專利名稱：接地屏蔽件及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及半導體制造，更特別地，涉及用于半導體器件的接地屏蔽件(ground shield)及其相關(guān)方法。
背景技術(shù)：
在硅射頻(RF)應(yīng)用中，流經(jīng)RF無源元件(passive element)(例如電感器、電容器、傳輸線等)的電流產(chǎn)生的磁場在下面的導體和硅襯底中產(chǎn)生渦流(eddy current)。結(jié)果，磁場在硅中消耗功率，并降低RF無源元件的品質(zhì)因數(shù)(quality factor)。針對該情況，此有損耗的硅襯底通常通過為磁場感應(yīng)電流提供低電阻返回路徑的金屬接地屏蔽件或接地平面(ground plane)從RF無源元件屏蔽。接地屏蔽件通常位于硅襯底頂上且在RF無源元件之下從而阻擋渦流進入襯底。
當前實踐是利用現(xiàn)有的第一金屬(M1)布線層面(wiring level)來在各種互補金屬氧化物半導體(CMOS)、雙極CMOS(BiCMOS)、硅鍺(SiGe)BiCMOS、RF-CMOS等技術(shù)中提供接地屏蔽。然而，該方法有若干缺點。例如，理想地接地屏蔽件應(yīng)盡可能地厚從而最小化電阻且阻擋盡可能多的渦流。相反，第一金屬布線層面理想地盡可能薄從而便于密節(jié)距布線(tight pitchwiring)。例如，通常90nm CMOS代第一金屬(M1)布線節(jié)距和高度分別為約220nm和約240nm；而無源電感器節(jié)距和高度分別為約2.4μm和約3μm。因此，如果接地屏蔽件制得較厚，則金屬線的深寬比(aspect ratio)增大，這有害地導致接地屏蔽件的較高金屬電阻。接地屏蔽件還不利地增加導體與地之間的電容。這種情況發(fā)生在例如鋁(Al)或銅(Cu)金屬系統(tǒng)中。對于低損耗接地屏蔽件，金屬線電阻應(yīng)非常小，即接地屏蔽件需要作為具有極小功率損耗的接近理想的地。特別地，對于功率放大器技術(shù)，接地屏蔽件上的回波損耗(return loss)會是效率方面的主要限制因素(即電感器中由于I*I*R*f而浪費的功率)。
鑒于上述情況，本領(lǐng)域需要改進的接地屏蔽件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括一種接地屏蔽件，其包括位于電介質(zhì)層內(nèi)的“奶酪式(cheesed)”金屬，以及位于所述奶酪式金屬之上第一金屬層面內(nèi)的金屬區(qū)域。所述接地屏蔽件根據(jù)所使用的金屬可具有不同形式，且進行設(shè)置以防止銅(Cu)用作該接地屏蔽件的奶酪式金屬中的金屬時的擴散。該接地屏蔽件與標準的生產(chǎn)線后端(BEOL)集成(integration)結(jié)合在用于無源RF元件的第一金屬(M1)層面提供低電阻的、很厚的金屬。本發(fā)明還包括形成接地屏蔽件的方法。
本發(fā)明的第一方面涉及一種結(jié)構(gòu)，包括襯底，其具有位于其上的電介質(zhì)層；金屬層面，其位于所述電介質(zhì)層之上；以及接地屏蔽件，其包括奶酪式金屬，其位于所述電介質(zhì)層內(nèi)，以及金屬區(qū)域，其位于所述奶酪式金屬之上所述金屬層面內(nèi)。
本發(fā)明的第二方面包括形成接地屏蔽件的方法，該方法包括步驟提供其中具有硅槽隔離(STI)區(qū)域的襯底和通過蝕刻停止層與該襯底分隔開的至少一個電介質(zhì)層；以及通過在所述襯底之上第一電介質(zhì)層中形成奶酪式金屬且在所述第一電介質(zhì)層之上第二電介質(zhì)層中形成與所述奶酪式金屬電接觸的金屬區(qū)域來形成所述接地屏蔽件。
本發(fā)明的第三方面涉及用于半導體器件的接地屏蔽件，該接地屏蔽件包括金屬區(qū)域，其在所述半導體器件的第一金屬層面中；以及奶酪式金屬，其位于所述金屬區(qū)域之下電介質(zhì)層內(nèi)，所述奶酪式金屬的多個電介質(zhì)栓的每個與下面的奶酪式硅槽隔離(STI)區(qū)域的填充栓對準。
