專利名稱：堅(jiān)固貫孔結(jié)構(gòu)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明具體實(shí)施例系主要關(guān)于半導(dǎo)體裝置，及更特別是關(guān)于在多層集成電路的鄰近金屬化層的傳導(dǎo)線路間的貫孔之形成。
背景技術(shù)：
在集成電路于半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展中，已存在朝向裝置規(guī)模放大之趨勢(shì)。放大或縮小尺寸增加電路性能，主要是藉由增加電路速度，及亦增加集成電路的功能復(fù)雜性。每芯片裝置的數(shù)目逐年增加。當(dāng)集成電路僅包括小數(shù)目的裝置每芯片時(shí)，該裝置可容易地在單一位準(zhǔn)相互連接，然而，容納更多裝置及增加的電路速度之需求已產(chǎn)生多位準(zhǔn)或多層相互連接的使用。
在多層相互連接系統(tǒng)中，相互連接線路所需要的區(qū)域在二或多層間分享，其增加主動(dòng)組件部份區(qū)域，產(chǎn)生增加的功能芯片密度，實(shí)施多層相互連接方法于制造機(jī)制增加制造方法的復(fù)雜性，典型上，主動(dòng)組件(如晶體管、二極管、電容器及其它組件)于晶圓加工的下方層被制造，一般稱為前段制程(FEOL)，在主動(dòng)組件于FEOL被加工后，該多層相互連接一般形成于加工時(shí)框，其一般稱為后段制程(BEOL)。
當(dāng)半導(dǎo)體裝置持續(xù)縮小時(shí)，多層相互連接方法的各種方面被挑戰(zhàn)。當(dāng)最小特征尺寸被減少至低于如約1微米，集成電路的傳輸延遲變得受限于相互連接線路的大的RC時(shí)滯，所以，該工業(yè)趨向于使用不同材料及方法以改良多層相互連接進(jìn)行。
在過(guò)去，相互連接線路典型上由鋁制造，現(xiàn)在存在一種趨勢(shì)傾向于使用銅于相互連接線路因?yàn)槠漭^鋁更為傳導(dǎo)性的。許多年來(lái)，被使用以將傳導(dǎo)線路與另一隔離時(shí)的絕緣材料為二氧化硅。二氧化硅具介電常數(shù)(k)為約4.0或更大，其中介電常數(shù)值k系基于一種量度，其中1.0表示真空的介電常數(shù)，然而，現(xiàn)在于該工業(yè)存在一變化為使用低k介電材料(如具介電常數(shù)k為3.6或更小)做為絕緣材料。在用于多層相互連接機(jī)制的傳導(dǎo)材料及絕緣材料二者的變化為提供挑戰(zhàn)及需要在加工技術(shù)的變化。
銅為所欲的傳導(dǎo)線路材料因其具較鋁為高的傳導(dǎo)性，然而，銅傳導(dǎo)材料的RC(電阻/電容)時(shí)滯可為問(wèn)題的，故低k介電材料被使用以降低電容耦合及減少在相互連接線路間的RC時(shí)滯。一些被使用的低k絕緣材料包括有機(jī)旋涂式材料，其必須被加熱以移除液體、或溶劑。與金屬如銅相較，這些低k絕緣材料常具高熱膨脹系數(shù)(CTE)，例如，一些低k介電材料具70p.p.m./度C大小的CTE，相較于銅，其具約11p.p.m./度C的CTE。
在制造期間因?yàn)橹圃旆椒ǖ谋举|(zhì)，半導(dǎo)體晶圓常是溫度循環(huán)的，當(dāng)裝置包括許多層金屬化及介電材料時(shí)，該低介電常數(shù)材料層的溶劑移除加熱步驟必須被重復(fù)數(shù)次(例如每一層必須被熟化)，其可能為問(wèn)題的。金屬傳導(dǎo)線路及低k介電絕緣層的熱膨脹系數(shù)的不相配造成膨脹超過(guò)銅傳導(dǎo)線路的低k介電絕緣層，此CTE不相配引起熱機(jī)械應(yīng)力，導(dǎo)致增加的阻抗，貫孔層離，及電中斷與打開，特別是當(dāng)貫孔接觸下方傳導(dǎo)線路，造成降低的收率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明具體實(shí)施例達(dá)到做為貫孔以連接至下方傳導(dǎo)線路的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)及形成該貫孔的方法，此貫孔提供強(qiáng)度、堅(jiān)固及穩(wěn)定電阻于多層半導(dǎo)體裝置的金屬相互連接層，貫孔有意地自下方傳導(dǎo)線路凸出，接近該傳導(dǎo)線路頂部邊緣的絕緣材料部分被移除，故貫孔接觸在頂部邊緣該傳導(dǎo)線路的側(cè)邊部份，此增加表面積使得有大量的表面積提供給貫孔以與該傳導(dǎo)線路接觸，增加連結(jié)強(qiáng)度。在一具體實(shí)施例中，該傳導(dǎo)線路包括向外延伸的鉤形區(qū)域，使得當(dāng)貫孔形成時(shí)，鎖定區(qū)域形成于接近該傳導(dǎo)線路鉤形區(qū)域的貫孔，進(jìn)一步加強(qiáng)該結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明較佳具體實(shí)施例，制造半導(dǎo)體裝置的方法包括提供工件、放置第一絕緣層于該工件上，及以傳導(dǎo)線路圖案圖案化該第一絕緣層。該傳導(dǎo)線路圖案以傳導(dǎo)材料填充以形成在該第一絕緣層內(nèi)的至少一傳導(dǎo)線路，該傳導(dǎo)線路包括頂部表面及至少一側(cè)壁。第二絕緣層位于該第一絕緣層及至少一傳導(dǎo)線路上方，一部份該第二絕緣層被移除以露出至少一部份該傳導(dǎo)線路的頂部表面，一部份該第一絕緣層被移除以露出至少該傳導(dǎo)線路的至少一側(cè)壁的頂部部份，其中移除一部份該第二絕緣層及移除一部份該第一絕緣層包括形成一貫孔開孔。該貫孔開孔以傳導(dǎo)材料填充以形成貫孔，其中該貫孔與至少一部份該傳導(dǎo)線路的頂部表面及與至少該傳導(dǎo)線路的至少一側(cè)壁的頂部部份接觸。
