專利名稱：具有帶加固圖形的多層布線布置的半導(dǎo)體器件及生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有包括形成在其中的加固金屬圖形(reinforcingmetal pattern)的多層布線布置的半導(dǎo)體器件和用于制造這種半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
在生產(chǎn)多個(gè)半導(dǎo)體器件的典型工藝中，舉例來(lái)說(shuō)，制備硅晶片，通過在硅晶片中形成柵格狀的精細(xì)凹槽(即，劃片線)將該硅晶片的表面劃分成多個(gè)半導(dǎo)體芯片區(qū)。然后，用各種公知的方法對(duì)硅晶片進(jìn)行處理，從而在硅晶片上的每個(gè)半導(dǎo)體芯片區(qū)中制作出各種元件如晶體管、電阻、電容等，并在硅晶片上形成絕緣層，例如二氧化硅層，作為底層。另外，在對(duì)應(yīng)于每個(gè)半導(dǎo)體芯片區(qū)的絕緣底層的區(qū)域中形成由適當(dāng)?shù)慕饘俨牧现瞥傻亩鄠€(gè)接觸栓塞，每個(gè)接觸栓塞與制作在相應(yīng)的半導(dǎo)體芯片區(qū)中的元件電連接。
隨后，利用各種工藝，例如，化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝、光刻工藝、蝕刻工藝、濺射工藝、電鍍工藝等，在硅晶片的絕緣底層上構(gòu)建多層布線布置。
所述的多層布線布置包括至少三個(gè)絕緣層間結(jié)構(gòu)最下面的絕緣層間結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)形成在硅晶片的絕緣底層上，并具有形成在其上的、用于硅晶片上的半導(dǎo)體芯片區(qū)的各金屬布線布局圖形(metal wiringlayout pattern)；至少一個(gè)中間絕緣層間結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)形成在最下面的層間結(jié)構(gòu)上，并具有形成在其上的、用于硅晶片上的半導(dǎo)體芯片區(qū)的各金屬布線布局圖形；和最上面的絕緣層間結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)形成在中間絕緣層間結(jié)構(gòu)上，并具有形成在其上的、用于硅晶片上的半導(dǎo)體芯片區(qū)的各個(gè)多組電極焊盤(electrode pad)。另外，該多層布線布置包括一個(gè)鈍化層作為保護(hù)層，該保護(hù)層形成在最上面的絕緣層間結(jié)構(gòu)上，并在其中穿孔，使得電極焊盤露在外面。
借助形成在最下面的絕緣層間結(jié)構(gòu)中的通路栓塞(via plug)，將包括在最下面的絕緣層間結(jié)構(gòu)中的每個(gè)金屬布線布局圖形適當(dāng)?shù)仉娺B接到為相應(yīng)的半導(dǎo)體芯片區(qū)而設(shè)置的接觸栓塞。另外，借助形成在中間絕緣層間結(jié)構(gòu)中的通路栓塞，將包括在中間絕緣層間結(jié)構(gòu)中的每個(gè)金屬布線布局圖形適當(dāng)?shù)仉娺B接到包括在最下面的絕緣層間結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)的金屬布線布局圖形。另外，借助形成在最上面的絕緣層間結(jié)構(gòu)中的通路栓塞，將包括在最上面的絕緣層間結(jié)構(gòu)中的每組電極焊盤適當(dāng)?shù)仉娺B接到包括在絕緣層間結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)的一組金屬布線布局圖形。
在構(gòu)建多層布線布置后，對(duì)硅晶片進(jìn)行切片處理，其中沿著柵格狀的凹槽切割硅晶片，從而將半導(dǎo)體芯片區(qū)彼此分開，形成半導(dǎo)體器件(裸芯片)。
上述的每個(gè)絕緣層間結(jié)構(gòu)通常由一些分別用不同絕緣材料制成的絕緣層構(gòu)成。例如，如JP-A-2001-168093中所示，絕緣層間結(jié)構(gòu)由氮化硅(SiN)層、形成在其上的旋涂玻璃(SOG)層和形成在其上的二氧化硅(SiO2)層構(gòu)成。由于SOG層相對(duì)于SiN層和SiO2層來(lái)說(shuō)黏附性較差，所以當(dāng)反復(fù)經(jīng)受熱應(yīng)力作用時(shí)，SiN層和SiO2層容易從SOG層剝落。
因此，在JP-A-2001-168093中提出了在多層布線布置中加入加固金屬圖形，稱為偽布線圖形。具體地，兩組加固圖形(reinforcingpattern)形成在多層布線布置的兩個(gè)相鄰的絕緣層間結(jié)構(gòu)上，并借助形成在所述的兩個(gè)相鄰絕緣層間結(jié)構(gòu)中的上面一個(gè)絕緣層間結(jié)構(gòu)中的通路栓塞相互連接，從而防止SiN層和SiO2層從SOG層剝落。
上述的每個(gè)半導(dǎo)體器件(裸芯片)用來(lái)制造模塑樹脂半導(dǎo)體封裝件。在這種情況下，如眾所周知的，要對(duì)半導(dǎo)體器件進(jìn)行引線鍵合(wire-bonding)處理，其中，將金引線鍵合并連接到半導(dǎo)體器件上的每個(gè)電極焊盤。另外，當(dāng)半導(dǎo)體器件為倒裝芯片(flip-chip)型時(shí)，將金屬突起鍵合并連接到半導(dǎo)體器件上的每個(gè)電極焊盤。在任一種情況下，在將金引線或金屬突起鍵合并連接到每個(gè)電極焊盤時(shí)，每個(gè)電極焊盤要經(jīng)受物理應(yīng)力，因而可能在包括在多層布線布置中的絕緣層間結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生裂縫。
為了防止絕緣層間結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生裂縫，已經(jīng)有人提出，在多層布線布置中、在每個(gè)電極焊盤下面加入加固金屬圖形，如JP-A-2003-031611中公開的那樣。
另一方面，隨著近來(lái)半導(dǎo)體器件小型化的發(fā)展，包括在所形成的金屬布線布局圖形中的信號(hào)傳輸路徑變得更窄。當(dāng)然，信號(hào)傳輸路徑越窄，信號(hào)傳輸路徑的電阻越大，從而導(dǎo)致信號(hào)傳輸路徑中信號(hào)傳輸?shù)难舆t。
一般地，盡管金屬布線布局圖形由鋁制成，近來(lái)的趨勢(shì)是使用電阻率比鋁低的銅來(lái)制作金屬布線布局圖形，從而有利于金屬布線布局圖形的信號(hào)傳輸路徑中的信號(hào)傳輸。
另外，半導(dǎo)體器件的小型化使得包括在金屬布線布局圖形中的信號(hào)傳輸路徑之間的距離變得更近，這樣，由于二氧化硅層在相鄰的信號(hào)傳輸路徑之間作為電介質(zhì)，因而在所述的相鄰信號(hào)傳輸路徑之間產(chǎn)生寄生電容。當(dāng)然，寄生電容的產(chǎn)生導(dǎo)致信號(hào)傳輸路徑中信號(hào)傳輸?shù)难舆t。簡(jiǎn)言之，半導(dǎo)體器件的小型化已經(jīng)發(fā)展到二氧化硅層的介電常數(shù)值不能被忽略的程度。
這樣，在半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)中，已經(jīng)有人提出，采用介電常數(shù)比二氧化硅(SiO2)小的低-k材料來(lái)形成多層布線布置的絕緣層間結(jié)構(gòu)，由此抑制寄生電容的產(chǎn)生。需要指出的是，典型地采用SiOCH作為所述低-k材料。
通常，采用大馬士革(damascene)工藝來(lái)生產(chǎn)精細(xì)的銅布線布局圖形，這是因?yàn)椴捎酶煞ㄎg刻工藝很難精細(xì)地加工銅層來(lái)生產(chǎn)銅布線布局圖形。
眾所周知，由低-k材料制成的低-k絕緣層的密度比二氧化硅層的密度低，因而低-k絕緣層的物理強(qiáng)度比二氧化硅層差。另外，低-k絕緣層的黏附性比其他的絕緣層如二氧化硅層等差。
因此，在多層布線布置的生產(chǎn)中，當(dāng)采用低-k材料來(lái)構(gòu)成絕緣層間結(jié)構(gòu)時(shí)，由于熱應(yīng)力和/或物理應(yīng)力，低-k絕緣層中容易產(chǎn)生裂縫。另外，在上述的大馬士革工藝中，采用化學(xué)和機(jī)械拋光(CMP)工藝來(lái)對(duì)用于生成銅布線布局圖形的銅層進(jìn)行拋光，因而，在CMP工藝期間，由于絕緣層間結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的物理應(yīng)力，低-k絕緣層中容易產(chǎn)生剝落。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種具有多層布線布置的半導(dǎo)體器件，所述多層布線布置包括低-k絕緣層，該低-k絕緣層被加固，從而有效地防止低-k絕緣層中產(chǎn)生裂縫以及發(fā)生剝落。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制造這種半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供一種半導(dǎo)體器件，包括具有制作在其中的電子元件的半導(dǎo)體襯底，形成在其上的絕緣底層，和構(gòu)建在絕緣底層半導(dǎo)體襯底上的多層布線布置。所述的多層布線布置包括至少三個(gè)絕緣層間結(jié)構(gòu)形成在絕緣底層上的第一絕緣層間結(jié)構(gòu)；第二絕緣層間結(jié)構(gòu)；和形成在第一絕緣層間結(jié)構(gòu)上的第三絕緣層間結(jié)構(gòu)，第一、第二和第三絕緣層間結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)包括低-k絕緣層，第一和第三絕緣層間結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)具有形成在其中的至少一個(gè)加固元件，第二絕緣層間結(jié)構(gòu)具有形成在其中的接合栓塞(joint plug)，第一和第三絕緣層間結(jié)構(gòu)的加固元件通過接合栓塞互相連接。
加固元件和接合栓塞限定了一個(gè)延伸通過第一、第二和第三絕緣層間結(jié)構(gòu)的加固柱(reinforcing column)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在多層布線布置中限定了延伸通過第一、第二和第三絕緣層間結(jié)構(gòu)的多個(gè)加固柱。多層布線布置還包括一個(gè)具有形成在其中的多個(gè)電極焊盤的最上面的絕緣層間結(jié)構(gòu)，加固柱可以布置在多層布線布置中的每個(gè)電極焊盤周圍。在這種情況下，包括在兩個(gè)相鄰的加固柱中的加固元件被互相結(jié)合在一起，從而產(chǎn)生一個(gè)梁狀(beam-like)的加固元件。
另一方面，加固柱可以均勻地分布在整個(gè)多層布線布置中。另外，可以沿著多層布線布置的邊緣密集地布置加固柱。另外，可以在多層布線布置的角部區(qū)域密集地布置加固柱。
多層布線布置還可以包括至少一個(gè)具有形成在其中的氧化物絕緣層的氧化物絕緣層間結(jié)構(gòu)，所述至少一個(gè)氧化物絕緣層間結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述至少三個(gè)絕緣層間結(jié)構(gòu)上面。在這種情況下，氧化物絕緣層間結(jié)構(gòu)具有形成在其中的布線布局圖形，并且該布線布局圖形的一部分可以位于通過交替地連接加固元件和接合栓塞而限定的加固柱上面。
根據(jù)本發(fā)明，絕緣底層可以具有形成在其中的接合栓塞。在這種情況下，接合栓塞的一端連接到半導(dǎo)體襯底，另一端連接到形成在第一絕緣層間結(jié)構(gòu)中的加固元件。
多層布線布置還可以包括形成在第三絕緣層間結(jié)構(gòu)上并包括低-k絕緣層的第四絕緣層間結(jié)構(gòu)，該第四絕緣層間結(jié)構(gòu)具有形成在其中的接合栓塞，該接合栓塞與形成在第二絕緣層間結(jié)構(gòu)中的接合栓塞形成非對(duì)準(zhǔn)關(guān)系。在這種情況下，形成在第三絕緣層間結(jié)構(gòu)中的加固元件被形成為細(xì)長(zhǎng)的加固元件，形成在第二絕緣層間結(jié)構(gòu)中的接合栓塞被連接到所述的細(xì)長(zhǎng)加固元件的一端，形成在第四絕緣層間結(jié)構(gòu)中的接合栓塞被連接到所述的細(xì)長(zhǎng)加固元件的另一端。