本發(fā)明的第四方面涉及用于半導體器件的接地屏蔽件，該接地屏蔽件包括第一奶酪式金屬區(qū)域，其在所述半導體器件的第一金屬層面中；以及第二奶酪式金屬區(qū)域，其位于所述第一奶酪式金屬區(qū)域之下電介質(zhì)層內(nèi)，所述第二奶酪式金屬區(qū)域的多個電介質(zhì)栓的每個與下面的奶酪式硅槽隔離(STI)的填充栓對準。
本發(fā)明的上述和其它特征將從下面本發(fā)明實施例的更具體的描述變得明顯。


現(xiàn)在將參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施例，相同的附圖標記表示相同的元件，附圖中圖1A-1B示出根據(jù)本發(fā)明的接地屏蔽件的第一實施例；圖2A-2B示出根據(jù)本發(fā)明的接地屏蔽件的第二實施例；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的接地屏蔽件的第三實施例；圖4A-4C示出根據(jù)本發(fā)明的形成接地屏蔽件的方法的一個實施例；圖5A-5D示出根據(jù)本發(fā)明的形成接地屏蔽件的方法的另一實施例；圖6A-6E示出根據(jù)本發(fā)明的形成接地屏蔽件的方法的另一實施例。
具體實施例方式
參照附圖，圖1A-1B示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的接地屏蔽件100。圖1B示出沿圖1A的線1B-1B的平面圖；類似地，圖1A示出沿圖1B的線1A-1A的橫截面圖。參照圖1A的橫截面圖，接地屏蔽件100包括結(jié)構(gòu)102，其包括襯底104即硅襯底，該襯底具有位于其上的電介質(zhì)層106。電介質(zhì)層106(下面稱為金屬前電介質(zhì)(pre-metal dielectric，PMD)層106)可包括任何現(xiàn)在已知的或以后開發(fā)的電介質(zhì)材料，諸如二氧化硅(SiO2)、氫化硅碳氧化物(SiCOH)、磷硅酸鹽玻璃(PSG)、硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)等，其利用公知方法沉積，例如等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)、高密度等離子體CVD(HDPCVD)、亞大氣壓CVD(SACVD)、大氣壓CVD(APCVD)、原子層沉積(ALD)、液相化學氣相沉積(LPCVD)等。用于蝕刻接地屏蔽件100的接觸120和奶酪式金屬(cheesed metal)140(稍后描述)的電介質(zhì)反應(yīng)離子蝕刻(RIE)停止層108優(yōu)選位于襯底104之上，即設(shè)置在PMD層106與襯底104之間，且還能用作移動離子擴散阻擋層。蝕刻停止層108可包括任何常規(guī)阻擋材料例如硅氮化物(Si3N4)、硅碳化物(SiC)、硅碳氮化物(SiCN)等，且利用任何本領(lǐng)域公知的方法沉積，例如PECVD、HDPCVD、SACVD、APCVD、ALD、LPCVD等。
第一金屬(M1)層面110位于PMD層106之上，其利用本領(lǐng)域公知的減蝕刻(subtractive etch)工藝制造。第一金屬層面110包括金屬線112。金屬線112在此例中通過接觸120耦接到PMD層106中晶體管118的柵極和擴展(extension)。接觸120可包括鎢(W)或任何其它普通接觸材料，且通常具有薄的襯(liner)材料(未示出)例如鈦氮化物(TiN)，如本領(lǐng)域公知的。如下面將論述的，接觸120可以與接地屏蔽件100同時形成。
襯底104還包括硅槽隔離(STI)區(qū)域130，其是奶酪式從而在平坦化即化學機械拋光期間防止凹陷。STI區(qū)域130包括多個填充(襯底)栓(peg)132。如圖1B所示，“奶酪式”意味著STI區(qū)域130通過設(shè)計設(shè)置有穿過其延伸的硅襯底104的部分(栓)132，從上面觀察產(chǎn)生“瑞士奶酪(swiss chess)”外觀。如下面將說明的，術(shù)語“奶酪式”還可應(yīng)用于金屬，其可以使部分金屬線被去除，電介質(zhì)穿過其延伸，從上面觀察產(chǎn)生“瑞士奶酪”外觀。奶酪式化(cheesing)的目的是降低布線或STI區(qū)域130的局部圖案因子(localpattern factor)從而降低化學機械拋光(CMP)凹陷或侵蝕，化學機械拋光凹陷或侵蝕導致布線的增加的金屬線電阻和/或形貌的產(chǎn)生，如本領(lǐng)域所公知的。
