓋絕緣 層25a。GMR元件6至9和布線層24c形成在絕緣層25b的平面表面上，并且 在與布線層24c同一層次上形成的金屬層26形成在于密封環(huán)(seal rings) 11中延伸的絕緣層25b的傾斜表面上，使得其低端與p型硅襯底21接觸。 此外，形成由氮化硅構(gòu)成的鈍化膜(或保護(hù)絕緣層)28以覆蓋GMR元件6 至9、布線層24c和金屬層26。通過(guò)填充到通孔中的金屬，布線層24a至 24c;波此電連4妄。鈍化膜28經(jīng)受構(gòu)圖處理使得其低端局限在密封環(huán)11的范圍內(nèi)，從而 使沒(méi)有被鈍化膜28覆蓋的p型硅襯底21的暴露部分用于劃片線3。圖8是硅晶片第二實(shí)例的剖面圖，其中構(gòu)建IC元件31，使得形成平面 絕緣層32以覆蓋GMR元件6至9和布線層24c以及金屬層26的上端，并 且形成鈍化膜33以覆蓋平面絕緣層32和金屬層26。
圖9是硅晶片第三實(shí)例的剖面圖，其中構(gòu)圖密封環(huán)41以實(shí)現(xiàn)一疊層結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括絕緣層23、形成在與布線層24a相同層次上的金屬層42a、 絕緣層25a、形成在與布線層24b相同層次上的金屬層42b、絕緣層25b、 以及在形成與布線層24c相同層次上的金屬層42c。金屬層42a、 42b和42c 通過(guò)填充到通孔中的金屬彼此電連接。此外，形成平面絕緣層32以覆蓋 GMR元件6至9和布線層24c以及金屬層42c的一端；形成鈍化膜33以覆 蓋平面絕緣層32和金屬層42c的上部以及絕緣層23、 25a和25b的端部， 由此使鈍化膜33的低端被限制在密封環(huán)41的范圍內(nèi)。如上所述,構(gòu)成具有^f茲傳感器的半導(dǎo)體芯片使得〃磁阻元件合并到IC中； 因此，能夠應(yīng)對(duì)在尺寸上減小、實(shí)現(xiàn)較小厚度的電子器件的新近趨勢(shì)。對(duì)應(yīng)于具有薄膜元件的半導(dǎo)體芯片的芯片區(qū)域具有多層結(jié)構(gòu)，其中分 別關(guān)于IC元件4和31的包括電路的布線層和絕緣層層疊在一起。通常使 用薄膜形成如磁傳感器的薄膜元件以避免其特性劣化，其中在多層結(jié)構(gòu)上 形成鈍化層以實(shí)現(xiàn)平面性。在劃分芯片區(qū)域的劃片線3中，p型硅襯底21的表面被暴露以導(dǎo)致了 相對(duì)大的高度差；因此，在抗蝕劑形成區(qū)域中會(huì)出現(xiàn)抗蝕劑涂覆的不均勻 性(即條紋)，而該區(qū)域用于在IC元件4和31上形成薄膜元件。這導(dǎo)致薄 膜元件形狀和尺寸的不需要的偏離。此外，由薄膜元件產(chǎn)生的污染物質(zhì)可 能會(huì)對(duì)IC區(qū)域"暴露"的硅相關(guān)部分造成不利影響。正如在上述公開(kāi)物中所公開(kāi)的，已發(fā)展了如IC器件和LSI器件的半導(dǎo) 體器件，使得例如磁阻元件的薄膜元件經(jīng)由絕緣層形成在IC上，其中最上 面的布線層經(jīng)由其中形成的開(kāi)口與薄膜元件連接。圖17是帶有薄膜元件的半導(dǎo)體器件一個(gè)實(shí)例的剖面圖。即，制造圖17 的半導(dǎo)體器件101使得由氧化硅或氮化硅構(gòu)成的絕緣層102形成在于硅襯 底(未示出)上形成的IC的上部；且具有指定圖案的布線層103形成在絕 緣層102上并且經(jīng)由形成在絕緣層102中的通孔(未示出)與IC電連接。由氧化硅構(gòu)成的絕緣層104形成在布線層103上；在絕緣層104中形 成開(kāi)口 105以暴露布線層103的表面。此外，經(jīng)由布線層106與絕緣層104 的開(kāi)口 105結(jié)合形成薄膜元件107。而且，形成由氮化硅構(gòu)成的絕緣膜108 以包圍薄膜元件107的外圍端部。 '可以形成絕緣層108以整體覆蓋薄膜元件107的上層部分。
接下來(lái)，將描述用于形成開(kāi)口 105的方法。如圖18A所示，進(jìn)行真空 蒸鍍或?yàn)R射以在絕緣層102上形成具有指定圖案的布線層103;然后，進(jìn)行 CVD (即化學(xué)汽相淀積)工藝以形成絕緣層104,其完全覆蓋絕緣層102 和布線層103。進(jìn)行旋涂工藝以將光致抗蝕劑109涂覆到絕緣層104上。光 致抗蝕劑109經(jīng)由掩模(未示出)曝光于紫外線輻射然后經(jīng)受顯影處理； 由此，可在光致抗蝕劑109上形成其圖案與掩模的圖案相匹配的開(kāi)口 109a。然后，通過(guò)使用光致抗蝕劑109作為掩模在絕緣層104上進(jìn)行等離子 蝕刻或反應(yīng)離子蝕刻，從而如圖18B所示暴露布線層103的上表面，其中 在絕緣層104中形成其圖案與開(kāi)口 109a的圖案相匹配的開(kāi)口。如圖18C所示，去除光致抗蝕劑109,進(jìn)行真空蒸鍍或賊射以使用與 布線層103和絕緣層104相關(guān)的連線材料11和薄膜元件材料12順序形成薄 膜。此后，在連線材料11和薄膜元件材料12上進(jìn)行構(gòu)圖，由此形成圖17 所示的連線106和薄膜元件107。在絕緣層104和薄膜元件107上進(jìn)一步形 成絕緣膜并經(jīng)受構(gòu)圖處理，從而形成與薄膜元件107的外圍端部相連的絕 緣膜108。為了實(shí)現(xiàn)形成在半導(dǎo)體器件中IC上的薄膜元件的預(yù)期特性，優(yōu)選減小 薄膜元件的尺寸并減小用于其的布線層的厚度；優(yōu)選薄膜元件的布線層具 有平面的表面。形成這種"薄，，布線層以跨過(guò)在IC上截面為矩形的開(kāi)口。 這造成了以下問(wèn)題，即，布線層在開(kāi)口的邊緣附近變得非常薄，因此與形 成在半導(dǎo)體器件中的正常布線層相比，易于斷裂。可通過(guò)在薄膜元件形成前降低高度差來(lái)解決上述問(wèn)題，其中絕緣層覆 蓋有平面絕緣層。然而，在開(kāi)口的邊緣附近，很難消除IC和薄膜元件之間 的高度差。也就是說(shuō)，在半導(dǎo)體器件101中，開(kāi)口 105在其兩側(cè)具有陡峭 的壁；因此，在開(kāi)口 105的附近，布線層106易于斷裂。這降低了半導(dǎo)體 器件制造中的可靠性。通過(guò)大致以半球形或錐形來(lái)形成開(kāi)口的壁的上部，可以解決上述缺陷。這會(huì)降低布線層斷裂的可能性；但是，由于開(kāi)口的壁的下部的尖銳度，仍 然存在布線層在開(kāi)口的附近易于斷裂并且在開(kāi)口的內(nèi)部厚度減小的可能性，這引起了半導(dǎo)體器件制造中可靠性的降低
