一種半導(dǎo)體組件的非導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體組件，尤其涉及一種半導(dǎo)體組件的非導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體組件電密度增加及組件尺寸縮小，為有效地以內(nèi)聯(lián)機(jī)連結(jié)半導(dǎo)體芯片上的半導(dǎo)體組件，必須增加圖案化金屬層的層數(shù)并縮小每層金屬線之間的間距。而不同層的金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)是以絕緣材或薄層分開(kāi)，其通稱為內(nèi)間介電層(ILD)，非導(dǎo)電層。這些具有通孔腐蝕或溝槽的絕緣層利用導(dǎo)電材料填充以形成介層窗或插塞來(lái)連接金屬層與下一金屬層。
[0003]目前的高壓工藝中，由于客戶可靠性問(wèn)題，無(wú)法參考現(xiàn)有邏輯制程:即在金屬鈷沉積之后，淀積氮氧化硅作為通孔腐蝕的停止層及后段等離子體損傷的阻擋層。只能將此層次(氮氧化硅層)置于金屬鋁Ml腐蝕之后，由此造成MDl淀積的窗口變小，同時(shí)衍生出金屬招Ml漏電問(wèn)題,如圖1所示。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，采用金屬鋁Ml后淀積氮氧化硅層來(lái)取代通孔腐蝕的停止層，上述也提及此一方案導(dǎo)致MDl淀積的窗口變小，此時(shí)必須加強(qiáng)化學(xué)沉積時(shí)的等離子體強(qiáng)度，來(lái)改善并防止MDl空洞的出現(xiàn)，而由于等離子體強(qiáng)度的加強(qiáng)，氮氧化硅層的非飽和鍵結(jié)的硅元素含量必須增加，因而衍生出金屬鋁漏電問(wèn)題，如此一來(lái)，就必須嚴(yán)格控制氮氧化硅的硅含量，增加量產(chǎn)維護(hù)的難度，造成機(jī)臺(tái)頻繁當(dāng)機(jī)，可利用率下降。另外，由于移除通孔腐蝕的停止層，導(dǎo)致通孔腐蝕對(duì)鈷的選擇比必須提高，此時(shí)必須采用比碳氟比更高的氣體來(lái)腐蝕，大幅增加腐蝕的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的是提供一種半導(dǎo)體組件的非導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)及其制作方法，通過(guò)結(jié)構(gòu)及方法的改進(jìn)，可提高半導(dǎo)體產(chǎn)品的可靠性，更易于量產(chǎn)化。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種半導(dǎo)體組件的非導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)，包括阻擋金屬層、形成于該阻擋金屬層之上的內(nèi)層介電層，所述內(nèi)層介電層內(nèi)具有通孔，在所述內(nèi)層介電層上形成與通孔連接的介層窗，所述內(nèi)層介電層包括第一非導(dǎo)電性材料層和第二非導(dǎo)電性材料層，所述第二非導(dǎo)電性材料層上還覆蓋一層氮氧化硅層，所述氮氧化硅層之上設(shè)有第三非導(dǎo)電性材料層，所述通孔貫穿所述氮氧化硅層及第三非導(dǎo)電性材料層。
[0007]在其中一實(shí)施例中，所述第一非導(dǎo)電性材料層為摻硼的S12層,所述第二非導(dǎo)電性材料層和所述第三非導(dǎo)電性材料層均為二氧化硅層。
[0008]在其中一實(shí)施例中，所述介層窗由金屬鋁或銅或鋁銅合金中的一種構(gòu)成。
[0009]在其中一實(shí)施例中，相鄰所述通孔之間的距離大于相鄰所述介層窗之間的距離。
[0010]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用技術(shù)方案是:一種半導(dǎo)體組件非導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)的制作方法，其步驟為:[0011 ] (I)先在阻擋金屬層上淀積第一非導(dǎo)電性材料層，在第一非導(dǎo)電性材料層上淀積第二非導(dǎo)電性材料層，在該第二非導(dǎo)電性材料層上淀積氮氧化硅層，在該氮氧化硅層上淀積第三非導(dǎo)電性材料層；
[0012](2)在第三非導(dǎo)電性材料層上形成通孔的光刻膠圖形；
[0013](3)以通孔的光刻膠圖形為掩膜，進(jìn)行第一次蝕刻工藝，在第三非導(dǎo)電性材料層、氮氧化硅層中形成通孔；
[0014](4)繼續(xù)以通孔的光刻膠圖形為掩膜，進(jìn)行第二次蝕刻工藝，在所述第二非導(dǎo)電性材料層、第一非導(dǎo)電性材料層中形成通孔；
[0015](5)在通孔中填充導(dǎo)電材料，在第三非導(dǎo)電性材料層上淀積金屬形成介層窗。
[0016]在其中一實(shí)施例中，所述第一非導(dǎo)電性材料層為摻硼的S12層,所述第二非導(dǎo)電性材料層和所述第二非導(dǎo)電性材料層和所述第三非導(dǎo)電性材料層均為二氧化硅層。
[0017]在其中一實(shí)施例中，所述介層窗由金屬鋁或銅或鋁銅合金中的一種構(gòu)成。
[0018]在其中一實(shí)施例中，相鄰所述通孔之間的距離大于相鄰所述介層窗之間的距離。