形成在第一和第三絕緣層間結(jié)構(gòu)中的每個(gè)加固元件可以被形成為沿著多層布線布置的邊緣延伸的框架狀加固元件。在這種情況下，形成在第二絕緣層間結(jié)構(gòu)中的接合栓塞也被形成為沿著多層布線布置的邊緣延伸的框架狀接合栓塞，所述框架狀加固元件比所述框架狀接合栓塞厚?？蚣軤罴庸淘涂蚣軤罱雍纤ㄈ薅艘粋€(gè)延伸通過第一、第二和第三絕緣層間結(jié)構(gòu)的加固壁。在這種情況下，絕緣底層可以具有形成在其中的框架狀接合栓塞，該框架狀接合栓塞與形成在第二絕緣層間結(jié)構(gòu)中的框架狀接合栓塞具有基本上相同的輪廓，并且被連接到半導(dǎo)體襯底和形成在第一絕緣層間結(jié)構(gòu)中的框架狀加固元件。
根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供一種用于制造半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)方法，包括以下步驟制備具有制作在其中的電子元件的半導(dǎo)體襯底；在半導(dǎo)體襯底上形成絕緣底層；在絕緣底層上形成第一絕緣層間結(jié)構(gòu)，該第一絕緣層間結(jié)構(gòu)包括低-k絕緣層；在第一絕緣層間結(jié)構(gòu)的低-k絕緣層中形成加固元件，同時(shí)在其中形成布線布局圖形；在第一絕緣層間結(jié)構(gòu)上形成第二絕緣層間結(jié)構(gòu)，該第二絕緣層間結(jié)構(gòu)包括低-k絕緣層；在第二絕緣層間結(jié)構(gòu)的低-k絕緣層中形成接合栓塞，同時(shí)在其中形成通路栓塞，該接合栓塞被連接到形成在第一絕緣層間結(jié)構(gòu)中的加固元件；在第二絕緣層間結(jié)構(gòu)上形成第三絕緣層間結(jié)構(gòu)，該第三絕緣層間結(jié)構(gòu)包括低-k絕緣層；和在第三絕緣層間結(jié)構(gòu)的低-k絕緣層中形成加固元件，同時(shí)在其中形成布線布局圖形，形成在第三絕緣層間結(jié)構(gòu)中的加固元件被連接到形成在第二絕緣層間結(jié)構(gòu)中的接合栓塞。
該生產(chǎn)方法還可以包括下面的步驟在絕緣底層中形成接合栓塞，同時(shí)在其中形成接觸栓塞，以將電子元件電連接到形成在第一絕緣層間結(jié)構(gòu)中的布線布局圖形，形成在絕緣層間結(jié)構(gòu)中的接合栓塞被連接到半導(dǎo)體襯底和形成在第一絕緣層間結(jié)構(gòu)中的加固元件。
根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，提供一種用于制造半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)方法，包括以下步驟制備具有制作在其中的電子元件的半導(dǎo)體襯底；在半導(dǎo)體襯底上形成絕緣底層；在絕緣底層上形成第一絕緣層間結(jié)構(gòu)，該第一絕緣層間結(jié)構(gòu)包括低-k絕緣層；在第一絕緣層間結(jié)構(gòu)的低-k絕緣層中形成加固元件，同時(shí)在其中形成布線布局圖形；在第一絕緣層間結(jié)構(gòu)上順序形成第二絕緣層間結(jié)構(gòu)和第三絕緣層間結(jié)構(gòu)，第二和第三絕緣層間結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)包括低-k絕緣層；并且，在第二和第三絕緣層間結(jié)構(gòu)的各低-k層中形成接合栓塞和加固元件，同時(shí)在其中形成通路栓塞和布線布局圖形，接合栓塞被連接到形成在第一絕緣層間結(jié)構(gòu)中的加固元件。


通過下面參考附圖所做的說(shuō)明，可以更加清楚地理解上述目的和其他目的，其中圖1A是硅晶片的局部剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的一種用于制造多個(gè)半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)方法的第一實(shí)施例的第一典型步驟；圖1B是類似于圖1A的局部剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法的第一實(shí)施例的第二典型步驟；圖1C是類似于圖1B的局部剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法的第一實(shí)施例的第三典型步驟；圖1D是類似于圖1C的局部剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法的第一實(shí)施例的第四典型步驟；圖1E是類似于圖1D的局部剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法的第一實(shí)施例的第五典型步驟；圖1F是類似于圖1E的局部剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法的第一實(shí)施例的第六典型步驟；圖1G是類似于圖1F的局部剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法的第一實(shí)施例的第七典型步驟；圖1H是類似于圖1G的局部剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法的第一實(shí)施例的第八典型步驟；圖1I是類似于圖1H的局部剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法的第一實(shí)施例的第九典型步驟；圖1J是類似于圖1I的局部剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法的第一實(shí)施例的第十典型步驟；圖1K是類似于圖1J的局部剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法的第一實(shí)施例的第十一典型步驟；圖1L是類似于圖1K的局部剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法的第一實(shí)施例的第十二典型步驟；圖1M是類似于圖1L的局部剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法的第一實(shí)施例的第十三典型步驟；圖1N是類似于圖1M的局部剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法的第一實(shí)施例的第十四典型步驟；圖1P是類似于圖1N的局部剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法的第一實(shí)施例的第十五典型步驟；圖1Q是類似于圖1P的局部剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法的第一實(shí)施例的第十六典型步驟；圖2A是一個(gè)平面圖，示出了通過根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法的第一實(shí)施例制造的、作為第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的上表面的一部分；圖2B是沿圖2A的2B-2B線截取的剖視圖；圖3A是類似于圖1Q的局部剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第一實(shí)施例的第一種變型；圖3B是類似于圖1Q的局部剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第一實(shí)施例的第二種變型；
圖3C是類似于圖1Q的局部剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第一實(shí)施例的第三種變型；圖4A是絕緣層間結(jié)構(gòu)的平面圖，其中形成了加固圖形；圖4B是絕緣層間結(jié)構(gòu)的平面圖，其中形成了另一種加固圖形；圖4C是絕緣層間結(jié)構(gòu)的平面圖，其中形成了又一種加固圖形；圖5是根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第二實(shí)施例的局部剖視圖；圖6A是沿圖6B的6A-6A線截取的剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第三實(shí)施例；圖6B是一個(gè)平面圖，示出了圖6A中所示的半導(dǎo)體器件的上表面的一部分；圖7A是根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第四實(shí)施例的平面圖；圖7B是沿圖7A的7B-7B線截取的剖視圖；圖8A是硅晶片的局部剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法的第二實(shí)施例的第一典型步驟；圖8B是類似于圖8A的局部剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法的第二實(shí)施例的第二典型步驟；圖8C是類似于圖8B的局部剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法的第二實(shí)施例的第三典型步驟；圖8D是類似于圖8C的局部剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法的第二實(shí)施例的第四典型步驟；圖8E是類似于圖8D的局部剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法的第二實(shí)施例的第五典型步驟；圖8F是類似于圖8E的局部剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法的第二實(shí)施例的第六典型步驟；圖8G是類似于圖8F的局部剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法的第二實(shí)施例的第七典型步驟；圖8H是類似于圖8G的局部剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法的第二實(shí)施例的第八典型步驟；圖8I是類似于圖8H的局部剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法的第二實(shí)施例的第九典型步驟；
圖8J是類似于圖8I的局部剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法的第二實(shí)施例的第十典型步驟；圖8K是類似于圖8J的局部剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法的第二實(shí)施例的第十一典型步驟；和圖8L是類似于圖8K的局部剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法的第二實(shí)施例的第十二典型步驟。
具體實(shí)施例方式
下面將參照?qǐng)D1A至1N，1P和1Q，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一種用于在硅晶片中生產(chǎn)多個(gè)半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)方法的第一實(shí)施例。
首先，參見圖1A，其中以垂直剖視圖的方式示出了在硅晶片上限定一個(gè)半導(dǎo)體芯片區(qū)的半導(dǎo)體襯底10的一部分。如該圖中所示，在半導(dǎo)體襯底10中形成一個(gè)元件隔離層12。應(yīng)指出，在元件隔離層12包圍的區(qū)域中制作了各種元件，例如晶體管、電阻、電容等，不過在圖1A中沒有示出。
在完成各種元件的制作后，在硅晶片的表面上形成二氧化硅層14，作為絕緣底層。在絕緣底層14中形成接觸栓塞，不過在圖1A中沒有示出，每個(gè)接觸栓塞電連接到制作在半導(dǎo)體襯底10中的相應(yīng)元件。應(yīng)指出，在該實(shí)施例中，接觸栓塞由鎢(W)制成。
在完成接觸栓塞的制作后，利用大馬士革工藝在絕緣底層14上形成包括至少三個(gè)絕緣層間結(jié)構(gòu)的多層布線布置。
具體地，如圖1A中所示，在絕緣底層14上形成最下面的或第一絕緣層間結(jié)構(gòu)16。在該實(shí)施例中，第一絕緣層間結(jié)構(gòu)16由形成在絕緣底層14上的蝕刻停止層16A、形成在蝕刻停止層16A上的低-k絕緣層16B和形成在低-k絕緣層16B上的薄保護(hù)層16C構(gòu)成。
蝕刻停止層16A由氮化硅(SiN)、SiCN等制成，并且可以采用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)氣相沉積(CVD)工藝來(lái)形成該蝕刻停止層16A。
