半導(dǎo)體器件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法。本發(fā)明公開(kāi)了一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括以下步驟：形成具有導(dǎo)電接觸的第一層間電介質(zhì)層；在第一層間電介質(zhì)層之上形成具有導(dǎo)電互連的犧牲層，使得導(dǎo)電互連與導(dǎo)電接觸接觸；去除犧牲層；以及通過(guò)去除由導(dǎo)電互連暴露出的導(dǎo)電接觸的部分來(lái)形成凹陷。
【專利說(shuō)明】半導(dǎo)體器件及其制造方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2012年8月2日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?0-2012-0084761的韓國(guó)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用合并于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明的示例性實(shí)施例涉及一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，更具體而言，涉及一種包括經(jīng)由鑲嵌工藝形成的導(dǎo)電互連的半導(dǎo)體器件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0004]半導(dǎo)體器件包括:各種互連，所述各種互連形成在多個(gè)層中；以及接觸部，所述接觸部用于在不同層中的互連連接。例如，位線經(jīng)由設(shè)置在其之下的位線接觸與在位線接觸之下的特定部分連接。圖1簡(jiǎn)要地說(shuō)明了半導(dǎo)體器件。
[0005]圖1是現(xiàn)有的(傳統(tǒng)的)半導(dǎo)體器件的截面圖。
[0006]參見(jiàn)圖1，第一層間電介質(zhì)層11包括被提供在其中的多個(gè)位線接觸12。多個(gè)位線接觸12可以采用均勻的間隔來(lái)布置。
[0007]在提供有多個(gè)位線接觸12的第一層間電介質(zhì)層11之上，設(shè)置第二層間電介質(zhì)層
13。第二層間電介質(zhì)層13包括被提供在其中的多個(gè)位線14。每個(gè)位線14被布置成分別與相對(duì)應(yīng)的位線接觸12接觸。
[0008]位線14可以由銅(Cu)形成以減小電阻。在這種情況下，因?yàn)镃u不被干法刻蝕，所以位線14必然地經(jīng)由將導(dǎo)電材料掩埋在刻蝕絕緣層的空間中的鑲嵌工藝來(lái)形成。
[0009]近來(lái)，隨著半導(dǎo)體器件的集成度的增加，已經(jīng)減小了互連的節(jié)距。然而，當(dāng)減小形成在多個(gè)層中的互連的節(jié)距時(shí)，在位線14和相對(duì)應(yīng)的位線接觸12之間的對(duì)準(zhǔn)余量減小。因此,在位線接觸12和與相對(duì)應(yīng)的位線14相鄰的另一個(gè)位線14之間的距離(如參見(jiàn)符號(hào)A)減小。在這種情況下，會(huì)在位線接觸12和相鄰的位線14之間發(fā)生橋接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的示例性實(shí)施例涉及一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，所述半導(dǎo)體器件可以防止在利用鑲嵌工藝的導(dǎo)電互連形成工藝期間發(fā)生的缺陷，并且改善半導(dǎo)體器件的特性。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例，一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法包括以下步驟:形成具有導(dǎo)電接觸的第一層間電介質(zhì)層；在第一層間電介質(zhì)層之上形成具有導(dǎo)電互連的犧牲層，使得導(dǎo)電互連與導(dǎo)電接觸接觸；去除犧牲層；以及通過(guò)去除導(dǎo)電互連暴露出的導(dǎo)電接觸的部分來(lái)形成凹陷。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例，一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法包括以下步驟:形成具有可以被干法刻蝕的導(dǎo)電接觸的第一層間電介質(zhì)層；在第一層間電介質(zhì)層之上形成犧牲層；選擇性地刻蝕犧牲層以形成暴露出導(dǎo)電接觸的溝槽；通過(guò)將不可以被干法刻蝕的導(dǎo)電材料掩埋在溝槽中來(lái)形成導(dǎo)電互連；去除犧牲層；以及通過(guò)將在去除犧牲層之后暴露出的導(dǎo)電接觸的部分干法刻蝕來(lái)形成凹陷。