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種半導(dǎo)體晶片及其制造方法，其通過(guò)減小 形成在半導(dǎo)體襯底上的IC區(qū)域和劃片線之間的高度差來(lái)降低IC區(qū)域中抗 蝕劑涂覆的不均勻性，其中可以改善在IC中薄膜元件形成的尺寸精確度， 由此改善薄膜元件的特性。本發(fā)明的另一目的是提供一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，其中可以防 止在薄膜元件和IC之間建立電連接的布線層中出現(xiàn)斷裂，由此改善半導(dǎo)體器件制造的可靠性。本發(fā)明的又一目的是提供一種半導(dǎo)體襯底，其中形成在劃片線中的監(jiān)測(cè)元件被密封環(huán)所圍繞從而阻擋水分和雜質(zhì)滲入IC，由此穩(wěn)定監(jiān)測(cè)元件的特性。在本發(fā)明的第一方面中，通過(guò)劃片區(qū)域劃分的多個(gè)IC區(qū)域形成在半導(dǎo) 體晶片上以實(shí)現(xiàn)具有多層結(jié)構(gòu)的IC,并且在IC的外圍區(qū)域中形成多個(gè)密封 環(huán)，其中對(duì)于每個(gè)IC區(qū)域，最上層布線層與形成在密封環(huán)中的金屬層一起 形成；形成平面絕緣層以覆蓋金屬層、IC和劃片區(qū)域；并且在平面絕緣層 上形成鈍化膜。這相對(duì)于IC、密封環(huán)和劃片區(qū)域的全體建立了某種程度的 平面性；因此，可消除IC和劃片區(qū)域之間的高度差。由此，可降低關(guān)于IC 的抗蝕劑涂覆的不均勻性；因此，可以改善形成在IC上的薄膜元件尺寸和 特性的精度。以上，進(jìn)行蝕刻以選擇性地去除平面絕緣層的指定區(qū)域，從而暴露與 金屬層的凹陷形狀基本匹配的空腔，并且形成鈍化膜以覆蓋金屬層和平面 絕緣層。這使得密封環(huán)部分地中斷可作為水分滲透路徑的平面絕緣層，由 此可防止水分滲入IC。此外，進(jìn)行蝕刻以選擇性地去除平面絕緣層的指定區(qū)域，從而暴露金 屬層的平面部分，并且形成鈍化膜以覆蓋金屬層和平面絕緣層。由此，可 顯著降低IC、密封環(huán)和劃片區(qū)域之間的高度差。此外，進(jìn)行蝕刻以基本去除平面絕緣層，從而實(shí)現(xiàn)由金屬層和平面絕 緣層的剩余部分構(gòu)成的平面表面，并在該平面表面上形成鈍化膜。這在IC、 密封環(huán)和劃片區(qū)域上建立了完全的平面性；因此，可消除IC和劃片區(qū)域之 間的高度差。由于基本上完全去除了平面絕緣層，可防止水分滲入IC。在平面絕緣層或鈍化膜上直接形成例如磁阻元件的至少 一個(gè)薄膜元
件。這改善了 IC和薄膜元件之間的集成度?？蛇M(jìn)一步形成第二保護(hù)絕緣層以覆蓋薄膜元件，由此保護(hù)薄膜元件受 外部環(huán)境影響。此外，可在平面絕緣層的表面上進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光(CMP), 由此在納米量級(jí)上改善平面絕緣層的光學(xué)平面度。在本發(fā)明的第二方面中，設(shè)計(jì)半導(dǎo)體器件，使得在形成于半導(dǎo)體襯底 上的IC區(qū)域的布線層上經(jīng)由絕緣層形成薄膜元件，其中其特征為形成開(kāi)口 以暴露部分布線層，并且形成第二布線層與開(kāi)口連接以建立布線層和薄膜 元件之間的電連接，其中以階梯狀的方式形成開(kāi)口使得該開(kāi)口的壁從其底部到上端逐漸擴(kuò)展。這防止了第二布線層輕易地?cái)嗔?；因此，可避免例?斷開(kāi)故障的初始特性故障的發(fā)生，并可改善半導(dǎo)體器件的可靠性。以上，優(yōu)選通過(guò)層疊多個(gè)絕緣層來(lái)實(shí)現(xiàn)所述絕緣層。此處，與下層絕 緣層的開(kāi)口區(qū)域相比，上層絕緣層的開(kāi)口區(qū)域擴(kuò)大。這防止了第二布線層 斷裂，即使當(dāng)?shù)诙季€層的厚度減小時(shí)。此外，可改變半導(dǎo)體器件使得與下層絕緣層的開(kāi)口區(qū)域相比，上層絕 緣層的開(kāi)口區(qū)域減小，并且上層絕緣層向內(nèi)延伸到下層絕緣層的開(kāi)口區(qū)域 中。此外，可改變半導(dǎo)體器件使得通過(guò)層疊三個(gè)絕緣層來(lái)實(shí)現(xiàn)所述絕緣層， 其中與下層絕緣層的開(kāi)口區(qū)域相比，中間絕緣層的開(kāi)口區(qū)域減小，并且中 間絕緣層向內(nèi)擴(kuò)展到下層絕緣層的開(kāi)口區(qū)域中，且其中與中間絕緣層的開(kāi) 口區(qū)域相比，上層絕緣層的開(kāi)口區(qū)域擴(kuò)大。在制造中，在絕緣層上形成具有開(kāi)口的抗蝕劑膜，所述開(kāi)口的壁是傾 斜的并且從其底部到上端逐漸擴(kuò)大，然后使用抗蝕劑膜作為掩模，選擇性 地去除絕緣層，由此在絕緣層中形成開(kāi)口，所述開(kāi)口是傾斜的并且從其底 部到其上端逐漸擴(kuò)大。此處，抗蝕劑膜開(kāi)口的壁關(guān)于位于抗蝕劑膜厚度方 向的軸以20。至80。的指定角度傾斜。此外，包括氟利昂氣體和氧氣的混合 氣體用于選#^生地去除絕緣層并用于蝕刻具有預(yù)定形狀的開(kāi)口 。在本發(fā)明的第三方面中，設(shè)計(jì)一種半導(dǎo)體器件使得在形成于半導(dǎo)體襯 底上的IC區(qū)域的布線層上經(jīng)由絕緣層形成薄膜元件，其中分別形成第一開(kāi) 口和第二開(kāi)口以部分暴露在不同位置的布線層，其中為建立在所述布線層 和所述薄膜元件的電連接，形成與第 一開(kāi)口連接的第二布線層以實(shí)現(xiàn)薄聘 元件部分，而且在第二開(kāi)口中部分暴露第二布線層以實(shí)現(xiàn)從薄膜元件部分
分開(kāi)的外部端子連接焊盤(pán)。第一開(kāi)口以階梯狀的形式從其底部到其上端逐 漸擴(kuò)大而且第二開(kāi)口以階梯狀的形式從其底部到其上端逐漸擴(kuò)大。 以上，通過(guò)與第二方面相似的層疊多層絕緣層實(shí)現(xiàn)絕緣層。 在制造中，通過(guò)用相對(duì)于外部端子連接焊盤(pán)的絕緣層覆蓋布線層形成 第一開(kāi)口；然后，通過(guò)去除覆蓋相對(duì)于所述外部端子連接焊盤(pán)的所述布線層形成第二開(kāi)口。在此，使用抗蝕劑膜作為掩模去除覆蓋布線層的絕緣層 以形成相對(duì)于外部端子連接焊盤(pán)的第二開(kāi)口。


現(xiàn)將參考附圖對(duì)本發(fā)明的這些和其他目的、方面以及實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)的描述，附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的硅晶片基本部分的剖面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例第二改進(jìn)實(shí)例的硅晶片基本部分的剖面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例第三改進(jìn)實(shí)例的硅晶片基本部分的剖面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例第四改進(jìn)實(shí)例的硅晶片基本部分的剖面圖；圖5是硅晶片一實(shí)例的平面圖；圖6是具有磁傳感器的半導(dǎo)體芯片及其外圍的放大平面圖； 圖7是沿圖6的A-A線得到的剖面圖； 圖8是硅晶片第二實(shí)例的剖面圖； 圖9是硅晶片第三實(shí)例的剖面圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的具有薄膜元件的半導(dǎo)體器件基本部分 的剖面圖；圖IIA是制造圖IO所示的半導(dǎo)體器件的第一步驟的剖面圖；圖IIB是制造圖IO所示的半導(dǎo)體器件的第二步驟的剖面圖；圖IIC是制造圖IO所示的半導(dǎo)體器件的第三步驟的剖面圖；圖IID是制造圖IO所示的半導(dǎo)體器件的第四步驟的剖面圖； 」圖12是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例第 一改進(jìn)實(shí)例的半導(dǎo)體器件基本部分的