根據(jù)本發(fā)明另一較佳具體實(shí)施例，形成半導(dǎo)體裝置的貫孔之方法包括提供工件、放置第一絕緣層于該工件上，及形成硬罩幕于該第一絕緣層上。該硬罩幕及該第一絕緣層被圖案化，其中該硬罩幕及該第一絕緣層的經(jīng)圖案化部份包括側(cè)壁。第一傳導(dǎo)內(nèi)襯形成于至少該經(jīng)圖案化硬罩幕及第一絕緣層的側(cè)壁，且第一傳導(dǎo)材料形成于該第一傳導(dǎo)內(nèi)襯上，其中一部份該第一傳導(dǎo)內(nèi)襯及一部份該第一傳導(dǎo)材料包括至少一傳導(dǎo)線路。該傳導(dǎo)線路包括頂部表面及至少一側(cè)壁，其中該傳導(dǎo)線路至少一側(cè)壁包括向外延伸的鉤形區(qū)域。覆蓋層形成于該第一絕緣層及該第一傳導(dǎo)內(nèi)襯，及第二絕緣層位于該覆蓋層上方，一部份該第二絕緣層及一部份該覆蓋層被移除以露出至少一部份該傳導(dǎo)線路的頂部表面，及一部份至少該硬罩幕被移除以露出至少該傳導(dǎo)線路的至少一側(cè)壁的頂部部份，其中移除一部份至少該硬罩幕及移除一部份該第一絕緣層包括形成一貫孔開孔。第二傳導(dǎo)內(nèi)襯形成于至少該第二絕緣層上方，且第二傳導(dǎo)材料形成于第二傳導(dǎo)內(nèi)襯上，其中一部份該第二傳導(dǎo)內(nèi)襯及在該貫孔開孔內(nèi)的一部份該第二傳導(dǎo)材料形成貫孔，該貫孔與至少一部份該傳導(dǎo)線路的頂部表面及與至少該傳導(dǎo)線路的至少一側(cè)壁的頂部部份接觸，及一部份該貫孔第二傳導(dǎo)材料位于傳導(dǎo)線路鉤形區(qū)域下方以形成鎖定區(qū)域于接近該傳導(dǎo)線路鉤形區(qū)域的貫孔內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明另一較佳具體實(shí)施例，一種半導(dǎo)體裝置包括一工件、位于該工件上的第一絕緣層，及于該第一絕緣層內(nèi)形成的至少一傳導(dǎo)線路，該傳導(dǎo)線路包括頂部表面及至少一側(cè)壁，該傳導(dǎo)線路至少一側(cè)壁包括向外延伸的鉤形區(qū)域。第二絕緣層位于該傳導(dǎo)線路及該第一絕緣層上方，及至少一貫孔形成于在該傳導(dǎo)線路上方的該第二絕緣層內(nèi)，其中該貫孔與至少一部份該傳導(dǎo)線路的頂部表面及與至少該傳導(dǎo)線路的至少一側(cè)壁的頂部部份接觸。
本發(fā)明另一較佳具體實(shí)施例為一種半導(dǎo)體裝置其包括一工件、形成于該工件上的第一絕緣層，及形成于該第一絕緣層上的硬罩幕。一部份該第一絕緣層及一部份該硬罩幕包括側(cè)壁。至少一傳導(dǎo)線路形成于該第一絕緣層及該硬罩幕內(nèi)，該傳導(dǎo)線路包括位于至少一部份該第一絕緣層及一部份該硬罩幕的側(cè)壁之內(nèi)襯。該傳導(dǎo)內(nèi)襯亦包括含位于該內(nèi)襯上方的銅之填充材料，該傳導(dǎo)線路包括頂部表面及至少一側(cè)壁，覆蓋層形成于至少該硬罩幕，及由低k介電材料組成的第二絕緣層形成于該覆蓋層上方，一貫孔延伸穿過(guò)該第二絕緣層及該覆蓋層至鄰接至少一部份該傳導(dǎo)線路的頂部表面而形成，其中該貫孔延伸穿過(guò)至少該硬罩幕至鄰接至少該傳導(dǎo)線路的至少一側(cè)壁的頂部部份。
本發(fā)明具體實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)包括防止于在多層相互連接結(jié)構(gòu)的熱膨脹期間，因具不同熱膨脹系數(shù)的各種材料所引起的層離、破裂及開孔在貫孔及下方傳導(dǎo)線路間發(fā)生。有意地自下方傳導(dǎo)線路凸出貫孔造成增加的表面積以用于傳導(dǎo)線路及貫孔連接，改良相互連接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及堅(jiān)固性，特別是在溫度循環(huán)期間。本發(fā)明的鎖定凸出貫孔提供強(qiáng)健的、堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，其可在晶圓被暴露于高溫以熟化低介電常數(shù)絕緣材料的許多次期間耐熱循環(huán)，及在其它加工步驟中亦耐熱循環(huán)。本發(fā)明產(chǎn)生改良的收率及在晶圓內(nèi)垂直相互連接連接點(diǎn)的降低電阻值。
前文已列出相當(dāng)廣的本發(fā)明具體實(shí)施例的特性及技術(shù)優(yōu)點(diǎn)以使得下文的本發(fā)明詳細(xì)敘述可被更加地了解。本發(fā)明具體實(shí)施例的其它特性及優(yōu)點(diǎn)可于下文被敘述，其形成本發(fā)明權(quán)利要求的主題。熟知本技藝者應(yīng)了解所揭示的觀念及特定具體實(shí)施例可容易地被用作修改或設(shè)計(jì)以進(jìn)行本發(fā)明相同目的之其它結(jié)構(gòu)或方法的基礎(chǔ)。熟知本技藝者亦應(yīng)了解此種相當(dāng)構(gòu)造并不偏離在所附權(quán)利要求所說(shuō)明的本發(fā)明精神及范圍。


為更完全了解本發(fā)明，及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在參考下列敘述及相關(guān)圖式，其中第1圖說(shuō)明先前技藝具貫孔的多層集成電路的結(jié)構(gòu)之截面視圖，此貫孔提供至各種傳導(dǎo)層的下方傳導(dǎo)線路之連接；第2-5圖顯示根據(jù)本發(fā)明較佳具體實(shí)施例在各個(gè)制造階段集成電路的結(jié)構(gòu)之截面視圖，其中該貫孔有意地自下方傳導(dǎo)線路凸出，及圍繞該傳導(dǎo)線路的絕緣材料被過(guò)蝕刻以增加該貫孔至傳導(dǎo)線路機(jī)械連接的表面積；
第6圖顯示一種本發(fā)明具體實(shí)施例其中該貫孔的寬度大于該下方傳導(dǎo)線路的寬度，產(chǎn)生在該傳導(dǎo)線路兩側(cè)的凸出；第7圖說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例制造該貫孔的較佳方法之流程圖；第8圖顯示本發(fā)明具體實(shí)施例之截面視圖，其中該傳導(dǎo)線路包括朝圍繞該傳導(dǎo)線路的絕緣層的經(jīng)過(guò)蝕刻區(qū)域向外延伸的鉤形區(qū)域，形成至該傳導(dǎo)線路貫孔的鎖定或關(guān)鍵區(qū)域之形成；及第9圖顯示該傳導(dǎo)線路的鉤形區(qū)域，及形成于該鉤形區(qū)域下方的該貫孔的鎖定區(qū)域之放大圖。
具體實(shí)施例方式
本較佳具體實(shí)施例的制造及使用詳細(xì)討論于下文，然而，應(yīng)了解本發(fā)明具體實(shí)施例提供一些可應(yīng)用的本發(fā)明觀念，其可以特定內(nèi)文的廣泛變化被具體化。所討論特定具體實(shí)施例僅為本發(fā)明制造及使用的特定方式之說(shuō)明，且不欲限制本發(fā)明范圍。