另外，低-k絕緣層16B由SiOCH制成，并且可以采用適當(dāng)?shù)腃VD工藝或涂覆/烘焙工藝來(lái)形成該低-k絕緣層16B。在該實(shí)施例中，盡管SiOCH(其為一種公知的典型低-k材料)被用作低-k絕緣層16B，但可以用其他的低-k材料例如L-Ox(注冊(cè)商標(biāo)梯形氫化硅氧烷)、SiOC、SiOF、HSQ(氫-倍半硅氧烷)、MSQ(甲基-倍半硅氧烷)等來(lái)制作低-k絕緣層16B。
薄保護(hù)層16C可以由二氧化硅構(gòu)成，并且可以采用適當(dāng)?shù)腃VD工藝來(lái)形成薄保護(hù)層16C。在上述的大馬士革工藝中，由于硅晶片暴露于氧化環(huán)境中，有必要用薄保護(hù)層16C來(lái)保護(hù)低-k絕緣層免受氧化環(huán)境的影響，這是因?yàn)?，?k絕緣層或者SiOCH絕緣層的抗氧化性比薄保護(hù)(二氧化硅)層16C差，即，這是因?yàn)镾iOCH絕緣層16B由于其中所含的碳元素(C)而容易被氧化。
在形成第一絕緣層間結(jié)構(gòu)16后，如圖1B所示，在第一絕緣層間結(jié)構(gòu)16上形成光刻膠層18，并利用光刻工藝和蝕刻工藝對(duì)其進(jìn)行構(gòu)圖并制作成光掩模層。即，被構(gòu)圖的光刻膠層或光掩模層18具有形成在其中的、位于硅晶片上的半導(dǎo)體芯片區(qū)上方的多組開口。每組開口的一部分對(duì)應(yīng)于要在硅晶片上的相應(yīng)半導(dǎo)體芯片區(qū)上方的第一絕緣層間結(jié)構(gòu)16中形成的布線布局圖形，開口的剩余部分對(duì)應(yīng)于要在該半導(dǎo)體芯片區(qū)上方的第一絕緣層間結(jié)構(gòu)16中形成的加固圖形。應(yīng)指出，加固圖形包括多個(gè)加固元件，并且，在圖1B中，對(duì)應(yīng)于一個(gè)加固元件的開口用標(biāo)記20表示。
在形成被構(gòu)圖的光刻膠層或光掩模層18后，對(duì)第一絕緣層間結(jié)構(gòu)16進(jìn)行低能級(jí)下的干法蝕刻工藝或各向異性蝕刻工藝，其中在薄保護(hù)層16C和低-k絕緣層16B中形成對(duì)應(yīng)于光掩模層18的多組開口的多組溝槽，如圖1C中典型地示出的那樣。應(yīng)指出，在圖1C中，對(duì)應(yīng)于開口20(圖1B)的溝槽用標(biāo)記22表示。
然后，再對(duì)第一絕緣層間結(jié)構(gòu)16進(jìn)行高能級(jí)下的干法蝕刻工藝或各向異性蝕刻工藝，從溝槽(22)的底部去除蝕刻停止層16A，如圖1D中典型地示出的那樣。
在完成高能級(jí)下的干法蝕刻工藝后，從第一絕緣層間結(jié)構(gòu)16去除光掩模層18，然后對(duì)被構(gòu)圖的絕緣層間結(jié)構(gòu)16進(jìn)行濺射處理，其中，在第一絕緣層間結(jié)構(gòu)16上形成阻擋金屬層24，如圖1E中典型地示出的那樣，溝槽(22)的側(cè)壁面和底壁面被阻擋金屬層24覆蓋。
應(yīng)指出，阻擋金屬層24可以由適當(dāng)?shù)慕饘俨牧侠玮?Ti)、氮化鈦(TiN)、鉭(Ta)、氮化鉭(TaN)等構(gòu)成。另外，應(yīng)指出，阻擋金屬層24可以由鈦化合物例如TiSiN等構(gòu)成，并且可以通過將Ti、TiN和TiSiN層中的一層與另一層組合而成。另外，應(yīng)指出，阻擋金屬層24可以由鉭化合物例如TaSiN等構(gòu)成，并且可以通過將Ta、TaN和TaSiN層中的一層與另一層組合而成。
在形成阻擋金屬層24后，在阻擋金屬層24上形成銅(Cu)層26，使得所有的溝槽(22)中充滿銅(Cu)，如圖1F中典型地示出的那樣。具體地，首先，利用濺射工藝在阻擋金屬層24上形成銅(Cu)籽晶層，然后利用電鍍工藝形成Cu層26，其中Cu籽晶層用作陰極。然后，對(duì)Cu層26進(jìn)行退火處理，以便結(jié)晶。
在完成退火處理后，將硅晶片置入化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)裝置中，Cu層26和阻擋金屬層24均被進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光，以便從其上去除多余的金屬(Cu和例如Ti)，從而在硅晶片上的每個(gè)半導(dǎo)體區(qū)上方的第一絕緣層間結(jié)構(gòu)16中形成銅布線布局圖形和銅加固圖形，如圖1G中典型地示出的那樣。應(yīng)指出，在圖1G中，形成銅加固圖形的加固元件之一用標(biāo)記28表示。
接著，如圖1H中所示，在第一絕緣層間結(jié)構(gòu)16上形成第二絕緣層間結(jié)構(gòu)30。第二絕緣層間結(jié)構(gòu)30由形成在第一絕緣層間結(jié)構(gòu)16上的蝕刻停止層30A、形成在蝕刻停止層30A上的低-k絕緣層30B和形成在低-k絕緣層30B上的薄保護(hù)層30C構(gòu)成。應(yīng)指出，蝕刻停止層30A也用作防金屬擴(kuò)散層，從而防止銅從第一絕緣層間結(jié)構(gòu)16的銅布線布局圖形和銅加固圖形(28)擴(kuò)散到低-k絕緣層30B中。
與蝕刻停止層16A類似，蝕刻停止層或防金屬擴(kuò)散層30A由氮化硅(SiN)、SiCN等構(gòu)成，并利用適當(dāng)?shù)腃VD工藝來(lái)形成防金屬擴(kuò)散層30A。另外，低-k絕緣層30B由SiOCH構(gòu)成，并且可以利用適當(dāng)?shù)腃VD工藝或涂覆/烘焙工藝來(lái)形成低-k絕緣層30B。當(dāng)然，上述的任一種其他低-k材料可以用于低-k絕緣層30B。另外，由于前面提到的同樣的原因，薄保護(hù)層30C由二氧化硅構(gòu)成。
在形成第二絕緣層間結(jié)構(gòu)30后，如圖1I中所示，在第二絕緣層間結(jié)構(gòu)30上形成光刻膠層32，并利用光刻工藝和蝕刻工藝對(duì)其進(jìn)行構(gòu)圖并制作成光掩模層。即，被構(gòu)圖的光刻膠層或光掩模層32具有形成在其中的、位于硅晶片上的半導(dǎo)體芯片區(qū)上方的多組孔。每組孔的一部分對(duì)應(yīng)于要在第二絕緣層間結(jié)構(gòu)30中形成并且要被連接到形成在第一絕緣層間結(jié)構(gòu)16中的相應(yīng)布線布局圖形的通路栓塞，孔的剩余部分對(duì)應(yīng)于要在第二絕緣層間結(jié)構(gòu)30中形成并且要被連接到加固圖形的加固元件(28)的接合栓塞。應(yīng)指出，在圖1I中，與要被連接到加固元件28的接合栓塞之一對(duì)應(yīng)的孔用標(biāo)記34表示。
在形成被構(gòu)圖的光刻膠層或光掩模層32后，對(duì)第二絕緣層間結(jié)構(gòu)30進(jìn)行低能級(jí)下的干法蝕刻工藝或各向異性蝕刻工藝，其中在薄保護(hù)層30C和低-k絕緣層30B中形成對(duì)應(yīng)于光掩模層32的多組孔的相應(yīng)的多組孔，如圖1J中典型地示出的那樣。應(yīng)指出，在圖1J中，對(duì)應(yīng)于孔34(圖1I)的孔用標(biāo)記36表示。
然后，再對(duì)第二絕緣層間結(jié)構(gòu)30進(jìn)行高能級(jí)下的干法蝕刻工藝或各向異性蝕刻工藝，從孔(36)的底部去除蝕刻停止層30A，如圖1K中典型地示出的那樣。
在完成高能級(jí)下的干法蝕刻工藝后，從第二絕緣層間結(jié)構(gòu)30去除光掩模層32，然后對(duì)被構(gòu)圖的絕緣層間結(jié)構(gòu)30進(jìn)行濺射處理，其中，在第二絕緣層間結(jié)構(gòu)30上形成阻擋金屬層38，如圖1L中典型地示出的那樣，孔(36)的側(cè)壁面和底壁面被阻擋金屬層38覆蓋。
應(yīng)指出，與阻擋金屬層24類似，阻擋金屬層38可以由上述的各種金屬材料和金屬化合物材料中的任一種構(gòu)成。
在形成阻擋金屬層38后，在阻擋金屬層38上形成銅(Cu)層40，使得所有的孔(36)中充滿銅(Cu)，如圖1M中典型地示出的那樣。具體地，首先，利用濺射工藝在阻擋金屬層38上形成銅(Cu)籽晶層，然后利用電鍍工藝形成Cu層40，其中Cu籽晶層用作陰極。然后，對(duì)Cu層40進(jìn)行退火處理，以便結(jié)晶。
在完成退火處理后，將硅晶片置入化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)裝置中，Cu層40和阻擋金屬層38均被進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光，以便從其上去除多余的金屬(Cu和例如Ti)，從而在硅晶片上的每個(gè)半導(dǎo)體區(qū)上方的第二絕緣層間結(jié)構(gòu)30中形成一組銅通路栓塞和一組銅接合栓塞，如圖1N中典型地示出的那樣。應(yīng)指出，在圖1N中，接合栓塞之一用標(biāo)記42表示。
接著，如圖1P中所示，以與第一絕緣層間結(jié)構(gòu)16基本上相同的方式在第二絕緣層間結(jié)構(gòu)30上形成第三絕緣層間結(jié)構(gòu)44。即，第三絕緣層間結(jié)構(gòu)44由形成在第二絕緣層間結(jié)構(gòu)30上的蝕刻停止層44A、形成在蝕刻停止層44A上并具有用于硅晶片上的半導(dǎo)體芯片的多組布線布局圖形和多組加固圖形的低-k絕緣層44B，和形成在低-k絕緣層44B上的薄保護(hù)層44C構(gòu)成。應(yīng)指出，蝕刻停止層44A也用作防金屬擴(kuò)散層，從而防止銅從第二絕緣層間結(jié)構(gòu)30的銅通路栓塞和銅接合栓塞(42)擴(kuò)散到低-k絕緣層44B中。另外，應(yīng)指出，在圖1P中，標(biāo)記46表示阻擋金屬層，標(biāo)記48表示一個(gè)形成相關(guān)銅加固圖形的加固元件。
接著，如果需要的話，在第三絕緣層間結(jié)構(gòu)44上交替地形成具有多組通路栓塞和多組接合栓塞的絕緣層間結(jié)構(gòu)和具有多組布線布局圖形和多組加固圖形的絕緣層間結(jié)構(gòu)，如圖1Q中舉例示出的那樣。
具體地，在圖1Q所示的例子中，以與第二絕緣層間結(jié)構(gòu)30基本上相同的方式在第三絕緣層間結(jié)構(gòu)44上形成第四絕緣層間結(jié)構(gòu)50。即，第四絕緣層間結(jié)構(gòu)50由形成在第三絕緣層間結(jié)構(gòu)44上的蝕刻停止層50A、形成在蝕刻停止層50A上并具有用于硅晶片上的半導(dǎo)體芯片的多組通路栓塞和多組接合栓塞的低-k絕緣層50B和形成在低-k絕緣層50B上的薄保護(hù)層50C構(gòu)成。應(yīng)指出，蝕刻停止層50A也用作防金屬擴(kuò)散層，從而防止銅從第三絕緣層間結(jié)構(gòu)44的銅布線布局圖形和銅加固圖形(48)擴(kuò)散到低-k絕緣層50B中。另外，應(yīng)指出，在圖1Q中，標(biāo)記52表示阻擋金屬層，標(biāo)記54表示一個(gè)相關(guān)的接合栓塞。
另外，在圖1Q所示的例子中，以與第一絕緣層間結(jié)構(gòu)16基本上相同的方式在第四絕緣層間結(jié)構(gòu)50上形成第五絕緣層間結(jié)構(gòu)56。即，第五絕緣層間結(jié)構(gòu)56由形成在第四絕緣層間結(jié)構(gòu)50上的蝕刻停止層56A、形成在蝕刻停止層56A上并具有用于硅晶片上的半導(dǎo)體芯片的多組布線布局圖形和多組加固圖形的低-k絕緣層56B和形成在低-k絕緣層56B上的薄保護(hù)層56C構(gòu)成。應(yīng)指出，蝕刻停止層56A也用作防金屬擴(kuò)散層，從而防止銅從第四絕緣層間結(jié)構(gòu)50的銅通路栓塞和銅接合栓塞(54)擴(kuò)散到低-k絕緣層56B中。另外，應(yīng)指出，在圖1Q中，標(biāo)記58表示阻擋金屬層，標(biāo)記60表示一個(gè)形成相關(guān)銅加固圖形的加固元件。
另外，在圖1Q所示的例子中，以與第二絕緣層間結(jié)構(gòu)30基本上相同的方式在第五絕緣層間結(jié)構(gòu)56上形成第六絕緣層間結(jié)構(gòu)62。即，第六絕緣層間結(jié)構(gòu)62由形成在第五絕緣層間結(jié)構(gòu)56上的蝕刻停止層62A、形成在蝕刻停止層62A上并具有用于硅晶片上的半導(dǎo)體芯片的多組通路栓塞和多組接合栓塞的低-k絕緣層62B和形成在低-k絕緣層56B上的薄保護(hù)層62C構(gòu)成。應(yīng)指出，蝕刻停止層62A也用作防金屬擴(kuò)散層，從而防止銅從第五絕緣層間結(jié)構(gòu)56的銅布線布局圖形和銅加固圖形(60)擴(kuò)散到低-k絕緣層62B中。另外，應(yīng)指出，在圖1Q中，標(biāo)記64表示阻擋金屬層，標(biāo)記66表示一個(gè)相關(guān)的接合栓塞。