剖面圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例第二改進(jìn)實(shí)例的半導(dǎo)體器件基本部分的剖面圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例第三改進(jìn)實(shí)例的半導(dǎo)體器件基本部分的 剖面圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件基本部分的剖面圖； 圖16A是制造圖15所示的半導(dǎo)體器件的第一步驟的剖面圖； 圖16B是制造圖15所示的半導(dǎo)體器件的第二步驟的剖面圖； 圖16C是制造圖15所示的半導(dǎo)體器件的第三步驟的剖面圖； 圖16D是制造圖15所示的半導(dǎo)體器件的第四步驟的剖面圖； 圖16E是制造圖15所示的半導(dǎo)體器件的第五步驟的剖面圖； 圖16F是制造圖15所示的半導(dǎo)體器件的第六步驟的剖面圖； 圖16G是制造圖15所示的半導(dǎo)體器件的第七步驟的剖面圖； 圖16H是制造圖15所示的半導(dǎo)體器件的第八步驟的剖面圖； 圖16I是制造圖15所示的半導(dǎo)體器件的第九步驟的剖面圖； 圖17是具有薄膜元件的半導(dǎo)體器件的 一 實(shí)例的剖面圖； 圖18A制造圖17所示的半導(dǎo)體器件的第一步驟的剖面圖； 圖18B是制造圖17所示的半導(dǎo)體器件的第二步驟的剖面圖； 圖18C是制造圖17所示的半導(dǎo)體器件的第三步驟的剖面圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)將參考附圖通過(guò)實(shí)例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。 第一實(shí)施例圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例，其中形成有多個(gè)半導(dǎo)體器件(即具有 磁傳感器的半導(dǎo)體芯片)的硅晶片(或半導(dǎo)體晶片)基本部分的剖面圖， 其中用相同的附圖標(biāo)記表示與圖7所示的部分相同的部分。在圖1中，附圖標(biāo)記51表示形成在p型硅襯底21的IC區(qū)域中的IC; 附圖標(biāo)記52表示形成在IC 51外圍的密封環(huán)；附圖標(biāo)記53表示在相鄰IC 區(qū)域之間的邊界中形成在密封環(huán)52外部的劃片線(或劃片區(qū)域)。形成由二氧化硅(Si02)構(gòu)成的絕緣層23以覆蓋p型硅襯底21 4的 IC 51和劃片線53;在絕緣層23上形成具有指定連線圖案的布線層24a，布
線層24a由指定金屬構(gòu)成，如金(Au)和鋁(Al);形成由與布線層24a相 同的材料構(gòu)成的金屬層54a以覆蓋密封環(huán)52的中心部分；并且形成由Si02 構(gòu)成的絕緣層25a以覆蓋金屬層54a的兩端，并與絕緣層23以及布線層24a相連。此外，在絕緣層25a上形成具有指定連線圖案的布線層24b，布線層 24b由指定金屬構(gòu)成，如Au和Al;形成由與布線層24b相同的材料構(gòu)成的 金屬層54b使得其下部與金屬層54a接觸；形成絕緣層25b以覆蓋布線層 24b和絕緣層25a以及金屬層54b的兩端；在"最上層"絕緣層25b的平面 表面的上方形成GMR6-9以及布線層24c;并且形成由與"最上層，，布線 層24c相同的材料制成的金屬層54c以覆蓋密封環(huán)52的中心部分，使得其 下部與金屬層54b接觸。此外，形成由Si02構(gòu)成的平面絕緣層55以覆蓋布線層24c和金屬層 54c;在平面絕緣層55上形成由氮化硅(即Si3N4 )構(gòu)成的鈍化膜(或保護(hù) 絕緣層)56;并且在鈍化膜56上形成GMR元件6 - 9。如上所述，平面絕緣層55設(shè)置為覆蓋IC 51、密封環(huán)52和劃片線53 的全體并且形成為具有平面的表面，通過(guò)該平面表面可消除IC 51和劃片線 53之間的高度差。這消除了抗蝕劑涂覆的不均勻性，即使當(dāng)抗蝕劑被涂覆 到IC51上以進(jìn)一步形成薄膜元件時(shí)；并且可改善進(jìn)一步形成于IC51上的 薄膜元件的形成中的尺寸精度。接下來(lái)，將詳細(xì)描述硅晶片的制造方法。根據(jù)通常的薄膜形成工藝，在p型硅襯底21上依次形成絕緣層23、布 線層24a、金屬層54a、絕緣層25a、布線層24b、金屬層54b、絕緣層25b、 GMR元件6-9、布線層24c以及金屬層54c。根據(jù)SOG (即旋涂玻璃)方法，將主要由全氫化聚硅氨烷 (perhydropolysilazane )構(gòu)成的液體涂覆到布線層24c和金屬層54c上；然 后，將半導(dǎo)體芯片獨(dú)自放置指定時(shí)間以實(shí)現(xiàn)均勻化，由此形成平面的薄膜。 將涂覆到半導(dǎo)體芯片的該平面薄膜在大氣中約450。C下烘燒，以形成由高純 度Si02構(gòu)成的平面絕緣層55。平面絕緣層55的表面具有極佳的平面度。根據(jù)化學(xué)汽相淀積(CVD)方法，形成由Si3N4構(gòu)成的鈍化膜56以覆 蓋平面絕緣層55。例如，在等離子CVD方法中，使用如SiH4-麗3(N2)或SiH4-Nk)的指
定材料，從而在約300。C的薄膜生長(zhǎng)溫度下實(shí)現(xiàn)薄膜的形成。 接下來(lái)，在鈍化膜56上形成GMR元件6-9。 此后，形成第二保護(hù)絕緣層(未示出)以覆蓋GMR元件6-9。 在上述制造方法中，形成平面絕緣層55以完全覆蓋布線層24c和金屬層54c;由此，能夠消除IC51和劃片線53之間的高度差。這有助于制造在IC 51和劃片線53之間沒(méi)有高度差的硅晶片。此外，將上述主要由全氫化聚硅氨烷構(gòu)成的液體涂覆到布線層24c和金屬層54c上；然后，將半導(dǎo)體芯片在大氣中約450。C下烘燒，由此形成由高純度Si02構(gòu)成的平面絕緣層55。因此，可制造其表面具有極佳平面度的平面絕緣層55。根據(jù)本實(shí)施例的硅晶片，形成具有平面表面的平面絕緣層55以完全覆 蓋IC51、密封環(huán)52和劃片線53;由此能夠消除IC 51和劃片線53之間的 高度差。這減小了抗蝕劑涂覆的不均勻性，即使當(dāng)抗蝕劑被涂覆到IC51上 以進(jìn)一步形成薄膜元件時(shí)；因此，可改善IC51上的薄膜元件形成中的尺寸精度。根據(jù)本實(shí)施例的硅晶片的制造方法，形成平面絕緣層55以完全覆蓋IC 51、密封環(huán)52和劃片線53;因此，能夠制造在IC 51和劃片線53之間沒(méi) 有高度差的硅晶片。此外，將主要由全氫化聚硅氨烷構(gòu)成的液體涂覆到IC 51、密封環(huán)52 和劃片線53上；然后，將半導(dǎo)體芯片在大氣中約450。C下烘燒，以形成由 高純度Si02構(gòu)成的平面絕緣層55，由此易于制造其表面具有極佳平面度的 平面絕緣層55。接下來(lái)，將詳細(xì)描述本實(shí)施例的改進(jìn)實(shí)例?，F(xiàn)將參照?qǐng)D1關(guān)于硅晶片的制造方法描述第一改進(jìn)實(shí)例。根據(jù)通常的薄膜形成工藝，在p型硅襯底21上依次形成絕緣層23、布 線層24a、金屬層54a、絕緣層25a、布線層24b、金屬層54b、絕緣層25b、 布線層24c以及金屬層54c。才艮4居CVD方法，處理SiH4-02的指定材料以形成由Si02構(gòu)成的平面絕 緣層55,其覆蓋布線層24c和金屬層54c。對(duì)應(yīng)于形成在絕緣層25b、布線層24c和金屬層54c上的突起和凹陷， 不規(guī)則物(irregularity)形成在平面絕緣層55的表面上。在平面絕緣層55