接地屏蔽件100包括位于PMD層106內(nèi)的奶酪式金屬140、以及位于第一金屬層面110內(nèi)且電連接到奶酪式金屬140的金屬區(qū)域142。圖1A-1B示出接地屏蔽件100的第一實施例，其中奶酪式金屬140的邊界完全在金屬區(qū)域142的周邊內(nèi)，金屬區(qū)域142的周邊以幻影(phantom)示于圖1B中。在此例中，如本領(lǐng)域所公知的，金屬區(qū)域142可包括鋁銅(Al-Cu)，具有標準鈦氮化物(TiN)或其它難熔金屬覆層(cladding layer)，如本領(lǐng)域所公知地優(yōu)選利用減蝕刻工藝制造。如圖1A所示，奶酪式金屬140優(yōu)選延伸至但不完全穿過蝕刻停止層108。在一個優(yōu)選實施例中，奶酪式金屬140的邊界還完全在STI區(qū)域130的周邊內(nèi)，STI區(qū)域130的周邊也以幻影示于圖1B中。另外，在此實施例中，奶酪式金屬140還優(yōu)選地從不在硅104的正上方，或者通過設(shè)計或者由于光刻或RIE在尺寸或配準(registration)上的變異性。為了實現(xiàn)此結(jié)構(gòu)，用于奶酪式金屬140而形成的多個電介質(zhì)栓144中的每個完全接壤或落在相應(yīng)的襯底栓132上，襯底栓132以幻影示于圖1B中。另外，每個電介質(zhì)栓144尺寸上大于相應(yīng)的襯底栓132，使得奶酪式金屬140被封離襯底104。以此方式，可以防止銅(Cu)形式的奶酪式金屬140擴散到襯底104中。另外，該結(jié)構(gòu)避免了銅奶酪式金屬140上的STI角落，從而減小了襯層故障以及Cu擴散到襯底104中的可能性。
奶酪式金屬140還可包括擴散阻擋層/襯層146(圖1A中僅標識一次)，該擴散阻擋層/襯層146包括下列中的至少一種如前所述地沉積的諸如硅氮化物(Si3N4)的電介質(zhì)構(gòu)成的擴散阻擋層和/或?qū)w例如普通難熔金屬襯層，諸如鈦氮化物(TiN)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉭氮化物(TaN)或其它難熔金屬襯層，如本領(lǐng)域所公知的。如本領(lǐng)域所公知的，擴散阻擋層/襯層146可利用任何公知方法沉積，例如物理氣相沉積(PVD)、ALD、或化學氣相沉積(CVD)，且優(yōu)選利用鑲嵌工藝(damascene process)制造，即CMP后擴散阻擋層/襯層146涂覆槽側(cè)壁和底部，如本領(lǐng)域所公知的。擴散阻擋層/襯層146提供進一步保護，防止銅(Cu)形式的奶酪式金屬140擴散到襯底104中。擴散阻擋層/襯層146的擴散阻擋材料和/或襯材料的每種優(yōu)選地被優(yōu)化以用于下部槽中的覆蓋從而防止銅(Cu)擴散。在一個優(yōu)選實施例中，擴散阻擋層/襯層146的熱膨脹系數(shù)(CTE)基本匹配下列中的至少一種的熱膨脹系數(shù)襯底104和STI區(qū)域130。例如，硅具有約3.0的CTE，而鎢(W)具有約4.5的CTE。因此，鎢擴散阻擋層/襯層146可用于匹配所述CTE。在約50-100nm范圍的厚擴散阻擋層/襯層146也是優(yōu)選的。擴散阻擋層/襯層146最小化例如接地屏蔽件100與襯底104之間的界面上的熱應(yīng)力，這通過最小化擴散阻擋層/襯層146上的熱應(yīng)力防止銅擴散到襯底104中。
圖2A-2B示出接地屏蔽件200的第二實施例。圖2B示出圖2A的平面圖，圖2A示出沿圖2B的線2A-2A的橫截面圖。接地屏蔽件200與圖1A-1B的接地屏蔽件100基本類似，除了其包括奶酪式金屬區(qū)域242以防止凹陷，因為不同于利用減蝕刻工藝制造的層110(圖1A)，區(qū)域242利用鑲嵌工藝制造。奶酪式金屬區(qū)域242位于金屬間電介質(zhì)(inter-metal dielectric，IMD)層114中。IMD層114可包括任何現(xiàn)在公知的或以后開發(fā)的金屬間電介質(zhì)材料。普通的金屬間電介質(zhì)層利用旋涂(spin-on)、或PECVD方法沉積且可包括SiO2、氟化SiO2、SiCOH、多孔SiCOH、硅低k電介質(zhì)(SiLKTM)(可得自Dow Chemical)等。