專利名稱：半導(dǎo)體器件中的金屬線及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造半導(dǎo)體器件中的金屬線的方法，更具體 地，涉及一種半導(dǎo)體器件中的金屬線及其制造方法。雖然本發(fā)明適 合大范圍的應(yīng)用，但是它尤其適合通過形成金屬線而不形成通孔"l妄 觸件(via-contact)來防止接觸失效(contact failure )。
背景技術(shù)：
通常，半導(dǎo)體制造技術(shù)中的需求已經(jīng)集中在獲得高度的集成 上。因此，在形成晶體管、位線(bitlines)、電容器等之后，需要
用于在半導(dǎo)體器件中形成多層線諸如用于將器件電連接在一起的 金屬線的后處理(post process )以實(shí)現(xiàn)尺寸降低、半導(dǎo)體器件的超 大尺寸降低和超高集成。
如實(shí)例圖1A中所示，在半導(dǎo)體器件的金屬線制造方法中，在 半導(dǎo)體襯底l上和/或上方已經(jīng)形成諸如光電二極管、晶體管、電容 器等的半導(dǎo)體器件之后，在半導(dǎo)體襯底1上和/或上方形成保護(hù)層 (protective layer) 2。在實(shí)例圖1A中，將包括M冊電才及G、源極S 和漏極D的MOS晶體管作為半導(dǎo)體器件示出。如實(shí)例圖IB中所示，通過光刻法來選4奪性地去除保護(hù)層以形 成接觸孔(contact holes )。在保護(hù)層2上和/或上方已經(jīng)形成阻擋金 屬層(barrier metal layer ) 3和金屬層(例如，鴒層)4以填充4妄觸 孔之后，通過CMP來在每個(gè)4妄觸孔中形成第一4妄觸插塞，該第一 接觸插塞包括堆疊在其上和/或其上方的阻擋金屬層3和金屬層4。
如實(shí)例圖1C中所示，在保護(hù)層2上和/或上方沉積用于形成金 屬線的金屬物質(zhì)，并然后圖樣化該金屬物質(zhì)以形成電連接至第 一接 觸插塞的第一金屬線5。隨后，在第一金屬線5上和/或上方形成第 一絕緣隔層(insulating interlayer) 6。由于在第一絕緣隔層6之下 的第一金屬線5的階梯差異(step difference )，形成的第 一絕緣隔層 6的表面可能不平坦。為了平坦化第一絕緣隔層6，可以實(shí)施化學(xué) 機(jī)械拋光(CMP)。
如實(shí)例圖ID中所示，通過光刻法選4奪性:地去除部分第一絕鄉(xiāng)彖 隔層6來在第一金屬線5上和/或上方形成4妾觸孔。在第一絕^^隔層 6上和/或上方已經(jīng)形成阻擋金屬層7和金屬層8以填充形成在第一 絕纟彖隔層6中的4妄觸孔之后，通過CMP來在每個(gè)"l妾觸孔中形成第 二"^妄觸插塞，該第二"^妄觸插塞包4舌在其上和/或其上方堆疊的阻擋金 屬層7和金屬層8。隨后，通過重復(fù)實(shí)例圖1C和圖1D中所示的上 述步驟來形成多層金屬線。
如以上描述中所提及，在形成半導(dǎo)體器件的多層金屬線的過程 中，在下部金屬線上和/或上方沉積絕緣隔層，通過選4奪性地去除絕 緣隔層來形成接觸孔，在接觸孔內(nèi)形成接觸插塞，以及然后在其上 形成上部金屬線。然而，倘若在接觸區(qū)周圍或上的絕緣隔層上和/ 或上方存在微粒物(particles)等，接觸孔就不能被形成以充分暴露 下部金屬線或者4妄觸孔^皮形成以部分暴露下部金屬線。因此，如果 不能完全形成接觸孔，則使金屬線開路(open)以引起半導(dǎo)體器件故障。而且，將增加接觸電阻以降低半導(dǎo)體器件的操作速度
(operational speed )。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種制造半導(dǎo)體器件中的金屬線的方法， 該方法用于通過形成金屬線而不形成通孔接觸件(via-contact)來 防止4妄觸失-文。
本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種半導(dǎo)體器件中的金屬線及其制造方 法，通過該方法，以在才莫塊結(jié)構(gòu)(modular structure )中^尋下部金屬 線和上部金屬線形成在一起的方式來防止4妄觸失效。