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例，一種半導(dǎo)體器件包括:第一層間電介質(zhì)層，所述第一層間電介質(zhì)層具有導(dǎo)電接觸；以及導(dǎo)電互連，所述導(dǎo)電互連形成在第一層間電介質(zhì)層之上，并且與導(dǎo)電接觸接觸，其中，導(dǎo)電互連包括不會(huì)被干法刻蝕的材料，以及其中，導(dǎo)電接觸由可以被干法刻蝕的材料形成，并且導(dǎo)電接觸具有在由導(dǎo)電互連暴露出的導(dǎo)電接觸的部分上形成的凹陷。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件的截面圖。
[0015]圖2至圖5是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件及其制造方法的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以用不同的方式實(shí)施，而不應(yīng)解釋為限制于本文所列的實(shí)施例。確切地說(shuō)，提供這些實(shí)施例使得本說(shuō)明書(shū)充分與完整，并向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分傳達(dá)本發(fā)明的范圍。在說(shuō)明書(shū)中，相同的附圖標(biāo)記在本發(fā)明的不同附圖與實(shí)施例中表示相似的部分。
[0017]附圖并非必然按比例繪制，在某些情況下，為了清楚地示出實(shí)施例的特征可能對(duì)比例做夸大處理。當(dāng)提及第一層在第二層“上”或在襯底“上”時(shí)，其不僅涉及第一層直接形成在第二層上或在襯底上的情況，還涉及在第一層與第二層之間或在第一層與襯底之間存在第三層的情況。
[0018]圖2至圖5是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件及其制造方法的截面圖。圖5說(shuō)明半導(dǎo)體器件，并且圖2至圖4說(shuō)明用于制造圖5的半導(dǎo)體器件的中間步驟。
[0019]首先，將描述制造方法。
[0020]參見(jiàn)圖2，在具有所需的下結(jié)構(gòu)的襯底(未示出)之上形成提供有導(dǎo)電接觸30的第一層間電介質(zhì)層20。
[0021]第一層間電介質(zhì)層20可以具有順序?qū)盈B有第一絕緣層21和第二絕緣層22的雙層結(jié)構(gòu)。第一絕緣層21可以由氧化物形成，而第二絕緣層22可以由具有與以下要描述的犧牲層25不同的刻蝕率(或刻蝕速率，etch rate)的材料(例如,氮化物)形成。
[0022]導(dǎo)電接觸30可以包括第一阻擋層23和第一金屬層24。第一阻擋層23沿著形成在第一層間電介質(zhì)層20中形成的第一溝槽Tl的側(cè)壁和底表面形成。第一金屬層24被掩埋在具有在其中形成的第一阻擋層23的第一溝槽Tl中。第一金屬層24可以由可以被干法刻蝕的金屬(例如，鎢)形成。第一阻擋層23用于防止第一金屬層24的擴(kuò)散，并且可以由例如鉭和/或氮化鉭形成。
[0023]包括第一阻擋層23和第一金屬層24的導(dǎo)電接觸30、以及包括第一絕緣層21和第二絕緣層22的第一層間電介質(zhì)層20可以通過(guò)以下工藝來(lái)形成。首先，將第一層間電介質(zhì)層20沉積在襯底上，然后選擇性地刻蝕第一層間電介質(zhì)層20以形成用于導(dǎo)電接觸的第一溝槽Tl。隨后，沿著包括第一溝槽Tl的所得結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面沉積第一阻擋層23。然后，在第一阻擋層23之上形成第一金屬層24至填充第一溝槽Tl的厚度。然后執(zhí)行諸如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝的平坦化工藝，直到暴露出第二絕緣層22。
[0024]在其中提供有導(dǎo)電接觸30的第一層間電介質(zhì)層20之上形成其中提供有導(dǎo)電互連40的犧牲層25。
[0025]導(dǎo)電互連40被形成為與相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電接觸30接觸。然而，當(dāng)在導(dǎo)電互連40與導(dǎo)電接觸30之間發(fā)生未對(duì)準(zhǔn)，或者即使沒(méi)有發(fā)生未對(duì)準(zhǔn)但在導(dǎo)電互連40與導(dǎo)電接觸30之間的平面區(qū)和/或形狀中存在差異時(shí)，導(dǎo)電接觸30沒(méi)有被導(dǎo)電互連40完全地覆蓋，而被部分