即，在某些情況下，金屬區(qū)域142(圖1A-1B)可以很大，使得其需要奶酪式化以在化學機械拋光(CMP)平坦化期間防止凹陷。在該例中，奶酪式金屬區(qū)域242包括(IMD層114的)多個電介質(zhì)栓244。多個電介質(zhì)栓244的每個位于奶酪式金屬140的相應(yīng)金屬部分246上面(以幻影示于圖2B中)且具有比奶酪式金屬140的相應(yīng)金屬部分246小的尺寸(diameter)，使得奶酪式金屬140的金屬被奶酪式金屬區(qū)域242的金屬栓248覆蓋。換言之，奶酪式金屬區(qū)域242的金屬栓248與奶酪式金屬140的金屬部分246不疊合。該結(jié)構(gòu)還減小了IMD層114以及PMD層106中的電阻。在該實施例中，奶酪式金屬區(qū)域242和奶酪式金屬140都可以包括銅(Cu)，如前所述。另外，金屬區(qū)域242不需完全覆蓋奶酪式金屬140，如圖1A-1B，盡管對于最小化渦流電阻來說這是期望的。
盡管已經(jīng)說明了用于接地屏蔽件100、200的特定金屬，但是應(yīng)意識到，可以使用各種金屬。例如，奶酪式金屬140和/或金屬區(qū)域142、242可包括下面的元素或它們的合金銅(Cu)、鋁銅(AlCu)、鋁(Al)、銀(Ag)或鎢(W)。另外，接觸120(圖1A)可包括各種金屬例如鎢(W)、銅(Cu)，其可以匹配或可以不匹配奶酪式金屬140和/或金屬區(qū)域142、242。
接地屏蔽件100、200結(jié)合標準BEOL集成在用于無源RF元件的第一金屬(M1)層面提供低電阻的、很厚的銅(Cu)鑲嵌層面。如果銅(Cu)用于布線層面和下面的接地屏蔽件兩者，則金屬線高度為約300nm，接觸高度為約600nm，那么與僅由第一金屬(M1)構(gòu)成的接地屏蔽件的約0.5歐姆/平方相比，該結(jié)合的接地屏蔽件電阻將為約0.18歐姆/平方。所表現(xiàn)出的電阻可在約0.1至約1.0歐姆/平方的范圍。
在圖3所示的供選實施例中，銅接地屏蔽件400可落在襯底104的硅化硅(silicided silicon)(RX)上以避免潛在的銅向襯底104中的擴散。在該例中，奶酪式金屬440從不與STI區(qū)域430疊合(coincident)。
轉(zhuǎn)到圖4A-4C、5A-5D、6A-6E，現(xiàn)在將說明形成接地屏蔽件的方法的各種實施例。
參照圖4A-4C，現(xiàn)在將說明形成接地平面100、200的“從底向上(ground-up)”實施例。在圖4A所示的第一步驟中，進行普通加工以提供其中具有STI區(qū)域130的襯底104以及通過蝕刻停止層108與襯底104分隔開的PMD層106。該步驟可包括用于例如形成襯底104、蝕刻從而形成STI區(qū)域130、沉積STI電介質(zhì)、平坦化、沉積蝕刻停止層108以及沉積PMD層106的常規(guī)步驟。如上所述，STI區(qū)域130被奶酪式化且包括多個襯底栓132。
接著，也如圖4A所示，在PMD層106中形成接地屏蔽件鑲嵌結(jié)構(gòu)300至蝕刻停止層108。接地屏蔽件鑲嵌結(jié)構(gòu)300包括從PMD層106形成的多個電介質(zhì)栓148。接地屏蔽件鑲嵌結(jié)構(gòu)300優(yōu)選地形成為使得每個電介質(zhì)栓148與各個襯底栓132水平地對準(如圖1A-1B和2A-2B中)。另外，因為上面所描述的原因，使多個電介質(zhì)栓148的每個在尺寸上大于相應(yīng)的襯底栓132來設(shè)定它們的邊界。盡管不是必需，但形成接地屏蔽件鑲嵌結(jié)構(gòu)300還可包括在PMD層106中同時形成用于接觸通孔120(示為填充以金屬諸如鎢(W))的接觸通孔鑲嵌結(jié)構(gòu)302。如果接觸通孔120單獨形成，則該步驟可包括例如通過蝕刻單獨形成接觸通孔鑲嵌結(jié)構(gòu)302、如前所述地以襯層(未示出)和CVD鎢(W)填充接觸通孔鑲嵌結(jié)構(gòu)302、平坦化超出的襯層和鎢、以及常規(guī)清潔。這些步驟然后可以接著蝕刻從而形成接地屏蔽件鑲嵌結(jié)構(gòu)300。
