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)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體器件及其制作方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體器件為了達(dá)到更快的運(yùn)算速度、更大的資料存儲(chǔ)量以及更多的功能，半導(dǎo)體芯片向更高集成度方向發(fā)展。而半導(dǎo)體芯片的集成度越高，半導(dǎo)體器件的特征尺寸(⑶，Critical Dimension)越小。MP3、移動(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)這些對(duì)存儲(chǔ)要求越來越苛刻的產(chǎn)品，正尋求更小的封裝尺寸和更高的存儲(chǔ)密度。高端處理器也要求數(shù)據(jù)進(jìn)出存儲(chǔ)器的速度更快。為適應(yīng)對(duì)性能和存儲(chǔ)密度的要求，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已從2D 封裝轉(zhuǎn)向電連接更短的3D封裝。
娃通孔(Through Silicon Via, TSV)及相關(guān)技術(shù)正使3D封裝工藝確立起來。TSV 是通過在芯片和芯片之間、晶圓和晶圓之間制作垂直導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)芯片之間互連的最新技術(shù)。 與以往的IC封裝鍵合和使用凸點(diǎn)的疊加技術(shù)不同，TSV能夠使芯片在三維方向堆疊的密度最大，外形尺寸最小，并且大大改善芯片速度和低功耗的性能。
TSV與常規(guī)封裝技術(shù)有一個(gè)明顯的不同點(diǎn)，TSV的制作可以集成到制造工藝的不同階段。具體地，根據(jù)TSV制作工藝所處的階段不同，可以分為前通孔(Via-first)工藝、 中通孔(Via-middle)工藝和后通孔(Via-1ast)工藝三種，其中Via_first是在制造CMOS 之前的空白硅片上刻蝕制作出TSV ；Via-middle是在制造CMOS之后但在后段制程(Back End ofLine，BE0L，主要指制造金屬互連結(jié)構(gòu))之前在晶圓上刻蝕制作出TSV，Via-1ast是在后段制程之后，再在減薄晶圓的背面刻蝕制作出TSV。
Via-first工藝中由于形成娃通孔后,娃通孔還需經(jīng)歷后續(xù)所有的CMOS制造步驟中的加熱處理，硅通孔的填充材料必須要能經(jīng)受住大約高于1000°C以上的全部熱加工工藝，因此填充材料是多晶硅；Via-middle工藝和Via-1ast工藝中由于CMOS結(jié)構(gòu)已完成，因此硅片不會(huì)再遭受高溫工藝循環(huán)，就可以允許使用電性能和熱性能比多晶硅好很多的銅作為硅通孔的填充材料，尤其是在0. 13微米以上的半導(dǎo)體工藝中需要采用填充銅材料的TSV 封裝技術(shù)。
參考圖1至圖4示出了現(xiàn)有技術(shù)Via-middle工藝中TSV的制作方法的示意圖。
如圖1所示，首先在硅襯底10上形成多個(gè)MOS管12，形成覆蓋所述MOS管12的層間介質(zhì)層11，在所述層間介質(zhì)層11中形成位于MOS管上的接觸栓塞14，形成貫穿所述層間介質(zhì)層U、底部位于硅襯底10中的溝槽13。
如圖2所示，在所述溝槽13的底部和側(cè)壁上、以及層間介質(zhì)層11上沉積絕緣層材料，形成絕緣層15。
如圖3所示，向所述通孔13中填充銅材料，直至填滿所述溝槽13，并繼續(xù)在絕緣層 15上沉積銅材料，形成填充于所述溝槽13且覆蓋于所述絕緣層15上的銅層16。
如圖4所示，通過CMP工藝去除位于層間介質(zhì)層11上的多余的絕緣層15、銅層16， 形成通孔結(jié)構(gòu)。
接下來就可以執(zhí)行后段制程，即在通孔結(jié)構(gòu)和接觸栓塞14上形成互連結(jié)構(gòu)；最后進(jìn)行晶圓減薄工藝和背側(cè)金屬化工藝等。
關(guān)于硅通孔的更多詳細(xì)描述，請(qǐng)參考專利號(hào)為7，683，459和7，633，165的美國專利。
