專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
就常規(guī)半導(dǎo)體器件而論，例如，日本特許-公開(kāi)專利公報(bào)號(hào)2004-297022和2004-311930中公開(kāi)了一種半導(dǎo)體器件。在這種半導(dǎo)體器件中，為了防止?jié)駳饣螂x子從外面進(jìn)入電路形成區(qū)，設(shè)置圍繞電路形成區(qū)的密封環(huán)。密封環(huán)通常由與電路形成區(qū)相同的互連、通孔栓塞等形成。
但是，根據(jù)本發(fā)明人的知識(shí)，在常規(guī)半導(dǎo)體器件中，存在某些電路形成區(qū)中產(chǎn)生的噪聲通過(guò)密封環(huán)傳送到其他電路形成區(qū)的情況。在此情況下，密封環(huán)變?yōu)樵肼晜鞑ヂ窂健?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種改進(jìn)的密封環(huán)結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種具有電路形成區(qū)的半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體襯底，設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上并由第一絕緣材料形成的第一絕緣間層組，設(shè)置在第一絕緣間層組上并由第二絕緣材料形成的第二絕緣間層組，第二絕緣材料的介電常數(shù)低于第一絕緣材料，以及圍繞該電路形成區(qū)的保護(hù)環(huán)。該保護(hù)環(huán)穿過(guò)第一絕緣間層組和第二絕緣間層組之間的界面并離開(kāi)半導(dǎo)體襯底設(shè)置。
此外，第一絕緣間層組是由第一絕緣材料形成的一個(gè)絕緣間層，或由第一絕緣材料形成并連續(xù)地設(shè)置的多個(gè)絕緣間層。第二絕緣間層組也相同。此外，使絕緣間層連續(xù)是這些絕緣間層不必互相接觸，而是可以在其間插入其他層，如蝕刻停止層。亦即，當(dāng)僅僅關(guān)注絕緣間層時(shí)，如果它們互相鄰近，那么可以說(shuō)該絕緣間層連續(xù)的。
在該半導(dǎo)體器件中，保護(hù)環(huán)離開(kāi)半導(dǎo)體襯底設(shè)置，由此防止保護(hù)環(huán)成為噪聲傳播路徑。此外，保護(hù)環(huán)穿過(guò)由不同的絕緣材料形成的第一和第二絕緣間層組之間的界面。由此，即使當(dāng)濕氣等從外面進(jìn)入該界面時(shí)，也可以通過(guò)保護(hù)環(huán)切斷達(dá)到電路形成區(qū)的路徑。
根據(jù)本發(fā)明，實(shí)現(xiàn)一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件能夠有效地防止通過(guò)保護(hù)環(huán)傳輸噪聲和濕氣等進(jìn)入電路形成區(qū)。


從下面結(jié)合附圖的詳細(xì)說(shuō)明將使本發(fā)明的上述及其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)更明顯，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第一實(shí)施例的剖面圖。
圖2示出了圖1的半導(dǎo)體器件的平面圖。
圖3是根據(jù)比較例子的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖4是用于說(shuō)明圖3的半導(dǎo)體器件的問(wèn)題的平面圖。
圖5示出了根據(jù)改進(jìn)例子的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參考說(shuō)明性實(shí)施例描述本發(fā)明。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，使用本發(fā)明的教導(dǎo)可以完成許多選擇性實(shí)施例，以及本發(fā)明不局限于用于說(shuō)明性目的而說(shuō)明的實(shí)施例。