接著，如圖4B所示，金屬304例如通過常規(guī)沉積技術(shù)形成在接地屏蔽件鑲嵌結(jié)構(gòu)300中，從而利用多個電介質(zhì)栓148形成奶酪式金屬140。如上所述，奶酪式金屬140延伸至蝕刻停止層108。
如上所述，在一個優(yōu)選實施例中，擴散阻擋層/襯層146(圖4A)可在金屬304的形成之前形成，且可具有與襯底104和STI區(qū)域130中選定的一個基本匹配的CTE。例如對于銅(Cu)的沉積，該步驟還可包括進行常規(guī)前體(precursor)清潔；擴散阻擋層/襯層146(圖1A)的沉積，其包括下列中的至少一種的沉積銅擴散阻擋層(例如硅氮化物(Si3N4)和任何難熔金屬諸如鈦氮化物(TiN)、鉭氮化物(TaN)、鉭(Ta)等。用于銅(Cu)的進一步處理可包括沉積銅籽材料、電鍍銅、平坦化和最后的清潔。
在一實施例中，如圖1A-1B所示，接觸通孔120和奶酪式金屬140不包括相同的金屬。即，接觸通孔鑲嵌結(jié)構(gòu)302(圖4A)中沉積的接觸材料與奶酪式金屬140不同。例如，在上面說明的圖1A-1B中，奶酪式金屬140包括銅(Cu)而接觸120包括鎢(W)。(在圖1A-1B中，第一金屬層面110包括鋁銅(AlCu))。然而，接觸120和奶酪式金屬140(圖1A-1B和2A-2B)包括相同的金屬例如銅(Cu)是可行的。該情形示于圖2A-2B中，其中接觸120和奶酪式金屬140包括銅(Cu)。在該例中，接地屏蔽件鑲嵌結(jié)構(gòu)300和接觸通孔鑲嵌結(jié)構(gòu)302可被同時填充從而同時形成奶酪式金屬140和接觸通孔120。
圖4C示出下一步驟，在奶酪式金屬140之上形成金屬區(qū)域142、242(分別在圖1A-1B和2A-2B)從而形成接地屏蔽件100、200。圖4C僅示出圖1A-1B的實施例。該步驟可包括進行常規(guī)金屬間電介質(zhì)(IMD)材料114的沉積、構(gòu)圖、用于金屬區(qū)域142、242開口的區(qū)域以及用于金屬布線112的區(qū)域的蝕刻、清潔、沉積金屬從而形成金屬區(qū)域142、242和金屬布線112、以及平坦化。奶酪式金屬140是銅(Cu)的情況下，電介質(zhì)-銅擴散阻擋層146諸如硅氮化物(Si3N4)、硅碳化物(SiC)或硅碳氮化物(SiCN)優(yōu)選地首先沉積，即如圖4A所示。如上所述，在一實施例中，金屬區(qū)域142形成在奶酪式金屬140之上使得奶酪式金屬140完全位于金屬區(qū)域142的周邊之內(nèi)，如圖1A-1B所示。在另一實施例中，金屬區(qū)域形成為奶酪式金屬區(qū)域242，如圖2A-2B所示，包括多個電介質(zhì)栓244。如圖2A所示，IMD層114栓244的每個在奶酪式金屬140的相應(yīng)金屬部分246之上且尺寸上比奶酪式金屬140的相應(yīng)金屬區(qū)域小。
轉(zhuǎn)到圖5A-5D，示出另一實施例，其中在第一金屬(M1)層面利用雙鑲嵌工藝形成接地屏蔽件500(圖5D)。在圖5A所示的第一步驟中，該實施例包括用于提供其中具有STI區(qū)域130的襯底104、通過蝕刻停止層108與襯底104分隔開的PMD層106、接觸120和IMD層114的普通處理。該步驟可包括用于例如形成襯底104、蝕刻從而形成STI區(qū)域130、沉積STI電介質(zhì)、平坦化、沉積蝕刻停止層108、沉積PMD層106、蝕刻從而開口接觸開口、如前所述地用襯層(未示出)和CVD鎢(W)填充接觸開口、平坦化超出的襯層和鎢、常規(guī)清潔、以及沉積IMD層114的常規(guī)步驟。如上所述，STI區(qū)域130是奶酪式的且包括多個襯底栓132。
接著，如圖5B所示，第一鑲嵌結(jié)構(gòu)501形成在包括用于金屬線的區(qū)域502和用于接地屏蔽件的金屬區(qū)域的區(qū)域504的IMD層114中。
接著，如圖5C所示，第二鑲嵌結(jié)構(gòu)506形成在PMD層106中，PMD層106包括具有多個電介質(zhì)栓148的用于奶酪式金屬的區(qū)域。擴散阻擋層/襯層546可被沉積，且如圖5D所示，接著例如通過常規(guī)沉積技術(shù)在鑲嵌結(jié)構(gòu)501和506(圖5C)中形成金屬510從而形成包括奶酪式金屬540(利用多個電介質(zhì)栓148(圖5C))和金屬區(qū)域542的接地屏蔽件500。另外，形成金屬線514用于接觸120。如上所述，奶酪式金屬540延伸至蝕刻停止層108。仍如上所述，在一優(yōu)選實施例中，擴散阻擋層/襯層546具有與襯底104和STI區(qū)域130中選定的一個基本匹配的CTE。