現(xiàn)有技術(shù)中，由于鋁具有諸多優(yōu)點(diǎn)，所以大部分集成電路還是以鋁作為金屬互連材料。因此，在Via-middle工藝中，當(dāng)采用填充銅材料的TSV之后，如果采用鋁的后段制程， 那么TSV中的銅材料會(huì)對(duì)后段制程中的鋁造成污染，最終影響半導(dǎo)體器件的性能?，F(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)采用填充銅材料的TSV之后，只能采用銅的后段制程，無法實(shí)現(xiàn)銅材料的TSV和鋁的后段制程的兼容。
因此，如何在Via-middle工藝中，減少銅材料的TSV對(duì)鋁的后段制程的污染，實(shí)現(xiàn)銅材料的TSV與鋁的后段制程的兼容就成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種半導(dǎo)體器件及其制作方法，以在Via-middle 工藝中，減少銅材料的TSV對(duì)鋁的后段制程的污染，實(shí)現(xiàn)銅材料的TSV與鋁的后段制程的兼容。
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件的制作方法，包括
提供半導(dǎo)體襯底；
在所述半導(dǎo)體襯底上形成器件，且在所述半導(dǎo)體襯底上形成覆蓋所述器件的層間介質(zhì)層；形成貫穿所述層間介質(zhì)層和部分所述半導(dǎo)體襯底的通孔結(jié)構(gòu)，所述通孔結(jié)構(gòu)的填充材料包括銅；
形成覆蓋所述通孔結(jié)構(gòu)的第一阻擋層；
在所述第一阻擋層上形成互連結(jié)構(gòu)，所述互連結(jié)構(gòu)包括位于所述第一阻擋層上的第一金屬層，所述第一金屬層的材料包括招。
可選地，所述半導(dǎo)體器件的制作方法還包括在形成所述器件之后，在所述器件上形成接觸栓塞；形成覆蓋所述通孔結(jié)構(gòu)的第一阻擋層包括在所述接觸栓塞上形成第一阻擋層。
可選地，形成所述通孔結(jié)構(gòu)包括形成貫穿所述層間介質(zhì)層和部分所述半導(dǎo)體襯底的溝槽；在所述溝槽的側(cè)壁和底部依次形成絕緣層和第二阻擋層；在所述溝槽中填滿銅。
可選地，所述半導(dǎo)體器件的制作方法還包括在所述第一金屬層上形成第二金屬層，所述第二金屬層的材料包括鋁，所述第一金屬層和所述第二金屬層在不同的金屬沉積裝置中形成。
為了解決上述問題，本發(fā)明還提供了一種半導(dǎo)體器件，包括
半導(dǎo)體襯底；
位于所述半導(dǎo)體襯底上的層間介質(zhì)層，所述層間介質(zhì)層中包括器件；
貫穿所述層間介質(zhì)層和部分所述半導(dǎo)體襯底的通孔結(jié)構(gòu)，所述通孔結(jié)構(gòu)的填充材料包括銅；
覆蓋所述通孔結(jié)構(gòu)上的第一阻擋層；
位于所述第一阻擋層上的互連結(jié)構(gòu)，所述互連結(jié)構(gòu)包括位于所述第一阻擋層上的第一金屬層，所述第一金屬層的材料包括招。
可選地，所述層間介質(zhì)層中還包括位于所述器件上的接觸栓塞，所述第一阻擋層覆蓋所述接觸栓塞。
可選地，所述通孔結(jié)構(gòu)依次包括絕緣層、覆蓋所述絕緣層的第二阻擋層和覆蓋所述第二阻擋層的銅。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)
I)在銅的通孔結(jié)構(gòu)上形成鋁的互連結(jié)構(gòu)之前，先在通孔結(jié)構(gòu)與互連結(jié)構(gòu)之間形成第一阻擋層，從而第一阻擋層可以阻止通孔結(jié)構(gòu)中的銅材料擴(kuò)散進(jìn)互連結(jié)構(gòu)的鋁材料中， 避免了對(duì)互連結(jié)構(gòu)中鋁材料的污染，最終可以提高半導(dǎo)體器件的性能，實(shí)現(xiàn)了銅材料的TSV 與鋁的后段制程的兼容。
2)可選方案中，在通孔結(jié)構(gòu)的絕緣層與銅材料之間增加了第二阻擋層，第二阻擋層既可以防止銅材料擴(kuò)散進(jìn)絕緣層中，也可以作為銅材料和絕緣層的粘結(jié)層。