本發(fā)明具體實(shí)施例會(huì)以參考在特定內(nèi)文的較佳具體實(shí)施例被敘述，稱之為具含銅的多層相互連接結(jié)構(gòu)之半導(dǎo)體裝置。然而，本發(fā)明亦可被應(yīng)用于具多層相互連接結(jié)構(gòu)之任何多層半導(dǎo)體裝置，其包含其它材料如鋁或其它金屬，及半導(dǎo)體材料如多晶硅，做為實(shí)例。
先前技藝貫孔形成的問(wèn)題將被討論，接著為本發(fā)明較佳具體實(shí)施例及其一些優(yōu)點(diǎn)的敘述。名稱”貫孔”于本文被使用以敘述一部份如位于半導(dǎo)體集成電路(IC)的傳導(dǎo)層間的傳導(dǎo)材料之塞或線路以提供電及機(jī)械路徑以使在該IC操作期間電流可流動(dòng)。僅一貫孔及傳導(dǎo)線路被示于每一圖，雖然許多貫孔及傳導(dǎo)線路可存在于每一絕緣層內(nèi)。僅一相互連接層被示出然而，該貫孔的頂部表面可連接至在相鄰的相互連接層之后續(xù)形成的傳導(dǎo)線路。
第1圖說(shuō)明先前技藝具貫孔20的多層集成電路結(jié)構(gòu)10之截面視圖，貫孔20提供至在傳導(dǎo)層的下方傳導(dǎo)線路16之連接。為形成該結(jié)構(gòu)10，第一絕緣層14被形成于基材或工件12上。絕緣層14使用微影技術(shù)被圖案化，以形成至少一傳導(dǎo)線路16的開孔，傳導(dǎo)材料被沉積于該絕緣層14以填充該傳導(dǎo)線路開孔。過(guò)多傳導(dǎo)材料以單鑲嵌方法被自該絕緣層14頂部表面移除以形成傳導(dǎo)線路16。
當(dāng)傳導(dǎo)線路材料包括如銅，鑲嵌方法典型上被使用?；蛘撸搨鲗?dǎo)線路16可由沉積該傳導(dǎo)材料于該基材12、圖案化及蝕去一些傳導(dǎo)材料以形成該傳導(dǎo)線路16，及接著沉積該第一絕緣層14于該傳導(dǎo)線路16上方而被形成。
第二絕緣層18被沉積于該傳導(dǎo)線路16及第一絕緣層14上方，貫孔20以鑲嵌方法形成于該第二絕緣層18，如同對(duì)該傳導(dǎo)線路16所敘述，或者該貫孔20可替代地藉由沉積傳導(dǎo)材料、圖案化及蝕刻該傳導(dǎo)材料而被形成，之后為該第二絕緣材料18之沉積而被形成。
當(dāng)顯著差異存在于該貫孔20材料及該第二絕緣材料18的CTE時(shí)，問(wèn)題產(chǎn)生于該貫孔相互連接結(jié)構(gòu)。例如，若該第二絕緣材料18具較該貫孔20材料為高的CTE，則當(dāng)該裝置10被加熱時(shí)，該第二絕緣材料18較該貫孔20更為膨脹，此產(chǎn)生在該貫孔20的切變應(yīng)力，其可產(chǎn)生在該貫孔20及該傳導(dǎo)線路16間空隙22之形成，如所示?；蛘撸糠菘障痘蚣?xì)線裂口(未示出)可在該貫孔20及該傳導(dǎo)線路16間形成。
當(dāng)?shù)蚹介電材料被用做該第二絕緣層18材料時(shí)，此特別為有問(wèn)題的，此材料典型上具較傳導(dǎo)材料如銅為更高的CTE，例如銅的熱膨脹系數(shù)為16-17p.p.m./度C，相較于低k介電材料SiLKTM，其具熱膨脹系數(shù)為60-70p.p.m./度C。在多層相互連接堆棧的其它絕緣層，如第一絕緣材料14，亦包括低k介電材料。在方法流程中，在每一低k介電常數(shù)材料層沉積后，有機(jī)旋涂式材料必須被加熱以移除溶劑，如此，該下方層絕緣層，如先被沉積的絕緣層，被加熱可被加熱六次或更多次至鄰接如400度C，此熱循環(huán)引起該低k介電材料18的膨脹較該傳導(dǎo)貫孔20的膨脹更大，使得力量自該貫孔20朝下方傳導(dǎo)線路16及任何疊置傳導(dǎo)線路(未示出)向下及向上地施用。
每一次晶圓10被加熱時(shí)，該低k介電材料14/18較該貫孔20及該傳導(dǎo)線路16更為膨脹，在該貫孔20及介電層18間的熱不相配造成由傳導(dǎo)線路16及貫孔20所產(chǎn)生的傳導(dǎo)路徑的阻抗之增加，特別是，該傳導(dǎo)線路16的頂部表面與該貫孔20的底部表面的接合因該介電層18的膨脹被壓縮，造成該貫孔自該傳導(dǎo)線路16的頂部表面的部份或完全分離，其可引起在電連接或間歇性電連接的”開口”情況。該熱-機(jī)械應(yīng)力亦引起電阻的增加，及可造成減少的半導(dǎo)體裝置制造收率或在測(cè)試或稍后的使用期間可能的失效。
貫孔分離、降低的收率及傳導(dǎo)線路的增加電阻之先前技藝問(wèn)題可由本發(fā)明具體實(shí)施例的使用而被避免或減輕。第2-5圖顯示根據(jù)本發(fā)明較佳具體實(shí)施例在各個(gè)制造階段集成電路結(jié)構(gòu)之截面視圖，其中貫孔139(參看第5圖)有意地自下方傳導(dǎo)線路117凸出，及在該傳導(dǎo)線路的頂部側(cè)壁的絕緣材料114被過(guò)蝕刻以增加該貫孔至傳導(dǎo)線路機(jī)械連接的表面積量。
首先參考第2圖，工件112被提供。該工件112較佳為包括位于其上的氧化硅，及可能鄰接單晶硅基材，該工件112可包括其它傳導(dǎo)層或其它半導(dǎo)體組件如晶體管、二極管等，化合物半導(dǎo)體如GaAs、InP、Si/Ge、SiC可被替代地使用以取代硅。
第一絕緣層114被沉積于該工件112上，第一絕緣層114較佳為包括低介電常數(shù)(k)介電材料，如具介電常數(shù)k為約3.6或更小。第一絕緣層114較佳為包括有機(jī)旋涂式材料如聚醯亞胺，此種材料的商標(biāo)包括如道氏化學(xué)公司的SiLKTM及AlliedSignal公司的FLARETM。或者，非低k介電材料如二氧化硅及/或氮化硅(如Si3N4)可被使用。若低-k介電材料被使用，在旋涂該材料后，該晶圓可被暴露于如約400度C的熱步驟以移除溶劑。
該第一絕緣層114被圖案化及蝕刻，及部份該第一絕緣層114被移除以產(chǎn)生開孔，于此該傳導(dǎo)線路116被形成。第一傳導(dǎo)材料116被沉積于該第一絕緣層114以填充該傳導(dǎo)線路開孔。過(guò)多部份的第一傳導(dǎo)材料116使用如化學(xué)-機(jī)械光(CMP)方法以自該第一絕緣層114頂部表面移除以形成至少一傳導(dǎo)線路117，如所示。