參照圖6A-6E，示出另一實施例，其中接地屏蔽件600(圖6E)利用三鑲嵌工藝形成。在圖6A所示的第一步驟中，該實施例包括用于提供其中具有STI區(qū)域130的襯底104、以及通過蝕刻停止層108與襯底104分隔開的電介質(zhì)層606的普通處理。該步驟可包括用于例如形成襯底104、蝕刻從而形成STI區(qū)域130、沉積STI電介質(zhì)、平坦化、沉積蝕刻停止層108、以及沉積電介質(zhì)層606的常規(guī)步驟。如上所述，STI區(qū)域130是奶酪式的且包括多個襯底栓132。另外，在該階段，進行蝕刻從而在電介質(zhì)層606中將包括至少一個接觸開口區(qū)域620(示出兩個)的第一鑲嵌結(jié)構(gòu)618開口至蝕刻停止層108。
接著，如圖6B所示，第二鑲嵌結(jié)構(gòu)622形成在電介質(zhì)層606中，電介質(zhì)層606包括用于金屬線的區(qū)域624和用于接地屏蔽件600(圖6E)的金屬區(qū)域的區(qū)域626。接著，如圖6C所示，第一鑲嵌結(jié)構(gòu)618的接觸開口區(qū)域620延伸通過蝕刻停止層108。如圖6D所示，下一步驟包括在電介質(zhì)層606中形成第三鑲嵌結(jié)構(gòu)630，其具有用于奶酪式金屬的具有多個電介質(zhì)栓148的區(qū)域。如圖6D所示，如上所述的擴散阻擋層/襯層646還可以在此階段被沉積。
最后，如圖6E所示，金屬610例如通過常規(guī)沉積技術(shù)形成在鑲嵌結(jié)構(gòu)618、622和630(圖6B)中，從而形成包括奶酪式金屬640(利用多個電介質(zhì)栓148(圖6D))和金屬區(qū)域642的接地屏蔽件600。另外，形成接觸640和金屬線614。如上所述，奶酪式金屬640延伸至蝕刻停止層108。仍如上所述，在一優(yōu)選實施例中，擴散阻擋層/襯層646(圖6D)具有與襯底104和STI區(qū)域130中選定的一個基本匹配的CTE。
盡管結(jié)合上述特定實施例描述了本發(fā)明，但是顯然地，許多替代、修改和變型對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是明顯的。因此，上述本發(fā)明的實施例用于說明目的而不是限制。在不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求所定義的精神和范圍的情況下可以進行各種改變。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)構(gòu)，包括襯底，其具有位于其上的電介質(zhì)層；金屬層面，其位于所述電介質(zhì)層之上；以及接地屏蔽件，其包括奶酪式金屬，其位于所述電介質(zhì)層內(nèi)，以及金屬區(qū)域，其位于所述奶酪式金屬之上所述金屬層面內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述奶酪式金屬完全位于所述金屬區(qū)域的周邊內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)，其中所述金屬區(qū)域包括鋁銅(Al-Cu)且所述奶酪式金屬包括銅(Cu)。
4.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述金屬區(qū)域為奶酪式且包括多個電介質(zhì)栓，其中所述多個電介質(zhì)栓的每個位于所述奶酪式金屬的相應(yīng)金屬部分之上且具有比相應(yīng)金屬部分小的尺寸。
5.如權(quán)利要求4所述的結(jié)構(gòu)，其中所述奶酪式金屬和所述金屬區(qū)域包括銅(Cu)。
6.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述奶酪式金屬延伸至位于所述襯底之上的擴散阻擋層。