3)可選方案中，所述互連結(jié)構(gòu)包括第一金屬層和第二金屬層,所述第二金屬層包括鋁，分別采用不同的金屬沉積裝置形成第一金屬層和第二金屬層，從而防止形成第一金屬層中殘留的銅材料對(duì)第二金屬層形成過程中的污染。


圖1 圖4是現(xiàn)有技術(shù)硅通孔形成方法的示意圖5是本發(fā)明實(shí)施例半導(dǎo)體器件的制作方法的流程示意圖6 圖13是實(shí)施例半導(dǎo)體器件的制作方法的示意圖。
圖14是本發(fā)明實(shí)施例半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。
其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說明，所述示意圖只是實(shí)例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。
正如背景技術(shù)所述，現(xiàn)有技術(shù)的Via-middle工藝中，當(dāng)先形成銅材料的TSV之后， 在后續(xù)形成鋁的互連結(jié)構(gòu)時(shí)，TSV中的銅材料容易造成對(duì)互連結(jié)構(gòu)中的鋁的污染，從而影響了半導(dǎo)體器件的性能。針對(duì)上述缺陷，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件及其制作方法，從而在 Via-middle工藝中，可以減少銅材料的TSV對(duì)鋁的互連結(jié)構(gòu)的污染，最終提高了半導(dǎo)體器件的性能，實(shí)現(xiàn)了銅材料的TSV與鋁的后段制程的兼容。
下面結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。
參考圖5所示，本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件的制作方法，包括
步驟SI，提供半導(dǎo)體襯底；
步驟S2，在所述半導(dǎo)體襯底上形成器件，且在所述半導(dǎo)體襯底上形成覆蓋所述器件的層間介質(zhì)層；
步驟S3，形成貫穿所述層間介質(zhì)層和部分所述半導(dǎo)體襯底的通孔結(jié)構(gòu)，所述通孔結(jié)構(gòu)的填充材料包括銅；
步驟S4，形成覆蓋所述通孔結(jié)構(gòu)的第一阻擋層；
步驟S5，在所述第一阻擋層上形成互連結(jié)構(gòu)，所述互連結(jié)構(gòu)包括位于所述第一阻擋層上的第一金屬層，所述第一金屬層的材料包括鋁。
參考圖6所示，首先執(zhí)行步驟SI，提供半導(dǎo)體襯底100。
具體地，所述半導(dǎo)體襯底100可以是硅襯底、鍺硅襯底、II1-V族元素化合物襯底、 碳化硅襯底或其疊層結(jié)構(gòu)，或絕緣體上硅結(jié)構(gòu)，或本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其他半導(dǎo)體材料襯底。本實(shí)施例中所述半導(dǎo)體襯底100為硅襯底。
參考圖7所示，接著執(zhí)行步驟S2，在所述半導(dǎo)體襯底100上形成器件210，且在所述半導(dǎo)體襯底100上形成覆蓋所述器件210的層間介質(zhì)層200。
所述器件210可包括多個(gè)單獨(dú)的電路元件，如晶體管、二極管、電阻器、電容器、 電感器等；也可以是通過多種集成電路制造工藝形成的其他有源和無源半導(dǎo)體器件。圖7 中以所述器件210為晶體管為例進(jìn)行說明，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
所述層間介質(zhì)層200形成在半導(dǎo)體襯底100上，覆蓋所述器件210，以使得器件 210與后續(xù)形成的互連結(jié)構(gòu)隔離。所述層間介質(zhì)層200可以是單層或多層結(jié)構(gòu)，其具體可以是通過熱CVD工藝或高密度等離子體(HDP)工藝由摻雜或未摻雜的硅氧化物形成的硅氧化物包含層，例如未摻雜的硅酸鹽(USG)、摻磷硅酸鹽玻璃(PSG)或硼磷硅玻璃(BPSG)等。
