專利名稱：具有多層互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，尤其涉及一種具有多層互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體 器件。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)今高度微型化的半導(dǎo)體器件中，使用所謂的多層互連結(jié)構(gòu)來電連接 在襯底上形成的大量半導(dǎo)體元件。在多層互連結(jié)構(gòu)中，疊置了大量嵌入有互 連圖案的層間絕緣膜，其中一個(gè)層的互連圖案通過層間絕緣膜中形成的接觸 孔連接至相鄰層的互連圖案或連接至在襯底中的擴(kuò)散區(qū)域。
專利文獻(xiàn)l:日本特開專利申請(qǐng)2005-286058
專利文獻(xiàn)2:日本特開專利申請(qǐng)2005-191540
專利文獻(xiàn)3:日本特開專利申請(qǐng)2004-296644
專利文獻(xiàn)4:日本特開專利申請(qǐng)2004-273523
專利文獻(xiàn)5:日本特開專利申請(qǐng)2003-197623
專利文獻(xiàn)6:日本特開專利申請(qǐng)2001-298084
圖1為說明在傳統(tǒng)多層互連結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的問題的示意圖。
請(qǐng)參考圖l，通過SiC、 SiN等的蝕刻停止膜12在形成一部分多層互連 結(jié)構(gòu)的絕緣膜11上形成層間絕緣膜13,以及通過SiC、 SiN等的蝕刻停止膜 14在層間絕緣膜13上進(jìn)一步形成層間絕緣膜15。
此外，通過類似的蝕刻停止膜16在層間絕緣膜15上形成層間絕緣膜17， 以及通過類似的蝕刻停止膜18在層間絕緣膜17上進(jìn)一步形成層間絕緣膜 19。
在層間絕緣膜13中，嵌入有例如Cu圖案的導(dǎo)體圖案13A，其狀態(tài)為在導(dǎo)體圖案13A的側(cè)壁表面和底部表面均覆蓋有Ta/TaN分層結(jié)構(gòu)等的阻擋金 屬膜13a，而在層間絕緣膜17中，嵌入有Cu互連圖案17A，其狀態(tài)為在Cu 互連圖案17A的側(cè)壁表面和底部表面均覆蓋有Ta/TaN分層結(jié)構(gòu)等類似的阻 擋金屬膜17a。
此外，從Cu互連圖案17A穿過層間絕緣膜15并在層間絕緣膜15的下 方延伸出Cu通路塞(via-plug) 17B，其狀態(tài)為在Cu通路塞17B的側(cè)壁表 面和底部表面均覆蓋有阻擋膜17a的延伸部，其中通路塞17B與絕緣膜11 中的導(dǎo)體圖案13A接觸。
上述Cu互連圖案17A以及Cu通路塞17B分別形成在層間絕緣膜17的 相應(yīng)互連溝槽中以及在層間絕緣膜15的相應(yīng)通路塞中，其中通過鑲嵌工藝 形成Cu互連圖案17A以及Cu通路塞17B,在此工藝中，在Cu互連圖案17A 以及Cu通路塞17B的表面覆蓋阻擋金屬膜17a之后，在形成Cu互連圖案 17A以及Cii通路塞17B的溝槽中充滿在層間絕緣膜17上沉積的Cu層。此 外，通過CMP工藝去除在層間絕緣膜17上不必要的Cu層。特別地，在雙 鑲嵌工藝中，同時(shí)形成Cu互連圖案17A以及Cu通路塞17B。
同時(shí)，在利用上述雙鑲嵌工藝形成Cu互連圖案17A以及通路塞17B中， 眾所周知的是由于在形成阻擋金屬膜17a時(shí)施加的熱量以及在層間絕緣膜與 構(gòu)成互連圖案17A或通路塞17B的銅之間的熱膨脹系數(shù)差，而在互連圖案 17A或通路塞17B中留有張應(yīng)力。
在互連圖案17A或通路塞17B中聚集殘留張應(yīng)力的情況下，存在由隨后 施加的熱退火工藝等導(dǎo)致的應(yīng)力遷移，其中少量的銅原子趨于從造成小殘留 應(yīng)力的通路塞17B中遷移至造成大殘留應(yīng)力的互連圖案17A。這種銅遷移現(xiàn) 象也可以視為由于向通路塞17B的應(yīng)力遷移而造成在互連層17A中形成的空 隙(原子空隙)流動(dòng)。因此，在通路塞17B中趨向于導(dǎo)致空隙的聚集，特別 在阻擋金屬膜17a的階梯覆蓋較差的部分中，結(jié)果導(dǎo)致形成空洞(void)， 同時(shí)這種空隙的積累可導(dǎo)致接觸不良。
應(yīng)該注意的是這種應(yīng)力遷移現(xiàn)象也可以由在圖2的平面圖中所示的導(dǎo)體 圖案20中產(chǎn)生。
請(qǐng)參考圖2，導(dǎo)體圖案20具有寬主體圖案21以及從其延伸而出的窄延 伸圖案22A、 22B，其中延伸圖案22A、 22B通過各自的接觸孔22a、 22b分別與其它層的導(dǎo)體圖案相連。