的整個(gè)表面上進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)，由此使平面絕緣層55完全平面。CMP按以下方式進(jìn)行，即在拋光頭上布置硅晶片(硅晶片為拋光主體)； 漿體滴落到配備有銑刀的拋光盤(pán)上，漿體中由Si02和二氧化鈰(Ce02)構(gòu) 成的細(xì)微顆粒分散在如氬氧化鉀(KOH)和氨水(NH4OH)的堿性溶液中； 硅晶片在指定壓力下以指定的角速度旋轉(zhuǎn)，從而使其在以不同角速度旋轉(zhuǎn) 的銑刀上旋轉(zhuǎn)。由此，可拋光平面絕緣層55的表面，其由此具有納米量級(jí)的很高的光 學(xué)平面度。根據(jù)CVD方法，形成由Si3N4構(gòu)成的鈍化膜56以覆蓋平面絕緣層55。 例如，在等離子CVD工藝中，SiH4-NH3(N2)或SiH4-N20的指定材料用于在 30(TC的薄膜生長(zhǎng)溫度下形成薄膜。如上所述，可制造在IC 51和劃片線53之間不形成高度差的硅晶片。根據(jù)上述制造方法，形成平面絕緣層55以覆蓋IC 51、密封環(huán)52和劃 片線53;然后，平面絕緣層55的表面受到平面化處理；因此，能夠很容易 地制造在IC 51和劃片線53之間沒(méi)有高度差的硅晶片。進(jìn)行CMP以拋光平面絕緣層55的整個(gè)表面，由此易于將平面絕緣層 55加工為具有納米量級(jí)的很高的光學(xué)平面度。這使得可以容易地制造在IC 51和劃片線53之間沒(méi)有高度差的硅晶片。代替在平面絕緣層55的整個(gè)表面上進(jìn)行CMP，可在鈍化膜56的表面 上進(jìn)行CMP。在這種情況下，可以很容易地制造在IC 51和劃片線53之間 沒(méi)有高度差的硅晶片。接下來(lái)，將參照?qǐng)D2描述第二改進(jìn)實(shí)例，圖2是其上形成有多個(gè)半導(dǎo) 體器件(即具有磁傳感器的半導(dǎo)體芯片)的硅晶片基本部分的剖面圖。與 其中形成平面絕緣層55以完全覆蓋金屬層54c、并且在平面絕緣層55的整 個(gè)表面上形成鈍化膜56的圖1的硅晶片相比，在圖2的硅晶片中，進(jìn)行干 蝕刻以選擇性地去除在金屬層54c上方的平面絕緣層55的指定區(qū)域，從而 形成窗口 57，通過(guò)該窗口暴露對(duì)應(yīng)于金屬層54c的劃片區(qū)域的空腔，從而 形成鈍化膜56以覆蓋"剩余的"平面絕緣層55和"暴露"的金屬層54c?，F(xiàn)將詳細(xì)描述圖2的硅晶片的制造方法。根據(jù)用于本實(shí)施例的上述步驟(見(jiàn)圖1)，形成平面絕緣層55以完全覆 蓋金屬層54c。然后，進(jìn)行干蝕刻以選擇性地去除在金屬層54c上方的平面
絕緣層55的指定區(qū)域，由此暴露對(duì)應(yīng)于金屬層54c的劃片區(qū)域的空腔。此 后，進(jìn)行等離子CVD方法以形成絕緣膜56,從而覆蓋平面絕緣層55和暴 露的金屬層54c。因此，可制造在IC51和劃片線53之間沒(méi)有高度差的圖2 的硅晶片。根據(jù)其中平面絕緣層5 5完全覆蓋IC 51和劃片線5 3的硅晶片的第二改 進(jìn)實(shí)例，可消除IC51和劃片線53之間的高度差。此外，在第二改進(jìn)實(shí)例中，進(jìn)行干蝕刻以選擇性地去除在金屬層54c 上方的平面絕緣層55的指定區(qū)域，并且形成鈍化膜56以直接覆蓋暴露的 金屬層54c。這造成密封環(huán)52部分地中斷了可作為水分滲透路徑的平面絕 緣層55;因此，可防止水分滲入到IC51。此外，根據(jù)第二改進(jìn)實(shí)例的硅晶片的制造方法，平面絕緣層55經(jīng)受蝕 刻以暴露對(duì)應(yīng)于金屬層54c的劃片區(qū)域的空腔，其中形成鈍化膜56從而覆 蓋暴露的金屬層54c。因此，可以很容易地制造在IC51和劃片線53之間沒(méi) 有高度差的硅晶片，同時(shí)也消除了水分滲入IC51的可能性。接下來(lái)，將參照?qǐng)D3描述第三改進(jìn)實(shí)例，圖3是其上形成有多個(gè)半導(dǎo) 體器件(即具有磁傳感器的半導(dǎo)體芯片)的硅晶片基本部分的剖面圖。與 其中形成平面絕緣層55以完全覆蓋金屬層54c、并且在平面絕緣層55的整 個(gè)表面上形成鈍化膜56的圖1的硅晶片相比，在圖3的硅晶片中，進(jìn)行干 蝕刻以選擇性地去除在金屬層54c相對(duì)平面的部分上方的平面絕緣層55的 指定區(qū)域，從而形成窗口 58，通過(guò)該窗口暴露金屬層54c相對(duì)平面的部分， 然后，形成鈍化膜56以覆蓋平面絕緣層55和金屬層54c的暴露部分。以上，金屬層54c相對(duì)平坦的部分對(duì)應(yīng)于劃片區(qū)域和相對(duì)于金屬層54c 的IC區(qū)域之間的邊界，其中使金屬層54部分地平坦。在圖3的硅晶片中，平面絕緣層55完全覆蓋IC 51;它覆蓋大部分密 封環(huán)52;并且它完全覆蓋劃片線53;因此，可以極大地降低IC 51和密封 環(huán)52之間的高度差。此外，進(jìn)行蝕刻以選擇性地去除在金屬層54c相對(duì)平面的部分上方的 平面絕緣層55的指定區(qū)域，并且形成鈍化膜56以直接覆蓋金屬層54c的暴 露部分。這造成密封環(huán)52部分地中斷了可作為水分滲透路徑的平S絕緣層 55;因此，可防止水分滲入到IC 51 。接下來(lái)，將參照?qǐng)D4描述第四改進(jìn)實(shí)例，圖4是其上形成由多個(gè)半導(dǎo)
體器件(即具有磁傳感器的半導(dǎo)體芯片)的硅晶片基本部分的剖面圖。與其中平面絕緣層55完全覆蓋金屬層54c、并且在平面絕緣層55的整個(gè)表面 上形成鈍化膜56的圖1的硅晶片相比，在圖4的硅晶片中，在平面絕緣層 55上其某個(gè)深度中進(jìn)行干蝕刻以暴露與平面絕緣層55的表面在相同層次上 的金屬層54c的表面，并且在整個(gè)平面表面上形成鈍化膜56以覆蓋平面絕 緣層55的剩余部分和金屬層54c。在圖4的硅晶片中，平面絕緣層55完全覆蓋IC51、密封環(huán)52和劃片 線53;因此，可以消除IC51和密封環(huán)52之間的高度差。這造成密封環(huán)52通過(guò)金屬層54c部分地中斷了可作為水分滲透路徑的 平面絕緣層55;因此，可防止水分滲入到IC51。第二實(shí)施例圖10是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的具有薄膜元件的半導(dǎo)體器件基本部分 的剖面圖，其中附圖標(biāo)記121表示p型硅襯底(或半導(dǎo)體襯底)；附圖標(biāo)記 122表示形成在硅襯底上的晶體管；附圖標(biāo)記123表示形成在晶體管122之 間的由氧化硅構(gòu)成的場(chǎng)絕緣膜。