專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
例如，在日本專利特許-公開號2002-231815和2004-39951中描述了常規(guī)半導(dǎo)體器件。在這些參考文獻(xiàn)中描述的半導(dǎo)體器件中，在互連層中，與公共互連一起形成虛擬互連。為互連層中局部均勻數(shù)據(jù)率形成虛擬互連。這里，數(shù)據(jù)率指互連層中互連的面積比率。均勻的數(shù)據(jù)率可以增加在形成互連中掩埋的Cu厚度的均勻性，以及在后續(xù)CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)中提供具有更高平坦度的Cu互連。
具有多層互連結(jié)構(gòu)的某些半導(dǎo)體器件在每個互連層中具有虛擬互連。對于這種半導(dǎo)體器件，在所有互連層當(dāng)中，在技術(shù)上通常使用具有與用于球形互連的互連規(guī)則一致寬度的虛擬互連，以便減小用于繪制掩模的EB數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量(電子束曝光數(shù)據(jù))。換句話說，通過在其寬度較大的所有互連層中使用具有相等尺寸的虛擬互連減小EB數(shù)據(jù)量的增加。
但是，在成品率方面，在具有上述結(jié)構(gòu)的常規(guī)半導(dǎo)體器件中尚有改進(jìn)余地。在進(jìn)行強(qiáng)烈的研究之后，我們發(fā)現(xiàn)常規(guī)半導(dǎo)體器件中的成品率減小的原因。具體，盡管與球形互連相比，局部互連具有較小寬度和較小厚度，但是在常規(guī)半導(dǎo)體器件中，在局部互連附近布置具有與用于球形互連的互連規(guī)則一致尺寸的虛擬互連。
因此，在用于制造半導(dǎo)體器件的工藝中，在刻蝕用于局部互連的溝槽過程中，在接近虛擬互連的區(qū)域和不接近虛擬互連的區(qū)域之間的溝槽的寬度和厚度可能是不均勻。在接近虛擬互連的區(qū)域和不接近虛擬互連的區(qū)域之間存在大的刻蝕速率差異。因為在接近虛擬互連的區(qū)域中，用于虛擬互連的溝槽消耗大量的刻蝕劑。
最近，隨著局部互連的厚度變得更薄，上述不均勻度的影響變得顯著，且因此隨著半導(dǎo)體器件的成品率減小這些可能是顯然的。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，提供一種半導(dǎo)體器件，包括具有在半導(dǎo)體襯底上的第一互連和第一虛擬互連的第一互連層，以及具有在第一互連層上的第二互連和第二虛擬互連的第二互連層，其中第一互連比第二互連更薄，以及第一虛擬互連的最大寬度小于第二虛擬互連的最小寬度。
在該半導(dǎo)體器件中，根據(jù)每個互連層中的互連的厚度，為每個互連層適當(dāng)?shù)貨Q定虛擬互連的寬度。具體地，在包括具有較小厚度的第一互連的第一互連層中第一虛擬互連的寬度較小，而在包括具有較大厚度的第二互連層的第二虛擬互連中第一虛擬互連的寬度較大。因此，在用于制造半導(dǎo)體器件的工藝中，在刻蝕過程中，可以最小化用于第一互連的溝槽的寬度和深度的變化，因此，可以提供一種具有這種結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，它可以以更高的成品率制造。
互連包括除互連層中的虛擬互連之外的所有互連，不包括焊盤。當(dāng)虛擬互連的平面形狀是矩形時，虛擬互連的寬度定義為窄側(cè)邊的長度(具體，在正方形情況下定義為一側(cè)的長度)，以及當(dāng)其形狀是橢圓形時虛擬互連的寬度定義為其短軸的長度(具體，在圓形的情況下定義為直徑)。虛擬互連的“最大”和“最小”寬度表示當(dāng)每個互連層中的虛擬互連的寬度變化時，其尺寸定義為最大和最小寬度。
第一虛擬互連的寬度可以在第一互連的最小寬度至最大寬度的范圍內(nèi)，包括第一互連的最小寬度和最大寬度，而第二虛擬互連的寬度可以在第二互連的最小寬度至最大寬度的范圍內(nèi)，包括第二互連的最小寬度和最大寬度。這里，根據(jù)每個互連層中的互連寬度適當(dāng)?shù)卣{(diào)整虛擬互連的寬度，導(dǎo)致更可靠的減小上述變化。