在形成器件210之后，參考圖8所示，在所述器件210上形成接觸栓塞220。所述接觸栓塞220的材料可以包括鎢、銅等，其用于連接器件210與互連結(jié)構(gòu)。所述接觸栓塞 220的具體形成方法對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是熟知的，在此不再贅述。
接著執(zhí)行步驟S3，形成貫穿所述層間介質(zhì)層200和部分所述半導(dǎo)體襯底100的通孔結(jié)構(gòu)，所述通孔結(jié)構(gòu)的填充材料包括銅。需要說明的是，所述通孔結(jié)構(gòu)不破壞已有的器件 210和接觸栓塞220，即所述通孔結(jié)構(gòu)位于不包括器件210和接觸栓塞220的層間介質(zhì)層 200 中。
具體地，形成所述通孔結(jié)構(gòu)包括參考圖9所示，形成貫穿所述層間介質(zhì)層200和部分所述半導(dǎo)體襯底100的溝槽；參考圖10所示，在所述溝槽的側(cè)壁和底部依次形成絕緣層300和第二阻擋層400 ;參考圖11所示，在所述溝槽中填滿銅500 ;參考圖12所示，依次去除層間介質(zhì)層200上的銅500、第二阻擋層400和絕緣層300，形成通孔結(jié)構(gòu)，即所述通孔結(jié)構(gòu)包括絕緣層300、覆蓋所述絕緣層300的第二阻擋層400和覆蓋所述第二阻擋層400 的銅500。
在形成溝槽之前，還可以在層間介質(zhì)層200上形成硬掩模層，以保護(hù)層間介質(zhì)層 200，且形成通孔結(jié)構(gòu)后可以采用干刻去除所述硬掩模層。
所述溝槽可以采用刻蝕方法形成，如干刻。
所述絕緣層300可以使后續(xù)填充于溝槽中的金屬和半導(dǎo)體襯底100絕緣。本實(shí)施例中，所述絕緣層300的材料可以是氧化娃、氮化娃、氧化層-氮化層-氧化層(Oxide Nitride Oxide, ΟΝΟ)的多層結(jié)構(gòu)、氧化鉿或氧化招。所述絕緣層300的厚度可以在 50 600Α的范圍內(nèi)。
所述第二阻擋層400既可以防止銅500擴(kuò)散進(jìn)絕緣層300中，也可以作為銅500和絕緣層300的粘結(jié)層。本實(shí)施例中，所述第二阻擋層400的材料可以是SiN、TaN、Ta、T1、 TiN、TiSiN和WN中的一種或多種。所述第二阻擋層400的厚度可以在100 IOOOA的范圍內(nèi)。
由于所述絕緣層300和所述第二阻擋層400的厚度均較小，較佳地，可以通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)、次常壓化學(xué)汽相沉積(Sub-Atmospheric Chemical Vapor, SACVD)、原子層沉積(Atomic Layer Deposition, ALD)的方法形成所述絕緣層300和第二阻擋層400。
所述層間介質(zhì)層200上的銅500、第二阻擋層400和絕緣層300可以以層間介質(zhì)層 200為停止層,通過化學(xué)機(jī)械拋光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)的方式被去除。
參考圖13所示，接著執(zhí)行步驟S4，形成覆蓋所述通孔結(jié)構(gòu)的第一阻擋層600，所述接觸栓塞220上也形成第一阻擋層600。
位于通孔結(jié)構(gòu)上的所述第一阻擋層600可以阻止通孔結(jié)構(gòu)中的銅500擴(kuò)散進(jìn)后續(xù)形成的互連結(jié)構(gòu)的鋁材料中，避免了對(duì)互連結(jié)構(gòu)中鋁材料的污染，最終可以提高半導(dǎo)體器件的性能，且實(shí)現(xiàn)了銅材料的TSV與鋁的后段制程的兼容。位于 接觸栓塞220上的第一阻擋層600也可以防止互連結(jié)構(gòu)與接觸栓塞220之間的污染。