選擇的第一傳導(dǎo)內(nèi)襯132可在沉積該第一傳導(dǎo)材料116前被沉積，該第一傳導(dǎo)內(nèi)襯132較佳為保形的，且可包括如Ta、TaN、WN、TiN的單一層，該第一傳導(dǎo)材料116較佳為包括銅，雖然鋁，其它金屬或其組合物亦可被使用。若該第一傳導(dǎo)材料116包括銅，較佳為內(nèi)襯132被使用，以防止銅擴(kuò)散進(jìn)入該下方工件112及第一絕緣層114材料。該第一傳導(dǎo)內(nèi)襯亦可包括含阻擋層及種晶層的雙層，該阻擋層可包括與如上列出用于單一層第一傳導(dǎo)內(nèi)襯132類似的材料，該種晶層可包括如銅合金，及或者可包括其它金屬。該種晶層協(xié)助第一傳導(dǎo)材料的填充方法，特別是當(dāng)如電鍍方法被使用以沉積該第一傳導(dǎo)材料。
第一傳導(dǎo)線路117較佳為由如鑲嵌或雙鑲嵌方法形成，該第一傳導(dǎo)線路117包括頂部表面及至少一側(cè)壁，該第一傳導(dǎo)線路117可包括如長(zhǎng)的、薄的長(zhǎng)方形，其延伸進(jìn)入紙及自紙延伸出來(lái)，該第一傳導(dǎo)線路117可包括高縱橫比(未示出)；如該第一傳導(dǎo)線路117的垂直高度可大于水平寬度10∶1或更大，該第一傳導(dǎo)線路117包括該內(nèi)襯132及該第一傳導(dǎo)材料116。
第二絕緣層118被沉積于該傳導(dǎo)線路117上方及第一絕緣層114上方，如第3圖所示。該第二絕緣層118較佳為包括具介電常數(shù)k為3.6或更小的低-k介電材料，及需要加熱至如約400度C以移除溶劑?；蛘?，該第二絕緣層118可包括習(xí)知介電材料如二氧化硅及/或氮化硅。
該第二絕緣層118經(jīng)由微影如使用罩幕被圖案化，如第3圖所示，光致抗蝕劑124被沉積于該第二絕緣層118上，及部份該光致抗蝕劑124被露出，部份該光致抗蝕劑124被移除，留下貫孔圖案126。
使用留在該第二絕緣層118的該光致抗蝕劑124，該第二絕緣層118的部份128被移除以形成在該第二絕緣層118的貫孔開孔134(參看第4圖)，該貫孔開孔134較佳為使用反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)方法步驟形成。該蝕刻方法步驟較佳為包括主要地不等向性的蝕刻方法，其中該蝕刻劑物質(zhì)或氣體被基本上被導(dǎo)向該晶圓的垂直表面以產(chǎn)生在該第二絕緣層118內(nèi)的基本上垂直側(cè)壁。不等向性的蝕刻方法較佳為包括放置光罩幕于經(jīng)暴露的第二絕緣層118表面及暴露該晶圓于氧氣、氮?dú)饣蚱浣M合物，或者如具少量O2的CHF3。除了移除一部份該第二絕緣層118，所有或部份該光致抗蝕劑124可被移除做為蝕刻方法的一部份。
在一具體實(shí)施例中，當(dāng)該下方傳導(dǎo)線路117的頂部表面被觸及時(shí)，蝕刻方法停止。在此具體實(shí)施例中，晶圓被暴露于第二蝕刻方法步驟以移除鄰接該傳導(dǎo)線路117的至少一側(cè)壁的頂部部份的該第一絕緣層114的部份130，留下示于第4圖的貫孔開孔134之結(jié)構(gòu)。第二蝕刻方法步驟可包括濺鍍蝕刻其在沉積形成傳導(dǎo)材料的貫孔前亦清潔貫孔開孔134。該第二蝕刻方法步驟亦為主要地不等向性的，但在一具體實(shí)施例中，該第二蝕刻方法步驟具足夠等向性的組件以自該傳導(dǎo)線路217的鉤形區(qū)域254下方移除該第一絕緣層214的部份252(未示于第4圖；參看第7及8圖)。
再參看第4圖，在另一具體實(shí)施例中，當(dāng)該下方傳導(dǎo)線路117的頂部表面被觸及時(shí)，蝕刻方法并未停止，而是，該蝕刻方法被持續(xù)以移除鄰接該傳導(dǎo)線路117的至少一側(cè)壁的頂部部份的該第一絕緣層114的部份，留下示于第4圖的貫孔開孔134。再次，此蝕刻方法亦為主要地不等向性的，但在一具體實(shí)施例中，該蝕刻方法具足夠等向性的組件以自該傳導(dǎo)線路217的鉤形區(qū)域254下方移除該第一絕緣層214的部份252(未示于第4圖；參看第7及8圖)。
較佳為，移除一部份該第一絕緣層以形成該貫孔開孔134包括自該第一絕緣層的頂部表面下方移除至少100埃，亦較佳為，自該第一絕緣層的頂部表面下方移除一部份該第一絕緣層包括移除5至15％的該第一絕緣層第一厚度。較佳為，根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例，在該蝕刻方法期間沒(méi)有任何部份的該傳導(dǎo)線路117材料被移除以移除部份該第一及第二絕緣層114及118。
接著，該貫孔開孔134以傳導(dǎo)材料填充以形成貫孔139，如第5圖所示。該貫孔開孔134可先以選擇性的第二傳導(dǎo)內(nèi)襯136填充，及接著其余該貫孔開孔134以第二傳導(dǎo)材料138填充以形成貫孔139，貫孔139包括內(nèi)襯136及填充材料138。該貫孔139被采用以進(jìn)行與至少該傳導(dǎo)線路117的頂部表面部份進(jìn)行機(jī)械及電接觸及鄰接至少該傳導(dǎo)線路117的頂部表面部份，該貫孔139亦進(jìn)行與至少該傳導(dǎo)線路117的至少一側(cè)壁的頂部部份，亦即在區(qū)域140，進(jìn)行機(jī)械及電接觸及鄰接至少該傳導(dǎo)線路117的至少一側(cè)壁的頂部部份。
若該第二傳導(dǎo)材料138包括銅，該貫孔139較佳為包括第二傳導(dǎo)內(nèi)襯136，以防止銅擴(kuò)散進(jìn)入該第一及第二絕緣層118。該選擇性的第二傳導(dǎo)內(nèi)襯136較佳為使用保形沉積方法被沉積，留下沿該貫孔開孔134內(nèi)壁的保形內(nèi)襯或擴(kuò)散阻擋136。較佳為，該傳導(dǎo)內(nèi)襯132包括由化學(xué)氣相沉積(CVD)所沉積的氮化鈦?；蛘撸搨鲗?dǎo)內(nèi)襯132可包括氮化鉭、氮化鎢、耐火金屬或其它可使用如CVD方法或無(wú)電鍍被保形沉積的阻擋層。該內(nèi)襯132可包括含阻擋層及保形種晶層的雙層材料，其較佳為包括銅、鋁、其它金屬或其組合物，該種晶層可使用如CVD方法沉積。
其余該貫孔開孔134使用電鍍或無(wú)電鍍填充方法以第二傳導(dǎo)材料138填充以產(chǎn)生具位于該第二絕緣層118內(nèi)的部份及具位于該第一絕緣層114內(nèi)的部份之無(wú)空隙貫孔139。該第二傳導(dǎo)材料138較佳為包括銅、鋁或其它金屬或其組合物，該第二傳導(dǎo)材料138可使用CVD或物理(非保形)氣相沉積(PVD)沉積，接著為回焊方法。
