半導(dǎo)體元件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體元件及其制造方法，且特別是涉及一種具有至少兩層上下堆疊金屬層的金屬拴塞結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體元件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在傳統(tǒng)半導(dǎo)體制作工藝中，大多會通過多層金屬層以及位于多個金屬接觸窗中的接觸金屬層來連接不同的電路元件。圖1為利用傳統(tǒng)半導(dǎo)體制作工藝所制作的具有接觸金屬層的半導(dǎo)體元件結(jié)構(gòu)示意圖。請參閱圖1。對于傳統(tǒng)半導(dǎo)體制作工藝而言，在金屬接觸窗中形成接觸金屬層的方法包括:先提供基板110，其中基板110上方已形成有電路元件120，且基板110與電路元件120上覆蓋有第一介電層130 ;形成第一接觸窗(contact hole) 132于第一介電層130中，其中第一接觸窗132貫穿第一介電層130并暴露出部分電路元件120 ;形成第一接觸金屬層152于第一接觸窗132中；形成第一金屬層162于第一接觸金屬層152上與第一介電層130上；覆蓋第二介電層140于第一金屬層162上；形成第二接觸窗142于第二介電層140中，其中第二接觸窗142貫穿第二介電層140并暴露第一金屬層162 ;以及形成第二接觸金屬層154于第二接觸窗142中。
[0003]值得注意的是，在制作工藝過程中，容易因?qū)ξ痪珳?zhǔn)度的問題，使得第一金屬層162只部分覆蓋在第一接觸金屬層152上。換句話說，亦即第一金屬層162與第二介電層140都位于第一接觸金屬層152上并接觸第一接觸金屬層152。因此當(dāng)利用蝕刻制作工藝形成第二接觸窗142時，很容易因為錯位與過度蝕刻問題，而導(dǎo)致第二接觸窗142會往下延伸至第一金屬層162側(cè)邊。因此第二接觸窗142不只暴露第一金屬層162,也暴露出位于第一接觸金屬層152上方的第二介電層140。當(dāng)對第二接觸窗142進(jìn)行蝕刻制作工藝后的清洗制作工藝時，用來清洗第二接觸窗142的化學(xué)洗劑很容易將第一接觸金屬層152侵蝕掉。如此將會造成半導(dǎo)體元件的毀損或?qū)е略煽慷冉档偷膯栴}。
[0004]有鑒于此，仍有必要提出一種新的半導(dǎo)體制作工藝方法與半導(dǎo)體元件結(jié)構(gòu)，以解決上述第一接觸金屬層的損耗問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提出一種半導(dǎo)體元件與其制造方法，以提升半導(dǎo)體元件于金屬拴塞結(jié)構(gòu)制作工藝后的良率。
[0006]為達(dá)上述目的，本發(fā)明提出一種半導(dǎo)體兀件，包括:基板、第一介電層與第一金屬拴塞結(jié)構(gòu)。上述基板上具有電路元件。上述第一介電層配置于電路元件上與基板上。上述第一金屬拴塞結(jié)構(gòu)鑲嵌于第一介電層中，其中第一金屬拴塞結(jié)構(gòu)包含第一金屬內(nèi)連線與第一阻擋金屬層。上述第一金屬內(nèi)連線直接接觸電路元件。上述第一阻擋金屬層配置于第一金屬內(nèi)連線上，且組成第一金屬內(nèi)連線與第一阻擋金屬層的金屬材料不同。
[0007]本發(fā)明另提出一種半導(dǎo)體元件的制造方法，包括:提供基板，其中基板上已包括有電路兀件；形成第一介電層于基板上與電路兀件上；形成第一貫孔于第一介電層中，其中第一貫孔貫穿第一介電層并暴露出部分電路元件；形成第一金屬內(nèi)連線于第一貫孔中并填滿第一貫孔，其中第一金屬內(nèi)連線直接接觸電路元件；形成凹槽于第一金屬內(nèi)連線的遠(yuǎn)離電路元件的一側(cè)；以及形成第一阻擋金屬層于凹槽中，上述第一阻擋金屬層直接接觸第一金屬內(nèi)連線，且組成第一金屬內(nèi)連線與第一阻擋金屬層的金屬材料不同。
[0008]綜上所述，本發(fā)明通過將傳統(tǒng)的只由單一金屬材料所構(gòu)成的金屬拴塞結(jié)構(gòu)改良為具有至少兩層上下堆疊金屬層的金屬拴塞結(jié)構(gòu)(至少包括金屬內(nèi)連線與位于其上方的阻擋金屬層)，并依據(jù)后續(xù)用來清洗經(jīng)歷蝕刻后的貫孔所使用的化學(xué)洗劑的成分來選擇阻擋金屬層的材料，如此可保護(hù)金屬拴塞結(jié)構(gòu)中的金屬內(nèi)連線不會于后續(xù)貫孔的蝕刻后清洗制作工藝中發(fā)生被侵蝕損耗的問題。
[0009]為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實施例，并配合所附的附圖，作詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0010]圖1為利用傳統(tǒng)半導(dǎo)體制作工藝所制作的具有接觸金屬層的半導(dǎo)體元件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2A?圖2H為根據(jù)本發(fā)明的一實施例所繪示的半導(dǎo)體元件的制造方法流程圖；
[0012]圖3A?圖3C為根據(jù)本發(fā)明的另一實施例所繪示的半導(dǎo)體元件的凹槽制造方法流程圖；以及
[0013]圖4為根據(jù)本發(fā)明的再一實施例所繪示的半導(dǎo)體元件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]符號說明