請(qǐng)參考圖2，在包括有導(dǎo)體圖案21的互連層上形成上述其它層的互連層， 其具有寬主體圖案31以及從主體圖案31延伸而出的窄延伸部32A、 32B。 在所述的例子中，主體圖案21的延伸部22A通過通路塞32b在接觸孔22a 處與主體圖案31的延伸部32B相連。
圖3示出了包括圖2中的延伸部22A、 22B的橫截面圖。
請(qǐng)參考圖3，可以看出，在延伸部22A、 32B中，由于如圖中箭頭所示 從各自主體部21、 31傳送的空隙的積累，在通路塞32b的尖端部位置形成 空洞X，另一方面，由于如圖中箭頭所示從各自主體部21、 31傳送的空隙 的積累，在延伸部21的尖端部，即通路塞22a的位置形成空洞Y。對(duì)于通 路塞32b，還可以清楚的是，由于空隙的積累，在對(duì)應(yīng)于延伸部32B的尖端 部的基部也形成空洞Z。
另一方面，在本發(fā)明的基礎(chǔ)研究中，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在圖2所示的 平面圖中的水平延伸的主體圖案21、 31如圖4所示垂直放置，并且在圖4 的平面圖中講垂直延伸的主體圖案21、 31水平連接的情況下，會(huì)增加接觸 孔的缺陷率。
在圖4所示的結(jié)構(gòu)中，例如，圖案21、 31的垂直尺寸為H，水平尺寸 為L(zhǎng)，延伸部22A、 22B、 32A和32B的寬度尺寸為W，與尺寸H為5，、 尺寸L為20盧以及尺寸W為0.1戶情況相比，尺寸H為20，、尺寸L為 5，以及尺寸W為0.1 ^"這種情況的缺陷率會(huì)增大3倍。
此外，如圖5所示，可以看出，在圖5的水平方向上連接垂直延伸的導(dǎo) 體圖案21、 31的情況下，會(huì)發(fā)生接觸缺陷率的增加。
圖4和圖5的結(jié)果告訴我們，這種由在導(dǎo)體圖案31中發(fā)生的空隙流動(dòng) 會(huì)導(dǎo)致接觸缺陷，特別是如圖4中箭頭所示的沿著形成延伸部32B的導(dǎo)體圖 案31的邊緣。根據(jù)上述原理，可以預(yù)測(cè)沿著邊緣流動(dòng)的空隙數(shù)量會(huì)隨著邊 緣的長(zhǎng)度的增加而增加，因此缺陷率也會(huì)增加。
因此，對(duì)于這種從導(dǎo)體延伸出延伸部的互連結(jié)構(gòu)來說，不期望使用例如 圖4所示的垂直延伸的導(dǎo)體圖案，而在實(shí)際的半導(dǎo)體基礎(chǔ)電路器件中，又必 須使用如圖4所示的圖案。
在現(xiàn)有技術(shù)中，在專利文獻(xiàn)1-6中使用了各種方法來抑制這種Cu原子的應(yīng)力遷移。在圖4和圖5所示的在水平方向上連接多個(gè)垂直延伸的導(dǎo)體圖 案的多層互連結(jié)構(gòu)中，需要能夠更有效地抑制向?qū)w部發(fā)生空隙流動(dòng)的結(jié) 構(gòu)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一方面提供了一種具有多層互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其特征 在于-
所述多層互連結(jié)構(gòu)至少包括第一互連層以及在所述第一互連層上形成 的第二互連層；
所述第一互連層包括嵌入在第一層間絕緣膜中并且構(gòu)成互連圖案的一 部分的第一導(dǎo)體圖案，以及與嵌入在所述第一層間絕緣膜中的所述第一互連 圖案不同的第二互連圖案，
所述第二互連層包括嵌入在第二層間絕緣膜中并且構(gòu)成所述互連圖案 的一部分的第三導(dǎo)體圖案，
所述第三導(dǎo)體圖案在其中的一部分中具有在與所述第三導(dǎo)體圖案相同 的層中延伸的延伸部，
所述第三導(dǎo)體圖案通過第一通路塞在所述延伸部的第一區(qū)域與所述第 一導(dǎo)體圖案電連接，
所述延伸部通過比所述第一通路塞的直徑小的第二通路塞在相對(duì)于所 述第一區(qū)域更遠(yuǎn)離或更靠近所述第三導(dǎo)體圖案的第二區(qū)域與所述第二導(dǎo)體 圖案接觸，
所述第三導(dǎo)體圖案的延伸部、所述第一通路塞以及所述第二通路塞與所 述第二層間絕緣膜一起構(gòu)成雙鑲嵌結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的第二方面提供了一種具有多層互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其特征 在于
所述多層互連結(jié)構(gòu)至少包括第一互連層以及在所述第一互連層之上或 之下形成的第二互連層，
所述第一互連層包括嵌入在第一層間絕緣膜中并且構(gòu)成互連圖案的一 部分的第一導(dǎo)體圖案，
所述第二互連層包括嵌入在第二層間絕緣膜中并且構(gòu)成所述互連圖案的一部分的第二導(dǎo)體圖案，