另外，在圖1Q所示的例子中，以與第一絕緣層間結(jié)構(gòu)16基本上相同的方式在第六絕緣層間結(jié)構(gòu)62上形成第七絕緣層間結(jié)構(gòu)68。即，第七絕緣層間結(jié)構(gòu)68由形成在第六絕緣層間結(jié)構(gòu)62上的蝕刻停止層68A、形成在蝕刻停止層68A上并具有用于硅晶片上的半導(dǎo)體芯片的多組布線布局圖形和多組加固圖形的低-k絕緣層68B和形成在低-k絕緣層68B上的薄保護(hù)層68C構(gòu)成。應(yīng)指出，蝕刻停止層68A也用作防金屬擴(kuò)散層，從而防止銅從第六絕緣層間結(jié)構(gòu)62的銅通路栓塞和銅接合栓塞(66)擴(kuò)散到低-k絕緣層68B中。另外，應(yīng)指出，在圖1Q中，標(biāo)記70表示阻擋金屬層，標(biāo)記72表示一個(gè)形成相關(guān)銅加固圖形的加固元件。
另外，在圖1Q所示的例子中，以與第二絕緣層間結(jié)構(gòu)30基本上相同的方式在第七絕緣層間結(jié)構(gòu)68上形成第八絕緣層間結(jié)構(gòu)74。即，第八絕緣層間結(jié)構(gòu)74由形成在第七絕緣層間結(jié)構(gòu)78上的蝕刻停止層74A、形成在蝕刻停止層74A上并具有用于硅晶片上的半導(dǎo)體芯片的多組通路栓塞和多組接合栓塞的低-k絕緣層74B和形成在低-k絕緣層74B上的薄保護(hù)層74C構(gòu)成。應(yīng)指出，蝕刻停止層74A也用作防金屬擴(kuò)散層，從而防止銅從第七絕緣層間結(jié)構(gòu)68的銅布線布局圖形和銅加固圖形(72)擴(kuò)散到低-k絕緣層74B中。另外，應(yīng)指出，在圖1Q中，標(biāo)記76表示阻擋金屬層，標(biāo)記78表示一個(gè)相關(guān)的接合栓塞。
另外，在圖1Q所示的例子中，以與第一絕緣層間結(jié)構(gòu)16基本上相同的方式在第八絕緣層間結(jié)構(gòu)74上形成第九絕緣層間結(jié)構(gòu)80。即，第九絕緣層間結(jié)構(gòu)80由形成在第八絕緣層間結(jié)構(gòu)74上的蝕刻停止層80A、形成在蝕刻停止層80A上并具有用于硅晶片上的半導(dǎo)體芯片的多組布線布局圖形和多組加固圖形的低-k絕緣層80B和形成在低-k絕緣層80B上的薄保護(hù)層80C構(gòu)成。應(yīng)指出，蝕刻停止層80A也用作防金屬擴(kuò)散層，從而防止銅從第八絕緣層間結(jié)構(gòu)68的銅通路栓塞和銅接合栓塞(78)擴(kuò)散到低-k絕緣層80B中。另外，應(yīng)指出，在圖1Q中，標(biāo)記82表示阻擋金屬層，標(biāo)記84表示一個(gè)形成相關(guān)銅加固圖形的加固元件。
在形成第九絕緣層間結(jié)構(gòu)80后，形成第十絕緣層間結(jié)構(gòu)86，作為位于第九絕緣層間結(jié)構(gòu)80之上的最上面的絕緣層間結(jié)構(gòu)88，如圖1Q所示。最上面的絕緣層間結(jié)構(gòu)86由形成在第九絕緣層間結(jié)構(gòu)80上的蝕刻停止層或防金屬擴(kuò)散層86A和形成在防金屬擴(kuò)散層86A上的二氧化硅層86B構(gòu)成。然后，利用光刻工藝和蝕刻工藝對(duì)最上面的絕緣層間結(jié)構(gòu)86進(jìn)行構(gòu)圖，從而在最上面的絕緣層間結(jié)構(gòu)86中形成用于硅晶片上的半導(dǎo)體芯片區(qū)的多組電極焊盤開口(圖1Q中未示出)。接著，利用濺射工藝，用適當(dāng)?shù)慕饘俨牧希珂?銅合金、鈦/鎢合金等填充電極開口，從而在最上面的絕緣層間結(jié)構(gòu)86中形成電極焊盤。當(dāng)然，電極焊盤被適當(dāng)?shù)仉娺B接到形成在第九絕緣層間結(jié)構(gòu)80中的布線布局圖形。
在完成最上面的絕緣層間結(jié)構(gòu)86后，利用光刻工藝和蝕刻工藝，在最上面的絕緣層間結(jié)構(gòu)86上形成鈍化層88作為保護(hù)層，使得電極焊盤露在外面。然后，對(duì)硅晶片進(jìn)行切片處理，其中沿著劃片線切割硅晶片，從而將半導(dǎo)體芯片區(qū)彼此分開，形成半導(dǎo)體器件(裸芯片)。
應(yīng)指出，所生成的半導(dǎo)體器件在下面中被稱為根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第一實(shí)施例。
如前面所述，低-k絕緣層16B、30B、44B、50B、56B、62B、68B、74B和80B的物理強(qiáng)度和黏附性比較差。但是，根據(jù)本發(fā)明，加固元件28、48、60、72和84與接合栓塞42、54、66和78交替地相互連接，從而限定出一個(gè)延伸通過絕緣層間結(jié)構(gòu)16、30、44、50、56、62、68、74和80的加固柱，從而該加固柱將絕緣層間結(jié)構(gòu)16、30、44、50、56、62、68、74和80在物理上和機(jī)械上相互緊固在一起，形成了對(duì)低-k絕緣層16B、30B、44B、50B、56B、62B、68B、74B和80B的物理上和機(jī)械上的加固。也就是說(shuō)，例如，由于通過用接合栓塞42將加固元件28和48相互連接而將第二絕緣層間結(jié)構(gòu)30在物理上和機(jī)械上緊固到第一和第三絕緣層間結(jié)構(gòu)16和44上，所以可以在物理上和機(jī)械上加固第二絕緣層間結(jié)構(gòu)30。
圖2A示出了用上述生產(chǎn)方法制造的半導(dǎo)體器件的上表面的一部分，圖2B是沿圖2A的2B-2B線截取的剖視圖。
在這些附圖中，標(biāo)記90表示形成在第十或最上面的絕緣層間結(jié)構(gòu)86中的電極焊盤，標(biāo)記92(圖2B)表示形成在第九絕緣層間結(jié)構(gòu)80中并被電連接到電極焊盤90的布線布局圖形的一部分。
另外，在圖2A中，各標(biāo)記841、842、843、844、845、846、847和848表示形成在第九絕緣層間結(jié)構(gòu)80中形成的銅加固圖形的一部分的加固元件。這八個(gè)加固元件841至848由圖1Q中所示的加固元件84表示。也就是說(shuō)，例如，當(dāng)沿著圖2A的線1Q-1Q截取穿過加固元件846的剖視圖時(shí)，該剖視圖對(duì)應(yīng)于圖1Q的剖視圖。
如從圖1Q和圖2A可以清楚地看到的，由于八個(gè)加固元件841、842、843、844、845、846、847和848(因而構(gòu)成了加固柱)排列在電極焊盤90周圍，低-k絕緣層16B、30B、44B、50B、56B、62B、68B、74B和80B圍繞電極焊盤90，在物理上和機(jī)械上得到了加固。雖然在將金引線或金屬突起鍵合并連接到電極焊盤90時(shí)電極焊盤90要經(jīng)受物理應(yīng)力，但是也可以防止低-k絕緣層16B、30B、44B、50B、56B、62B、68B、74B和80B中產(chǎn)生裂縫或剝落。
圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第一實(shí)施例的第一種變型。
第一種變型與圖1Q中所示的半導(dǎo)體器件基本上相同，除了用第六、第七、第八和第九絕緣層間結(jié)構(gòu)62’、68’、74’和80’來(lái)替代第六、第七、第八和第九絕緣層間結(jié)構(gòu)62、68、74和80。
第六絕緣層間結(jié)構(gòu)62’包括形成在第五絕緣層間結(jié)構(gòu)56上的防金屬擴(kuò)散層62A’，和形成在防金屬擴(kuò)散層62A’上的二氧化硅層56B’。二氧化硅層56B’具有用大馬士革工藝形成在其中的銅通路栓塞，銅通路栓塞被適當(dāng)?shù)剡B接到形成在第五絕緣層間結(jié)構(gòu)56中的布線布局圖形(60)，不過圖3A中沒有示出。
第七絕緣層間結(jié)構(gòu)68’包括形成在第六絕緣層間結(jié)構(gòu)62’上的防金屬擴(kuò)散層68A’，和形成在防金屬擴(kuò)散層68A’上的二氧化硅層68B’。二氧化硅層68B’具有用大馬士革工藝形成在其中的銅布線布局圖形，銅布線布局圖形被適當(dāng)?shù)剡B接到第六絕緣層間結(jié)構(gòu)62’的銅通路栓塞，不過圖3A中沒有示出。
第八絕緣層間結(jié)構(gòu)74’包括形成在第七絕緣層間結(jié)構(gòu)68’上的防金屬擴(kuò)散層74A’，和形成在防金屬擴(kuò)散層74A’上的二氧化硅層74B’。二氧化硅層74B’具有用大馬士革工藝形成在其中的銅通路栓塞，銅通路栓塞被適當(dāng)?shù)剡B接到形成在第七絕緣層間結(jié)構(gòu)68’中的布線布局圖形，不過圖3A中沒有示出。
第九絕緣層間結(jié)構(gòu)80’包括形成在第八絕緣層間結(jié)構(gòu)74’上的防金屬擴(kuò)散層80A’，和形成在防金屬擴(kuò)散層80A’上的二氧化硅層80B’。二氧化硅層80B’具有用大馬士革工藝形成在其中的銅布線布局圖形，銅布線布局圖形被適當(dāng)?shù)剡B接到第八絕緣層間結(jié)構(gòu)74’的銅通路栓塞，不過圖3A中沒有示出。
通常，在多層布線布置中，位于上面的絕緣層間結(jié)構(gòu)中的布線版圖密度比位于下面的絕緣層間結(jié)構(gòu)的布線版圖密度小。這樣，盡管在位于上面的絕緣層間結(jié)構(gòu)62’、68’、74’和80’中使用二氧化硅層62B’、68B’、74B’和80B’，也可以避免寄生電容的問題，如上面所述。
圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第一實(shí)施例的第二種變型。
第二種變型與圖3A中所示的第一種變型基本上相同，除了分別形成在第七和第九絕緣層間結(jié)構(gòu)68’和80’中的布線布局圖形的部分94和96被置于通過將加固元件28、48和60與接合栓塞42和54交替連接而形成的加固柱上面。
圖3C示出了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第一實(shí)施例的第三種變型。
第三種變型與圖1Q中所示的半導(dǎo)體器件基本上相同，除了在二氧化硅層或絕緣底層14中形成鎢接合栓塞98，從而借助該接合栓塞98將加固元件28連接到半導(dǎo)體襯底10。應(yīng)指出，接合栓塞98可以用其他合適的材料如銅(Cu)等制成。
在上述的實(shí)施例中，雖然加固圖形被用來(lái)圍繞電極焊盤90在物理上和機(jī)械上加固低-k絕緣層16B、30B、44B、50B、56B、62B、68B、74B和80B，也可以將加固圖形布置成整體加固低-k絕緣層16B、30B、44B、50B、56B、62B、68B、74B和80B。
例如，當(dāng)形成布線布局圖形的多個(gè)導(dǎo)電路徑被整體均勻分布在絕緣層間結(jié)構(gòu)16、44、56、68和80中的一個(gè)絕緣層間結(jié)構(gòu)中時(shí)，可以整體均勻地布置形成相關(guān)的絕緣層間結(jié)構(gòu)中的加固圖形的多個(gè)加固元件，如圖4A中舉例示出的那樣，其中省略了布線布局圖形，以便簡(jiǎn)化圖示。也就是說(shuō)，如從圖4A中可以清楚地看到的，由于其導(dǎo)電路徑的均勻分布，圖中用標(biāo)記100表示的形成加固圖形的加固元件(因而構(gòu)成了加固柱)可以被布置成不與布線布局圖形(未示出)相妨礙。這樣，可以整體加固低-k絕緣層16B、30B、44B、50B、56B、62B、68B、74B和80B。
在圖4A中，為了清楚起見，與半導(dǎo)體器件的芯片尺寸相比，每個(gè)加固元件100的尺寸被放大。實(shí)際上，加固元件100的總面積最多為半導(dǎo)體器件的芯片面積的1％。另外，加固元件100的總面積和布線布局圖形(未示出)的面積之和為半導(dǎo)體器件的芯片面積的10％至90％。
應(yīng)指出，在其中形成接合栓塞(42、54、66、78)和通路栓塞的每個(gè)絕緣層間結(jié)構(gòu)30、50、62和74中，接合栓塞的總面積和通路栓塞的總面積之和為半導(dǎo)體器件的芯片面積的0.1％至50％。
另外，如圖4B中舉例示出的，當(dāng)布線布局圖形被分布在絕緣層間結(jié)構(gòu)16、44、56、68和80中的一個(gè)絕緣層間結(jié)構(gòu)上的中間矩形區(qū)域102(用虛線界定)中時(shí)，可以沿著相關(guān)絕緣層間結(jié)構(gòu)的四個(gè)邊緣密集地布置形成加固圖形的多個(gè)加固元件104(因而形成了加固柱)，而在中間矩形區(qū)域102中稀疏地布置一些加固元件106，從而可以整體加固低-k絕緣層16B、30B、44B、50B、56B、62B、68B、74B和80B。應(yīng)指出，在圖4B中，從中間矩形區(qū)域102省略了布線布局圖形，以簡(jiǎn)化圖示。
應(yīng)指出，在圖4B中，可以理解，如果沒有用加固元件104加固絕緣層間結(jié)構(gòu)的四個(gè)邊緣，在這四個(gè)邊緣中容易產(chǎn)生裂縫或剝落。另外，應(yīng)指出，在圖4B中，其中形成加固元件104的矩形外圍區(qū)域的寬度最多為半導(dǎo)體器件的芯片區(qū)的側(cè)長(zhǎng)度的10％。