地暴露出。
[0026]犧牲層25可以由例如氧化物形成。此外，導(dǎo)電互連40可以包括第二阻擋層26和第二金屬層27。第二阻擋層26沿著形成在犧牲層25中的第二溝槽T2的側(cè)壁和底表面形成，并且第二金屬層27被掩埋在形成有第二阻擋層26的第二溝槽T2中。第二金屬層27可以由具有低電阻的金屬(例如，Cu)形成。第二阻擋層26用于防止第二金屬層27的擴(kuò)散，并且可以由例如鉭和/或氮化鉭形成。第二金屬層27不可以通過(guò)干法刻蝕來(lái)刻蝕。
[0027]包括第二阻擋層26和第二金屬層27的導(dǎo)電互連40、以及犧牲層25可以通過(guò)以下工藝來(lái)形成。即，將犧牲層25沉積在提供有導(dǎo)電接觸30的第一層間電介質(zhì)層20上，然后選擇性地刻蝕犧牲層25以形成暴露出相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電接觸30的第二溝槽T2。然后，沿著包括第二溝槽T2的所得結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面沉積第二阻擋層26，并且在第二阻擋層26之上將第二金屬層27形成至將第二溝槽T2填充的厚度。然后，執(zhí)行平坦化工藝(例如CMP)直到暴露出犧牲層25。
[0028]導(dǎo)電接觸30和導(dǎo)電互連40可以分別用作位線和位線接觸，但是本發(fā)明不限于此。
[0029]參見(jiàn)圖3，去除犧牲層25。
[0030]可以經(jīng)由濕法浸潤(rùn)(dip-out)工藝來(lái)執(zhí)行犧牲層25的去除。在這個(gè)工藝中，由于第二絕緣層22由具有與犧牲層25不同的刻蝕率的材料形成，所以可以在不破壞第二絕緣層22和在其之下的第一絕緣層21的情況下，容易地僅去除犧牲層25。
[0031]參見(jiàn)圖4，去除在犧牲層25的去除之后暴露出的導(dǎo)電接觸30的部分，以形成凹陷R0如上所述，導(dǎo)電接觸30不完全地被導(dǎo)電互連40覆蓋。因此，當(dāng)去除犧牲層25時(shí)，導(dǎo)電接觸30的表面被部分地暴露出?？梢钥涛g導(dǎo)電接觸30部分地暴露出的部分以形成凹陷R。
[0032]可以通過(guò)干法刻蝕工藝來(lái)執(zhí)行導(dǎo)電接觸30的去除。當(dāng)?shù)谝蛔钃鯇?3和第二阻擋層26由相同的材料形成時(shí)，在去除導(dǎo)電接觸30的第一阻擋層23的同時(shí)可以一起去除導(dǎo)電互連40的第二阻擋層26。結(jié)果，可以去除位于第二金屬層27的側(cè)壁上的第二阻擋層26的部分。此時(shí)，位于第二金屬層27之下的第二阻擋層26的部分由于干法刻蝕工藝的特性而保留下來(lái)。此外，當(dāng)?shù)诙饘賹?7由不會(huì)被干法刻蝕的金屬(例如，Cu)形成時(shí)，即使刻蝕第一阻擋層23和第一金屬層24,也不破壞第二金屬層27。
[0033]在用于導(dǎo)電接觸30的去除工藝期間，可以單獨(dú)或一起去除第二絕緣層22和第一絕緣層21。在本發(fā)明的這個(gè)示例性實(shí)施例中，去除第二絕緣層22的一部分，而將第二絕緣層22的其他部分保留下來(lái)。然而，本發(fā)明不限于此。在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，可以在這個(gè)工藝期間去除第二絕緣層22的整個(gè)部分。
[0034]如此，當(dāng)去除導(dǎo)電接觸30的一部分以形成凹陷R時(shí)，可以獲得以下效果。
[0035]首先，由于在導(dǎo)電接觸30和與相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電互連40相鄰的另一個(gè)導(dǎo)電互連40之間的距離增加，所以可以防止在導(dǎo)電接觸30與相鄰的導(dǎo)電互連40之間發(fā)生橋接。[0036]此外，由于去除位于第二金屬層27的側(cè)壁上的第二阻擋層26的部分，所以凹陷R的平面區(qū)可以通過(guò)第二阻擋層26的厚度進(jìn)一步地增加。因此，可以進(jìn)一步防止橋接發(fā)生。此外，由于去除具有高電阻的第二阻擋層26，所以還可以減小金屬互連40的電阻。另一方面，由于位于第二金屬層27之下的第二阻擋層26的部分保留下來(lái)，所以第二阻擋層26仍位于第二金屬層27和第一金屬層24之間，由此防止在第二金屬層27和第一金屬層24之間的金屬擴(kuò)散。