假定第二虛擬互連的最大高寬比是1，那么第一虛擬互連的最小高寬比可以是0.5至10，包括0.5和10。在此使用的“高寬比”定義為虛擬互連的厚度除以其寬度計算的值。因此，由于互連層之間的虛擬互連的高寬比的差異是小的，因此可以在任意互連層中容易地制備具有希望寬度和希望厚度的虛擬互連。
在第二互連中第二虛擬互連的最小寬度可以大于最小的層間互連距離。在此，第二互連中的最小層間互連距離定義為第二互連層中的第二互連之間的最小距離。這里，在以最小互連距離分離的相鄰第二互連之間可以防止第二虛擬互連進(jìn)入，以及可以最小化第二互連層中的雜散電容的增加。本發(fā)明提供一種具有這種結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，它可以以更高的成品率制造。


從下面結(jié)合附圖的詳細(xì)說明將使本發(fā)明的上述及其他目的、優(yōu)點和特點更明顯，其中圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的實施例的剖面圖。
圖2A和2B分別示出了第一互連層和第二互連層的平面圖。
圖3A和3B說明根據(jù)在此的比較例子的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)。
在這些圖中，標(biāo)記具有以下含義1半導(dǎo)體器件，
10半導(dǎo)體襯底，12電路-形成層，14局部互連層(第一互連層)，16半球形互連層，18球形互連層(第二互連層)，24局部互連(第一互連層)，26半球形互連層，28球形互連層(第二互連層)，34虛擬互連(第一虛擬互連)，以及38虛擬互連(第二虛擬互連)。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參考說明性實施例描述發(fā)明。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到使用本發(fā)明的教導(dǎo)可以完成許多選擇性實施例，以及本發(fā)明不局限于為說明性目的而說明的實施例。在描述圖中，相同的元件具有相同的標(biāo)記，其描述不被重復(fù)。
圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的實施例的剖面圖。半導(dǎo)體器件1包括半導(dǎo)體襯底10、電路-形成層12、局部互連層14(第一互連層)、半球形互連層16以及球形互連層18(第二互連層)。半導(dǎo)體襯底10可以是，例如硅襯底或化合物半導(dǎo)體襯底。在半導(dǎo)體襯底10上形成電路形成層12。電路形成層12包括，例如晶體管的柵電極(未示出)。
在電路形成層12上，依次有局部互連層14、半球形互連層16和球形互連層18。局部互連層14具體由五個局部互連層14a至14e構(gòu)成。層14a至14e的每一個包括局部互連24(第一互連)。局部互連層14a中的互連24具體稱為第一金屬。
半球形互連層16由兩個半球形互連層16a，16b構(gòu)成。層16a，16b的每一個包括半球形互連26。這里，半球形互連26比局部互連24更厚。球形互連層18由兩個球形互連層18a，18b構(gòu)成。層18a，18b的每一個包括球形互連28(第二互連)。這里，球形互連28比半球形互連26更厚，且因此比局部互連24更厚。局部互連24具有約200nm的厚度。半球形互連26具有約300nm的厚度。球形互連28具有約1.20μm的厚度。
在圖1中，未示出在互連之間或互連和器件之間電連接的接觸。
圖2A示出了局部互連層14的平面圖，以及圖2B示出了球形互連層18的平面圖。在這些圖中，以相同的比例示出了局部互連層14和球形互連層18。如由這些圖之間的比較可以明顯看出，局部互連24的寬度比球形互連28的寬度更窄圖2A中的距離d1是局部互連層14中的局部互連24之間的距離的最小值，即，局部互連24的最小互連距離。同樣，圖2B中的距離d2是球形互連28的最小互連距離。局部互連24的最小距離d1小于球形互連28的最小互連d2。例如，距離d1約100nm，而距離d2，例如約1.0μm。