本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種半導(dǎo)體器件中的金屬線及其制造方 法，通過該方法，可以以在沖莫塊結(jié)構(gòu)中將下部金屬線和上部金屬線 形成在一起的方式來減小金屬線的電阻以最大化操作速度。
本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種制造半導(dǎo)體器件中的金屬線的方法， 該方法可以包括以下步驟中的至少之一在半導(dǎo)體襯底上和/或上方 形成保護(hù)層，在保護(hù)層中形成第一接觸插塞，在包含第一接觸插塞 的襯底上和/或上方順序形成第一絕纟彖隔層和第一蝕刻阻止層(first etch stopper layer),通過去除第一絕緣隔層和第一蝕刻阻止層來形 成溝槽以暴露第一4妄觸插塞，在包括溝槽的襯底上和/或上方沉積金 屬層，通過使用蝕刻阻止層蝕刻金屬層來在模塊結(jié)構(gòu)中同時(shí)形成溝 槽中的金屬線和從溝槽中突出的第二接觸插塞，在包括第二接觸插 塞的4于底上和/或上方;咒積第二絕纟彖隔層，以及然后實(shí)施CMP直到 暴露第二接觸插塞。
本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種半導(dǎo)體器件中的金屬線，該半導(dǎo)體器 件可以包含下列中的至少之一在襯底上和/上方的第 一接觸插塞；在包括第一接觸插塞的襯底上和/或上方順序堆疊的第一絕緣隔層
和第 一蝕刻阻止層；在第 一絕緣隔層和第 一蝕刻阻止層中的溝槽； 在溝槽中的金屬線層，該金屬線層包含從溝槽中突出的第二接觸插 塞；以及在包括具有第二4妄觸插塞的金屬線的4十底上和/或上方的第 二絕纟彖隔層。
本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種半導(dǎo)體器件中的金屬線，該半導(dǎo)體器 件可以包含下列中的至少之一在襯底上的第一接觸插塞；在包括 第一接觸插塞的襯底上方的第一絕緣隔層；形成在第一絕緣隔層上 方的第 一蝕刻阻止層；在第 一絕緣隔層和第 一蝕刻阻止層中的溝 槽；溝槽中的金屬線，該金屬線包括從溝槽中突出的第二接觸插塞 以《更金屬線和溝沖曹形成為單個(gè)本體(single body );以及在包含金屬 線和第二接觸插塞的襯底上方的第二絕緣隔層。
本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種方法，該方法包括如下步驟中的至少 之一在半導(dǎo)體襯底上方形成保護(hù)層；形成貫穿保護(hù)層的第一接觸 插塞；在包含第一接觸插塞的保護(hù)層上方順序形成第一絕緣隔層和 第 一蝕刻阻止層；形成貫穿第一絕緣隔層和第一蝕刻阻止層的溝槽 以暴露第一接觸插塞；在包括保護(hù)層、第一接觸插塞、第一蝕刻阻 止層以及溝纟曹側(cè)壁和底部表面的整個(gè)半導(dǎo)體^]"底上方順序形成第 一阻擋金屬層、金屬層和第二阻擋金屬層；以及然后同時(shí)形成溝槽 中的金屬線以及形成從金屬線延伸并且從溝槽中突出的第二接觸 插塞。
因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，以沉積用于形成金屬線的金屬層 以及然后選才奪性地蝕刻金屬層以在一個(gè)本體中同時(shí)將金屬線和接 觸插塞形成在一起的形式來形成多層金屬線。因此，防止了金屬線 之間的接觸失效。并且，使金屬線和接觸插塞之間的接觸電阻最小 化以提高半導(dǎo)體器件的操作速度。


實(shí)例圖1A到圖1D示出了制造半導(dǎo)體器件中的金屬線的方法。
實(shí)例圖2A到圖2G示出了才艮據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例制造半導(dǎo)體器 件中的金屬線的方法。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將詳細(xì)地參照才艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的形成半導(dǎo)體器件中 的金屬線的方法，其實(shí)施例在實(shí)例附圖中示出。在任何可能的地方， 整個(gè)實(shí)例附圖中使用相同的標(biāo)號(hào)以表示相同或相似的部件。