下面將根據(jù)附圖，詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的優(yōu)選實(shí)施例。此外，在附圖的描述中，相同元件被指定相同數(shù)字，且它們的描述將不被重復(fù)。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第一實(shí)施例的剖面圖。圖2示出了圖1的半導(dǎo)體器件的平面圖。圖1是沿圖2所示的線IA-IA或IB-IB的剖面圖。半導(dǎo)體器件1包括半導(dǎo)體襯底10、絕緣間層組20(第一絕緣組)、絕緣間層組30(第二絕緣間層組)以及密封環(huán)40(保護(hù)環(huán))。此外，該半導(dǎo)體器件1包括兩個(gè)電路形成區(qū)D11和D12，以及圍繞該電路形成區(qū)D11和D12的密封環(huán)區(qū)D2。電路形成區(qū)D11是，例如，構(gòu)成為數(shù)字電路的邏輯部分。另一方面，電路形成區(qū)D12是，例如，構(gòu)成為模擬電路的模擬部分。
半導(dǎo)體襯底10是，例如，P型硅襯底。在半導(dǎo)體襯底10中形成N型阱區(qū)12、P型阱區(qū)14以及元件隔離區(qū)16。此外，在N型阱區(qū)12中形成用作源區(qū)和漏區(qū)的P+型擴(kuò)散層122以及用作N型阱區(qū)12的接觸層的N+型擴(kuò)散層128。通過(guò)柵氧化膜124，在半導(dǎo)體襯底10的N型阱區(qū)12上形成柵電極126。擴(kuò)散層122、柵氧化膜124以及柵電極126構(gòu)成P型MOSFET。
此外，在P型阱區(qū)14中形成用作源區(qū)和漏區(qū)的N+型擴(kuò)散層142以及用作P型阱區(qū)14的接觸層的P+型擴(kuò)散層148。通過(guò)柵氧化膜144，在半導(dǎo)體襯底10的P型阱區(qū)14上形成柵電極146。擴(kuò)散層142、柵氧化膜144以及柵電極146構(gòu)成N型MOSFET。
接觸栓塞220分別被連接到擴(kuò)散層122、柵電極126、擴(kuò)散層128、擴(kuò)散層142、柵電極146以及擴(kuò)散層148?；ミB240(第一互連)被連接到接觸栓塞220。互連240是多層互連中的最低層互連。
在半導(dǎo)體襯底10上設(shè)置絕緣間層組20。絕緣間層組20包括絕緣間層22(接觸絕緣間層)和絕緣間層24(第一互連絕緣間層)。在半導(dǎo)體襯底10上設(shè)置絕緣間層22。上述接觸栓塞220被嵌入絕緣間層22中。在絕緣間層22上設(shè)置另一絕緣間層24。上述互連240被嵌入絕緣間層24中。
在絕緣間層組20上設(shè)置絕緣間層組30。絕緣間層組30包括絕緣間層32(第一通孔絕緣間層)、絕緣間層34(第二互連絕緣間層)、絕緣間層36(第二通孔絕緣間層)以及絕緣間層38(第三互連絕緣間層)。在絕緣間層24上設(shè)置絕緣間層32。在絕緣間層32中嵌入連接到互連240的通孔栓塞320(第一通孔栓塞)。在絕緣間層32上設(shè)置絕緣間層34。在絕緣間層34中嵌入連接到通孔栓塞320的互連340(第二互連)。在絕緣間層34上設(shè)置絕緣間層36。在絕緣間層36中嵌入連接到互連340的通孔栓塞360(第二通孔栓塞)。在絕緣間層36上設(shè)置絕緣間層38。在絕緣間層38中嵌入連接到通孔栓塞360的互連380(第三互連)。此外，例如，銅或鋁可以被包括，作為上述接觸栓塞220、互連240，340和380以及通孔栓塞320和360的材料。
絕緣間層組30由具有比絕緣間層組20更低介電常數(shù)的絕緣材料形成。構(gòu)成絕緣間層組20的絕緣材料(第一絕緣材料)的相對(duì)介電常數(shù)是，例如，不少于4.0。其間，例如，構(gòu)成絕緣間層組30的絕緣材料(第二絕緣材料)的相對(duì)介電常數(shù)是，例如，不超過(guò)3.5。此外，例如，可以包括氧化硅，作為第一絕緣材料。其間，例如，可以包括低介電常數(shù)材料，作為第二絕緣材料。
作為低介電常數(shù)材料，例如，可以使用聚有機(jī)硅氧烷如引入碳的氧化硅(稱為SiOC)、氫倍半硅氧烷(稱為HSQ)、甲基倍半硅氧烷(稱為MSQ)、或甲基氫倍半硅氧烷(稱為MHSQ)、包含芳香族的有機(jī)材料如聚芳醚(稱為PAE)、二乙烯基硅氧烷-雙-苯并環(huán)丁烯(BCB)或Silk(注冊(cè)商標(biāo))、旋涂玻璃(稱為SOG)、可流動(dòng)的氧化物(稱為FOX)等等。此外，可以使用多孔狀材料，作為低介電常數(shù)材料。由此，可以進(jìn)一步降低該薄膜的相對(duì)介電常數(shù)。