另外，如圖4C中所示，當(dāng)布線布局圖形被分布在絕緣層間結(jié)構(gòu)16、44、56、68和80中的一個(gè)絕緣層間結(jié)構(gòu)上的中間十字形區(qū)域108(用虛線界定)中時(shí)，可以在相關(guān)絕緣層間結(jié)構(gòu)的四個(gè)角部區(qū)域密集地布置形成加固圖形的多個(gè)加固元件110(因而形成了加固柱)，而在中間十字形區(qū)域108中稀疏地布置一些加固元件112，從而可以整體加固低-k絕緣層16B、30B、44B、50B、56B、62B、68B、74B和80B。應(yīng)指出，在圖4C中，從中間十字形區(qū)域108省略了布線布局圖形，以簡(jiǎn)化圖示。
在圖4C中，如果相關(guān)的絕緣層間結(jié)構(gòu)的角部區(qū)域被加固元件110加固，應(yīng)該理解，在其角部區(qū)域容易產(chǎn)生裂縫或剝落。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第二實(shí)施例，該半導(dǎo)體器件可以用與上述的生產(chǎn)方法基本上相同的方法來(lái)制造。
在第二實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件包括從硅晶片得到的半導(dǎo)體襯底114。半導(dǎo)體襯底114具有形成在其中的元件隔離層116。在元件隔離層116包圍的區(qū)域中制作了各種元件，例如晶體管、電阻、電容等，不過在圖5中沒有示出。
該半導(dǎo)體器件也包括形成在半導(dǎo)體襯底114上的二氧化硅層或絕緣底層118，絕緣底層118具有形成在其中并被連接到半導(dǎo)體襯底的多個(gè)鎢接合栓塞。應(yīng)指出，在圖5中，只有一個(gè)接合栓塞用標(biāo)記120示出。當(dāng)然，盡管圖5中沒有示出，絕緣底層118具有被適當(dāng)?shù)仉娺B接到制作在半導(dǎo)體襯底中的各種元件的多個(gè)鎢接觸栓塞。
該半導(dǎo)體器件還包括用標(biāo)記122總地表示的多層布線布置，其構(gòu)建在絕緣底層118上。多層布線布置122包括第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九和第十絕緣層間結(jié)構(gòu)124、126、128、130、132、134、136、138、140和142，可以用大馬士革工藝按照與上面基本上相同的方式順序地形成這些絕緣層間結(jié)構(gòu)。
第一或最下面的絕緣層間結(jié)構(gòu)124由形成在底層118上的蝕刻停止層124A、形成在蝕刻停止層124A上并具有形成在其中的銅加固圖形和銅布線布局圖形的低-k絕緣層124B和形成在低-k絕緣層124B上的薄二氧化硅層124C構(gòu)成。加固圖形包括多個(gè)加固元件，其中一個(gè)用標(biāo)記1241表示，加固元件1241被連接到接合栓塞120。另外，布線布局圖形的一部分用標(biāo)記1242表示。
第二絕緣層間結(jié)構(gòu)126由形成在第一絕緣層間結(jié)構(gòu)124上的防金屬擴(kuò)散層126A、形成在防金屬擴(kuò)散層126A上并具有形成在其中的多個(gè)銅接合栓塞和多個(gè)銅通路栓塞的低-k絕緣層126B和形成在低-k絕緣層126B上的薄二氧化硅層126C構(gòu)成。在圖5中，接合栓塞之一用標(biāo)記1261表示，該接合栓塞1261連接到第一絕緣層間結(jié)構(gòu)124的加固元件1241。應(yīng)指出，在圖5中，形成在低-k絕緣層126B中的通路栓塞沒有示出。
第三絕緣層間結(jié)構(gòu)128由形成在第二絕緣層間結(jié)構(gòu)126上的防金屬擴(kuò)散層128A、形成在防金屬擴(kuò)散層128A上并具有形成在其中的銅加固圖形和銅布線布局圖形的低-k絕緣層128B和形成在低-k絕緣層128B上的薄二氧化硅層128C構(gòu)成。加固圖形包括多個(gè)加固元件，其中一個(gè)用標(biāo)記1281表示，加固元件1281連接到接合栓塞1261。另外，布線布局圖形的一部分用標(biāo)記1262表示。
第四絕緣層間結(jié)構(gòu)130由形成在第三絕緣層間結(jié)構(gòu)128上的防金屬擴(kuò)散層130A、形成在防金屬擴(kuò)散層130A上并具有形成在其中的多個(gè)銅接合栓塞和多個(gè)銅通路栓塞的低-k絕緣層130B和形成在低-k絕緣層130B上的薄二氧化硅層130C構(gòu)成。在圖5中，接合栓塞之一用標(biāo)記1301表示，該接合栓塞1301連接到第三絕緣層間結(jié)構(gòu)128的加固元件1281。應(yīng)指出，在圖5中，形成在低-k絕緣層130B中的通路栓塞沒有示出。
第五絕緣層間結(jié)構(gòu)132由形成在第四絕緣層間結(jié)構(gòu)130上的防金屬擴(kuò)散層132A、形成在防金屬擴(kuò)散層132A上并具有形成在其中的銅加固圖形和銅布線布局圖形的低-k絕緣層132B和形成在低-k絕緣層132B上的薄二氧化硅層132C構(gòu)成。加固圖形包括多個(gè)加固元件，其中一個(gè)用標(biāo)記1321表示，加固元件1321被連接到接合栓塞1301。另外，布線布局圖形的一部分用標(biāo)記1322表示。
第六絕緣層間結(jié)構(gòu)134由形成在第五絕緣層間結(jié)構(gòu)132上的防金屬擴(kuò)散層134A、形成在防金屬擴(kuò)散層134A上并具有形成在其中的多個(gè)銅接合栓塞和多個(gè)銅通路栓塞的低-k絕緣層134B和形成在低-k絕緣層134B上的薄二氧化硅層134C構(gòu)成。在圖5中，接合栓塞之一用標(biāo)記1341表示，該接合栓塞1341被連接到第五絕緣層間結(jié)構(gòu)132的加固元件1321。應(yīng)指出，在圖5中，形成在低-k絕緣層134B中的通路栓塞沒有示出。
第七絕緣層間結(jié)構(gòu)136由形成在第六絕緣層間結(jié)構(gòu)134上的防金屬擴(kuò)散層136A、形成在防金屬擴(kuò)散層136A上并具有形成在其中的銅加固圖形和銅布線布局圖形的低-k絕緣層136B和形成在低-k絕緣層136B上的薄二氧化硅層136C構(gòu)成。加固圖形包括多個(gè)加固元件，其中一個(gè)用標(biāo)記1361表示。在該實(shí)施例中，由于后面所述的原因，加固元件1361被形成為細(xì)長(zhǎng)的加固元件，該細(xì)長(zhǎng)的加固元件的一端被連接到第六絕緣層間結(jié)構(gòu)134的接合栓塞1341。應(yīng)指出，在圖5中，形成在低-k絕緣層136B中的布線布局圖形沒有示出。
第八絕緣層間結(jié)構(gòu)138由形成在第七絕緣層間結(jié)構(gòu)136上的防金屬擴(kuò)散層138A、形成在防金屬擴(kuò)散層138A上并具有形成在其中的多個(gè)銅接合栓塞和多個(gè)銅通路栓塞的低-k絕緣層138B和形成在低-k絕緣層138B上的薄二氧化硅層138C構(gòu)成。在圖5中，接合栓塞之一用標(biāo)記1381表示，該接合栓塞1381被連接到第七絕緣層間結(jié)構(gòu)136的細(xì)長(zhǎng)加固元件1361的另一端。簡(jiǎn)言之，雖然接合栓塞1381不與接合栓塞1341對(duì)準(zhǔn)，但是可以利用細(xì)長(zhǎng)加固元件1361將接合栓塞1341與1381相互連接。應(yīng)指出，在圖5中，形成在低-k絕緣層138B中的通路栓塞沒有示出。
第九絕緣層間結(jié)構(gòu)140由形成在第八絕緣層間結(jié)構(gòu)138上的防金屬擴(kuò)散層140A、形成在防金屬擴(kuò)散層140A上并具有形成在其中的銅加固圖形和銅布線布局圖形的低-k絕緣層140B和形成在低-k絕緣層140B上的薄二氧化硅層140C構(gòu)成。加固圖形包括多個(gè)加固元件，其中一個(gè)用標(biāo)記1401表示，加固元件1401被連接到第八絕緣層間結(jié)構(gòu)138的接合栓塞1381。另外，在圖5中，布線布局圖形的一部分用標(biāo)記1402表示，該部分1402位于第六絕緣層間結(jié)構(gòu)134的接合栓塞1341上面。
第十或最上面的絕緣層間結(jié)構(gòu)142由形成在第九絕緣層間結(jié)構(gòu)140上的防金屬擴(kuò)散層142A和形成在防金屬擴(kuò)散層142A上的二氧化硅層142B構(gòu)成。最上面的絕緣層間結(jié)構(gòu)142具有多個(gè)形成在其中的電極焊盤(圖5中未示出)，這些電極焊盤被適當(dāng)?shù)仉娺B接到形成在第九絕緣層間結(jié)構(gòu)140中的布線布局圖形。應(yīng)指出，每個(gè)電極焊盤可以由適當(dāng)?shù)慕饘俨牧?例如鎳/銅合金、鈦/鎢合金等)制成。
多層布線布置122還包括形成在最上面的絕緣層間結(jié)構(gòu)142上作為保護(hù)層的鈍化層144，該保護(hù)層被穿孔，使得電極焊盤露在外面。
與上述的半導(dǎo)體器件的第一實(shí)施例相類似，加固元件1241、1281、1321、1361和1401與接合栓塞1262、1302、1342和1382交替地相互連接，從而限定出一個(gè)延伸通過絕緣層間結(jié)構(gòu)124、126、128、130、132、134、136、138和140的加固柱，但該加固柱并不是筆直地延伸，這是因?yàn)槭苄纬稍诮^緣層間結(jié)構(gòu)140中的布線布局圖形的部分1402的妨礙。由于這個(gè)原因，在第二實(shí)施例中，通過利用細(xì)長(zhǎng)加固元件1361，加固柱繞過布線布局圖形的部分1402而延伸。簡(jiǎn)言之，當(dāng)加固柱的形成與布線布局圖形的一部分互相妨礙時(shí)，通過利用細(xì)長(zhǎng)加固元件(1361)，可以解決妨礙的問題。
圖6A示出了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第三實(shí)施例，該半導(dǎo)體器件可以用與上述的生產(chǎn)方法基本上相同的方法來(lái)制造。
在第三實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件包括從硅晶片得到的半導(dǎo)體襯底146。半導(dǎo)體襯底146具有形成在其中的元件隔離層148。在元件隔離層148包圍的區(qū)域中制作了各種元件，例如晶體管、電阻、電容等，不過在圖6A中沒有示出。
該半導(dǎo)體器件也包括形成在半導(dǎo)體襯底146上的二氧化硅層或絕緣底層150，絕緣底層150包括形成在其中的多個(gè)鎢接合栓塞和多個(gè)鎢接觸栓塞。在圖6A中，用標(biāo)記1521和1522表示出兩個(gè)接合栓塞，用標(biāo)記1541、1542和1543表示出三個(gè)接觸栓塞。接合栓塞1521和1522被連接到半導(dǎo)體襯底146，接觸栓塞1541、1542和1543被適當(dāng)?shù)仉娺B接到制作在半導(dǎo)體襯底146中的各種元件。
該半導(dǎo)體器件還包括用標(biāo)記156總地表示的多層布線布置，其構(gòu)建在絕緣底層150上。多層布線布置156包括第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九和第十絕緣層間結(jié)構(gòu)158、160、162、164、166、168、170、172、174和176，可以用大馬士革工藝按照與上面基本上相同的方式順序地形成這些絕緣層間結(jié)構(gòu)。
應(yīng)指出，雖然第一到第九絕緣層間結(jié)構(gòu)158、160、162、164、166、168、170、172和174中的每一個(gè)由蝕刻停止層或防金屬擴(kuò)散層、形成在防金屬擴(kuò)散層上的低-k絕緣層138B和形成在低-k絕緣層上的薄二氧化硅層構(gòu)成，但是圖中省略了防金屬擴(kuò)散層和薄二氧化硅層，以簡(jiǎn)化圖示。
第一絕緣層間結(jié)構(gòu)158具有形成在其中的銅加固圖形和銅布線布局圖形。加固圖形包括多個(gè)加固元件，其中的兩個(gè)用標(biāo)記158A1和158A2表示，各加固元件158A1和158A2被連接到形成在絕緣底層150中的接合栓塞1521和1522。另外，布線布局圖形的四個(gè)部分用標(biāo)記158B1、158B2、158B3和158B4表示，并且各部分158B1、158B2和158B3被電連接到接觸栓塞1541、1542和1543。
第二絕緣層間結(jié)構(gòu)160具有形成在其中的多個(gè)銅接合栓塞和多個(gè)銅通路栓塞。兩個(gè)接合栓塞用標(biāo)記160A1和160A2表示，各接合栓塞160A1和160A2被連接到形成在第一絕緣層間結(jié)構(gòu)158中的加固元件158A1和158A2。應(yīng)指出，在圖6A中，形成在第二絕緣層間結(jié)構(gòu)160中的通路栓塞沒有示出。