具體地，可以先在所述層間介質(zhì)層200上形成第一阻擋層600，然后通過光刻工藝，只保留通孔結(jié)構(gòu)和接觸栓塞220上的第一阻擋層600，去除其余的第一阻擋層600，從而得到圖13所示的結(jié)構(gòu)。位于通孔結(jié)構(gòu)上的第一阻擋層600的面積應(yīng)該大于或等于所述通孔結(jié)構(gòu)的上表面的面積。優(yōu)選地，為了實(shí)現(xiàn)所述第一阻擋層600完全覆蓋所述通孔結(jié)構(gòu)，所述第一阻擋層600的橫截面與所述通孔結(jié)構(gòu)的橫截面之間的最短距離大于或等于0. 35微米且小于或等于15微米,如0. 35 μ m、I μ m、8 μ m或15 μ m,從而可以通過第一阻擋層600 完全避免銅500擴(kuò)散進(jìn)互連結(jié)構(gòu)中。類似地，位于接觸栓塞220上的第一阻擋層600的面積也可以大于或等于所述接觸栓塞220的上表面的面積。所述第一阻擋層600的橫截面形狀與所述通孔結(jié)構(gòu)的橫截面形狀可以相同，也可以不同，其在此不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
本實(shí)施例中，所述第一阻擋層600的材料可以包括SiN(氮化硅)、TaN(氮化鉭)、 Ta(鉭)'Ti (鈦)、TiN(氮化鈦)、TiSiN(氮硅鈦)和WN(氮化鎢)中的一種或多種。所述第一阻擋層600的厚度可以在100 1000A的范圍內(nèi)，如100A、400A、700A^l000A 等。所述第一阻擋層600可以通過PECVD、SACVD、ALD等方法形成。
需要說明的，所述接觸栓塞220上還可以不形成第一阻擋層600。
參考圖14所示，接著執(zhí)行步驟S5，在所述第一阻擋層600上形成互連結(jié)構(gòu)。
所述形成互連結(jié)構(gòu)包括在所述第一阻擋層600上形成第一金屬層710 ;形成覆蓋所述第一金屬層710的金屬層間介質(zhì)層740,在所述第一金屬層710上形成接觸栓塞720, 所述金屬層間介質(zhì)層740的上表面與所述接觸栓塞720的上表面齊平；在所述接觸栓塞 720上形成第二金屬層730。
本實(shí)施例中所述互連結(jié)構(gòu)為一層，包括位于所述層間介質(zhì)層200上的金屬層間介質(zhì)層740，位于所述第一阻擋層600上的第一金屬層710，位于所述第一金屬層710上的接觸栓塞720，位于所述接觸栓塞720上的第二金屬層730，所述第一阻擋層600、所述第一金屬層710和所述接觸栓塞720都位于所述金屬層間介質(zhì)層740中。
本實(shí)施例中采用了鋁的后段制程工藝，所述第一金屬層710的材料包括鋁，所述第二金屬層730形成在第一金屬層710之上，且所述第二金屬層730的材料也包括鋁，鋁的互連結(jié)構(gòu)的形成過程對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是熟知的，故在此不再贅述。當(dāng)采用其他方式的后段制程時(shí)，所述第二金屬層730的材料還可以不包括鋁。
需要說明的是，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述互連結(jié)構(gòu)還可以為兩層或兩層以上。
所述第一金屬層710與所述銅500之間設(shè)置有第一阻擋層600，從而可以有效防止銅500對(duì)第一金屬層710中的鋁造成污染。
所述第一金屬層710可以米用PVD、CVD或ALD等金屬沉積裝置形成。如果第一金屬層710被銅500污染之后，為了避免第一金屬層710再對(duì)第二金屬層730發(fā)生污染，可以使用不同的金屬沉積裝置來形成第一金屬層710和第二金屬層730，即采用一個(gè)專門的金屬沉積裝置只用來形成第一金屬層710，對(duì)于互連結(jié)構(gòu)中的其他金屬層可以采用另外的同一個(gè)金屬沉積裝置形成。
最后可以繼續(xù)進(jìn)行晶圓減薄工藝和背側(cè)金屬化工藝。
所述晶圓減薄工藝包括將圖14所示的半導(dǎo)體器件附著至載體，然后將半導(dǎo)體襯底100的下表面處理成理想的最終厚度，露出TSV結(jié)構(gòu)的底端。這可以通過研磨、蝕刻和/ 或拋光來進(jìn)行，從而得到變薄的半導(dǎo)體襯底100，其具有取決于使用半導(dǎo)體封裝目的的預(yù)定厚度。變薄的半導(dǎo)體襯底100可具有約5微米至約180微米的厚度。
所述背側(cè)金屬化可以將電連接和/或其他結(jié)構(gòu)形成在變薄的半導(dǎo)體襯底100的下表面上，包括背側(cè)介電層和用于連接外部管芯或晶圓的結(jié)合焊盤。
相應(yīng)地，再次參考圖14所示，本實(shí)施例提供了一個(gè)半導(dǎo)體器件，包括
半導(dǎo)體襯底100 ；