局部互連層14和球形互連層18分別包括虛擬互連34(第一虛擬互連)和虛擬互連38(第二虛擬互連)。與實際上用作施加信號電壓或電源電壓的互連的局部互連24和球形互連28相反，這些虛擬互連34，38分別是為調(diào)整局部互連層14和球形互連層18中的局部數(shù)據(jù)率而形成的導(dǎo)體圖形。虛擬互連34，38未連接到任何電路器件和外部互連?？梢酝ㄟ^與局部互連24相同的工藝形成虛擬互連34，以及虛擬互連34設(shè)計成具有與局部互連24基本上相同的厚度。同樣，可以通過與用于球形互連28相同工藝形成虛擬互連38，以及虛擬互連38設(shè)計成具有與球形互連28基本上相同的厚度。
例如，可以通過刻蝕形成溝槽，通過濺射在溝槽上淀積籽晶(dispoisting a seed)，通過電鍍用金屬如Cu填充溝槽然后通過CMP拋光金屬形成這些互連。這里，用金屬填充可能受CVD影響。該填充可以在通過CVD淀積籽晶之后進(jìn)行。
由圖2A和2B之間的比較可以明顯看出，虛擬互連34的寬度小于虛擬互連38的寬度。在該實施例中，兩個虛擬互連34，38都具有正方形平面形狀，以及它們的寬度定義為正方形中的一側(cè)的長度。可以根據(jù)局部互連規(guī)則的發(fā)展適當(dāng)?shù)貨Q定虛擬互連34的特定寬度。隨著發(fā)展繼續(xù)向前，虛擬互連34的寬度可以被縮小(減小)。虛擬互連34的寬度是，例如約0.3μm。虛擬互連38的寬度是，例如約3.0μm。
虛擬互連34具有在局部互連24的最小寬度至局部互連24的最大寬度范圍內(nèi)的寬度，包括局部互連24的最小寬度和局部互連24的最大寬度。同樣，虛擬互連38具有在球形互連28的最小寬度至球形互連28的最大寬度范圍內(nèi)的寬度，包括球形互連28的最小寬度和球形互連28的最大寬度。圖2A和2B分別示出了具有最小寬度的局部互連24和球形互連28。實際上，在局部互連層14中局部互連24的寬度變化，以及具有最大寬度的局部互連24具有大于虛擬互連34的寬度的互連寬度。同樣，在球形互連層18中球形互連28的寬度變化，以及具有最大寬度的球形互連28具有大于虛擬互連38的寬度的互連寬度。在球形互連28中虛擬互連38的寬度大于上述最小互連距離d2。
在該實施例中，假定虛擬互連的高寬比(虛擬互連的寬度除以其寬度計算的值)是1，虛擬互連34的高寬比是0.5至10，包含0.5和10。
半球形互連層16(參見，圖1)也包括未示出的虛擬互連(下面，方便地稱為“虛擬互連36”)。虛擬互連36的寬度小于虛擬互連38的寬度，以及小于虛擬互連38的寬度。此外，虛擬互連36的寬度在半球形互連26的最小寬度至最大寬度范圍之內(nèi)，包括半球形互連26的最小寬度和最大寬度。此外，假定虛擬互連38的高寬比是1，那么虛擬互連的高寬比36是0.5至10，包含0.5和10。此外，在半球形互連層16中，虛擬互連36的寬度大于半球形互連26的最小互連距離。
接下來，將描述半導(dǎo)體器件1的效果。在半導(dǎo)體器件1中的互連層14，16和18中，分別根據(jù)互連層14，16和18中的互連24，26和28的厚度適當(dāng)?shù)貨Q定虛擬互連34，36和38的寬度。例如，在局部互連層14中，虛擬互連34的寬度較小，而在球形互連層18中，虛擬互連38的寬度較大。因此，在用于制造半導(dǎo)體器件1的工藝中的刻蝕步驟中，局部互連層14的寬度和溝槽深度的變化可以被最小化。因此，可以提供一種具有這種結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件1，它可以以更高的成品率制造。
在該實施例中，形成半球形互連層16，以及半球形互連層16中的虛擬互連36的寬度小于虛擬互連38的寬度。因此，在用于半球形互連26的溝槽的刻蝕中，其寬度和深度的變化也可以被最小化。但是，在半導(dǎo)體器件1中形成半球形互連層16是沒有必要的。盡管該實施例說明具有五層結(jié)構(gòu)的局部互連層14，但是局部互連層14可以具有包括單層的任意數(shù)目的層。球形互連層18也可以具有包括單層的任意數(shù)目的層。
在局部互連層14中虛擬互連34的寬度沒有必要是恒定的。對虛擬互連36和38來說是它也正確的。當(dāng)每個虛擬互連34和38非恒定時，虛擬互連34的最大寬度小于虛擬互連38的最小寬度是可接受的。