根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例，該貫孔139有意地自該下方傳導(dǎo)線路117的至少一邊緣凸出，該凸出允許該第一絕緣層114的過(guò)蝕刻及產(chǎn)生懸掛于該傳導(dǎo)線路頂部邊緣的貫孔(亦即，懸垂區(qū)域)。較佳為水平凸出的量(亦即，該貫孔139圖案未與該傳導(dǎo)線路117的最右邊緣對(duì)準(zhǔn)的量，于第5圖)范圍自10至35％的該貫孔139寬度，及更佳為水平凸出的量為10至25％的該貫孔寬度。
在示于第2至5圖的本發(fā)明具體實(shí)施例中，鄰近該傳導(dǎo)線路117的該第一絕緣層114為有意地被過(guò)蝕刻。過(guò)蝕刻該第一絕緣材料114產(chǎn)生該貫孔139增加表面積量以接觸及鄰接該傳導(dǎo)線路117。例如，在示于第5圖的截面視圖中，在該傳導(dǎo)線路117及該貫孔139間的表面積量增加量140，其為延伸進(jìn)入該第一絕緣層114的該貫孔139之垂直部份的長(zhǎng)度，該增加的垂直表面積140增加該傳導(dǎo)線路117及該貫孔139間的機(jī)械及電連結(jié)區(qū)域，減少該貫孔139及該傳導(dǎo)線路117分離及空隙的機(jī)率。
亦注意典型上，該傳導(dǎo)線路117包括長(zhǎng)的正方形形狀，所以，該額外垂直表面積140為傳導(dǎo)線路117及貫孔139的較短長(zhǎng)度乘以該貫孔139的寬度(想象該貫孔寬度為進(jìn)入紙或自紙出去)，該貫孔形狀可為如圓柱形。
該貫孔139被示出為具約略與該下方傳導(dǎo)線路117水平寬度相同的水平寬度，然而，該貫孔139寬度可小于該傳導(dǎo)線路117寬度，或者該貫孔139寬度可大于該傳導(dǎo)線路117寬度，若該貫孔139寬度大于該傳導(dǎo)線路117寬度，則該貫孔139可在鄰接該傳導(dǎo)線路117相對(duì)側(cè)壁的頂部區(qū)域之兩側(cè)向下延伸進(jìn)入該第一絕緣層114，產(chǎn)生表面積的更大增加，如在區(qū)域140，以用于該貫孔139至該傳導(dǎo)線路117的機(jī)械及電連結(jié)，如第6圖所示。
用來(lái)填充該貫孔開孔的該傳導(dǎo)材料可包括具第一熱膨脹系數(shù)(CTE)的材料，該第一CTE包括如20p.p.m./度C或更少。該第二絕緣層可包括具第二CTE的材料，該第二CTE為較該第一CTE為高，該第二CTE可為如50p.p.m./度C或更多。該多層相互連接結(jié)構(gòu)的其它絕緣層，如該第一絕緣層114，亦可包括第二CTE材料，類似地，該多層相互連接結(jié)構(gòu)的其它傳導(dǎo)層，如該傳導(dǎo)線路117，亦可包括第一CTE材料。
第三介電層，較佳為包括低k介電層，可被沉積于該貫孔139上方及該第二絕緣層118的頂部表面上方(未示出)。該第三介電層可被加熱以移除溶劑，及之后以傳導(dǎo)線路圖案圖案化以接觸該貫孔130。或者，非低k介電體如二氧化硅及/或氮化硅可被用于該第三介電層。第二傳導(dǎo)線路或區(qū)域可接著被形成于該第三介電層內(nèi)及在該貫孔139上，其中該貫孔139被使用以連接該上方第二傳導(dǎo)線路至在該下方第一絕緣層114內(nèi)的傳導(dǎo)線路117。選擇的傳導(dǎo)內(nèi)襯可在該第二傳導(dǎo)線路形成前被沉積，在該第三絕緣層內(nèi)的該上方第二傳導(dǎo)線路較佳為包括與該第一傳導(dǎo)線路117相同的金屬材料，如銅、鋁、或其組合物。許多，如六至八或更多，具貫孔139的其它傳導(dǎo)層可根據(jù)本發(fā)明方法以此方式被沉積，該貫孔130有意地自下方傳導(dǎo)線路凸出及懸掛，且下方絕緣層被過(guò)蝕刻以產(chǎn)生更堅(jiān)固的多層相互連接結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例形成堅(jiān)固貫孔139的流程圖160被示于第7圖。首先，傳導(dǎo)線路117被形成于第一絕緣層114內(nèi)(步驟162)，及第二絕緣層118被沉積于該傳導(dǎo)線路117及該第一絕緣層114上方(步驟164)，接著，在一具體實(shí)施例中，兩步驟蝕刻方法被使用以形成該貫孔開孔134，在此具體實(shí)施例中，該第二絕緣層118以該貫孔開孔134圖案化，移除該第二絕緣層118的部份128(步驟166)，接著，該第一絕緣層114的部份130被移除(步驟168)。在另一具體實(shí)施例中，單一蝕刻方法被使用以形成該貫孔開孔134于第二及第一絕緣材料118及114，該第二絕緣層118以該貫孔開孔134圖案化，移除該第二絕緣層118的部份128及該第一絕緣層114的部份130被移除(步驟170)，該貫孔開孔134接著以傳導(dǎo)材料填充以形成貫孔139(步驟172)，如第5圖所示，及后續(xù)加工步驟接著于該晶圓上被執(zhí)行(步驟174)。
第8圖顯示本發(fā)明另一較佳具體實(shí)施例之截面視圖，其中該傳導(dǎo)線路217包括朝圍繞該傳導(dǎo)線路的該絕緣層244的經(jīng)過(guò)蝕刻區(qū)域向外延伸的鉤形區(qū)域254，形成至該傳導(dǎo)線路217的該貫孔239的關(guān)鍵區(qū)域248之形成。該結(jié)構(gòu)較佳為使用如與第2-5圖所示的具體實(shí)施例所敘述的類似制造步驟及材料而形成。然而，在第8圖中，選擇性的硬罩幕244絕緣層及覆蓋層246被示出。
較佳為，該第一絕緣層214及該第二絕緣層218包括低k介電材料如有機(jī)層間介電體(ILD)材料或敘述于第2-5圖的材料。該硬罩幕244可在該傳導(dǎo)線路217的開孔形成前被沉積于該第一絕緣層214。該硬罩幕244包括介電材料如氮化硅或二氧化硅。
該傳導(dǎo)線路217包括朝向該傳導(dǎo)線路圖案的底部向內(nèi)些微變細(xì)的側(cè)壁，產(chǎn)生在該傳導(dǎo)線路217側(cè)壁的外部頂部部份的鉤形區(qū)域254，如所示。該鉤形區(qū)域自該傳導(dǎo)線路217向外朝向該硬罩幕244或該第一絕緣層214延伸。
該傳導(dǎo)線路217，特別是當(dāng)包括銅，較佳為包括第一傳導(dǎo)內(nèi)襯232及第一傳導(dǎo)填充材料216。該第一傳導(dǎo)內(nèi)襯232可包括含阻擋層及種晶層的雙層，如第2-5圖所示的具體實(shí)施例所敘述的。