位于所述半導(dǎo)體襯底100上的層間介質(zhì)層200，所述層間介質(zhì)層200中包括器件 210 ；
貫穿所述層間介質(zhì)層200和部分所述半導(dǎo)體襯底100的通孔結(jié)構(gòu)，所述通孔結(jié)構(gòu)的填充材料包括銅；
覆蓋所述通孔結(jié)構(gòu)上的第一阻擋層600 ；
位于所述第一阻擋層600上的互連結(jié)構(gòu)，所述互連結(jié)構(gòu)包括位于所述第一阻擋層 600上的第一金屬層710,所述第一金屬層710的材料包括招。
其中，所述層間介質(zhì)層200中還包括位于所述器件210上的接觸栓塞220，所述第一阻擋層600覆蓋所述接觸栓塞220。
所述通孔結(jié)構(gòu)依次包括絕緣層300、覆蓋所述絕緣層300的第二阻擋層400和覆蓋所述第二阻擋層400的銅500。
其中，所述絕緣層300的材料可以包括氧化硅、氮化硅、ONO多層結(jié)構(gòu)、氧化鉿或氧化鋁。
所述第一阻擋層600和第二阻擋層400的材料都可以包括SiN、TaN、Ta、T1、TiN、 TiSiN和WN中的一種或多種。所述第一阻擋層600和第二阻擋層400的厚度范圍都可以包括100 1000A。
其中，所述第一阻擋層600的橫截面與所述通孔結(jié)構(gòu)的橫截面之間的最短距離大于或等于O. 35微米且小于或等于15微米。
本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均 屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，包括提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上形成器件，且在所述半導(dǎo)體襯底上形成覆蓋所述器件的層間介質(zhì)層；形成貫穿所述層間介質(zhì)層和部分所述半導(dǎo)體襯底的通孔結(jié)構(gòu)，所述通孔結(jié)構(gòu)的填充材料包括銅；形成覆蓋所述通孔結(jié)構(gòu)的第一阻擋層；在所述第一阻擋層上形成互連結(jié)構(gòu)，所述互連結(jié)構(gòu)包括位于所述第一阻擋層上的第一金屬層，所述第一金屬層的材料包括鋁。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，還包括在形成所述器件之后，在所述器件上形成接觸栓塞；形成覆蓋所述通孔結(jié)構(gòu)的第一阻擋層包括在所述接觸栓塞上形成第一阻擋層。
3.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，所述第一阻擋層的厚度范圍包括100 1000A。
4.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，所述第一阻擋層的材料包括:SiN、TaN、Ta、T1、TiN、TiSiN和WN中的一種或多種。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，形成所述通孔結(jié)構(gòu)包括形成貫穿所述層間介質(zhì)層和部分所述半導(dǎo)體襯底的溝槽；在所述溝槽的側(cè)壁和底部依次形成絕緣層和第二阻擋層；在所述溝槽中填滿銅。
6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，所述第二阻擋層的厚度范圍包括100 1000A。
7.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，所述第二阻擋層的材料包括:SiN、TaN、Ta、T1、TiN、TiSiN 和 WN 中的一種或多種。
8.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，所述絕緣層的材料包括氧化硅、氮化硅、ONO多層結(jié)構(gòu)、氧化鉿或氧化鋁。
9.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，所述第一阻擋層的橫截面與所述通孔結(jié)構(gòu)的橫截面之間的最短距離大于或等于O. 35微米且小于或等于15微米。