如實(shí)例圖2A中所示，在半導(dǎo)體襯底11上和/或上方已經(jīng)形成 諸如光電二極管、晶體管、電容器等的半導(dǎo)體器件之后，在半導(dǎo)體 襯底11上和/或上方沉積保護(hù)層12。將包括柵電極G、源極S和漏 極D的MOS晶體管作為半導(dǎo)體器件示出。隨后，通過光刻法來選 4奪性地去除保護(hù)層12以形成接觸孔。在保護(hù)層12上和/或上方已經(jīng) 形成金屬層(例如，鎢層)以填充接觸孔之后，通過CMP在每個(gè) 接觸孔中形成包括金屬層的第一接觸插塞13。第一接觸插塞13可 以具有阻擋金屬層和金屬層堆疊在接觸孔中的結(jié)構(gòu)。
如實(shí)例圖2B中所示，在包括第一接觸插塞13的保護(hù)層12上 和/或上方順序形成由非纟參雜^^圭酸鹽3皮璃(USG)組成的第一絕^彖隔 層14和第一氮化石圭層15。在第一氮化石圭層15上和/或上方形成光 刻膠膜，以及然后通過光刻法來圖樣化該光刻膠膜以形成第 一光刻 膠圖樣16,該第一光刻膠圖樣16暴露與用于形成下部金屬線的區(qū) 域相對(duì)應(yīng)的部分氮化硅層15。例如，第一光刻膠圖樣16暴露相應(yīng) 于部分第一氮化^圭層15的第一區(qū)域。布i定將相應(yīng)于第一4妄觸插塞 13的部分第一氮化石圭層15稱為第二區(qū)域，則第一區(qū)域包含第二區(qū)域。例如，第一區(qū)域包含第二區(qū)域并且能夠進(jìn)一步包含第二區(qū)域的 ^卩近區(qū)i或。
如實(shí)例圖2C中所示，使用第一光刻膠圖樣16作為掩膜以選揭， 性地去除第一氮化石圭層15和第一絕緣隔層14的方式來形成溝槽 15-1以暴露第一接觸插塞13。然后去除殘留的第一光刻膠圖樣16。 例如，使用第一光刻膠圖樣16作為掩膜通過蝕刻在所暴露的第一 區(qū)域中的第一氮化硅層15以及蝕刻在第一氮化硅層15之下的第一 絕緣隔層14來形成暴露第一接觸插塞13的溝槽15-1。
如實(shí)例圖2D中所示，在包括保護(hù)層12、第一接觸插塞13、第 一氮〗匕石圭層15以及溝沖曹15-1側(cè)壁和底部表面的整個(gè)半導(dǎo)體邱t底11 上和/或上方沉積第一阻擋金屬層17。隨后，在包括第一阻擋金屬 層17的半導(dǎo)體襯底11上的保護(hù)層12上沉積用于形成金屬線的金 屬層18，該金屬層18填充溝槽15-1。由于其中形成有溝槽15-1的 第一絕緣隔層14的階梯差異，所以用于形成金屬線的金屬層18具 有階梯差異。例如，在用于形成溝槽15-1的區(qū)域中形成的金屬層 18的厚度大于在其中沒有形成溝槽15-1的第一絕緣隔層14上和/ 或上方形成的金屬層18的厚度。隨后，在金屬層18上和/或上方沉 積第二阻擋金屬層19。第二阻擋金屬層19具有和金屬層18的最上 表面相似的輪廓差異(profile difference )。在第二阻擋金屬層19上 和/或上方形成光刻膠膜，以及然后通過光刻法將該光刻膠膜圖樣化 以在與用于形成第二接觸插塞的區(qū)域相對(duì)應(yīng)的第二阻擋金屬層19 上和/或上方形成第二光刻膠圖樣20，其中通過暴露剩余部分來形 成第二光刻月交圖樣20。例如，可以形成第二光刻月交圖樣20以覆蓋 相應(yīng)于第一接觸插塞的一部分第二阻擋金屬層19而暴露第二阻擋 金屬層19的剩余部分。第一金屬阻擋層17和第二金屬阻擋層19 的每個(gè)都可以由鈦(Ti)、氮化鈦或其合金中的至少之一形成。用于形成金屬線的金屬層18可以由鋁(Al)、 Al合金、銅(Cu)、 Cu 合金以及Cu-Al合金中的至少之一形成。
如實(shí)例圖2E中所示，使用第二光刻膠圖樣20作為蝕刻掩膜， 選擇性地去除第二阻擋金屬層19、金屬層18和第一阻擋金屬層17。 使用第一氮化硅層15作為蝕刻阻止層，選擇性地蝕刻去除第二阻 擋金屬層19、金屬層18和第一阻擋金屬層17以暴露第一氮化石圭層 15的表面。由于金屬層18具有階梯差異，所以在使用第二光刻膠 圖樣20作為蝕刻掩膜的蝕刻工藝之后，金屬層18通過被嵌入在溝 槽15-1中而殘留下來。