密封環(huán)40被設(shè)置為圍繞電路形成區(qū)D11和D12。密封環(huán)40穿過(guò)絕緣間層組20和絕緣間層組30之間的界面。更具體地說(shuō)，密封環(huán)40在絕緣間層38和之后將描述的鈍化膜50之間的界面處具有其開(kāi)端，并延伸至絕緣間層22和絕緣間層24之間的界面。換句話說(shuō)，密封環(huán)40的一端(半導(dǎo)體襯底10側(cè)面的端部)停止在絕緣間層22和絕緣間層24之間的界面。當(dāng)相對(duì)于半導(dǎo)體器件1的高度方向(垂直于半導(dǎo)體襯底10的表面的方向)觀看時(shí)，密封環(huán)40在整個(gè)絕緣間層組30上延伸，而密封環(huán)40僅僅在部分絕緣間層組20(在該實(shí)施例中，絕緣間層24)延伸。此外，該密封環(huán)40離開(kāi)半導(dǎo)體襯底10設(shè)置。在該實(shí)施例中，特別地，整個(gè)密封環(huán)40離開(kāi)半導(dǎo)體襯底10。
密封環(huán)40由導(dǎo)電部件41至45構(gòu)成。導(dǎo)電部件41被嵌入絕緣間層24中，并由與互連240相同的材料形成。導(dǎo)電部件42被嵌入絕緣間層32中，并由與通孔栓塞320相同的材料形成。導(dǎo)電部件43被嵌入絕緣間層34中，并由與互連340相同的材料形成。導(dǎo)電部件44被嵌入絕緣間層36中，并由與通孔栓塞360相同的材料形成。導(dǎo)電部件45被嵌入絕緣間層38中，并由與互連380相同的材料形成。可以與互連240、通孔栓塞320、互連340、通孔栓塞360以及互連380同時(shí)形成每個(gè)導(dǎo)電部件41至45。
在該實(shí)施例中，密封環(huán)40包括多個(gè)數(shù)目(具體，三個(gè))。亦即，電路形成區(qū)D11和D12被密封環(huán)40三重圍繞。
絕緣間層組30的上表面覆蓋有鈍化膜50。鈍化膜50是保護(hù)半導(dǎo)體器件1的表面的保護(hù)膜。例如，可以包括氮化硅作為鈍化膜50的材料。
接著，將描述半導(dǎo)體器件1的效果。在半導(dǎo)體器件1中，離開(kāi)半導(dǎo)體襯底10形成密封環(huán)40，由此防止密封環(huán)40成為噪聲傳播路徑。
在這方面，在圖3中將示出根據(jù)半導(dǎo)體器件1的比較例子的半導(dǎo)體器件。在相同繪圖的半導(dǎo)體器件中，密封環(huán)40a由上述導(dǎo)電部件41至45和導(dǎo)電部件46構(gòu)成。導(dǎo)電部件46被嵌入絕緣間層22并由與接觸栓塞220相同的材料形成。此外，P型阱區(qū)14延伸至密封環(huán)區(qū)D2并且在密封環(huán)區(qū)D2內(nèi)的P型阱區(qū)14中形成P+型擴(kuò)散層18。導(dǎo)電部件46被連接到擴(kuò)散層18。
在這種配置的半導(dǎo)體器件中，如圖4所示，在電路形成區(qū)D11或電路形成區(qū)D12之一處產(chǎn)生的噪聲通過(guò)密封環(huán)40a傳送到另一電路形成區(qū)。在相同的圖中由虛線箭頭表示噪聲傳播路徑。這是因?yàn)槊芊猸h(huán)40a和半導(dǎo)體襯底10被電連接，因此密封環(huán)40a用作噪聲傳播路徑。
另一方面，根據(jù)半導(dǎo)體器件1，密封環(huán)40離開(kāi)半導(dǎo)體襯底10，由此可以切斷通過(guò)密封環(huán)40的噪聲傳播路徑。特別地，在電路形成區(qū)D11和電路形成區(qū)D12分別構(gòu)成為數(shù)字電路和模擬電路的情況下，在前者產(chǎn)生的噪聲可能在后者引起誤操作。因此，在此情況下，半導(dǎo)體器件1是特別有用的。
此外，密封環(huán)40穿過(guò)由不同的絕緣材料形成的絕緣間層組20和30之間的界面。由此，即使當(dāng)濕氣等從外面進(jìn)入該界面時(shí)，濕氣等到達(dá)電路形成區(qū)D11和D12的路徑可以被密封環(huán)40切斷。如上所述，實(shí)現(xiàn)能有效地防止通過(guò)密封環(huán)40傳送噪聲和濕氣等進(jìn)入電路形成區(qū)D11和D12的半導(dǎo)體器件1。
