專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體器件及其制作方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體芯片的集成度不斷提高，晶體管的特征尺寸隨之不斷縮小。當(dāng)進(jìn)入到130納米技術(shù)節(jié)點(diǎn)之后，受到鋁的高電阻特性的限制，銅互連逐漸替代鋁互連成為金屬互連的主流。由于銅的干法刻蝕工藝不易實(shí)現(xiàn)，銅互連線的制作方法不能像鋁互連線那樣通過刻蝕金屬層而獲得，現(xiàn)在廣泛采用的銅互連線的制作方法是稱作大馬士革工藝的鑲嵌技術(shù)。該大馬士革工藝包括只制作金屬導(dǎo)線的單大馬士革工藝和同時(shí)制作通孔(也稱接觸孔)和金屬導(dǎo)線的雙大馬士革工藝。具體的說，單大馬士革結(jié)構(gòu)(也稱單鑲嵌結(jié)構(gòu))僅是把單層金屬導(dǎo)線的制作方式由傳統(tǒng)的方式(金屬刻蝕+介質(zhì)層填充)改為鑲嵌方式(介質(zhì)層刻蝕+金屬填充)，而雙鑲嵌結(jié)構(gòu)則是將通孔以及金屬導(dǎo)線結(jié)合在一起，如此只需一道金屬填充步驟。制作雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的常用方法一般有以下幾種全通孔優(yōu)先法(Full VIA First)、 半通孔優(yōu)先法(Partial VIA First)、金屬導(dǎo)線優(yōu)先法(Full Trench First)以及自對(duì)準(zhǔn)法(Self-alignment method)。如圖I所示，現(xiàn)有的一種金屬導(dǎo)線制作工藝包括如下步驟首先，在半導(dǎo)體襯底100上首先沉積介質(zhì)層110 ;然后通過光刻和刻蝕工藝在介質(zhì)層110中形成金屬導(dǎo)線槽；隨后沉積金屬層，所述金屬層填充到金屬導(dǎo)線槽內(nèi)并且在所述介質(zhì)層110表面也沉積了金屬；接著，進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)工藝去除所述介質(zhì)層110上的金屬，從而在所述金屬導(dǎo)線槽內(nèi)制成了金屬導(dǎo)線140。如上所述，在大馬士革工藝中需要利用化學(xué)機(jī)械研磨工藝，以最終形成鑲嵌在介質(zhì)層110中的金屬導(dǎo)線140。然而，因?yàn)榻饘俸徒橘|(zhì)層材料的移除率一般不相同，因此對(duì)研磨的選擇性會(huì)導(dǎo)致不期望的凹陷(dishing)和侵蝕(erosion)現(xiàn)象。凹陷時(shí)常發(fā)生在金屬減退至鄰近介質(zhì)層的平面以下或超出鄰近介質(zhì)層的平面以上，侵蝕則是介質(zhì)層的局部過薄。凹陷和侵蝕現(xiàn)象易受圖形的結(jié)構(gòu)和圖形的密度影響。因此，為了達(dá)到均勻的研磨效果，要求半導(dǎo)體襯底上的金屬圖形密度盡可能均勻，而產(chǎn)品設(shè)計(jì)的金屬圖形密度常常不能滿足化學(xué)機(jī)械研磨均勻度要求。目前，解決的方法是在版圖的空白區(qū)域填充冗余金屬圖案來使版圖的圖形密度均勻化，從而在介質(zhì)層110中形成金屬導(dǎo)線140的同時(shí)還形成冗余金屬(du_y metal) 150,如圖2所示。但是,冗余金屬雖然提高了圖形密度的均勻度,但是卻不可避免地引入了額外的金屬層內(nèi)和金屬層間的耦合電容。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件及其制作方法，以有效地減少冗余金屬填充引入的金屬層內(nèi)和金屬層間的耦合電容。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制作方法，包括在半導(dǎo)體襯底上形成介質(zhì)層；刻蝕所述介質(zhì)層以形成冗余金屬槽和金屬導(dǎo)線槽，所述冗余金屬槽的深度小于所述金屬導(dǎo)線槽的深度；在所述冗余金屬槽和金屬導(dǎo)線槽內(nèi)以及介質(zhì)層上沉積金屬層；以及進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨工藝直至暴露出所述介質(zhì)層的表面，以形成冗余金屬和金屬導(dǎo)線，所述冗余金屬的高度小于所述金屬導(dǎo)線的高度?？