此處，IC區(qū)域124包括晶體管122、場(chǎng)絕 緣膜123、以及形成在硅襯底121上的外圍電路和其他元件(未示出)。每個(gè)晶體管122均由源極131a和漏極131b以及柵極131d構(gòu)成，源極 131a和漏極131b形成在形成于硅襯底121上的n +嵌入層130的上端，柵 極131d經(jīng)由Si02膜(或絕緣膜)131c形成在源極131a和漏極131b的上方。在IC區(qū)域124上，依次形成由氧化硅構(gòu)成的絕緣層132,具有指定圖 案、由Al、 Ti、 TiN、 W和Cu構(gòu)成的第一布線層133，由氧化硅構(gòu)成、覆 蓋絕緣層132和第一布線層133的絕緣層134,具有指定圖案、由A1、 Ti、 TiN、 W和Cu構(gòu)成的第二布線層135,以及由氧化石圭、氮化硅或?qū)盈B在一 起的氧化硅和氮化硅的疊層構(gòu)成以覆蓋絕緣層134和第二布線層135的絕 緣層136、 137和138。此外，由A1、 Ti、 TiN、 W和Cu構(gòu)成、用于在n十 嵌入層130和第一布線層133之間建立電連接的接觸插塞(contact) 141, 嵌入在絕緣層132中。另外，由A1、 Ti、 TiN、 W和Cu構(gòu)成、用于在第一 布線層133和第二布線層135之間建立電連接的通過(guò)插塞(via) 141，嵌入 在絕緣層134中。在絕緣層136、 137和138中分別形成開(kāi)口 136a、 137a和138a,從而 部分暴露第二布線層135的上表面。開(kāi)口 136a的壁以這樣的方式傾斜，即，
使得開(kāi)口 136a的敞開(kāi)區(qū)域從底部到上端逐漸擴(kuò)大，其中開(kāi)口 136a傾斜的壁 具有相對(duì)于絕緣層136底部的20°至80°的傾角0。開(kāi)口 137a的敞開(kāi)區(qū)域是擴(kuò)大的從而在開(kāi)口 136a的上方形成臺(tái)階狀部 分，其中開(kāi)口 137a的壁以這樣的方式傾斜，即，使得敞開(kāi)區(qū)域從底部到上 端逐漸擴(kuò)大，其中開(kāi)口 137a傾斜的壁相對(duì)于絕緣層137底部的傾角在20° 至80。的范圍內(nèi)。類似地，開(kāi)口 138a的敞開(kāi)區(qū)域是擴(kuò)大的乂人而在開(kāi)口 136a和137a的上 方形成臺(tái)階狀部分，其中開(kāi)口 138a的壁以這樣的方式傾斜，即，使得敞開(kāi) 區(qū)域從底部到上端逐漸擴(kuò)大，其中開(kāi)口 138a傾斜的壁相對(duì)于絕緣層138底 部的傾角在20。至80。的范圍內(nèi)。用于在形成于絕緣層138上的薄膜元件(未示出)和第二布線層135 之間建立電連接的布線層139形成在開(kāi)口 136a至138a的壁上以及第二布線 層135的上表面上。在上述具有薄膜元件的半導(dǎo)體器件中，暴露第二布線層135的上表面 的開(kāi)口 136a至138a的壁以階梯狀的方式形成并且每個(gè)都相對(duì)于絕緣層136 至138的底部以20°至80。的指定傾角傾斜。這增大了形成在開(kāi)口 136a至 138a的壁上的布線層139的厚度；因此，能夠可靠地防止用于薄膜元件的 布線層139的斷裂。此外，可以避免出現(xiàn)布線層139的故障所致的例如斷 開(kāi)故障的初始特性故障；因此，可以改善具有薄膜元件的半導(dǎo)體器件的可 靠性。接下來(lái)，將詳細(xì)描述用于形成開(kāi)口 136a至138a的方法。如圖IIA所示，形成絕緣層136以完全覆蓋絕緣層134和第二布線層 135;在絕緣層136上形成抗蝕劑膜151;然后，使用掩模構(gòu)圖抗蝕劑膜151， 由此在抗蝕劑膜151的指定位置形成開(kāi)口 151a。將抗蝕劑膜151曝光100msec至2000msec的指定時(shí)限，其中光的波長(zhǎng) 從100nm至500nm,優(yōu)選140nm至450nm;然后，使用加熱裝置(例如熱 板或烤爐)將半導(dǎo)體器件在120。C至200。C的指定溫度范圍下加熱1分鐘至 60分鐘的指定時(shí)間。由此，可制造如圖11B所示的抗蝕劑膜151,其中厚度t在5pOnm至 3000nm的范圍；開(kāi)口 151a的寬度Wa從lnm至100nm，優(yōu)選10nm至50nm， 最佳為20nm;開(kāi)口 151a的壁相對(duì)于抗蝕劑膜151底部的傾角e在20。至80°
的范圍內(nèi)。如圖11C所示，使用抗蝕劑膜151作為掩模，在絕緣層136上進(jìn)行蝕 刻，其中絕緣層136暴露于包括氟利昂氣體和氧氣的蝕刻氣體(或選擇性 去除氣體)g。具體地，蝕刻氣體g實(shí)現(xiàn)為具有指定成分地混和氣體，其包括20sccm 至80sccm的CF4、 60sccm至20sccm的CHF3、以及80sccm至120sccm的〇2。優(yōu)選地，混和氣體具有包括60sccm的CF4、 180sccm的CHF3、以及 100sccm的02的成分，或者具有包括30sccm的CF4、 180sccm的CHF3、以 及100sccm的02的成分。以上，抗蝕劑膜151的開(kāi)口 151a的壁p^傾斜的，v夂人而在蝕刻氣體g從 抗蝕劑膜151的上部位置向絕緣層136噴射時(shí)，其在開(kāi)口 151a的外圍引起 抗蝕劑的腐蝕，由此使開(kāi)口 151 a從Wa到Wb的寬度逐漸擴(kuò)大。也就是說(shuō)， 通過(guò)蝕刻擴(kuò)大抗蝕劑膜151的開(kāi)口 151a，由此使開(kāi)口 136a的敞開(kāi)區(qū)域隨著 其尺寸減小的抗蝕劑膜151的開(kāi)口 151a而逐漸擴(kuò)大。因此，開(kāi)口 136a的壁 相對(duì)于絕緣層136的底部以20。至80。的傾角e傾斜。此后，完全去除抗蝕劑膜151。由此，如圖IID所示，可以形成具有 開(kāi)口 136a的絕緣層136，開(kāi)口 136a的壁相對(duì)于絕緣層136的底部以20°至80°的傾角e傾斜。通過(guò)重復(fù)上述步驟，可在具有開(kāi)口 136a的絕緣層136的上方依次形成 具有開(kāi)口 137a的絕緣層137和具有開(kāi)口 138a的絕緣層138。此處，有必要 使用分別與開(kāi)口 137a和138a的尺寸相匹配的不同掩模(通過(guò)抗蝕劑膜實(shí) 現(xiàn))。如上所述，在根據(jù)本實(shí)施例的具有薄膜元件的半導(dǎo)體器件中，暴露第 二布線層135的上表面的開(kāi)口 136a至138a的壁以階梯狀的方式形成并且每 個(gè)壁分別相對(duì)于絕緣層136至138的底部以20°至80。的傾角傾^K這增大 了形成在開(kāi)口 136a至138a的壁上的布線層139的厚度；因此，能夠防止布 線層139的斷裂，并且可以避免出現(xiàn)布線層139的故障所致的例如斷開(kāi)故 障的初始特性故障。因此，可以改善關(guān)于半導(dǎo)體器件中薄膜元件的連線的 可靠性，由此改善半導(dǎo)體器件的可靠性。4艮據(jù)圖IIA至IID所示的制造方法，-使用對(duì)應(yīng)于具有開(kāi)口 151a的抗蝕