第三絕緣層間結(jié)構(gòu)162具有形成在其中的銅加固圖形和銅布線布局圖形。加固圖形包括多個(gè)加固元件，其中的兩個(gè)用標(biāo)記162A1和162A2表示，各加固元件162A1和162A2被連接到形成在第二絕緣層間結(jié)構(gòu)160中的接合栓塞160A1和160A2。應(yīng)指出，在圖6A中，布線布局圖形的兩個(gè)部分用標(biāo)記162B1和162B2表示。
第四絕緣層間結(jié)構(gòu)164具有形成在其中的多個(gè)銅接合栓塞和多個(gè)銅通路栓塞。兩個(gè)接合栓塞用標(biāo)記164A1和164A2表示，各接合栓塞164A1和164A2被連接到形成在第三絕緣層間結(jié)構(gòu)162中的加固元件164A1和164A2。應(yīng)指出，在圖6A中，形成在第四絕緣層間結(jié)構(gòu)164中的通路栓塞沒有示出。
第五絕緣層間結(jié)構(gòu)166具有形成在其中的銅加固圖形和銅布線布局圖形。加固圖形包括多個(gè)加固元件，其中的兩個(gè)用標(biāo)記166A1和166A2表示，各加固元件166A1和166A2被連接到形成在第四絕緣層間結(jié)構(gòu)164中的接合栓塞164A1和164A2。應(yīng)指出，在圖6A中，布線布局圖形的一個(gè)部分用標(biāo)記166B表示。
第六絕緣層間結(jié)構(gòu)168具有形成在其中的多個(gè)銅接合栓塞和多個(gè)銅通路栓塞。兩個(gè)接合栓塞用標(biāo)記168A1和168A2表示，各接合栓塞168A1和168A2被連接到形成在第五絕緣層間結(jié)構(gòu)166中的加固元件166A1和166A2。應(yīng)指出，在圖6A中，形成在第六絕緣層間結(jié)構(gòu)168中的通路栓塞沒有示出。
第七絕緣層間結(jié)構(gòu)170具有形成在其中的銅加固圖形和銅布線布局圖形。加固圖形包括多個(gè)加固元件，其中的一個(gè)用標(biāo)記170表示。在該實(shí)施例中，加固元件170被形成為梁狀加固元件。梁狀加固元件170A的各端被連接到形成在第六絕緣層間結(jié)構(gòu)168中的接合栓塞168A1和168A2。應(yīng)指出，在圖6A中，形成在第七絕緣層間結(jié)構(gòu)170中的通路栓塞沒有示出。
第八絕緣層間結(jié)構(gòu)172具有形成在其中的多個(gè)銅接合栓塞和多個(gè)銅通路栓塞。兩個(gè)接合栓塞用標(biāo)記172A1和172A2表示，各接合栓塞172A1和172A2被連接到形成在第七絕緣層間結(jié)構(gòu)170中的梁狀加固元件170A的末端。應(yīng)指出，在圖6A中，形成在第八絕緣層間結(jié)構(gòu)172中的通路栓塞沒有示出。
第九絕緣層間結(jié)構(gòu)174具有形成在其中的銅加固圖形和銅布線布局圖形。加固圖形包括多個(gè)加固元件，其中的兩個(gè)用標(biāo)記174A1和174A2表示，各加固元件174A1和174A2被連接到形成在第八絕緣層間結(jié)構(gòu)172中的接合栓塞172A1和172A2。應(yīng)指出，在圖6A中，形成在第九絕緣層間結(jié)構(gòu)174中的通路栓塞沒有示出。
第十或最上面的絕緣層間結(jié)構(gòu)176由形成在第九絕緣層間結(jié)構(gòu)174上的防金屬擴(kuò)散層和形成在防金屬擴(kuò)散層上的二氧化硅層構(gòu)成。應(yīng)指出，在圖6A中，省略了防金屬擴(kuò)散層，以簡(jiǎn)化圖示。最上面的絕緣層間結(jié)構(gòu)176具有多個(gè)形成在其中的電極焊盤(圖6A中未示出)，這些電極焊盤被適當(dāng)?shù)仉娺B接到形成在第九絕緣層間結(jié)構(gòu)176中的布線布局圖形。應(yīng)指出，每個(gè)電極焊盤可以由適當(dāng)?shù)慕饘俨牧?例如鎳/銅合金、鈦/鎢合金等)制成。
多層布線布置156還包括形成在最上面的絕緣層間結(jié)構(gòu)176上作為保護(hù)層的鈍化層178，該保護(hù)層被穿孔，使得電極焊盤露在外面。
在半導(dǎo)體器件的第三實(shí)施例中，加固元件158A1、162A1、166A1、170A和174A1與加固栓塞126A1、130A1、134A1和138A1交替地相互連接，從而限定出一個(gè)延伸通過絕緣層間結(jié)構(gòu)158、160、162、164、166、168、170、172和174的第一加固柱，而加固元件158A2、162A2、166A2、170A和174A2與加固栓塞126A2、130A2、134A2和138A2交替地相互連接，從而限定出一個(gè)延伸通過絕緣層間結(jié)構(gòu)158、160、162、164、166、168、170、172和174的第二加固柱。即，第三實(shí)施例的特征在于，通過梁狀加固元件170A將第一和第二加固柱互相連接。
在圖6B(其中示出了圖6A中所示的半導(dǎo)體器件的上表面的一部分)中，標(biāo)記180表示形成在第十或最上面的絕緣層間結(jié)構(gòu)86中的電極焊盤，各標(biāo)記170A1、170A2、170A3和170A4表示形成在第七絕緣層間結(jié)構(gòu)170中形成的銅加固圖形的一部分的梁狀加固元件。四個(gè)加固元件170A1至170A4由圖6A中所示的梁狀加固元件170A表示。也就是說(shuō)，例如，當(dāng)沿著圖6B的線6A-6A截取穿過梁狀加固元件170A3的剖視圖時(shí)，該剖視圖對(duì)應(yīng)于圖6A的剖視圖。
如從圖6A和6B可以清楚地看到的，由于通過梁狀加固元件170A1、170A2、170A3和170A4而相互連接的四組第一和第二加固柱排列在電極焊盤180周圍，所以絕緣層間結(jié)構(gòu)(低-k層)158、160、162、164、166、168、170、172和174圍繞電極焊盤180在物理上和機(jī)械上得到了加固。這樣，雖然在將金引線或金屬突起鍵合并連接到電極焊盤180時(shí)該電極焊盤180要經(jīng)受物理應(yīng)力，但是也可以防止絕緣層間結(jié)構(gòu)(低-k層)158、160、162、164、166、168、170、172和174中產(chǎn)生裂縫或剝落。
圖7A和7B示出了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第四實(shí)施例，該半導(dǎo)體器件可以用與上述的生產(chǎn)方式基本上相同的方式來(lái)制造。應(yīng)指出，在圖7A中，示出了半導(dǎo)體器件的平面圖，而在圖7B中，示出了沿圖7A的線7B-7B截取的半導(dǎo)體器件的剖視圖。
在第四實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件包括從硅晶片得到的半導(dǎo)體襯底182，半導(dǎo)體襯底182具有形成在其中的元件隔離層184。在元件隔離層184包圍的區(qū)域中制作了各種元件，例如晶體管、電阻、電容等，不過在圖7B中沒有示出。
該半導(dǎo)體器件也包括形成在半導(dǎo)體襯底182上的二氧化硅層或絕緣底層186，絕緣底層186具有形成在其中并被連接到半導(dǎo)體襯底182的矩形框架狀接合栓塞187。矩形框架狀接合栓塞187由適當(dāng)?shù)慕饘俨牧侠珂u(W)等制成，并具有圖7A中的虛線所示的輪廓C1。應(yīng)指出，絕緣底層186具有形成在其中并被連接到制作在半導(dǎo)體襯底182中的各種元件的接觸栓塞，不過這些接觸栓塞在圖7B中沒有示出。
該半導(dǎo)體器件還包括用標(biāo)記188總地表示的多層布線布置，其構(gòu)建在絕緣底層186上。多層布線布置188包括第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九和第十絕緣層間結(jié)構(gòu)190、192、194、196、198、200、202、204、206和208，可以用大馬士革工藝按照與上面基本上相同的方式順序地形成這些絕緣層間結(jié)構(gòu)。
應(yīng)指出，雖然第一到第九絕緣層間結(jié)構(gòu)190、192、194、196、198、200、202、204和206中的每一個(gè)由蝕刻停止層或防金屬擴(kuò)散層、形成在防金屬擴(kuò)散層上的低-k絕緣層和形成在低-k絕緣層上的薄二氧化硅層構(gòu)成，但是圖中省略了防金屬擴(kuò)散層和薄二氧化硅層，以簡(jiǎn)化圖示。
第一或最下面的絕緣層間結(jié)構(gòu)190具有形成在其中的矩形框架狀銅加固元件190A和銅布線布局圖形(未示出)?？蚣軤钽~加固元件190A具有圖7A中虛線示出的輪廓C2，并被連接到形成在絕緣底層186中的框架狀接合栓塞187。如圖7A中明顯示出的，框架狀銅加固元件190A比框架狀加固元件187厚。
第二絕緣層間結(jié)構(gòu)192具有形成在其中的矩形框架狀銅接合栓塞192A和多個(gè)銅通路栓塞(未示出)。框架狀銅接合栓塞190A具有圖7A中虛線示出的輪廓C1，并被連接到形成在第一絕緣層間結(jié)構(gòu)190中的框架狀銅加固元件190A。
第三絕緣層間結(jié)構(gòu)194具有形成在其中的矩形框架狀銅加固元件194A和銅布線布局圖形(未示出)?？蚣軤钽~加固元件190A具有圖7A中虛線示出的輪廓C2，并被連接到形成在第二絕緣層間結(jié)構(gòu)190中的框架狀銅接合栓塞190A。
第四絕緣層間結(jié)構(gòu)196具有形成在其中的矩形框架狀銅接合栓塞196A和多個(gè)銅通路栓塞(未示出)。框架狀銅接合栓塞196A具有圖7A中虛線示出的輪廓C1，并被連接到形成在第三絕緣層間結(jié)構(gòu)194中的框架狀銅加固元件194A。
第五絕緣層間結(jié)構(gòu)198具有形成在其中的矩形框架狀銅加固元件198A和銅布線布局圖形(未示出)。框架狀銅加固元件198A具有圖7A中虛線示出的輪廓C2，并被連接到形成在第四絕緣層間結(jié)構(gòu)190中的框架狀銅接合栓塞196A。
第六絕緣層間結(jié)構(gòu)200具有形成在其中的矩形框架狀銅接合栓塞200A和多個(gè)銅通路栓塞(未示出)。框架狀銅接合栓塞200A具有圖7A中虛線示出的輪廓C1，并被連接到形成在第五絕緣層間結(jié)構(gòu)198中的框架狀銅加固元件198A。
第七絕緣層間結(jié)構(gòu)202具有形成在其中的矩形框架狀銅加固元件202A和銅布線布局圖形(未示出)。框架狀銅加固元件200A具有圖7A中虛線示出的輪廓C2，并被連接到形成在第六絕緣層間結(jié)構(gòu)200中的框架狀銅接合栓塞200A。
第八絕緣層間結(jié)構(gòu)204具有形成在其中的矩形框架狀銅接合栓塞204A和多個(gè)銅通路栓塞(未示出)。框架狀銅接合栓塞204A具有圖7A中虛線示出的輪廓C1，并被連接到形成在第七絕緣層間結(jié)構(gòu)202中的框架狀銅加固元件202A。
第九絕緣層間結(jié)構(gòu)206具有形成在其中的矩形框架狀銅加固元件206A和銅布線布局圖形(未示出)?？蚣軤钽~加固元件206A具有圖7A中虛線示出的輪廓C2，并被連接到形成在第八絕緣層間結(jié)構(gòu)204中的框架狀銅接合栓塞204A。
第十或最上面的絕緣層間結(jié)構(gòu)208由形成在第九絕緣層間結(jié)構(gòu)206上的防金屬擴(kuò)散層和形成在防金屬擴(kuò)散層上的二氧化硅層構(gòu)成。應(yīng)指出，在圖7B中，省略了防金屬擴(kuò)散層，以簡(jiǎn)化圖示。最上面的絕緣層間結(jié)構(gòu)208具有多個(gè)形成在其中的電極焊盤(圖6A中未示出)，這些電極焊盤被適當(dāng)?shù)仉娺B接到形成在第九絕緣層間結(jié)構(gòu)206中的布線布局圖形。應(yīng)指出，每個(gè)電極焊盤可以由適當(dāng)?shù)慕饘俨牧?例如鎳/銅合金、鈦/鎢合金等)制成。
多層布線布置188還包括形成在最上面的絕緣層間結(jié)構(gòu)176上作為保護(hù)層的鈍化層209，并在其中穿孔，使得電極焊盤露在外面。
如從圖7A和圖7B可以清楚地看到的，在第四實(shí)施例中，框架狀銅加固元件190A、194A、198A、202A和206A與框架狀銅接合栓塞192A、196A、200A和204A交替地相互連接，從而限定出一個(gè)延伸通過絕緣層間結(jié)構(gòu)190、192、194、196、198、200、202、204和206的外周矩形加固壁，因此該外周矩形加固壁將絕緣層間結(jié)構(gòu)(低k層)190、192、194、196、198、200、202、204和206在物理上和機(jī)械上相互緊固在一起，從而沿著外周的四個(gè)邊緣對(duì)絕緣層間結(jié)構(gòu)(低-k層)190、192、194、196、198、200、202、204和206形成物理上和機(jī)械上的加固。
應(yīng)指出，在該實(shí)施例中，多層布線布置188可以在由外周矩形加固壁包圍的內(nèi)部包括多個(gè)加固柱(如圖1Q中所示)。