此外，當(dāng)在半導(dǎo)體器件1的制造步驟中切割切割區(qū)時(shí)，密封環(huán)40還具有能抑制在電路形成區(qū)D11和D12中產(chǎn)生裂縫的功能。亦即，當(dāng)切割時(shí)，在切割區(qū)中有裂縫產(chǎn)生，但是，在切割區(qū)和電路形成區(qū)D11和D12之間存在密封環(huán)40，因此可以防止裂縫達(dá)到電路形成區(qū)D11和D12。
密封環(huán)40相對(duì)于半導(dǎo)體器件1的高度方向在絕緣間層組30的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸，由此有效地防止?jié)駳獾葟慕^緣間層組30的側(cè)面進(jìn)入電路形成區(qū)D11和D12。在絕緣間層組30中使用低介電常數(shù)材料的情況下，低介電常數(shù)材料具有容易吸收濕氣的性能，因此它對(duì)于防止?jié)駳獾葟慕^緣間層組30進(jìn)入是特別必要的。
整個(gè)密封環(huán)40離開(kāi)半導(dǎo)體襯底10設(shè)置。由此，密封環(huán)40的整個(gè)底表面距半導(dǎo)體襯底10的高度可以是均勻的，因此，密封環(huán)40的制造，最終，半導(dǎo)體器件1的制造可以更便利。此外，整個(gè)密封環(huán)40沒(méi)有必要離開(kāi)半導(dǎo)體襯底10，而是，部分密封環(huán)40可以達(dá)到半導(dǎo)體襯底10。但是，即使在此情況下，為了防止密封環(huán)40成為連接電路形成區(qū)D11和電路形成區(qū)D12的噪聲傳播路徑，它被配置為僅僅與電路形成區(qū)D11和電路形成區(qū)D12的任意一個(gè)的半導(dǎo)體襯底10接觸。
密封環(huán)40的一端停止在絕緣間層22和絕緣間層24之間的界面。如上所述，使用不低于第一互連層(絕緣間層24)的互連和通孔栓塞形成密封環(huán)40，由此可以容易地實(shí)現(xiàn)其中密封環(huán)40穿過(guò)絕緣間層組20和絕緣間層組30之間的界面并離開(kāi)半導(dǎo)體襯底10的結(jié)構(gòu)。
不高于絕緣間層24的絕緣間層(絕緣間層22和24)由具有較高介電常數(shù)的第一絕緣材料形成，而不低于絕緣間層32的絕緣間層(絕緣間層32，34，36和38)由具有較低介電常數(shù)的第二絕緣材料形成。由此，用于較居中或長(zhǎng)距離互連的、不低于絕緣間層32的絕緣間層中的寄生電容可以被抑制的較小。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件不局限于上述實(shí)施例，而是可以進(jìn)行各種改進(jìn)。例如，上述實(shí)施例例示了在絕緣間層組20和絕緣間層組30之間的界面位于絕緣間層24和絕緣間層32之間，但是，該界面可以位于其他連續(xù)的兩個(gè)絕緣間層之間。例如，上述界面可以位于絕緣間層32和絕緣間層34之間，另外可以位于絕緣間層22和絕緣間層24之間。
此外，在后一種情況下，密封環(huán)40的下端停止在絕緣間層22的中間高度，如圖5所示。在相同的圖中，除導(dǎo)電部件41至45之外，密封環(huán)40還包括導(dǎo)電部件47。導(dǎo)電部件47在半導(dǎo)體器件1的高度方向上嵌入部分絕緣間層22中。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)其中密封環(huán)40貫穿絕緣間層組20和絕緣間層組30之間的界面并與半導(dǎo)體襯底10離開(kāi)的結(jié)構(gòu)。
此外，上述實(shí)施例例示了在被密封環(huán)40圍繞的區(qū)域中設(shè)置多個(gè)電路形成區(qū)(電路形成區(qū)D11和D12)，但是，被密封環(huán)40圍繞的區(qū)域中設(shè)置的電路形成區(qū)的數(shù)目可以是一個(gè)。