10.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，還包括在所述第一金屬層上形成第二金屬層，所述第二金屬層的材料包括鋁，所述第一金屬層和所述第二金屬層在不同的金屬沉積裝置中形成。
11.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，包括半導(dǎo)體襯底；位于所述半導(dǎo)體襯底上的層間介質(zhì)層，所述層間介質(zhì)層中包括器件；貫穿所述層間介質(zhì)層和部分所述半導(dǎo)體襯底的通孔結(jié)構(gòu)，所述通孔結(jié)構(gòu)的填充材料包括銅；覆蓋所述通孔結(jié)構(gòu)上的第一阻擋層；位于所述第一阻擋層上的互連結(jié)構(gòu)，所述互連結(jié)構(gòu)包括位于所述第一阻擋層上的第一金屬層，所述第一金屬層的材料包括鋁。
12.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述層間介質(zhì)層中還包括位于所述器件上的接觸栓塞，所述第一阻擋層覆蓋所述接觸栓塞。
13.如權(quán)利要求11或12所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述第一阻擋層的材料包括:SiN, TaN, Ta、T1、TiN、TiSiN 和 WN 中的一種或多種。
14.如權(quán)利要求11或12所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述第一阻擋層的厚度范圍包括100 1000人。
15.如權(quán)利要求1i所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述通孔結(jié)構(gòu)依次包括絕緣層、覆蓋所述絕緣層的第二阻擋層和覆蓋所述第二阻擋層的銅。
16.如權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述第二阻擋層的厚度范圍包括100 1000A。
17.如權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述第二阻擋層的材料包括SiN、TaN、Ta、T1、TiN、TiSiN 和 WN 中的一種或多種。
18.如權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述絕緣層的材料包括氧化硅、氮化硅、ONO多層結(jié)構(gòu)、氧化鉿或氧化鋁。
19.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述第一阻擋層的橫截面與所述通孔結(jié)構(gòu)的橫截面之間的最短距離大于或等于O. 35微米且小于或等于15微米。
全文摘要
一種半導(dǎo)體器件及其制作方法，所述制作方法包括提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上形成器件，且在所述半導(dǎo)體襯底上形成覆蓋所述器件的層間介質(zhì)層；形成貫穿層間介質(zhì)層和部分半導(dǎo)體襯底的通孔結(jié)構(gòu)；形成覆蓋通孔結(jié)構(gòu)的第一阻擋層；在第一阻擋層上形成互連結(jié)構(gòu)，互連結(jié)構(gòu)包括位于第一阻擋層上的第一金屬層。所述半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體襯底；位于半導(dǎo)體襯底上的層間介質(zhì)層，層間介質(zhì)層中包括器件；貫穿層間介質(zhì)層和部分半導(dǎo)體襯底的通孔結(jié)構(gòu)；覆蓋通孔結(jié)構(gòu)上的第一阻擋層；位于第一阻擋層上的互連結(jié)構(gòu)，互連結(jié)構(gòu)包括位于第一阻擋層上的第一金屬層。本發(fā)明可以減少中通孔工藝中銅材料的TSV對(duì)鋁的后段制程的污染。
文檔編號(hào)H01L21/768GK103000571SQ20111027867
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者劉煊杰, 陳曉軍 申請(qǐng)人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司