在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第四實(shí)施例中，進(jìn)行了熱循環(huán)測(cè)試。為了進(jìn)行熱循環(huán)測(cè)試，制備了根據(jù)本發(fā)明制造的第一組半導(dǎo)體器件A和未按照本發(fā)明進(jìn)行加固的第二組半導(dǎo)體器件B。在每個(gè)半導(dǎo)體器件A中，多層布線布置被形成為包括第一、第二、第三、第四和第五絕緣層間結(jié)構(gòu)的五層布線布置。第五絕緣層間結(jié)構(gòu)的布線布局圖形通過第四絕緣層間結(jié)構(gòu)的通路栓塞被電連接到第三絕緣層間結(jié)構(gòu)的布線布局圖形，第三絕緣層間結(jié)構(gòu)的布線布局圖形通過第二絕緣層間結(jié)構(gòu)的通路栓塞被電連接到第一絕緣層間結(jié)構(gòu)，而第一絕緣層間結(jié)構(gòu)的布線布局圖形通過絕緣底層的接觸栓塞被電連接到半導(dǎo)體襯底。半導(dǎo)體器件B也是這樣。
通過將第一和第二組半導(dǎo)體器件交替地暴露于-40℃的溫度下30分鐘和+120℃的溫度下30分鐘，使其經(jīng)受一個(gè)預(yù)定的熱變換循環(huán)。然后，在每個(gè)半導(dǎo)體器件A和B中，在半導(dǎo)體襯底和第五絕緣層間結(jié)構(gòu)的布線布局圖形之間施加電壓。如果在半導(dǎo)體襯底和第五絕緣層間結(jié)構(gòu)的布線布局圖形之間沒有電流流動(dòng)，則將該半導(dǎo)體器件作為不合格產(chǎn)品從相應(yīng)的組中去掉。
隨后，通過將剩余的半導(dǎo)體器件A和B交替地暴露于-40℃的溫度下30分鐘和+120℃的溫度下30分鐘，使其進(jìn)一步經(jīng)受一個(gè)預(yù)定的熱變換循環(huán)。然后，在每個(gè)半導(dǎo)體器件A和B中，在半導(dǎo)體襯底和第五絕緣層間結(jié)構(gòu)的布線布局圖形之間施加電壓。如果在半導(dǎo)體襯底和第五絕緣層間結(jié)構(gòu)的布線布局圖形之間沒有電流流動(dòng)，則將該半導(dǎo)體器件作為不合格產(chǎn)品從相應(yīng)的組中去掉。
對(duì)于第一和第二組半導(dǎo)體器件中的每一組器件重復(fù)該過程，直到不合格產(chǎn)品的百分比達(dá)到預(yù)定值。然后，將第一組器件所經(jīng)受的循環(huán)的數(shù)目和第二組器件所經(jīng)受的循環(huán)的數(shù)目進(jìn)行比較。
測(cè)試的結(jié)果是，第一組器件所經(jīng)受的循環(huán)的數(shù)目比第二組器件的多三倍。也就是說(shuō)，對(duì)于熱應(yīng)力，第一組半導(dǎo)體器件A比第二組半導(dǎo)體器件B的強(qiáng)度高三倍。
下面參照?qǐng)D8A至8L，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法的第一實(shí)施例。
首先，參見圖8A，其中示出了在半導(dǎo)體晶片上限定出半導(dǎo)體芯片區(qū)的半導(dǎo)體襯底210的一部分的垂直剖視圖。如該圖中所示，在半導(dǎo)體襯底210中形成元件隔離層212。應(yīng)指出，在元件隔離層212包圍的區(qū)域中制作了各種元件，例如晶體管、電阻、電容等，不過在圖8A中沒有示出。
在完成各種元件的制作后，在硅晶片的表面上形成二氧化硅層214，作為絕緣底層。在絕緣底層214中形成接觸栓塞，不過在圖8A中沒有示出，每個(gè)接觸栓塞電連接到制作在半導(dǎo)體襯底210中的相應(yīng)元件。應(yīng)指出，在該實(shí)施例中，接觸栓塞由鎢(W)制成。
在完成接觸栓塞的制作后，利用雙大馬士革工藝在絕緣底層214上形成包括至少三個(gè)絕緣層間結(jié)構(gòu)的多層布線布置。
具體地，如圖8A中所示，在絕緣底層214上形成最下面的或第一絕緣層間結(jié)構(gòu)216。在該實(shí)施例中，第一絕緣層間結(jié)構(gòu)216由形成在絕緣底層214上的蝕刻停止層216A、形成在蝕刻停止層216A上的低-k絕緣層216B和形成在低-k絕緣層216B上的薄保護(hù)層216C構(gòu)成。
類似于上述的生產(chǎn)方法的第一實(shí)施例，蝕刻停止層216A由氮化硅(SiN)、SiCN等制成，并且可以采用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)氣相沉積(CVD)工藝來(lái)形成該蝕刻停止層216A。
另外，低-k絕緣層216B由SiOCH制成，并且可以采用適當(dāng)?shù)腃VD工藝或涂覆/烘焙工藝來(lái)形成該低-k絕緣層216B。類似于上述的生產(chǎn)方法的第一實(shí)施例，可以用其他的低-k材料例如L-OX(注冊(cè)商標(biāo)梯形氫化硅氧烷)、SiOC、SiOF、HSQ(氫-倍半硅氧烷)、MSQ(甲基-倍半硅氧烷)等來(lái)制作低-k絕緣層216B。
薄保護(hù)層216C可以由二氧化硅構(gòu)成，并且可以采用適當(dāng)?shù)腃VD工藝來(lái)形成薄保護(hù)層216C。應(yīng)指出，制備薄保護(hù)層216C是因?yàn)樯厦嫠龅脑颉?br> 在形成第一絕緣層間結(jié)構(gòu)216后，按照與參照?qǐng)D1B至1G所描述的基本上相同的方式，在第一絕緣層間結(jié)構(gòu)216中形成用于硅晶片上的半導(dǎo)體芯片區(qū)的銅加固圖形和銅布線布局圖形。銅加固圖形包括多個(gè)加固元件，其中一個(gè)用標(biāo)記218表示。應(yīng)指出，在圖8A中，標(biāo)記220表示阻擋金屬層。另外，應(yīng)指出，在圖8A中未示出所述的布線布局圖形。
在第一絕緣層間結(jié)構(gòu)216中形成加固圖形和布線布局圖形后，如圖8B所示，在第一絕緣層間結(jié)構(gòu)216上順序形成第二和第三絕緣層間結(jié)構(gòu)222和224。第二絕緣層間結(jié)構(gòu)222由第一絕緣層間結(jié)構(gòu)216上的蝕刻停止層或防金屬擴(kuò)散層222A、形成在蝕刻停止層222A上的低-k絕緣層222B和形成在低-k絕緣層222B上的薄保護(hù)層222C構(gòu)成。第三絕緣層間結(jié)構(gòu)224由第二絕緣層間結(jié)構(gòu)222上的蝕刻停止層或防金屬擴(kuò)散層224A、形成在蝕刻停止層224A上的低-k絕緣層222B和形成在低-k絕緣層224B上的薄保護(hù)層224C構(gòu)成。應(yīng)指出，蝕刻停止層30A也用作防金屬擴(kuò)散層，從而防止銅從第一絕緣層間結(jié)構(gòu)16的銅布線布局圖形和銅加固圖形(28)擴(kuò)散到低-k絕緣層30B中。
在形成第二和第三絕緣層間結(jié)構(gòu)222和224后，如圖8C中所示，在第三絕緣層間結(jié)構(gòu)224上形成光刻膠層226，并利用光刻工藝和蝕刻工藝對(duì)其進(jìn)行構(gòu)圖并制作成光掩模層。即，被構(gòu)圖的光刻膠層或光掩模層32具有形成在其中的、位于硅晶片上的半導(dǎo)體芯片區(qū)上方的多組孔。每組孔的一部分對(duì)應(yīng)于要在第二絕緣層間結(jié)構(gòu)222中形成并且要被連接到形成在第一絕緣層間結(jié)構(gòu)216中的相應(yīng)布線布局圖形的通路栓塞，孔的剩余部分對(duì)應(yīng)于要在第二絕緣層間結(jié)構(gòu)222中形成并且要被連接到加固圖形的加固元件(218)的接合栓塞。應(yīng)指出，在圖8C中，與要被連接到加固元件218的接合栓塞之一對(duì)應(yīng)的孔用標(biāo)記228表示。
在形成被構(gòu)圖的光刻膠層或光掩模層226后，對(duì)第三絕緣層間結(jié)構(gòu)224進(jìn)行低能級(jí)下的干法蝕刻工藝或各向異性蝕刻工藝，其中在薄保護(hù)層224C和低-k絕緣層224B中形成分別與光掩模層226的多組孔對(duì)應(yīng)的多組孔，如圖8D中典型地示出的那樣。應(yīng)指出，在圖8D中，對(duì)應(yīng)于孔228(圖8C)的孔用標(biāo)記230表示。然后，再對(duì)第三絕緣層間結(jié)構(gòu)224進(jìn)行高能級(jí)下的干法蝕刻工藝或各向異性蝕刻工藝，并且從孔(230)的底部去除蝕刻停止層224A，如圖8E中典型地示出的那樣。
接著，對(duì)第二絕緣層間結(jié)構(gòu)222進(jìn)行低能級(jí)下的干法蝕刻工藝或各向異性蝕刻工藝，其中孔(230)更深地穿入第二絕緣層間結(jié)構(gòu)222，從而延伸到蝕刻停止層222A，如圖8F所示。
然后，從第三絕緣層間結(jié)構(gòu)224去除光掩模層226。然后，如圖8G中所示，在第三絕緣層間結(jié)構(gòu)224上形成光刻膠層232，并利用光刻工藝和蝕刻工藝對(duì)其進(jìn)行構(gòu)圖并制作成光掩模層。即，被構(gòu)圖的光刻膠層或光掩模層232具有形成在其中的、位于硅晶片上的半導(dǎo)體芯片區(qū)上方的多組開口。每組開口的一部分對(duì)應(yīng)于要在第三絕緣層間結(jié)構(gòu)224中形成的、位于硅晶片上的相應(yīng)半導(dǎo)體芯片區(qū)上方的布線布局圖形，開口的剩余部分對(duì)應(yīng)于要在第三絕緣層間結(jié)構(gòu)224中形成的、位于半導(dǎo)體芯片區(qū)上方的加固圖形。應(yīng)指出，加固圖形包括多個(gè)加固元件，在圖8G中，對(duì)應(yīng)于加固元件之一的開口用標(biāo)記234表示。
在形成被構(gòu)圖的光刻膠層或光掩模層232后，對(duì)第三絕緣層間結(jié)構(gòu)224進(jìn)行低能級(jí)下的干法蝕刻工藝或各向異性蝕刻工藝，其中在薄保護(hù)層224C和低-k絕緣層224B中形成對(duì)應(yīng)于光掩模層232的多組開口的多組溝槽，如圖8H中典型地示出的那樣。應(yīng)指出，在圖8H中，對(duì)應(yīng)于開口234(圖8G)的溝槽用標(biāo)記236表示。
然后，再對(duì)第三絕緣層間結(jié)構(gòu)224進(jìn)行高能級(jí)下的干法蝕刻工藝或各向異性蝕刻工藝，從溝槽(236)的底部去除蝕刻停止層224A，并從溝槽(230)的底部去除蝕刻停止層222A，如圖8I中典型地示出的那樣。
然后，從第三絕緣層間結(jié)構(gòu)224去除光掩模層232，然后對(duì)被構(gòu)圖的絕緣層間結(jié)構(gòu)222和224進(jìn)行濺射處理，其中，在第三絕緣層間結(jié)構(gòu)224上形成阻擋金屬層238，如圖8J中典型地示出的那樣，孔(230)和溝槽(236)的側(cè)壁面和底壁面被阻擋金屬層238覆蓋。應(yīng)指出，與阻擋金屬層24類似，阻擋金屬層238可以由上述的各種金屬材料和金屬化合物材料中的任一種構(gòu)成。
在形成阻擋金屬層238后，在阻擋金屬層238上形成銅(Cu)層240，使得所有的孔(230)和溝槽(236)中充滿銅(Cu)，如圖8K中典型地示出的那樣。具體地，首先，利用濺射工藝在阻擋金屬層238上形成銅(Cu)籽晶層，然后利用電鍍工藝形成Cu層240，其中Cu籽晶層用作陰極。然后，對(duì)Cu層240進(jìn)行退火處理，以便結(jié)晶。
在完成退火處理后，將硅晶片置入化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)裝置中，Cu層240和阻擋金屬層238均被進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光，以便從其上去除多余的金屬(Cu和例如Ti)，從而在硅晶片上的每個(gè)半導(dǎo)體區(qū)上方的第二和第三絕緣層間結(jié)構(gòu)222和224中形成帶有銅通路栓塞的銅布線布局圖形和帶有銅接合栓塞的銅加固圖形，如圖8L中典型地示出的那樣。應(yīng)指出，在圖8L中，接合栓塞之一用標(biāo)記242表示，而加固元件之一用標(biāo)記244表示。
在上述的實(shí)施例中，盡管加固元件和接合栓塞由銅(Cu)制成，也可以采用其他的金屬材料如鎢(W)等來(lái)制作加固元件。另外，不需要用相同的金屬材料來(lái)制作加固元件和接合栓塞。例如，當(dāng)加固元件由銅制成時(shí)，可以用如鎢來(lái)制作接合栓塞。