[0015]110:基板
[0016]120:電路元件
[0017]130:第一介電層
[0018]132:第一接觸窗
[0019]140:第二介電層
[0020]142:第二接觸窗
[0021]152:第一接觸金屬層
[0022]154:第二接觸金屬層
[0023]162:第一金屬層
[0024]210、410:基板
[0025]212、412:電路元件
[0026]220、420:第一介電層
[0027]232、432:第一金屬內(nèi)連線
[0028]240,340,434:第一阻擋金屬層
[0029]250>440:第一金屬層
[0030]260、450:第二介電層
[0031]272:第二金屬內(nèi)連線
[0032]400:半導(dǎo)體元件
[0033]430:第一金屬栓塞結(jié)構(gòu)
[0034]460:第二金屬拴塞結(jié)構(gòu)
[0035]Hl:第一貫孔
[0036]H2:第二貫孔
[0037]R1、R2:凹槽
[0038]S1:第一表面
[0039]S2:第二表面
【具體實施方式】
[0040]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0041]圖2A?圖2H為根據(jù)本發(fā)明的一實施例所繪示的半導(dǎo)體元件的制造方法流程圖。請先參照圖2A?圖2B。本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的制造方法包括:提供基板210，其中基板210上已包括有電路元件212 ;形成第一介電層220于基板210上與電路元件212上，如圖2A所示；進(jìn)行第一蝕刻制作工藝以形成第一貫孔Hl于第一介電層220中，如圖2B所示。上述第一貫孔Hl貫穿第一介電層220并暴露出部分電路元件212。在完成第一蝕刻制作工藝并形成第一貫孔Hl之后，例如還包括對第一貫孔Hl進(jìn)行清洗制作工藝，以移除殘留于第一貫孔Hl中的物質(zhì)。在圖2A中以場效晶體管作為電路元件212的解說范例，然而舉凡容許配置于半導(dǎo)體元件中的電路元件都可作為電路元件212，因此本發(fā)明不以此為限。
[0042]請接續(xù)參照圖2C。在形成第一貫孔Hl后，接著形成第一金屬內(nèi)連線232于第一貫孔Hl中并填滿第一貫孔H1，如圖2C所示。上述第一金屬內(nèi)連線232直接接觸電路元件212。之后例如可利用化學(xué)機(jī)械研磨法(Chemical Mechanical Polishing,簡稱CMP)將溢出于第一貫孔Hl外的第一金屬內(nèi)連線232移除，并使得第一金屬內(nèi)連線232與第一貫孔Hl頂端齊平。
[0043]請接續(xù)參照圖2D?圖2E。在形成第一金屬內(nèi)連線232于第一貫孔Hl中之后，接著移除位于第一貫孔Hl頂端的第一金屬內(nèi)連線232以形成凹槽于第一貫孔Hl頂端。上述形成凹槽的方法，例如可利用化學(xué)機(jī)械研磨法于第一貫孔Hl頂端，也就是于第一金屬內(nèi)連線232的遠(yuǎn)離電路元件212的一側(cè)，形成具有碟形外型的凹槽(dishing)R1，如圖2D所示。接著，形成第一阻擋金屬層240于具有碟形外型的凹槽Rl中，如圖2E所示。并且，例如還可利用化學(xué)機(jī)械研磨制作工藝將溢出于具有碟形外型的凹槽Rl外的第一阻擋金屬層240移除，使得第一阻擋金屬層240齊平于第一介電層220。上述第一阻擋金屬層240直接接觸第一金屬內(nèi)連線232。并且，上述組成第一金屬內(nèi)連線232與第一阻擋金屬層240的金屬材料不同。上述第一金屬內(nèi)連線232與第一阻擋金屬層240可以是半導(dǎo)體制作工藝中常見的金屬導(dǎo)電材料，例如可選自鎢(W)、銅(Cu)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、銀(Ag)、金(Au)等其中之一。此外，第一阻擋金屬層240還可以是上述金屬的合金導(dǎo)電材料。
[0044]請接續(xù)參照圖2F。在完成第一阻擋金屬層240之后，接著形成第一金屬層250于第一阻擋金屬層240上與第一介電層220上，并形成第二介電層260于第一金屬層250上與第一介電層220上，如圖2F所示。上述第一金屬層250直接接觸第一阻擋金屬層240。上述第二介電層260例如還包括配置于部分第一阻擋金屬層240上，且第二介電層260直接接觸第一阻擋金屬層240。
[0045]請接續(xù)參照圖2G。在完成第二介電層260之后，接著進(jìn)行第二蝕刻制作工藝，以于第二介電層260中形成第二貫孔H2，如圖2G所示。上述第二貫孔H2貫穿第二介電層260并暴露出第一金屬層250，并且上述第二貫孔H2還包括暴露出位于第一阻擋金屬層240上方的第二介電層260。在完成第二蝕刻制作工藝并形成第二貫孔H2之后，例如還包括對第二貫孔H2進(jìn)行清洗制作工藝，以移除殘留于第二貫孔H2中的物質(zhì)。
[0046]請接續(xù)參照圖2H。在完成清洗制作工藝之后，接著形成第二金屬內(nèi)連線272于第二貫孔H2中，如圖2H所示。并例如可進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨法來移除溢出于第二貫孔H2外的第二金屬內(nèi)連線272，以使得第二金屬內(nèi)連線272齊平于第二介電層260。上述第二金屬內(nèi)連線272直接接觸第一金屬層250，且上述第二金屬內(nèi)連線272的底部表面例如還包括直接接觸位于第