[0019]由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn):
[0020]本發(fā)明中將氮氧化硅層淀積于導(dǎo)電材料之前，增加了第三非導(dǎo)電性材料層，使后續(xù)的制程可以完全參照邏輯制程進(jìn)行，避免介層窗窄小的問(wèn)題，從方法上將腐蝕分為兩個(gè)階段，減少一半左右對(duì)金屬鈷的損傷，無(wú)需選擇高碳氟比的氣體來(lái)腐蝕，降低腐蝕成本，同時(shí)可避免金屬材料漏電問(wèn)題，簡(jiǎn)化對(duì)氮氧化硅的硅含量控制，易于量產(chǎn)；
[0021]由于相鄰?fù)拙嚯x大于相鄰介層窗之間距離，也可明顯改善漏電問(wèn)題，減少氮氧化硅的硅含量控制要求，提升機(jī)臺(tái)可利用率。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是【背景技術(shù)】中半導(dǎo)體組件的非導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明實(shí)施例一中非導(dǎo)電層腐蝕前的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3是本發(fā)明實(shí)施例一中第一階段腐蝕后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4是本發(fā)明實(shí)施例一中第二階段腐蝕后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖5是本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]其中:11、阻擋金屬層；12、通孔；13、第一非導(dǎo)電性材料層；14、第二非導(dǎo)電性材料層；15、氮氧化娃層；16、第三非導(dǎo)電性材料層；17、介層窗；101、氮氧化娃層。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0029]實(shí)施例一:參見(jiàn)圖2?5所示，一種半導(dǎo)體組件的非導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)，包括阻擋金屬層11、形成于該阻擋金屬層11之上的內(nèi)層介電層，所述內(nèi)層介電層內(nèi)具有通孔12，在所述內(nèi)層介電層上形成與通孔12連接的介層窗17，所述內(nèi)層介電層包括第一非導(dǎo)電性材料層13和第二非導(dǎo)電性材料層14，所述第二非導(dǎo)電性材料層14上還覆蓋一層氮氧化硅層15，所述氮氧化硅層15之上設(shè)有第三非導(dǎo)電性材料層16，所述通孔12貫穿所述氮氧化硅層15及第三非導(dǎo)電性材料層16。
[0030]如圖5所示，所述第一非導(dǎo)電性材料層13為摻硼的S12所述第二非導(dǎo)電性材料層14為二氧化硅層PEOX，所述第三非導(dǎo)電性材料層16為二氧化硅層Cap PEOX。所述介層窗17由金屬鋁AL構(gòu)成，相鄰所述通孔12之間的距離(I)大于相鄰所述介層窗17之間的距離(2)，從而可明顯改善漏電問(wèn)題，減少氮氧化硅的硅含量控制要求，提升量產(chǎn)機(jī)臺(tái)可利用率。
[0031]制作方法:
[0032](I)先在阻擋金屬層11上淀積摻硼的S12層BPSG，在摻硼的S12層BPSG上淀積二氧化硅層ΡΕ0Χ，在該二氧化硅層PEOX上淀積氮氧化硅層15，在該氮氧化硅層15上淀積二氧化硅層Cap ΡΕ0Χ。也即，將氮氧化硅層15淀積于二氧化硅層PEOX和二氧化硅層CapPEOX之間，形成層間電介質(zhì)(ILD)三明治結(jié)構(gòu)。如圖2所示；
[0033](2)在二氧化硅層Cap PEOX上形成通孔12的光刻膠圖形；
[0034](3)以通孔12的光刻膠圖形為掩膜，進(jìn)行第一次蝕刻工藝，在二氧化硅層CapΡΕ0Χ、氮氧化硅層中形成通孔12 ；
[0035](4)繼續(xù)以通孔12的光刻膠圖形為掩膜，進(jìn)行第二次蝕刻工藝，在所述二氧化硅層PEOX、摻硼的S12層BPSG中形成通孔12 ；
[0036]由于已經(jīng)進(jìn)行步驟(3)第一階段的腐蝕，剩下的非導(dǎo)電層約殘存一半，此時(shí)步驟
(4)第二階段過(guò)腐蝕的量，只需原有技術(shù)的一半，如此通孔12腐蝕對(duì)金屬鈷(阻擋金屬層11)的損傷也可減少一半左右。
[0037](5)在通孔12中填充導(dǎo)電材料，在二氧化硅層Cap PEOX上淀積金屬鋁形成介層窗17。
[0038]由于氮氧化硅層15已經(jīng)提前淀積，不需于金屬鋁之后增加氮氧化硅層15，使后續(xù)的制程可以完全參照邏輯制程，避免MDl窗口窄小的問(wèn)題。同時(shí)比較通孔對(duì)通孔距離(I)大于介層窗17 (金屬鋁)對(duì)介層窗17 (金屬鋁)(2)距離，也可明顯改善漏電問(wèn)題，減少氮氧化硅的硅含量控制要求，提升量產(chǎn)機(jī)臺(tái)可利用率。