7.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，還包括所述襯底中的硅槽隔離(STI)區(qū)域，其中所述接地屏蔽件完全位于所述STI區(qū)域的周邊內(nèi)。
8.如權(quán)利要求7所述的結(jié)構(gòu)，其中所述STI區(qū)域包括具有多個襯底栓的奶酪式化，且其中通過該奶酪式金屬形成的多個電介質(zhì)栓的每個完全位于相應(yīng)的襯底栓上，且尺寸上比相應(yīng)的襯底栓大從而所述奶酪式金屬被封離所述襯底。
9.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述金屬層面還包括耦接到所述電介質(zhì)層中的有源接觸通孔的有源金屬線。
10.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，所述奶酪式金屬包括銅且位于所述襯底的硅化硅(RX)上。
11.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述接地屏蔽件包括下列中的至少一種襯和擴散阻擋，用于所述奶酪式金屬，且其中所述至少一種襯和擴散阻擋的熱膨脹系數(shù)基本匹配下列的至少一種的熱膨脹系數(shù)所述襯底和所述襯底中的硅槽隔離(STI)區(qū)域。
12.如權(quán)利要求11所述的結(jié)構(gòu)，其中所述至少一種襯和擴散阻擋包括下列中的至少一種電介質(zhì)和導體。
13.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述奶酪式金屬選自包括銅(Cu)、鋁銅(AlCu)、鋁(Al)、銀(Ag)、鎢(W)及其合金的組。
14.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述結(jié)構(gòu)具有約0.1至約1.0歐姆/平方的電阻。
15.一種形成接地屏蔽件的方法，該方法包括步驟提供其中具有硅槽隔離(STI)區(qū)域的襯底以及通過蝕刻停止層與該襯底分隔開的至少一個電介質(zhì)層；以及通過在所述襯底之上第一電介質(zhì)層中形成奶酪式金屬以及在所述第一電介質(zhì)層之上的第二電介質(zhì)層中形成與所述奶酪式金屬電接觸的金屬區(qū)域來形成所述接地屏蔽件。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述接地屏蔽件形成步驟包括在所述至少一個電介質(zhì)層中形成至少一個鑲嵌結(jié)構(gòu)，所述至少一個鑲嵌結(jié)構(gòu)包括所述蝕刻停止層之上用于所述奶酪式金屬具有多個電介質(zhì)栓的第一區(qū)域以及所述第一區(qū)域之上用于所述金屬區(qū)域的第二區(qū)域；以及在所述至少一個鑲嵌結(jié)構(gòu)中形成金屬，以利用所述第一區(qū)域中的所述多個電介質(zhì)栓形成所述奶酪式金屬且在所述奶酪式金屬之上所述第二區(qū)域中形成所述金屬區(qū)域，從而形成所述接地屏蔽件。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述至少一個鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成步驟包括形成包括所述第二區(qū)域的第一鑲嵌結(jié)構(gòu)，所述第二區(qū)域還包括用于有源金屬線的第三區(qū)域；以及形成包括所述第一區(qū)域的第二鑲嵌結(jié)構(gòu)，其中所述金屬形成步驟還形成所述有源金屬線。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括在所述鑲嵌結(jié)構(gòu)形成步驟之前在與所述第一區(qū)域相同的電介質(zhì)層中形成用于所述有源金屬線的接觸通孔。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述接地屏蔽件形成步驟包括將所述奶酪式金屬設(shè)置在所述襯底的硅化硅(RX)上。