劑膜151的掩模，在絕緣層136上進(jìn)行蝕刻，其中開(kāi)口 151a的壁相對(duì)于絕 緣層136的底部以20。至80。的傾角9傾斜；因此，易于將絕緣層136加工 為具有開(kāi)口 136a，開(kāi)口 136a的壁相對(duì)于絕緣層136的底部以20°至80°的傾 角0傾斜。因此，可防止用于薄膜元件的布線層139的斷裂；并且可以很容易地 制造具有薄膜元件地半導(dǎo)體器件，其中半導(dǎo)體器件在連線方面的可靠性得 到改善。接下來(lái)，將詳細(xì)描述第二實(shí)施例的改進(jìn)實(shí)例。圖12是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例第 一 改進(jìn)實(shí)例的半導(dǎo)體器件基本部分的 剖面圖。與圖IO所示的開(kāi)口 136a至138a以階梯狀的方式向外逐漸擴(kuò)大、 使得中間絕緣層137的開(kāi)口 137a在最下層絕緣層136的開(kāi)口 136a的外部敞 開(kāi)并且最上層絕緣層138的開(kāi)口 138a在中間絕緣層137的開(kāi)口 137a的外部 敞開(kāi)的第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件相比，在圖12的半導(dǎo)體器件中，開(kāi)口 136a 至138a以階梯狀的方式向內(nèi)減小，其中中間絕緣層137的開(kāi)口 137a在最下 層絕緣層136的開(kāi)口 136a的內(nèi)部敞開(kāi)，并且最上層絕緣層138的開(kāi)口 138a 在中間絕緣層137的開(kāi)口 137a的內(nèi)部敞開(kāi)?？砂凑张c用于形成圖IO所示的開(kāi)口 136a至138a的上述步驟類似的步 驟，來(lái)形成圖12所述的上述開(kāi)口 136a至138a。此處，有必要使用具有實(shí) 現(xiàn)圖12所示開(kāi)口 136a、 137a和138a的圖案的掩模。根據(jù)圖12所示的第一改進(jìn)實(shí)例，與圖10所示的第二實(shí)施例類似，可 增大形成在開(kāi)口 136a至138a的壁上的布線層139的厚度；因此，可防止用 于薄膜元件的布線層139的斷裂；由此，可以避免出現(xiàn)布線層139的故障 所致的例如斷開(kāi)故障的初始特性故障。結(jié)果，可以改善連線的可靠性；并 且可以改善具有薄膜元件的半導(dǎo)體器件制造中的可靠性。圖13是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例第二改進(jìn)實(shí)例的具有薄膜元件的半導(dǎo)體 器件基本部分的剖面圖。與開(kāi)口 136a至138a以階梯狀的方式向外逐漸擴(kuò)大、 中間絕緣層137的開(kāi)口 137a在最下層絕緣層136的開(kāi)口 136a的外部敞開(kāi)并 且最上層絕緣層138的開(kāi)口 138a在中間絕緣層137的開(kāi)口 137a的外部敞開(kāi) 的圖IO所示的半導(dǎo)體器件相比，在圖13的半導(dǎo)體器件中，中間絕緣層137 的開(kāi)口 137a在最下層絕緣層136的開(kāi)口 136a的內(nèi)部敞開(kāi)，并且最上層絕緣 層138的開(kāi)口 138a在中間絕緣層137的開(kāi)口 137a的外部以及最下層絕緣層
136的開(kāi)口 136a的內(nèi)部敞開(kāi)?？砂凑张c用于形成圖IO所示的開(kāi)口 136a至138a的上述步驟類似的步 驟，來(lái)形成圖13所述的上述開(kāi)口 136a至138a。此處，有必要使用具有實(shí) 現(xiàn)圖13所示開(kāi)口 136a、 137a和138a的圖案的掩才莫。根據(jù)圖13所示的第二改進(jìn)實(shí)例，與圖10所示的第二實(shí)施例類似，可 增大形成在開(kāi)口 136a至138a的壁上的布線層139的厚度；因此，可防止用 于薄膜元件的布線層139的斷裂；由此，可以避免出現(xiàn)布線層139的故障 所致的例如斷開(kāi)故障的初始特性故障。因此，可以改善連線的可靠性；并 且可以改善具有薄膜元件的半導(dǎo)體器件制造中的可靠性。圖14是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例第三改進(jìn)實(shí)例的半導(dǎo)體器件基本部分的 剖面圖。與開(kāi)口 136a至138a以階梯狀的方式向外擴(kuò)大、中間絕緣層137 的開(kāi)口 137a在最下層絕緣層136的開(kāi)口 136a的外部敞開(kāi)并且最上層絕緣層 138的開(kāi)口 138a在中間絕緣層137的開(kāi)口 137a的外部敞開(kāi)的圖10所示的 半導(dǎo)體器件相比，在圖14的半導(dǎo)體器件中，中間絕緣層137的開(kāi)口 137a 在最下層絕緣層136的開(kāi)口 136a的內(nèi)部敞開(kāi)，并且最上層絕緣層138的開(kāi) 口 138a分別在中間絕緣層137的開(kāi)口 137a以及最下層絕緣層136的開(kāi)口 136a的內(nèi)部敞開(kāi)。可按照與用于形成圖IO所示的開(kāi)口 136a至138a的上述步驟類似的步 驟，來(lái)形成圖14所述的上述開(kāi)口 136a至138a。此處，有必要使用具有實(shí) 現(xiàn)圖14所示開(kāi)口 136a、 137a和138a的圖案的掩才莫。根據(jù)圖14所示的第三改進(jìn)實(shí)例，與圖10所示的第二實(shí)施例類似，可 增大形成在開(kāi)口 136a至138a的壁上的布線層139的厚度；因此，可防止用 于薄膜元件的布線層139的斷裂；由此，可以避免出現(xiàn)布線層139的故障 所致的例如斷開(kāi)故障的初始特性故障。結(jié)果，可以改善連線的可靠性；并 且可以改善具有薄膜元件的半導(dǎo)體器件制造中的可靠性。第三實(shí)施例圖15是本發(fā)明第三實(shí)施例的具有薄膜的半導(dǎo)體器件基本部分的剖面 圖，其中那些在圖10中所示相同的部分由相同的標(biāo)記指示；因此按需要省 略了其詳細(xì)說(shuō)明。與圖IO中所示的其中在開(kāi)口 136a至138a中形成窄用于 建立第二布線層135和薄膜元件(未顯示)之間的電連接的布線層139的 第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件相比，圖15中所示的第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件所