蛇x的，在所述的半導(dǎo)體器件的制作方法中，刻蝕所述介質(zhì)層以形成冗余金屬槽和金屬導(dǎo)線槽的步驟包括刻蝕所述介質(zhì)層形成冗余金屬槽；以及刻蝕所述介質(zhì)層形成金屬導(dǎo)線槽，所述冗余金屬槽的深度小于金屬導(dǎo)線槽的深度。可選的，在所述的半導(dǎo)體器件的制作方法中，刻蝕所述介質(zhì)層以形成冗余金屬槽和金屬導(dǎo)線槽的步驟包括刻蝕所述介質(zhì)層形成冗余金屬槽和通孔；刻蝕所述介質(zhì)層以在所述通孔的位置形成金屬導(dǎo)線槽，所述冗余金屬槽的深度小于所述金屬導(dǎo)線槽的深度?？蛇x的，在所述的半導(dǎo)體器件的制作方法中，所述冗余金屬槽和通孔利用同一刻蝕步驟形成?？蛇x的，在所述的半導(dǎo)體器件的制作方法中，所述冗余金屬槽和通孔利用兩次刻 蝕步驟形成?？蛇x的，在所述的半導(dǎo)體器件的制作方法中，刻蝕所述介質(zhì)層以形成冗余金屬槽和金屬導(dǎo)線槽的步驟包括在所述介質(zhì)層上形成硬掩膜層；刻蝕所述硬掩膜層和介質(zhì)層，以形成硬掩膜層槽和冗余金屬槽；刻蝕所述介質(zhì)層以在所述硬掩膜層槽的位置形成通孔；刻蝕所述介質(zhì)層以在所述硬掩膜層槽的位置形成金屬導(dǎo)線槽，所述冗余金屬槽的深度小于所述金屬導(dǎo)線槽的深度?？蛇x的，在所述的半導(dǎo)體器件的制作方法中，先形成所述硬掩膜層槽，然后再形成所述冗余金屬槽?？蛇x的，在所述的半導(dǎo)體器件的制作方法中，先形成所述冗余金屬槽，然后再形成所述硬掩膜層槽?？蛇x的，在所述的半導(dǎo)體器件的制作方法中，所述介質(zhì)層為低k介質(zhì)層。相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體襯底；形成于所述半導(dǎo)體襯底上的介質(zhì)層；形成于所述介質(zhì)層中的冗余金屬和金屬導(dǎo)線，所述冗余金屬的高度小于所述金屬導(dǎo)線的高度。本發(fā)明在沉積介質(zhì)層后，刻蝕所述介質(zhì)層以形成冗余金屬槽和金屬導(dǎo)線槽，再繼續(xù)后續(xù)的金屬層沉積和化學(xué)機(jī)械研磨工藝以形成冗余金屬和金屬導(dǎo)線，由于使所述冗余金屬槽的深度小于金屬導(dǎo)線槽的深度，因此最終形成的冗余金屬的高度小于金屬導(dǎo)線的高度，與現(xiàn)有技術(shù)相比減小了冗余金屬的厚度(高度)，可有效地減少冗余金屬填充引入的金屬層內(nèi)和金屬層間的耦合電容。


圖I為現(xiàn)有的一種半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有的另一種半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制作方法的流程示意圖；圖4A 4E為本發(fā)明實(shí)施例一的半導(dǎo)體器件的制作方法中各步驟對(duì)應(yīng)的器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5A 5E為本發(fā)明實(shí)施例二的半導(dǎo)體器件的制作方法中各步驟對(duì)應(yīng)的器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6A 6G為本發(fā)明實(shí)施例三的半導(dǎo)體器件的制作方法中各步驟對(duì)應(yīng)的器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式在背景技術(shù)中已經(jīng)提及，冗余金屬雖然提高了圖形密度的均勻度，但是卻引入了額外的金屬層內(nèi)和金屬層間的耦合電容，電容可由下列公式計(jì)算