如實(shí)例圖2F中所示，去除第二光刻月交圖才羊20，然后在包^fe第 一氮化硅層15、第二阻擋金屬層19、金屬層18和第一阻擋金屬層 17的整個(gè)襯底11上和/或上方沉積第二氮化硅層21。隨后，在第二 氮^f匕石圭層21上和/或上方沉積第二絕纟彖隔層22。
如實(shí)例2G中所示，通過CMP平坦化第二絕緣隔層22來暴露 第二氮化硅層21。然后通過平坦化所暴露的第二氮化硅層21和第 二絕緣隔層22來暴露第二阻擋金屬層19。隨后，持續(xù)平坦化所暴 露的第二阻擋金屬層19和第二絕緣隔層22直到暴露用于形成金屬 線的金屬層18。在溝槽15-1上方形成暴露的金屬層18以相應(yīng)于第 二光刻力交圖樣20，所暴露的金屬層18就是第二4妄觸插塞24。隨后， 可以通過重復(fù)實(shí)例圖2C和圖2G中所示的步-銀來形成多層金屬線。
盡管本文中描述了多個(gè)實(shí)施例，j旦是應(yīng)該理解，本領(lǐng)域^支術(shù)人 員可以想到多種其他^修改和實(shí)施例，它們都將落入本7>開的原則的 精神和范圍內(nèi)。更特別地，在本公開、附圖、以及所附權(quán)利要求的 范圍內(nèi)，可以在主題結(jié)合排列的排列方式和/或組成部分方面進(jìn)行各 種^f'f改和改變。除了組成部分和/或排列方面的〗務(wù)改和改變以外，可 選的使用對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說也是顯而易見的選擇。
權(quán)利要求
1. 一種制造半導(dǎo)體器件中的金屬線的方法，包括在半導(dǎo)體襯底上方形成保護(hù)層；在所述保護(hù)層中形成第一接觸插塞；在包括所述第一接觸插塞的所述半導(dǎo)體襯底上方順序形成第一絕緣隔層和第一蝕刻阻止層；通過去除所述第一絕緣隔層和所述第一蝕刻阻止層來形成溝槽以暴露所述第一接觸插塞；在包括所述溝槽的所述襯底上方形成金屬層；通過蝕刻所述金屬層，同時(shí)形成所述溝槽中的金屬線和形成從金屬線中延伸并且從所述溝槽中突出的第二接觸插塞；在包括所述第二接觸插塞的所述襯底上方沉積第二絕緣隔層；以及然后實(shí)施CMP直到暴露所述第二接觸插塞。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在同時(shí)形成所述金屬 線和所述第二4妄觸插塞之后形成第二蝕刻阻止層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述第一和第二蝕刻阻止 層包含氮化石圭層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述溝槽中的所述金屬層 被形成厚于在所述第一絕緣隔層上方的所述金屬層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成所述金屬層包括順序 堆疊第一阻擋金屬層、金屬線層和第二阻擋金屬層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述第一和第二阻擋金屬 層由從由鈥、氮化鈦及其合金組成的組中選出的 一種來形成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述金屬線層由從由鋁(Al)、 Al合金、銅(Cu)、銅合金以及Cu-Al合金組成的組 中選出的一種來形成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成所述溝槽包括在所述蝕刻阻止層上方形成第一光刻膠圖樣以暴露第一 區(qū)域；使用所述第 一光刻膠圖樣作為蝕刻掩膜來蝕刻所述蝕刻 阻止層和所述第一絕緣隔層；以及然后去除所述第 一光刻膠圖樣，其中，所述第一區(qū)域包括相應(yīng)于所述第一接觸插塞的第 二區(qū)域以及與所述第二區(qū)域相鄰的區(qū)i或。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，同時(shí)形成所述金屬線和所 述第二接觸插塞包括形成覆蓋與用于形成所述第二4妄觸插塞的區(qū)域相對(duì)應(yīng)的 所述金屬層的區(qū)域的第二光刻膠圖樣以暴露剩余的所述金屬 層；以及然后通過使用所述第二光刻膠圖樣作為掩膜蝕刻所述金屬層 以暴露所述蝕刻阻止層來形成所述第二接觸插塞。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，形成所述第二光刻膠圖樣 包括形成覆蓋與所述第一接觸插塞相對(duì)應(yīng)的所述金屬層的區(qū) 域的所述第二光刻膠圖樣以暴露所述金屬層的剩余區(qū)域。