賦予的特征包括其中在開(kāi)口 136a至138a中形成有用于建立第二布線層和薄 膜元件(未顯示)之間的電連接的布線層139的薄膜元件部分160,和其中 在開(kāi)口 136a至138a中形成有外部端子電極180的外部端子連接焊盤(pán)170。具體地，圖15的半導(dǎo)體器件具有多組開(kāi)口 136a至138a，其中相對(duì)于 開(kāi)口 136a至138a的指定組形成薄膜元件部分160，而相對(duì)于開(kāi)口 136a至 138a的其它組形成外部端子連接焊盤(pán)170。另外，半導(dǎo)體器件還包括相對(duì)于 開(kāi)口 136a至138a的剩余組的測(cè)試焊盤(pán)和虛設(shè)焊盤(pán)(未顯示)。在外部端子連接焊盤(pán)170中，開(kāi)口 136a至138a以階梯的方式逐漸向 外擴(kuò)展使得中間絕緣層137的開(kāi)口 137a在最下層絕緣層136的開(kāi)口 136a 的外側(cè)開(kāi)口，而且最上層絕緣層138的開(kāi)口 138a在中間絕緣層137的開(kāi)口 137a的外側(cè)開(kāi)口。當(dāng)然，可以更改如圖12至14所示的開(kāi)口 136a至138a 之間的關(guān)系。依據(jù)圖15中所示的第三實(shí)施例，與圖10中所示的第二實(shí)施例相似， 可以增加在開(kāi)口 136a至138a的壁上形成的布線層139的厚度；因此，可以 防止薄膜元件的布線層139斷裂；因此，可以防止由布線層139的故障引 起的如斷開(kāi)故障的初始特性故障的發(fā)生。因此，可以改善布線的可靠性； 而且可以改善制造具有薄膜元件的半導(dǎo)體器件的可靠性。下面，請(qǐng)參考圖16A至16I將描述第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法。在該制造方法中，全體絕緣層由絕緣層136至138構(gòu)成，其中當(dāng)通過(guò) 部分暴露相對(duì)于薄膜元件部分160的第二布線層135形成開(kāi)口 136a至138a 時(shí)，用絕緣層覆蓋外部端子連接焊盤(pán)170的第二布線層135;然后，部分去 除覆蓋外部端子連接焊盤(pán)170的第二布線層135的絕緣層以形成相對(duì)于外 部端子連接焊盤(pán)170的開(kāi)口 136a至138a。在圖16A至圖161中，外部端子 連接焊盤(pán)170的整體開(kāi)口寬度的范圍從80|im至100pm,且薄膜元件部分 160的整體開(kāi)口寬度大致設(shè)為例如10|im。圖16A顯示了第 一步驟，其中形成絕緣層136相對(duì)于薄膜元件部分160 和外部端子連接焊盤(pán)170以整體覆蓋絕緣層134與第二布線層135;然后， 在絕緣層136上形成抗蝕劑膜151。隨后，使用抗蝕劑膜151作為掩^i進(jìn) 行構(gòu)圖，使得相對(duì)于薄膜元件部分160和外部端子連接焊盤(pán)170在抗娃劑 膜151的指定位置形成開(kāi)口，然后其經(jīng)受曝光和熱處理，從而使開(kāi)口的每
個(gè)側(cè)壁以范圍從20。至80。的指定的傾斜角e傾斜于抗蝕劑膜151的底部。 圖16B顯示了第二步驟，其中結(jié)合關(guān)于抗蝕劑膜151的掩模，使用蝕刻氣體選擇性地去除相對(duì)于薄膜元件部分160和外部端子連接焊盤(pán)170的絕緣層136,使得部分開(kāi)放第二布線層135。然后，去除抗蝕劑膜151。從而可以形成其每個(gè)側(cè)壁以范圍從20°至80。的指定的傾斜角e傾斜于絕緣層136的底部的開(kāi)口 136a。圖16C顯示了第三步驟，其中在第二布線層135和絕緣層136上形成絕緣層137以覆蓋相對(duì)于薄膜元件部分160和外部端子連接焊盤(pán)170的開(kāi)口 136a。圖16D顯示了第四步驟，其中在絕緣層137上形成抗蝕劑膜I52;然 后，使用抗蝕劑膜152作為掩模進(jìn)行構(gòu)圖以在抗蝕劑膜152的只相對(duì)于薄 膜元件部分160的指定位置形成開(kāi)口 ，然后其經(jīng)受曝光和熱處理。圖16E顯示了第五步驟，其中結(jié)合關(guān)于抗蝕劑膜152的掩模，使用蝕 刻氣體選擇性地去除相對(duì)于薄膜元件部分160的絕緣層137,使得部分開(kāi)放 第二布線層135。然后，去除抗蝕劑膜152。從而可以形成其每個(gè)側(cè)壁以從 20°至80。的范圍的指定傾斜角e傾斜于絕緣層137的底部的開(kāi)口 137a。在該 步驟中，沒(méi)有選擇性地去除相對(duì)于外部端子連接焊盤(pán)170的絕緣層137。圖16F顯示了第六步驟，其中形成絕緣層138以覆蓋相對(duì)于外部端子 連接焊盤(pán)170的絕緣層137和覆蓋相對(duì)于薄膜元件部分160的絕緣層137、 開(kāi)口 137a和第二布線層135。然后，在絕緣層138上形成抗蝕劑膜153。隨 后，使用抗蝕劑膜153作為掩模進(jìn)行構(gòu)圖，使得在抗蝕劑膜153的相對(duì)于 薄膜元件部分160和外部端子連接焊盤(pán)170的指定位置形成開(kāi)口，然后其 經(jīng)受曝光和熱處理。圖16G顯示了第七步驟，其中結(jié)合關(guān)于抗蝕劑膜153的掩模，使用蝕 刻氣體選擇性地去除相對(duì)于薄膜元件部分160和外部端子連接焊盤(pán)170的 絕緣層138。然后，去除抗蝕劑膜153。在該步驟中，部分開(kāi)放相對(duì)于薄膜 元件部分160的第二布線層135,而沒(méi)有開(kāi)放相對(duì)于外部端子連接焊盤(pán)170 的用絕緣層137覆蓋的第二布線層135。隨后，轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體器件至薄膜元件形成設(shè)備以在相對(duì)于薄膜元件部分 160的開(kāi)口 136a至138a處形成薄膜元件(未顯示)和其薄膜元件布線層—'139。 在此時(shí)，以相對(duì)于外部端子連接焊盤(pán)170的絕緣層137覆蓋第二布線層135，
從而可以避免由空氣中的氧氣和水分引起的關(guān)于第二布線層135的腐蝕和 氧化的發(fā)生。當(dāng)利用薄膜元件形成設(shè)備在相對(duì)于薄膜元件部分的開(kāi)口 136a 至138a處形成薄膜元件和薄膜元件布線層139時(shí)，可以避免用絕緣層137 覆蓋的外部端子連接焊盤(pán)170的第二布線層135受到由等離子等引起的損傷。圖16H顯示了第八步驟，其中在薄膜元件布線層139形成之后，用絕 緣層140覆蓋半導(dǎo)體器件；然后，形成抗蝕劑膜154以覆蓋相對(duì)于薄膜元 件部分160和外部端子連接焊盤(pán)170的絕緣層140。然后，使用抗蝕劑膜 154作為掩模進(jìn)行構(gòu)圖，使得相對(duì)于外部端子連接焊盤(pán)170在抗蝕劑膜154 的指定位置形成開(kāi)口，然后其經(jīng)受曝光和熱處理。圖16I顯示了第九步驟，其中結(jié)合關(guān)于抗蝕劑膜154的掩模，使用蝕刻 氣體相對(duì)于外部端子連接焊盤(pán)170選擇性地去除絕緣層140和137。在該步 驟中，相對(duì)于外部端子連接焊盤(pán)170第二布線層135部分開(kāi);^文，而用抗蝕 劑膜154覆蓋的薄膜元件部分160的第二布線層135不受由蝕刻氣體引起 的損傷。然后，去除抗蝕劑膜154。從而可以完整地生產(chǎn)如圖16I所示的半 導(dǎo)體器件。在圖161所示的本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中，薄膜元件部分160的開(kāi)口 136a至138a以這樣一種方式形成，即中間絕緣層137的開(kāi)口 137a在下層 絕緣層136的開(kāi)口 136a的內(nèi)側(cè)開(kāi)口，而上層絕緣層138的開(kāi)口 138a在中間 絕緣層137的開(kāi)口 137a的內(nèi)側(cè)開(kāi)口，而外部端子連接焊盤(pán)170的開(kāi)口 136a 至138a以這樣一種方式形成，即中間絕緣層137的開(kāi)口 137a在下層絕緣層 136的開(kāi)口 136a的內(nèi)側(cè)開(kāi)口，而上層絕緣層138的開(kāi)口 138a在中間絕緣層 137的開(kāi)口 137a的外側(cè)和在下層絕緣層136的開(kāi)口 136a的內(nèi)側(cè)開(kāi)口。