日本專利特許-公開號2002-231815和2004-39951公開了一種半導(dǎo)體器件，其中在相同的互連層內(nèi)形成具有不同尺寸的多種類型的虛擬互連。具體，日本專利特許-公開號2002-231815中的半導(dǎo)體器件具有多層互連結(jié)構(gòu)。但是，這些出版物沒有描述當(dāng)在局部互連層中形成具有與用于球形互連的互連規(guī)則一致尺寸的虛擬互連時，在形成用于局部互連的溝槽過程中它可能引起刻蝕變化的問題。因此，它們沒有描述或暗示在每個互連層中布置具有適當(dāng)尺寸的虛擬互連的半導(dǎo)體器件1的結(jié)構(gòu)。因此，考慮到現(xiàn)有技術(shù)中的公共技術(shù)，在球形互連中的所有互連層上形成具有相同尺寸的虛擬互連，具體地與互連規(guī)則一致的尺寸。
由于這種結(jié)構(gòu)，在其中描述的半導(dǎo)體器件中，在如上所述的局部互連層中形成用于互連的溝槽中，刻蝕變化是顯著的，因此對于半導(dǎo)體器件來說導(dǎo)致不適當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品成品率。此外，在這種結(jié)構(gòu)中，鄰近局部互連布置的大的虛擬互連也使之難以在用于形成互連的電鍍過程中控制薄膜厚度。附加地，在CMP中，大虛擬互連中的變形使之難以控制互連的厚度至希望的級別。對于常規(guī)半導(dǎo)體器件，這些也將引起成品率減小。
相反，基于在努力解決隨局部互連的厚度的最近減小一起變得顯著的問題中我們的發(fā)現(xiàn)，如影響半導(dǎo)體器件的成品率的刻蝕變化的上述問題，半導(dǎo)體器件1具有每個互連層包括適當(dāng)尺寸的虛擬互連的結(jié)構(gòu)。因此，可以提供一種半導(dǎo)體器件1，其中可以解決這些問題和增加產(chǎn)品成品率。
虛擬互連34的寬度在局部互連24的最小寬度至最大寬度范圍之內(nèi)，包含該最小寬度和最大寬度。虛擬互連38的寬度在球形互連28的最小寬度至最大寬度范圍之內(nèi)，包括球形互連28的最小寬度和最大寬度。因此，根據(jù)互連層14和18的互連寬度虛擬互連34和38的寬度分別被調(diào)整為具體固有值，以便可以進(jìn)一步可靠地減小上述刻蝕變化。但是，虛擬互連34或38的寬度分別在互連24或28的最小寬度至最大寬度范圍之內(nèi)是沒有必要的。
假定虛擬互連38的高寬比是1，那么虛擬互連34的高寬比34是0.5至10，包含0.5和10。由于互連層14和18中的虛擬互連34和38中的高寬比之間的差異是小的，可以分別在任意類型的互連層14或18中形成具有希望寬度和希望厚度的虛擬互連34或38。如上所述，虛擬互連34和38的寬度不必是恒定的，且因此它們的高寬比沒有必要是恒定的。當(dāng)這些高寬比不恒定時，假定虛擬互連38的最大高寬比是1，那么虛擬互連34的最小高寬比是0.5至10，包含0.5和10是可接受的。但是，虛擬互連34和38的高寬比之間的這種關(guān)系是不必要的。上述高寬比更優(yōu)選是0.5至7，包含0.5和7。
虛擬互連38的寬度大于球形互連28的最小互連距離d2。因此，可以防止虛擬互連進(jìn)入以最小互連距離d2分離的球形互連28之間，以及球形互連28和虛擬互連38之間的雜散電容的增加可以被最小化。當(dāng)虛擬互連38的寬度不恒定時，虛擬互連38的最小寬度大于上述距離d2是可接受的。
根據(jù)發(fā)展虛擬互連34的寬度可以被縮小，以增加局部互連層14中的局部數(shù)據(jù)率的均勻性。因此，可以進(jìn)一步減小互連溝槽的刻蝕深度的變化，以及可以增加CMP過程中的拋光均勻度。此外，根據(jù)發(fā)展收縮虛擬互連34的寬度可以允許上述數(shù)據(jù)率增加。因此，互連層中的絕緣膜的比率相對減小，以便可以增加半導(dǎo)體器件1的機(jī)械強(qiáng)度。當(dāng)具有較低薄膜強(qiáng)度的低介質(zhì)-常量膜用作互連層中的絕緣膜時，這種效果是特別顯著的。
如上所述，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)具有多層互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件包括具有與用于所有互連層的球形互連一致尺寸的虛擬互連。為此，可以推測具有與局部互連規(guī)則一致尺寸的虛擬互連用于所有互連層的結(jié)構(gòu)。