很顯然本發(fā)明不局限于上述實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的條件下可以進(jìn)行修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種具有電路形成區(qū)的半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體襯底；第一絕緣間層組，其設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底上并由第一絕緣材料形成；第二絕緣間層組，其設(shè)置在所述第一絕緣間層組上并由第二絕緣材料形成，所述第二絕緣材料的介電常數(shù)低于所述第一絕緣材料的介電常數(shù)；以及保護(hù)環(huán)，其圍繞所述電路形成區(qū)，其中所述保護(hù)環(huán)穿過(guò)所述第一絕緣間層組和所述第二絕緣間層組之間的界面并離開(kāi)所述半導(dǎo)體襯底設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述第一絕緣間層組包括接觸絕緣間層，其設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底上并且其中嵌入接觸栓塞；以及第一互連絕緣間層，其設(shè)置在所述接觸絕緣間層上并且其中嵌入第一互連，以及其中所述保護(hù)環(huán)具有在所述接觸絕緣間層和所述第一互連絕緣間層之間的界面處停止的一個(gè)端部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件，其中所述第二絕緣間層組包括通孔絕緣間層，該通孔絕緣間層被設(shè)置在所述第一互連絕緣間層上，并且其中嵌入通孔栓塞。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述第一絕緣材料是氧化硅，以及其中所述第二絕緣材料是低介電常數(shù)材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中整個(gè)所述保護(hù)環(huán)離開(kāi)所述半導(dǎo)體襯底設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述電路形成區(qū)包括第一和第二電路形成區(qū)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的半導(dǎo)體器件，其中所述第一電路形成區(qū)構(gòu)成為數(shù)字電路，以及其中所述第二電路形成區(qū)構(gòu)成為模擬電路。
8.一種半導(dǎo)體器件，包括保護(hù)環(huán)，其離開(kāi)半導(dǎo)體襯底設(shè)置并且圍繞產(chǎn)生噪聲的電路和容易受所述噪聲影響的其它電路。
9.一種具有電路形成區(qū)的半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體襯底；第一絕緣間層，其設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底上并且其中嵌入接觸栓塞，該接觸栓塞連接到擴(kuò)散層或柵電極；第二絕緣間層，其設(shè)置在所述第一絕緣間層上并且其中嵌入連接到所述接觸栓塞的第一互連；第三絕緣間層，其設(shè)置在所述第二絕緣間層上并且其中嵌入連接到所述第一互連的通孔栓塞，所述第三絕緣間層由介電常數(shù)低于所述第一絕緣間層和所述第二絕緣間層的介電常數(shù)的絕緣材料形成；以及保護(hù)環(huán)，其圍繞所述電路形成區(qū)，其中所述保護(hù)環(huán)穿過(guò)所述第二絕緣間層和所述第三絕緣間層，以便至少到達(dá)所述第一絕緣間層和所述第二絕緣間層之間的界面，并離開(kāi)所述半導(dǎo)體襯底設(shè)置。
全文摘要
半導(dǎo)體器件(1)包括半導(dǎo)體襯底(10)、第一絕緣間層組(20)、第二絕緣間層組(30)以及密封環(huán)(40)(保護(hù)環(huán))。第一絕緣間層組(20)形成在半導(dǎo)體襯底(10)上。第二絕緣間層組(30)形成在第一絕緣間層組(20)上。第二絕緣間層組(30)由具有比第一絕緣間層組(20)更低介電常數(shù)的絕緣材料形成。密封環(huán)(40)被設(shè)置為圍繞電路形成區(qū)D11和D12。密封環(huán)(40)穿過(guò)第一絕緣間層組(20)和第二絕緣間層組(30)之間的界面，并離開(kāi)半導(dǎo)體襯底(10)設(shè)置。
文檔編號(hào)H01L23/532GK1901171SQ20061010575
公開(kāi)日2007年1月24日 申請(qǐng)日期2006年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月21日
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