[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件及其制作方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110255756.7
• 申請日: 2011-08-31
• 公開（公告）號: CN102969269A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛智彪;胡友存
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L23/522
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 陸花

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)以及自對準(zhǔn)法(Self-alignment?method)。

如圖1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，因此對研磨的選擇性會導(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(dummy?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。

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；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。

可選的，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。

可選的，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。

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：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。

可選的，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。

可選的，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。

可選的，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。