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件的制作方法，包括 在半導(dǎo)體襯底上形成介質(zhì)層； 刻蝕所述介質(zhì)層以形成冗余金屬槽和金屬導(dǎo)線槽，所述冗余金屬槽的深度小于所述金屬導(dǎo)線槽的深度； 在所述冗余金屬槽和金屬導(dǎo)線槽內(nèi)以及介質(zhì)層上沉積金屬層；以及 進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨工藝直至暴露出所述介質(zhì)層的表面，以形成冗余金屬和金屬導(dǎo)線，所述冗余金屬的高度小于所述金屬導(dǎo)線的高度。
2.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，刻蝕所述介質(zhì)層以形成冗余金屬槽和金屬導(dǎo)線槽的步驟包括 刻蝕所述介質(zhì)層形成冗余金屬槽；以及 刻蝕所述介質(zhì)層形成金屬導(dǎo)線槽，所述冗余金屬槽的深度小于所述金屬導(dǎo)線槽的深度。
3.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，刻蝕所述介質(zhì)層以形成冗余金屬槽和金屬導(dǎo)線槽的步驟包括 刻蝕所述介質(zhì)層形成冗余金屬槽和通孔； 刻蝕所述介質(zhì)層以在所述通孔的位置形成金屬導(dǎo)線槽，所述冗余金屬槽的深度小于所述金屬導(dǎo)線槽的深度。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，所述冗余金屬槽和通孔利用同一刻蝕步驟形成。
5.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，所述冗余金屬槽和通孔利用兩次刻蝕步驟形成。
6.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，刻蝕所述介質(zhì)層以形成冗余金屬槽和金屬導(dǎo)線槽的步驟包括 在所述介質(zhì)層上形成硬掩膜層； 刻蝕所述硬掩膜層和介質(zhì)層，以形成硬掩膜層槽和冗余金屬槽； 刻蝕所述介質(zhì)層以在所述硬掩膜層槽的位置形成通孔； 刻蝕所述介質(zhì)層以在所述硬掩膜層槽的位置形成金屬導(dǎo)線槽，所述冗余金屬槽的深度小于所述金屬導(dǎo)線槽的深度。
7.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，先形成所述硬掩膜層槽，然后再形成所述冗余金屬槽。
8.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，先形成所述冗余金屬槽，然后再形成所述硬掩膜層槽。
9.如權(quán)利要求I至8中任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，所述介質(zhì)層為低k介質(zhì)層。
10.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，包括 半導(dǎo)體襯底； 形成于所述半導(dǎo)體襯底上的介質(zhì)層； 形成于所述介質(zhì)層中的冗余金屬和金屬導(dǎo)線，所述冗余金屬的高度小于所述金屬導(dǎo)線的高度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體器件及其制作方法，該方法包括在半導(dǎo)體襯底上形成介質(zhì)層；刻蝕所述介質(zhì)層以形成冗余金屬槽和金屬導(dǎo)線槽，所述冗余金屬槽的深度小于所述金屬導(dǎo)線槽的深度；在所述冗余金屬槽和金屬導(dǎo)線槽內(nèi)以及介質(zhì)層上沉積金屬層；以及進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨工藝直至暴露出所述介質(zhì)層的表面，以形成冗余金屬和金屬導(dǎo)線，所述冗余金屬的高度小于所述金屬導(dǎo)線的高度。本發(fā)明使所述冗余金屬槽的深度小于金屬導(dǎo)線槽的深度，與現(xiàn)有技術(shù)相比減小了冗余金屬的厚度(高度)，可有效地減少冗余金屬填充引入的金屬層內(nèi)和金屬層間的耦合電容。
文檔編號(hào)H01L23/522GK102969269SQ20111025575
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者毛智彪, 胡友存 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司