依據(jù) 本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法，可以分別實(shí)現(xiàn)相對(duì)于薄膜元件部分160 和外部端子連接焊盤(pán)170的開(kāi)口 136a至138a的不同形狀和不同尺寸。在本實(shí)施例的制造方法中，使用兩個(gè)掩模以兩個(gè)步驟去除外部端子連 接焊盤(pán)170的絕緣層，其中抗蝕劑膜153用作去除絕緣層138,而抗蝕劑膜 154用作去除絕緣層140和137?？梢砸赃@樣一種方式更改本實(shí)施例的制造 方法，即只用單一的抗蝕劑膜154以共同去除所有的絕緣層140、 138、、 137， /人而形成相^"于外部端子連4妄焊盤(pán)170的開(kāi)口 136a至138a。前述的更改可以通過(guò)部分更改第六和第八步驟實(shí)現(xiàn)。例如，在圖16F
中，在絕緣層138上的抗蝕劑膜153相對(duì)于薄膜元件部分160開(kāi)口 ，但相 對(duì)于外部端子連接焊盤(pán)170不開(kāi)口，其中控制蝕刻以用蝕刻氣體選擇性地 去除外部端子連接焊盤(pán)170的絕緣層138。在圖16H中，外部端子連接焊 盤(pán)170的抗蝕劑膜154被開(kāi)口且作為掩模用蝕刻氣體以共同去除相對(duì)于外 部端子連接焊盤(pán)170的絕緣層140、 138和137。即，使用單一抗蝕劑膜作 為掩模共同和同時(shí)地去除多個(gè)絕緣層，從而可以減少制造中的易出故障的 操作。附帶說(shuō)明，可以使用巨；茲阻元件(GMR元件)為在薄膜元件部分160 中形成的薄膜元件。在該情況下，外部端子連接焊盤(pán)170可以用作例如關(guān) 于磁性膜的疊層的偏置磁性層。依據(jù)本實(shí)施例，在絕緣層中形成多個(gè)開(kāi)口以部分暴露布線層使得其側(cè) 壁以階梯狀傾斜而且沿從底面至上端的方向逐漸擴(kuò)大，從而可以避免用于 建立布線層和薄膜元件之間的電連接的薄膜元件布線層斷裂，且可以避免 外部端子連接電極斷裂；因此，可以避免如斷開(kāi)故障的初始特性故障發(fā)生。 因此本實(shí)施例展示在應(yīng)用于其中多種類型的裝置和功能元件被集成在單一 芯片上的復(fù)合芯片和其中多種類型的裝置和功能元件被高度集成的大規(guī)模 復(fù)合芯片時(shí)的杰出貢獻(xiàn)。由于本發(fā)明可以在不背離其主旨和基本特性的前提下以數(shù)種形式實(shí) 現(xiàn)，因此上述實(shí)施例是示例性的而非限制性的。因?yàn)楸景l(fā)明的范圍由所附 權(quán)利要求而不是由其說(shuō)明書(shū)限定，所以落入權(quán)利要求的邊界和界限或者這 些邊界和界限的等同物內(nèi)的所有變化都將被權(quán)利要求所包含。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，在該半導(dǎo)體器件中，在形成于半導(dǎo)體襯底上的IC區(qū)域的布線層上經(jīng)由絕緣層形成薄膜元件，且其中在暴露一部分所述布線層的所述絕緣層的開(kāi)口中形成第二布線層，以建立所述布線層和所述薄膜元件之間的電連接，所述制造方法包括以下步驟形成具有開(kāi)口的抗蝕劑膜，所述開(kāi)口的壁是傾斜的并且從其底部到上端逐漸擴(kuò)大；以及通過(guò)使用所述抗蝕劑膜作為掩模，選擇性地去除所述絕緣層，由此形成所述絕緣層的所述開(kāi)口，所述開(kāi)口是傾斜的并且從其底部到其上端逐漸擴(kuò)大。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中所述抗蝕劑膜 的所述開(kāi)口的壁相對(duì)于位于所述抗蝕劑膜厚度方向的軸以/人20°至80°的指定角度傾斜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中使用包括氟利 昂氣體和氧氣的混合氣體以選擇性地去除所述絕緣層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中通過(guò)層疊具有 不同開(kāi)口的多個(gè)絕緣層來(lái)實(shí)現(xiàn)所述絕緣層，使用多個(gè)抗蝕劑膜作為具有不 同尺寸的開(kāi)口的掩模來(lái)分別形成所述多個(gè)絕緣層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中所述薄膜元件 用氮化硅膜覆蓋。
6. —種半導(dǎo)體器件的制造方法，在該半導(dǎo)體器件的制造方法中，在形 成于半導(dǎo)體襯底上的IC區(qū)域的布線層上經(jīng)由絕緣層形成薄膜元件，所述絕 緣層具有分別形成以部分地暴露在不同位置的所述布線層的第一開(kāi)口和第 二開(kāi)口 ，其中形成用于建立所述布線層和所述薄膜元件之間的電連接的第二布線層以與所述第一開(kāi)口連接，從而實(shí)現(xiàn)薄膜元件部分，并且在所述第 二開(kāi)口中部分地暴露所述第二布線層以實(shí)現(xiàn)與所述薄膜元件部分分開(kāi)的外部端子連接焊盤(pán)，其中通過(guò)相對(duì)于所述外部端子連接焊盤(pán)用絕緣層覆蓋所 述布線層而形成所述第一開(kāi)口 ，然后，通過(guò)去除相對(duì)于所述外部端子連接 焊盤(pán)覆蓋所述布線層的絕緣層而形成所述第二開(kāi)口 。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中使用抗蝕劑膜作為掩模去除覆蓋所述布線層的絕緣層以相對(duì)于所述外部端子連接坪盤(pán)形 成所述第二開(kāi)口。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中所述薄膜元件用氮化硅膜覆蓋。
全文摘要
在半導(dǎo)體晶片上形成多個(gè)IC區(qū)域，該半導(dǎo)體晶片被分割為包含IC的單個(gè)芯片，其中在硅襯底上依次形成布線層和絕緣層。為了降低IC和劃片線之間的高度差，形成平面絕緣層以覆蓋關(guān)于IC、密封環(huán)和劃片線的整個(gè)表面。為了避免在IC中出現(xiàn)斷裂和故障，以階梯狀的方式形成開(kāi)口從而部分地蝕刻絕緣層，使得每個(gè)所述開(kāi)口的壁均以20°至80°的指定角度傾斜。例如，形成相對(duì)于薄膜元件部分的第一開(kāi)口，和形成相對(duì)于外部端子連接焊盤(pán)的第二開(kāi)口。
文檔編號(hào)H01L21/311GK101110389SQ20071014244
公開(kāi)日2008年1月23日 申請(qǐng)日期2005年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月29日
發(fā)明者內(nèi)藤寬 申請(qǐng)人:雅馬哈株式會(huì)社