20.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述至少一個鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成步驟包括形成包括用于至少一個接觸通孔的第三區(qū)域的第一鑲嵌結(jié)構(gòu)；形成包括所述第二區(qū)域的第二鑲嵌結(jié)構(gòu)，所述第二區(qū)域還包括所述至少一個接觸區(qū)域之上的用于有源金屬線的第四區(qū)域；以及形成包括所述第一區(qū)域的第三鑲嵌結(jié)構(gòu)，其中所述金屬形成步驟還形成所述有源金屬線以及所述至少一個接觸。
21.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述硅槽隔離(STI)區(qū)域為奶酪式且包括多個襯底栓，且其中所述至少一個鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成步驟包括形成所述多個電介質(zhì)栓的每個使得每個電介質(zhì)栓與各個所述多個襯底栓水平地對準。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述多個電介質(zhì)栓的每個尺寸上大于相應(yīng)的襯底栓。
23.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括步驟在所述至少一個鑲嵌結(jié)構(gòu)中沉積襯和擴散阻擋中的至少一種，其中所述至少一種襯和擴散阻擋具有與所述襯底和所述STI區(qū)域中選定的一種基本匹配的熱膨脹系數(shù)。
24.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述奶酪式金屬完全位于所述金屬區(qū)域的周邊內(nèi)。
25.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述接地屏蔽件的形成步驟包括以包括多個電介質(zhì)栓的奶酪式化形成所述金屬區(qū)域，且其中所述電介質(zhì)栓的每個在所述奶酪式金屬的相應(yīng)金屬部分之上且尺寸上比所述奶酪式金屬的所述相應(yīng)金屬部分小。
26.一種用于半導體器件的接地屏蔽件，所述接地屏蔽件包括金屬區(qū)域，其在所述半導體器件的第一金屬層面中；以及奶酪式金屬，其位于所述金屬區(qū)域之下電介質(zhì)層中，所述奶酪式金屬的多個電介質(zhì)栓的每個與下面的奶酪式硅槽隔離(STI)區(qū)域的填充栓對準。
27.如權(quán)利要求26所述的接地屏蔽件，其中所述奶酪式金屬完全位于所述金屬區(qū)域的周邊內(nèi)以及所述下面的奶酪式STI區(qū)域的周邊內(nèi)。
28.如權(quán)利要求26所述的接地屏蔽件，其中每個電介質(zhì)栓尺寸上比相應(yīng)的填充栓大從而所述奶酪式金屬被封離所述襯底。
29.如權(quán)利要求26所述的結(jié)構(gòu)，其中所述電介質(zhì)層還包括接觸通孔。
30.一種用于半導體器件的接地屏蔽件，所述接地屏蔽件包括第一奶酪式金屬區(qū)域，其在所述半導體器件的第一金屬層面中；以及第二奶酪式金屬區(qū)域，其位于所述第一奶酪式金屬區(qū)域之下電介質(zhì)層中，所述第二奶酪式金屬區(qū)域的多個電介質(zhì)栓的每個與下面的奶酪式硅槽隔離(STI)的填充栓對準。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種接地屏蔽件，其包括位于電介質(zhì)層內(nèi)的“奶酪式”金屬和位于所述奶酪式金屬之上第一金屬層面內(nèi)的金屬區(qū)域。所述接地屏蔽件根據(jù)所使用的金屬可具有不同形式，且進行設(shè)置從而防止銅(Cu)用作該接地屏蔽件的奶酪式金屬中的金屬時的擴散。該接地屏蔽件與標準的生產(chǎn)線后端(BEOL)集成結(jié)合在用于無源RF元件的第一金屬(M1)層面提供低電阻的、很厚的金屬。本發(fā)明還包括形成接地屏蔽件的方法。
文檔編號H01L21/70GK1862805SQ200610077209
公開日2006年11月15日 申請日期2006年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月9日
發(fā)明者安東尼·K·斯坦伯, 阿爾文·J·約瑟夫, 米特·厄特克 申請人:國際商業(yè)機器公司