最后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，以上是對(duì)方法和器件的優(yōu)選實(shí)施例的描述，在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的情況下可以作出各種變動(dòng)和修改。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體襯底(10；114；146；182；210)，具有制作在其中的電子元件；形成在所述半導(dǎo)體器件上的絕緣底層(14；118；150；186；214)；和構(gòu)建在所述絕緣底層半導(dǎo)體襯底上的多層布線布置，其中所述的多層布線布置包括至少三個(gè)絕緣層間結(jié)構(gòu)(16，30，44，50，56，62，68，74，80，86；124，126，128，130，132，134，136，138，140；158，160，162，164，166，168，170，172，174；190，192，194，196，198，200，202，204，206；216，222，224)形成在所述絕緣底層上的第一絕緣層間結(jié)構(gòu)(16；124；158；190；216)；第二絕緣層間結(jié)構(gòu)(30；126；160；192；222)；和形成在所述第一絕緣層間結(jié)構(gòu)上的第三絕緣層間結(jié)構(gòu)(44；128；162；194；224)，所述第一、第二和第三絕緣層間結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)絕緣層間結(jié)構(gòu)包括低-k絕緣層(16B，30B，44B；124B，126B，128B；158，160，162；190，192，194；216，222，224)，所述第一和第三絕緣層間結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)絕緣層間結(jié)構(gòu)具有形成在其中的至少一個(gè)加固元件(28，48；1241，1281；158A1，158A2，162A1，162A2；190A，194A；218，244)，所述第二絕緣層間結(jié)構(gòu)具有形成在其中的接合栓塞(42；1261；160A1，160A2；192A；242)，所述第一和第三絕緣層間結(jié)構(gòu)的加固元件通過所述接合栓塞互相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述加固元件(28，48；1241，1281；148A1，128A2，162A1，162A2；190A，194A；218，244)與所述接合栓塞(42；1261；160A1，160A2；192A；242)限定了一個(gè)延伸通過所述第一、第二和第三絕緣層間結(jié)構(gòu)(16，124，158，216；30，126，160，222；44，128，162，224)的加固柱。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中在所述多層布線布置(122，156)中限定多個(gè)加固柱，使所述多個(gè)加固柱延伸通過所述第一、第二和第三絕緣層間結(jié)構(gòu)(16，124，158，216；30，126，160，222；44，128，162，224)。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其中所述多層布線布置還包括一個(gè)具有形成在其中的多個(gè)電極焊盤(90，180)的最上面的絕緣層間結(jié)構(gòu)，且所述加固柱布置在所述多層布線布置中的每個(gè)所述電極焊盤周圍。
5.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其中包括在所述加固柱的兩個(gè)相鄰加固柱中的加固元件被互相結(jié)合在一起，從而產(chǎn)生一個(gè)梁狀的加固元件(170A)。
6.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其中所述加固柱整體均勻地分布在所述多層布線布置中。
7.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其中所述加固柱沿著所述多層布線布置的邊緣密集地布置。
8.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其中所述加固柱在所述多層布線布置的角部區(qū)域密集地布置。
9.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述多層布線布置還包括具有形成在其中的氧化物絕緣層(62B’，68B’，80B’)的至少一個(gè)氧化物絕緣層間結(jié)構(gòu)(62’，68’，80’)，且所述至少一個(gè)氧化物絕緣層間結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述至少三個(gè)絕緣層間結(jié)構(gòu)(16，30，44)上面。
10.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件，其中所述至少一個(gè)氧化物絕緣層間結(jié)構(gòu)(62’，68’，80’)具有形成在其中的布線布局圖形，且所述布線布局圖形的一部分(94，96)位于通過交替地連接加固元件(28，48)和接合栓塞(42)而限定的加固柱上面。
11.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述絕緣底層(14，118，150)具有形成在其中的接合栓塞(98；120；1521，1522)，所述接合栓塞的一端連接到所述半導(dǎo)體襯底(10，114，146)，所述接合栓塞的另一端連接到形成在所述第一絕緣層間結(jié)構(gòu)(16，124，158)中的加固元件。
12.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述多層布線布置(122)還包括形成在所述第三絕緣層間結(jié)構(gòu)(136)上的第四絕緣層間結(jié)構(gòu)(138)，所述第四絕緣層間結(jié)構(gòu)(138)包括低-k絕緣層(138B)，所述第四絕緣層間結(jié)構(gòu)(138)具有形成在其中的接合栓塞(1381)，該接合栓塞(1381)與形成在所述第二絕緣層間結(jié)構(gòu)中的接合栓塞形成非對(duì)準(zhǔn)關(guān)系，形成在所述第三絕緣層間結(jié)構(gòu)(136)中的加固元件被形成為細(xì)長(zhǎng)的加固元件(1361)，形成在所述第二絕緣層間結(jié)構(gòu)(134)中的接合栓塞(1341)被連接到所述細(xì)長(zhǎng)的加固元件(1361)的一端，形成在所述第四絕緣層間結(jié)構(gòu)(138)中的接合栓塞(1381)被連接到所述細(xì)長(zhǎng)的加固元件(1361)的另一端。
13.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中形成在所述第一和第三絕緣層間結(jié)構(gòu)(190，194)中的每個(gè)加固元件被形成為沿著所述多層布線布置的邊緣延伸的框架狀加固元件(190A，194A)，形成在所述第二絕緣層間結(jié)構(gòu)(192)中的接合栓塞被形成為沿著所述多層布線布置的邊緣延伸的框架狀接合栓塞(192A)，所述框架狀加固元件(190A，194A)比所述框架狀接合栓塞厚，所述框架狀加固元件(190A，194A)和所述框架狀接合栓塞(192A)限定了一個(gè)延伸通過所述第一、第二和第三絕緣層間結(jié)構(gòu)(190，192，194)的加固壁。
14.如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件，其中所述絕緣底層(186)具有形成在其中的框架狀接合栓塞(187)，且所述框架狀接合栓塞與形成在所述第二絕緣層間結(jié)構(gòu)(192A)中的框架狀接合栓塞具有基本上相同的輪廓，并且所述框架狀接合栓塞與所述半導(dǎo)體襯底(182)和形成在所述第一絕緣層間結(jié)構(gòu)(190)中的所述框架狀加固元件(190A)連接。
15.一種用于制造半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)方法，包括以下步驟制備具有制作在其中的電子元件的半導(dǎo)體襯底(10，114，146，182)；在所述半導(dǎo)體襯底上形成絕緣底層(14；118；150；186)；在所述絕緣底層上形成第一絕緣層間結(jié)構(gòu)(16；124；158；190)，所述第一絕緣層間結(jié)構(gòu)包括低-k絕緣層(16B；124B；158；190)；在所述第一絕緣層間結(jié)構(gòu)的低-k絕緣層中形成加固元件(28；1241；158A1，158A2；190A)，同時(shí)在其中形成布線布局圖形(1242；158B1，158B2，158B3，158B4)；在所述第一絕緣層間結(jié)構(gòu)上形成第二絕緣層間結(jié)構(gòu)(30；126；160；192)，所述第二絕緣層間結(jié)構(gòu)包括低-k絕緣層(30B；126B；160；192)；在所述第二絕緣層間結(jié)構(gòu)的低-k絕緣層中形成接合栓塞(42；1261；160A1，160A2；192A)，同時(shí)在其中形成通路栓塞，所述接合栓塞被連接到形成在所述第一絕緣層間結(jié)構(gòu)中的加固元件；在所述第二絕緣層間結(jié)構(gòu)上形成第三絕緣層間結(jié)構(gòu)(44；128；162；194)，所述第三絕緣層間結(jié)構(gòu)包括低-k絕緣層(44B；128B；162；194)；以及在所述第三絕緣層間結(jié)構(gòu)的低-k絕緣層中形成加固元件(48；1281；162A1，162A2；194A)，同時(shí)在其中形成布線布局圖形(1282；162B1，162B2)，形成在所述第三絕緣層間結(jié)構(gòu)中的所述加固元件被連接到形成在所述第二絕緣層間結(jié)構(gòu)中的接合栓塞。
16.如權(quán)利要求15所述的生產(chǎn)方法，還包括下面的步驟在所述絕緣底層(14，118，150，186)中形成接合栓塞(98；120；1521，1522；187)，同時(shí)在其中形成接觸栓塞(1541，1542，1543)，以將所述電子元件電連接到形成在所述第一絕緣層間結(jié)構(gòu)(16；124；158；190)中的布線布局圖形，形成在所述絕緣層間結(jié)構(gòu)中的接合栓塞與所述半導(dǎo)體襯底和形成在所述第一絕緣層間結(jié)構(gòu)中的加固元件連接。
17.一種用于制造半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)方法，包括以下步驟制備具有制作在其中的電子元件的半導(dǎo)體襯底(210)；在所述半導(dǎo)體襯底上形成絕緣底層(214)；在所述絕緣底層上形成第一絕緣層間結(jié)構(gòu)(224)，所述第一絕緣層間結(jié)構(gòu)包括低-k絕緣層(224B)；在所述第一絕緣層間結(jié)構(gòu)的低-k絕緣層中形成加固元件(218)，同時(shí)在其中形成布線布局圖形；在所述第一絕緣層間結(jié)構(gòu)上順序形成第二絕緣層間結(jié)構(gòu)(222)和第三絕緣層間結(jié)構(gòu)(224)，所述第二和第三絕緣層間結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)絕緣層間結(jié)構(gòu)包括低-k絕緣層(222B，224B)；以及在所述第二和第三絕緣層間結(jié)構(gòu)的各低-k層中形成接合栓塞(242)和加固元件(244)，同時(shí)在其中形成通路栓塞和布線布局圖形，所述接合栓塞被連接到形成在所述第一絕緣層間結(jié)構(gòu)中的加固元件。
全文摘要
一種半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體襯底(10)，具有制作在其中的電子元件和形成在其上的絕緣底層(14)，和構(gòu)建在絕緣底層半導(dǎo)體襯底上的多層布線布置。多層布線布置包括形成在絕緣底層上的第一絕緣層間結(jié)構(gòu)(16)，第二絕緣層間結(jié)構(gòu)(30)，和形成在第一絕緣層間結(jié)構(gòu)上的第三絕緣層間結(jié)構(gòu)(44)。第一、第二和第三絕緣層間結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)包括低－k絕緣層(16B，30B，44B)，并具有形成在其中的加固元件(28，48)。第二絕緣層間結(jié)構(gòu)具有形成在其中的接合栓塞(30C)。所述第一和第三絕緣層間結(jié)構(gòu)的加固元件通過接合栓塞互相連接。
文檔編號(hào)H01L21/4763GK1614775SQ20041008830
公開日2005年5月11日 申請(qǐng)日期2004年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月6日
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