[0039]綜上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的集中實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不拖累本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都是屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種半導(dǎo)體組件的非導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)，包括阻擋金屬層、形成于該阻擋金屬層之上的內(nèi)層介電層，所述內(nèi)層介電層內(nèi)具有通孔，在所述內(nèi)層介電層上形成與通孔連接的介層窗，所述內(nèi)層介電層包括第一非導(dǎo)電性材料層和第二非導(dǎo)電性材料層，其特征在于:所述第二非導(dǎo)電性材料層上還覆蓋一層氮氧化硅層，所述氮氧化硅層之上設(shè)有第三非導(dǎo)電性材料層，所述通孔貫穿所述氮氧化硅層及第三非導(dǎo)電性材料層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體組件的非導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一非導(dǎo)電性材料層為摻硼的S12層，所述第二非導(dǎo)電性材料層和所述第三非導(dǎo)電性材料層均為二氧化娃層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體組件的非導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述介層窗由金屬鋁或銅或鋁銅合金中的一種構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體組件的非導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)，其特征在于:相鄰所述通孔之間的距離大于相鄰所述介層窗之間的距離。
5.一種半導(dǎo)體組件非導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于: (1)先在阻擋金屬層上淀積第一非導(dǎo)電性材料層，在第一非導(dǎo)電性材料層上淀積第二非導(dǎo)電性材料層，在該第二非導(dǎo)電性材料層上淀積氮氧化硅層，在該氮氧化硅層上淀積第三非導(dǎo)電性材料層； (2)在第三非導(dǎo)電性材料層上形成通孔的光刻膠圖形； (3)以通孔的光刻膠圖形為掩膜，進(jìn)行第一次蝕刻工藝，在第三非導(dǎo)電性材料層、氮氧化硅層中形成通孔； (4)繼續(xù)以通孔的光刻膠圖形為掩膜，進(jìn)行第二次蝕刻工藝，在所述第二非導(dǎo)電性材料層、第一非導(dǎo)電性材料層中形成通孔； (5)在通孔中填充導(dǎo)電材料，在第三非導(dǎo)電性材料層上淀積金屬形成介層窗。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體組件非導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述第一非導(dǎo)電性材料層為摻硼的S12層，所述第二非導(dǎo)電性材料層為二氧化硅層，所述第三非導(dǎo)電性材料層為二氧化硅層。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體組件非導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述介層窗由金屬鋁或銅或鋁銅合金中的一種構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體組件非導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:相鄰所述通孔之間的距離大于相鄰所述介層窗之間的距離。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種半導(dǎo)體組件的非導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)，包括阻擋金屬層、形成于該阻擋金屬層之上的內(nèi)層介電層，所述內(nèi)層介電層內(nèi)具有通孔，在所述內(nèi)層介電層上形成與通孔連接的介層窗，所述內(nèi)層介電層包括第一非導(dǎo)電性材料層和第二非導(dǎo)電性材料層，所述第二非導(dǎo)電性材料層上還覆蓋一層氮氧化硅層，所述氮氧化硅層之上設(shè)有第三非導(dǎo)電性材料層，所述通孔貫穿所述氮氧化硅層及第三非導(dǎo)電性材料層。其方法：(1)淀積內(nèi)層介電層；(2)通孔腐蝕；(3)形成介層窗。本發(fā)明可以明顯改善通孔腐蝕及介層窗寬度，大大增加量產(chǎn)的可行性，同時(shí)由于不需選擇高碳氟比的氣體來(lái)腐蝕，降低腐蝕成本。
【IPC分類】H01L23-532, H01L21-768, H01L23-528
【公開(kāi)號(hào)】CN104637921
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310545537
【發(fā)明人】許宗能, 李健, 杜鵬, 鮑東興
【申請(qǐng)人】無(wú)錫華潤(rùn)上華科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2013年11月6日