11. 一種半導(dǎo)體器件，包括第一接觸插塞，在襯底上；第一絕纟彖隔層，在包括所述第一4妄觸插塞的所述襯底上方；第一蝕刻阻止層，形成在所述第一絕纟彖隔層上方；溝槽，在所述第一絕^^隔層和所述第一蝕刻阻止層中；金屬線層，在所述溝槽中，所述金屬線層包括金屬線， 所述金屬線包括從所述溝槽中突出的第二接觸插塞，其中，所 述金屬線和所述溝槽形成為單個(gè)本體；以及第二絕緣隔層，在包括所述金屬線和所述第二接觸插塞 的戶斤述^]r底上方。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第一蝕刻阻 止層包括氮化石圭層。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述金屬線層包 括第一阻擋金屬層和堆疊在所述第一阻擋金屬層上的金屬層。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，進(jìn)一步包括在所述金屬 線層和所述第二絕緣隔層之間的第二阻擋金屬層。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第一和第二 阻擋金屬層由/人由鈥、氮化鈥及其合金組成的組中選出的 一種 來形成。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述金屬線由從 由鋁(Al)、 Al合金、銅(Cu)、 Cu合金以及Cu-Al合金組成 的組中選出的一種來形成。
17. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第一絕緣隔 層包括非摻雜硅酸鹽玻璃(USG)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第一蝕刻阻 止層包括氮化石圭。
19. 一種方法，包4舌在半導(dǎo)體襯底上方形成保護(hù)層；形成貫穿所述保護(hù)層的第 一接觸插塞；在包括所述第一接觸插塞的所述保護(hù)層上方順序形成第 一絕緣隔層和第一蝕刻阻止層；形成貫穿所述第一絕緣隔層和所述第一蝕刻阻止層的溝 槽以暴露所述第 一接觸插塞；在包括所述保護(hù)層、所述第一接觸插塞、所述第一蝕刻 阻止層以及所述溝沖曹側(cè)壁和底部表面的所述整個(gè)半導(dǎo)體坤于底 上方順序形成第一阻擋金屬層、金屬層和第二阻擋金屬層；以 及然后同時(shí)形成所述溝槽中的金屬線和形成/人所述金屬線中延 伸并從所述溝槽中突出的第二接觸插塞。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述金屬線和所述第二 接觸插塞由從由鋁(Al)、 Al合金、銅(Cu)、 Cu合金以及 Cu-Al合金組成的組中選出的 一種來形成。
全文摘要
一種半導(dǎo)體器件中的金屬線及其制造方法，該半導(dǎo)體器件包括在襯底上的第一接觸插塞；在包括第一接觸插塞的襯底上方的第一絕緣隔層；形成在第一絕緣隔層上方的第一蝕刻阻止層；在第一絕緣隔層和第一蝕刻阻止層中的溝槽；溝槽中的金屬線，該金屬線包括從溝槽中突出的第二接觸插塞，其中，金屬線和溝槽形成為單個(gè)本體；以及在包括金屬線和第二接觸插塞的襯底上方的第二絕緣隔層。
文檔編號(hào)H01L23/52GK101419935SQ200810171198
公開日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2008年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月25日
發(fā)明者李熙培 申請(qǐng)人:東部高科股份有限公司