在形成該傳導(dǎo)線路217后，較佳為包括SiN，及或者包括商標(biāo)名稱BloKTM或其它介電擴(kuò)散阻擋的選擇性介電覆蓋層246可被沉積于該傳導(dǎo)線路217及該硬罩幕244(或于該第一絕緣層214，當(dāng)硬罩幕244未被使用)。當(dāng)該傳導(dǎo)線路217包括如鋁時(shí)，該介電覆蓋層246可不為需要的，但當(dāng)該傳導(dǎo)線路217包括銅時(shí)，該覆蓋層246較佳為被使用。
該第二絕緣層218被沉積于該覆蓋層246上方，及接著該貫孔開孔(未示于第8圖；參考第4圖)被形成于該第二絕緣層218、覆蓋層246、及硬罩幕244。較佳為該貫孔在該硬罩幕頂部表面下方延伸至少100埃。亦較佳為該貫孔在該硬罩幕頂部表面下方延伸約該硬罩幕第一厚度的20-40％，或者，該貫孔開孔亦可延伸穿過(guò)該選擇硬罩幕244進(jìn)入該第一絕緣層214，未示出。若沒(méi)有任何硬罩幕244被使用，則較佳為，移除部份該第一絕緣層214以形成該貫孔開孔234包括自該第一絕緣層214的頂部表面下方移除至少100埃，亦較佳為，移除部份該第一絕緣層214包括自該第一絕緣層214的頂部表面下方移除5至15％的該第一絕緣層214第一厚度。第二傳導(dǎo)內(nèi)襯236及該第二傳導(dǎo)材料238被沉積于該貫孔開孔內(nèi)以形成該貫孔239，如所示。
如在所示的具體實(shí)施例及參考第2-5圖所敘述的，再次，該貫孔239較佳為有意地自該傳導(dǎo)線路217于水平方向凸出，使得鄰近該傳導(dǎo)線路217側(cè)壁的頂部部份的絕緣材料，在此情況下，至少該硬罩幕244，可被過(guò)蝕刻。在此具體實(shí)施例中，移除至少該硬罩幕244的蝕刻方法較佳為至少部分等向性的以確保一部份該硬罩幕244材料可自該傳導(dǎo)線路鉤形區(qū)域254下方被移除。除了鄰接側(cè)壁217的懸垂，該貫孔239亦可被有意地為過(guò)大的以產(chǎn)生在相對(duì)于側(cè)壁217的側(cè)壁之懸垂(未示于第8圖；參看第6圖)。
第9圖顯示關(guān)鍵區(qū)域248之放大圖，其包括該傳導(dǎo)線路217的鉤形區(qū)域254，及形成于該傳導(dǎo)線路鉤形區(qū)域254下方的該貫孔239的鎖定區(qū)域252。有利的是，鎖定區(qū)域252在該傳導(dǎo)線路217的鉤形區(qū)域254的鄰近、相鄰及下方形成，產(chǎn)生堅(jiān)固的機(jī)械關(guān)鍵區(qū)域。有利的是，在此關(guān)鍵區(qū)域248，該傳導(dǎo)線路鉤形區(qū)域254及貫孔鎖定區(qū)域252為機(jī)械地鎖在一起，故影響該結(jié)構(gòu)的熱應(yīng)力不會(huì)使得該傳導(dǎo)線路217及該貫孔239分開。該鉤形區(qū)域254合適于該鎖定區(qū)域252，故該貫孔239無(wú)法移動(dòng)。無(wú)論周圍絕緣材料218、246、244及/或214的擴(kuò)張或收縮，該貫孔239相關(guān)于該傳導(dǎo)線路217為穩(wěn)定化的。
注意雖然該貫孔鎖定區(qū)域252被示于第8及9圖為形成于該硬罩幕244內(nèi)，該鎖定部份252亦可替代地向下延伸進(jìn)入該第一絕緣層214，而且，該鎖定部份252可完全包含于該第一絕緣層214內(nèi)，當(dāng)硬罩幕244未被使用時(shí)。
本發(fā)明具體實(shí)施例達(dá)到做為通孔中間連接結(jié)構(gòu)及其制造方法的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)以連接提供改良機(jī)械強(qiáng)度的多層集成電路的傳導(dǎo)層，于此處所敘述的該貫孔139/239結(jié)構(gòu)及形成方法防止在熱膨脹期間，在貫孔139/239及下方傳導(dǎo)線路117/217間發(fā)生層離、分離、破裂及開孔，熱膨脹期間在多次在低介電常數(shù)絕緣材料溶劑移除、層沉積、最后退火、或介電體熟化該晶圓被暴露于極熱期間的期間。本貫孔139/239結(jié)構(gòu)及形成該貫孔方法之使用產(chǎn)生改良的收率及在晶圓內(nèi)垂直連接點(diǎn)的降低的電阻值，延伸進(jìn)入該第一絕緣層114/214/244的該貫孔139/239的過(guò)切部份提供較大表面積140/240給貫孔139/239以機(jī)械地及電地連接至下方傳導(dǎo)線路，穩(wěn)定化該熱膨脹效應(yīng)。該傳導(dǎo)線路217的鉤形區(qū)域254造成該貫孔239的鎖定區(qū)域252之形成，形成關(guān)鍵區(qū)域248，本發(fā)明亦產(chǎn)生傳導(dǎo)線路117/217及貫孔139/239的垂直鏈的改良電可靠度。
本發(fā)明具體實(shí)施例于此以單鑲嵌結(jié)構(gòu)敘述，然而，亦具雙鑲嵌方法之應(yīng)用。
雖然本發(fā)明具體實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)已詳細(xì)敘述，應(yīng)了解各種變化、取代及替換可被進(jìn)行而不偏離由所附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明精神及范圍。例如，熟知本技藝者可容易地了解于此所敘述的電路、電路組件、及電路感知機(jī)制可被變化但仍在本發(fā)明范圍內(nèi)。