[0037]此外，由于第二金屬層27不被干法刻蝕，所以即使刻蝕第一阻擋層23和第一金屬層24，第二金屬層27也不被破壞。因此，第二金屬層27可以充分地用作互連。
[0038]此外，當(dāng)去除由具有高介電常數(shù)的氮化物形成的第二絕緣層22的整個(gè)部分時(shí)，可以在導(dǎo)電互連40之間去除氮化物。因此，可以減小導(dǎo)電互連40之間的干擾。
[0039]參見(jiàn)圖5，在圖4的所得結(jié)構(gòu)之上形成第二層間電介質(zhì)層28。第二層間電介質(zhì)層28可以由例如氮化物來(lái)形成。
[0040]這里，由于第二層間電介質(zhì)層28通過(guò)等離子體增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積(PECVD)來(lái)形成，使得第二層間電介質(zhì)層28的臺(tái)階覆蓋(或階梯覆蓋,step coverage)特性降低,所以可以在導(dǎo)電互連40之間形成空氣間隙AG。當(dāng)在導(dǎo)電互連40之間形成空氣間隙AG時(shí)，在導(dǎo)電互連40之間的介電常數(shù)減小以減少耦合電容。空氣間隙AG的底表面可以沿著凹陷R位于導(dǎo)電互連40之下。
[0041]根據(jù)上述制造方法，可以防止在導(dǎo)電接觸30與相鄰的導(dǎo)電互連40之間發(fā)生橋接。此外，可以減小導(dǎo)電互連40之間的干擾或耦合電容。因此，改善半導(dǎo)體器件的特性。具體地，用于減小耦合電容的空氣間隙AG僅通過(guò)沉積第二層間電介質(zhì)層28而不用單獨(dú)的工藝來(lái)形成，因?yàn)樵谥暗墓に嚻陂g(參見(jiàn)圖4)已經(jīng)去除犧牲層25來(lái)形成凹陷R。換言之，圖2至圖4的工藝可以容易地與形成空氣間隙AG的工藝結(jié)合。
[0042]圖5的半導(dǎo)體器件可以通過(guò)上述制造方法來(lái)制造。
[0043]參見(jiàn)圖5，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件包括:第一層間電介質(zhì)層20，所述第一層間電介質(zhì)層20具有導(dǎo)電接觸30 ;和導(dǎo)電互連40,所述導(dǎo)電互連40形成在第一層間電介質(zhì)層20之上，并且與導(dǎo)電接觸30接觸。
[0044]這里，由導(dǎo)電互連40暴露出的導(dǎo)電接觸30具有形成在其中的凹陷區(qū)。因此，由導(dǎo)電互連40暴露出的導(dǎo)電接觸30的部分具有位于比其他的部分更低水平的表面。
[0045]將第二層間電介質(zhì)層28設(shè)置在導(dǎo)電互連40之上，并且可以在導(dǎo)電互連40之間提供空氣間隙。由于空氣間隙AG位于形成有凹陷R的區(qū)域之上，所以空氣間隙AG的底表面可以位于導(dǎo)電互連40之下。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以防止在形成與導(dǎo)電接觸接觸的導(dǎo)電圖案的工藝期間發(fā)生缺陷，并且改善半導(dǎo)體器件的特性。
[0047]盡管已經(jīng)參照特定的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然的是，在不脫離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種變化和修改。
【權(quán)利要求】
1.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟: 形成具有導(dǎo)電接觸的第一層間電介質(zhì)層； 在所述第一層間電介質(zhì)層之上形成具有導(dǎo)電互連的犧牲層，使得所述導(dǎo)電互連與所述導(dǎo)電接觸接觸； 去除所述犧牲層；以及 通過(guò)去除由所述導(dǎo)電互連暴露出的所述導(dǎo)電接觸的部分來(lái)形成凹陷。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在形成所述凹陷的步驟之后，在所得結(jié)構(gòu)之上形成第二層間電介質(zhì)層的步驟，所述第二層間電介質(zhì)層在所述導(dǎo)電互連之間提供空氣間隙。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一層間電介質(zhì)層包括順序?qū)盈B的第一絕緣層和第二絕緣層，并且所述第二絕緣層具有與所述犧牲層不同的刻蝕率。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成具有所述導(dǎo)電互連的所述犧牲層的步驟包括以下步驟: 在具有所述導(dǎo)電接觸的所述第一層間電介質(zhì)層之上形成所述犧牲層； 選擇性地刻蝕所述犧牲層，以形成暴露出所述導(dǎo)電接觸的溝槽；以及 形成所述導(dǎo)電互連以填充所述溝槽。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，形成所述導(dǎo)電互連的步驟包括以下步驟: 沿著所述溝槽的側(cè)壁和底表面形成第二阻擋層；以及 形成第二金屬層以填充形成有所述第二阻擋層的所述溝槽。`