參考圖3A和3B，將描述具有這種結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件作為本發(fā)明的比較例子。圖3A示出了根據(jù)比較例子的半導(dǎo)體器件中的局部互連層64。圖3B示出了該半導(dǎo)體器件中的球形互連層68。在半導(dǎo)體器件1中，局部互連層64具有與局部互連層14相同的結(jié)構(gòu)。另一方面，球形互連層68包括具有比得上局部互連層64中的虛擬互連34的尺寸的虛擬互連88。
在具有這種結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件中，如圖3B所示，虛擬互連88進(jìn)入以最小互連距離d2分離的相鄰球形互連28之間，導(dǎo)致球形互連28和虛擬互連88之間的雜散電容增加。此外，當(dāng)在球形互連層68中的局部互連層64中設(shè)法形成具有適當(dāng)寬度的虛擬互連88時，其高寬比太高而不能成功地形成。因此，優(yōu)選對于半導(dǎo)體器件1中的每個互連層使用具有適當(dāng)尺寸的虛擬互連代替通常使用的對于給定的互連層具有適當(dāng)尺寸的虛擬互連是優(yōu)選的。
在不限于上述實施例的條件下，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件可以有各種改進(jìn)。例如，盡管在上述實施例中示出了具有正方形平面形狀的虛擬互連，但是除正方形之外，虛擬互連的平面形狀可以是矩形。這里，虛擬互連的寬度定義為其窄邊的長度。另外，該形狀可以是包括圓形的橢圓，其中虛擬互連的寬度定義為短軸的長度。具體，虛擬互連的寬度定義為其直徑。
很顯然本發(fā)明不局限于上述實施例，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的條件下可以進(jìn)行改進(jìn)和改變。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括具有在半導(dǎo)體襯底上的第一互連和第一虛擬互連的第一互連層，以及具有在第一互連層上的第二互連和第二虛擬互連的第二互連層，其中第一互連比第二互連更薄，以及第一虛擬互連的最大寬度小于第二虛擬互連的最小寬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中第一虛擬互連的寬度在第一互連的最小寬度至最大寬度范圍之內(nèi)，包括第一互連的最小寬度和最大寬度，以及第二虛擬互連的寬度在第二互連的最小寬度至最大寬度范圍之內(nèi)，包括第耳互連的最小寬度和最大寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中假定第二虛擬互連的最大高寬比是1，那么第一虛擬互連的最小高寬比是0.5至10，包括0.5和10。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中第二虛擬互連的最小寬度大于第二互連中的最小層間互連的距離。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種具有這種結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，可以用更高的成品率制造。半導(dǎo)體器件1包括在半導(dǎo)體襯底10上的局部互連層14(第一互連層)和局部互連層14上的球形互連層18(第二互連層)。局部互連層14和球形互連層18分別包括局部互連24(第一互連)和球形互連28(第二互連)，以及球形互連28比局部互連24更厚。局部互連層14和球形互連層18也分別具有虛擬互連34(第一虛擬互連)和虛擬互連38(第二虛擬互連)。虛擬互連34比虛擬互連38更窄。
文檔編號H01L23/528GK1728380SQ20051008498
公開日2006年2月1日 申請日期2005年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月26日
發(fā)明者井口學(xué), 竹脅利至 申請人:恩益禧電子股份有限公司