而且，本申請(qǐng)案范圍并不欲受限于在專利說(shuō)明書所敘述的制程、機(jī)器、制造、物質(zhì)組成、裝置、方法及步驟之特定具體實(shí)施例，因熟知本技藝者可容易地由本發(fā)明揭示了解執(zhí)行基本上與于此所敘述的相對(duì)應(yīng)具體實(shí)施例相同功能或達(dá)到基本上相同結(jié)果的現(xiàn)存或要被發(fā)展的制程、機(jī)器、制造、物質(zhì)組成、裝置、方法或步驟可根據(jù)本發(fā)明被使用。因此，所附權(quán)利要求意欲包括此種制程、機(jī)器、制造、物質(zhì)組成、裝置、方法或步驟于其范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體裝置的方法，其包括提供一種工件；將第一絕緣層放置于該工件上；以傳導(dǎo)線路圖案圖案化該第一絕緣層；以傳導(dǎo)材料填充該傳導(dǎo)線路圖案以形成至少一傳導(dǎo)線路于該第一絕緣層內(nèi)，該傳導(dǎo)線路包括頂部表面及至少一側(cè)壁；將第二絕緣層置于該第一絕緣層及該至少一傳導(dǎo)線路上方；移除一部份該第二絕緣層以露出至少一部份該傳導(dǎo)線路的頂部表面；移除一部份該第一絕緣層以露出至少該傳導(dǎo)線路的至少一側(cè)壁的頂部部份，其中移除一部份該第二絕緣層及移除一部份該第一絕緣層包括形成一貫孔開孔；及以傳導(dǎo)材料填充該貫孔開孔以形成貫孔，其中該貫孔與至少一部份該傳導(dǎo)線路的頂部表面及與至少該傳導(dǎo)線路的至少一側(cè)壁的頂部部份接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)的方法，其中該傳導(dǎo)線路至少一側(cè)壁包括向外延伸的鉤形區(qū)域，其中以傳導(dǎo)材料填充該貫孔開孔包括放置該傳導(dǎo)材料于該傳導(dǎo)線路鉤形區(qū)域下方，形成鎖定區(qū)域于接近該傳導(dǎo)線路鉤形區(qū)域的該貫孔內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)的方法，其中移除一部份該第一絕緣層及形成貫孔開孔構(gòu)成單一蝕刻步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求第3項(xiàng)的方法，其中該蝕刻步驟包括反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)。
5.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)的方法，其進(jìn)一步包括在填充該貫孔開孔前的濺鍍蝕刻。
6.根據(jù)權(quán)利要求第5項(xiàng)的方法，其中該濺鍍蝕刻包括移除一部份該第一絕緣層。
7.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)的方法，其中移除一部份該第一絕緣層包括移除至少100埃的該第一絕緣層。
8.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)的方法，其中該第一絕緣層包括第一厚度，移除一部份該第一絕緣層包括移除5至15％的該第一絕緣層第一厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)的方法，其中以傳導(dǎo)材料填充該貫孔開孔包括以具第一熱膨脹系數(shù)(CTE)的材料填充該貫孔開孔，其中放置該第二絕緣層包括沉積具第二CTE的材料，該第二CTE為較該第一CTE為高。
10.根據(jù)權(quán)利要求第9項(xiàng)的方法，其中該第一CTE為20p.p.m./度C或更少，其中該第二CTE為50p.p.m./度C或更多。
11.根據(jù)權(quán)利要求第9項(xiàng)的方法，其中該第一絕緣層包括該第二CTE材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)的方法，其中形成該第二絕緣層包括沉積具介電常數(shù)為3.6或更小的低介電常數(shù)材料，其中該傳導(dǎo)線路材料包括銅或鋁。
13.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)的方法，其中形成至少一傳導(dǎo)線路包括以該至少一傳導(dǎo)線路的開孔圖案化該第一絕緣層，沉積第一傳導(dǎo)內(nèi)襯于該絕緣層上，其中該第一傳導(dǎo)內(nèi)襯排列該開孔，及以第一傳導(dǎo)填充材料填充在該第一傳導(dǎo)內(nèi)襯上方的開孔；及其中填充該貫孔開孔包括沉積第二傳導(dǎo)內(nèi)襯于該貫孔開孔，及以第二傳導(dǎo)填充材料填充在該第二傳導(dǎo)內(nèi)襯上方的該貫孔開孔。
14.根據(jù)權(quán)利要求第13項(xiàng)的方法，其中該第一傳導(dǎo)填充材料或該第二傳導(dǎo)填充材料系藉由電鍍填充。
15.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)的方法，其中形成貫孔開孔包括暴露該介電體層于不等向性的蝕刻。
16.形成半導(dǎo)體裝置的貫孔之方法，其包括提供一種工件；將第一絕緣層置于該工件上；形成硬罩幕于該第一絕緣層上；圖案化該硬罩幕及該第一絕緣層，其中該硬罩幕及該第一絕緣層的經(jīng)圖案化部份包括側(cè)壁；形成第一傳導(dǎo)內(nèi)襯于至少該經(jīng)圖案化硬罩幕及第一絕緣層的側(cè)壁；形成第一傳導(dǎo)材料于該第一傳導(dǎo)內(nèi)襯上，其中一部份該第一傳導(dǎo)內(nèi)襯及一部份該第一傳導(dǎo)材料包括至少一傳導(dǎo)線路，該傳導(dǎo)線路包括頂部表面及至少一側(cè)壁，其中該傳導(dǎo)線路之至少一側(cè)壁包括向外延伸的鉤形區(qū)域；形成覆蓋層于該第一絕緣層及該第一傳導(dǎo)內(nèi)襯上；將第二絕緣層置于該覆蓋層上方；移除一部份該第二絕緣層及一部份該覆蓋層以露出至少一部份該傳導(dǎo)線路的頂部表面；移除一部份至少該硬罩幕以露出至少該傳導(dǎo)線路的至少一側(cè)壁的項(xiàng)部部份，其中移除一部份至少該硬罩幕及移除一部份該第一絕緣層包括形成一貫孔開孔；形成第二傳導(dǎo)內(nèi)襯于至少該第二絕緣層上；及形成第二傳導(dǎo)材料于該第二傳導(dǎo)內(nèi)襯上，其中一部份該第二傳導(dǎo)內(nèi)襯及在該貫孔開孔內(nèi)的一部份該第二傳導(dǎo)材料形成一貫孔，其中該貫孔與至少一部份該傳導(dǎo)線路的頂部表面及與至少該傳導(dǎo)線路的至少一側(cè)壁的頂部部份接觸，及其中一部份該貫孔第二傳導(dǎo)材料被置于該傳導(dǎo)線路鉤形區(qū)域下方以形成鎖定區(qū)域于接近該傳導(dǎo)線路鉤形區(qū)域的貫孔內(nèi)。