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述導(dǎo)電接觸包括第一金屬層和包圍所述第一金屬層的側(cè)壁和底表面的第一阻擋層，以及 在形成所述凹陷的步驟中， 去除設(shè)置在所述第二金屬層的側(cè)壁上的所述第二阻擋層。
7.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，在形成所述凹陷的步驟中， 去除所述第二絕緣層。
8.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述空氣間隙的底表面位于所述導(dǎo)電互連之下。
9.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟: 形成具有要被干法刻蝕的導(dǎo)電接觸的第一層間電介質(zhì)層； 在所述第一層間電介質(zhì)層之上形成犧牲層； 選擇性地刻蝕所述犧牲層，以形成暴露出所述導(dǎo)電接觸的溝槽； 通過(guò)在所述溝槽中掩埋不被干法刻蝕的導(dǎo)電材料來(lái)形成導(dǎo)電互連； 去除所述犧牲層；以及 通過(guò)干法刻蝕在去除所述犧牲層之后暴露出的所述導(dǎo)電接觸的部分來(lái)形成凹陷。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括在形成所述凹陷的步驟之后，在所得結(jié)構(gòu)之上形成第二層間電介質(zhì)層的步驟，所述第二層間電介質(zhì)層在所述導(dǎo)電互連之間提供有空氣間隙。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述第一層間電介質(zhì)層包括順序?qū)盈B的第一絕緣層和第二絕緣層，以及 所述第二絕緣層具有與所述犧牲層不同的刻蝕率。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述導(dǎo)電材料包括銅。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，形成所述導(dǎo)電互連的步驟包括:在將所述導(dǎo)電材料掩埋之前，沿著所述溝槽的側(cè)壁和底表面形成第二阻擋層的步驟。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述導(dǎo)電接觸包括第一金屬層和包圍所述第一金屬層的側(cè)壁和底表面的第一阻擋層，以及 在形成所述凹陷的步驟中， 去除在所述溝槽的側(cè)壁上的所述第二阻擋層。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，在形成所述凹陷的步驟中， 去除所述第二絕緣層。
16.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述空氣間隙的底表面位于所述導(dǎo)電互連之下。
17.一種半導(dǎo)體器件，包括: 第一層間電介質(zhì)層，所述第一層間電介質(zhì)層具有導(dǎo)電接觸，以及 導(dǎo)電互連，所述導(dǎo)電互連形成在所述第一層間電介質(zhì)層之上，并且與所述導(dǎo)電接觸接觸， 其中，所述導(dǎo)電互連包括不被干法刻蝕的材料，以及 其中，所述導(dǎo)電接觸由要被干法刻蝕的材料形成，并且所述導(dǎo)電接觸具有在由所述導(dǎo)電互連暴露出的所述導(dǎo)電接觸的部分上形成的凹陷。
18.如權(quán)利要求17`所述的方法，還包括第二層間電介質(zhì)層，所述第二層間電介質(zhì)層覆蓋所述導(dǎo)電互連并且在所述導(dǎo)電互連之間提供空氣間隙。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述空氣間隙的底表面位于所述導(dǎo)電互連之下。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述導(dǎo)電互連包括銅。
【文檔編號(hào)】H01L21/768GK103579092SQ201310091377
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月2日
【發(fā)明者】李南宰 申請(qǐng)人:愛(ài)思開(kāi)海力士有限公司