17.一種半導(dǎo)體裝置，其包括一工件；位于該工件上的第一絕緣層；于該第一絕緣層內(nèi)形成的至少一傳導(dǎo)線路，該傳導(dǎo)線路具頂部表面及至少一側(cè)壁，其中該傳導(dǎo)線路至少一側(cè)壁包括向外延伸的鉤形區(qū)域；位于該傳導(dǎo)線路及該第一絕緣層上方的第二絕緣層；及至少一貫孔形成于在該傳導(dǎo)線路上方的該第二絕緣層內(nèi)，其中該貫孔與至少一部份該傳導(dǎo)線路的頂部表面及與至少該傳導(dǎo)線路的至少一側(cè)壁的頂部部份接觸。
18.根據(jù)權(quán)利要求第17項(xiàng)的半導(dǎo)體裝置，其中一部份該貫孔位于該傳導(dǎo)線路鉤形區(qū)域下方，形成鎖定區(qū)域于接近該傳導(dǎo)線路鉤形區(qū)域的貫孔內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求第17項(xiàng)的半導(dǎo)體裝置，其中該第一絕緣層包括頂部表面，其中該至少一貫孔延伸低于該第一絕緣層的頂部表面至少100埃。
20.根據(jù)權(quán)利要求第17項(xiàng)的半導(dǎo)體裝置，其中該第一絕緣層包括第一厚度及具頂部表面，其中該至少一貫孔延伸低于該第一絕緣層的頂部表面約5至15％的該第一絕緣層第一厚度。
21.根據(jù)權(quán)利要求第17項(xiàng)的半導(dǎo)體裝置，其中該貫孔包括具第一熱膨脹系數(shù)(CTE)的材料，其中該第二絕緣層包括具第二CTE的材料，該第二CTE系較該第一CTE為高。
22.根據(jù)權(quán)利要求第21項(xiàng)的半導(dǎo)體裝置，其中該第一CTE為20p.p.m./度C或更少，其中該第二CTE為50p.p.m./度C或更多。
23.根據(jù)權(quán)利要求第21項(xiàng)的半導(dǎo)體裝置，其中該第一絕緣層包括該第二CTE材料。
24.根據(jù)權(quán)利要求第17項(xiàng)的半導(dǎo)體裝置，其中該第二絕緣層包括具介電常數(shù)為約3.6或更小的低介電常數(shù)材料，其中該傳導(dǎo)線路材料包含銅或鋁。
25.根據(jù)權(quán)利要求第17項(xiàng)的半導(dǎo)體裝置，其中該至少一傳導(dǎo)線路包括第一傳導(dǎo)內(nèi)襯及位于該第一傳導(dǎo)內(nèi)襯上的第一傳導(dǎo)填充材料；及該貫孔包括第二傳導(dǎo)內(nèi)襯及位于該第二傳導(dǎo)內(nèi)襯上的第二傳導(dǎo)填充材料。
26.根據(jù)權(quán)利要求第17項(xiàng)的半導(dǎo)體裝置，其中該至少一傳導(dǎo)線路包括第二側(cè)壁，及其中該至少一貫孔與至少該傳導(dǎo)線路的第二側(cè)壁的頂部部份接觸。
27.一種半導(dǎo)體裝置，其包括一工件；形成于該工件上的第一絕緣層；形成于該第一絕緣層的硬罩幕，其中一部份該第一絕緣層及一部份該第一硬罩幕包括側(cè)壁；至少一傳導(dǎo)線路形成于該第一絕緣層及該硬罩幕內(nèi)，該傳導(dǎo)線路包括位于至少部份該第一絕緣層及部份該硬罩幕的側(cè)壁之內(nèi)襯，該傳導(dǎo)線路包括位于該內(nèi)襯上方的填充材料，該填充材料包括銅，該傳導(dǎo)線路具頂部表面及至少一側(cè)壁；位于至少該硬罩幕上方的覆蓋層；形成于該覆蓋層上方的第二絕緣層，該第二絕緣層系由低k介電材料組成；及貫孔延伸穿過(guò)該第二絕緣層及該覆蓋層至鄰接至少一部份該傳導(dǎo)線路的頂部表面而形成，其中該貫孔延伸穿過(guò)至少該硬罩幕至鄰接至少該傳導(dǎo)線路的至少一側(cè)壁的頂部部份。
28.根據(jù)權(quán)利要求第27項(xiàng)的半導(dǎo)體裝置，其中該傳導(dǎo)線路至少一側(cè)壁包括向外延伸的鉤形區(qū)域，其中一部份該貫孔系位于該傳導(dǎo)線路鉤形區(qū)域的下方，形成鎖定區(qū)域于接近該傳導(dǎo)線路鉤形區(qū)域的該貫孔內(nèi)。
29.根據(jù)權(quán)利要求第27項(xiàng)的半導(dǎo)體裝置，其中該硬罩幕具頂部表面，其中該至少一貫孔延伸低于該硬罩幕的頂部表面至少100埃。
30.根據(jù)權(quán)利要求第27項(xiàng)的半導(dǎo)體裝置，其中該硬罩幕包括第一厚度及具頂部表面，其中該至少一貫孔延伸低于該硬罩幕的頂部表面約20-40％的該硬罩幕第一厚度。
31.根據(jù)權(quán)利要求第27項(xiàng)的半導(dǎo)體裝置，其中該貫孔包括具第一熱膨脹系數(shù)(CTE)的材料，其中該第二絕緣層包括具第二CTE的材料，該第二CTE系較該第一CTE為高。
32.根據(jù)權(quán)利要求第31項(xiàng)的半導(dǎo)體裝置，其中該第一CTE為20p.p.m./度C或更少，其中該第二CTE為50p.p.m./度C或更多。
33.根據(jù)權(quán)利要求第31項(xiàng)的半導(dǎo)體裝置，其中該第一絕緣層包括該第二CTE材料。
34.根據(jù)權(quán)利要求第27項(xiàng)的半導(dǎo)體裝置，其中該第二絕緣層具介電常數(shù)為3.6或更小。
35.根據(jù)權(quán)利要求第27項(xiàng)的半導(dǎo)體裝置，其中及該貫孔包括第二傳導(dǎo)內(nèi)襯及位于該第二傳導(dǎo)內(nèi)襯上的第二傳導(dǎo)填充材料。
36.根據(jù)權(quán)利要求第27項(xiàng)的半導(dǎo)體裝置，其中該至少一傳導(dǎo)線路包括第二側(cè)壁，及其中該貫孔與至少該傳導(dǎo)線路的第二側(cè)壁的頂部部份接觸。
全文摘要
一種傳導(dǎo)線路形成于第一絕緣層，第二絕緣層形成于該傳導(dǎo)線路及該第一絕緣層上，該貫孔延伸通過(guò)該第二絕緣層以與至少該傳導(dǎo)線路的頂部表面接觸，該貫孔亦延伸通過(guò)該第一絕緣層以與至少該傳導(dǎo)線路的至少一側(cè)壁的頂部部分接觸，該傳導(dǎo)線路側(cè)壁包括向外延伸的鉤形區(qū)域，以使一部分該貫孔位于該傳導(dǎo)線路鉤形區(qū)域下方，形成鎖定區(qū)域于接近該傳導(dǎo)線路鉤形區(qū)域的該貫孔內(nèi)。
文檔編號(hào)H01L21/768GK1527375SQ20041000534
公開日2004年9月8日 申請(qǐng)日期2004年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月11日
發(fā)明者A·考利, A 考利, E·卡塔利奧格魯, 賂衤, M·斯特特, 靨 申請(qǐng)人:因芬尼昂技術(shù)股份公司