所述第二導(dǎo)體圖案具有在與所述第二導(dǎo)體圖案相同的層中延伸的延伸
部，
所述第二導(dǎo)體圖案通過通路塞在所述延伸部的第一部分與所述第一導(dǎo) 體圖案電連接，
所述延伸部具有延伸出所述通路塞的第二部分，
所述延伸部在所述第一部分中具有第一寬度并且在所述第二部分中具
有比所述第一寬度窄的第二寬度，
所述第二導(dǎo)體圖案、所述延伸部以及所述通路塞均構(gòu)成鑲嵌結(jié)構(gòu)。 本發(fā)明的另一方面還提供了一種具有多層互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其特
征在于-
所述多層互連結(jié)構(gòu)至少包括第一互連層以及在所述第一互連層之上或 之下形成的第二互連層，
所述第一互連層包括嵌入在第一層間絕緣膜中并且構(gòu)成互連圖案的一 部分的第一導(dǎo)體圖案，以及嵌入在所述第一層間絕緣膜中的作為另一導(dǎo)體圖 案的第二導(dǎo)體圖案，
所述第二互連層包括嵌入在第二層間絕緣膜中并且構(gòu)成所述互連圖案 的一部分的第三導(dǎo)體圖案，
所述第三導(dǎo)體圖案具有主體部以及在與所述第三導(dǎo)體圖案相同的層中 從所述主體部延伸的延伸部，
所述第三導(dǎo)體圖案通過第一通路塞在所述延伸部的第一區(qū)域與所述第 一導(dǎo)體圖案電連接，
所述延伸部在與所述第一導(dǎo)體圖案相比更靠近所述主體部的第二區(qū)域 從所述第二層間絕緣膜分出的分支圖案，
所述分支圖案通過第二通路塞與所述第二導(dǎo)體圖案接觸，
所述第三導(dǎo)體圖案的所述主體部、包括所述分支圖案的所述延伸部、所 述第一通路塞以及所述第二通路塞均構(gòu)成鑲嵌結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一方面還提供了一種具有多層互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其特 征在于
所述多層互連結(jié)構(gòu)至少包括第一互連層以及在所述第一互連層之上或之下形成的第二互連層，
所述第一互連層包括嵌入在第一層間絕緣膜中并且構(gòu)成互連圖案的一 部分的第一導(dǎo)體圖案以及與嵌入在所述第一層間絕緣膜中的所述第一導(dǎo)體 圖案不同的第二導(dǎo)體圖案，
所述第二互連層包括嵌入在第二層間絕緣膜中并且構(gòu)成所述互連圖案 的一部分的第三導(dǎo)體圖案，
所述第三導(dǎo)體圖案具有在與所述第三導(dǎo)體圖案相同的層中延伸的延伸
部，
所述第三導(dǎo)體圖案通過第一通路塞在所述延伸部與所述第一導(dǎo)體圖案 電連接，
所述第三導(dǎo)體圖案在所述延伸部延伸的邊緣還具有一個(gè)或多個(gè)虛設(shè)延 伸部，
所述一個(gè)或多個(gè)虛設(shè)延伸部均通過第二通路塞與所述第二導(dǎo)體圖案接
觸，
所述第三導(dǎo)體圖案、所述延伸部、所述一個(gè)或多個(gè)虛設(shè)延伸部、所述第 一通路塞以及所述第二通路塞均構(gòu)成鑲嵌結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一方面還提供了一種具有多層互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其特 征在于
所述多層互連結(jié)構(gòu)至少包括第一互連層以及在所述第一互連層之上或 之下形成的第二互連層，
所述第一互連層包括嵌入在第一層間絕緣膜中并且構(gòu)成互連圖案的一 部分的第一導(dǎo)體圖案，以及與嵌入在所述第一層間絕緣膜中的所述第一導(dǎo)體 圖案不同的第二導(dǎo)體圖案，
所述第二互連層包括嵌入在第二層間絕緣膜中并且構(gòu)成所述互連圖案 的一部分的第三導(dǎo)體圖案，
所述第三導(dǎo)體圖案在其中的一部分中具有在與所述第三導(dǎo)體圖案相同 的層中延伸的延伸部，所述第三導(dǎo)體圖案通過第一通路塞在所述延伸部與所 述第一導(dǎo)體圖案電連接，
所述第三導(dǎo)體圖案在其內(nèi)部區(qū)域中具有剪切部以及在所述剪切部中延 伸的虛設(shè)延伸部，
10所述虛設(shè)延伸部通過第二通路塞與所述第二導(dǎo)體圖案接觸， 所述第三導(dǎo)體圖案、所述延伸部、所述第一通路塞以及所述第二通路塞 均構(gòu)成鑲嵌結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一方面還提供了一種具有多層互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其特 征在于
所述多層互連結(jié)構(gòu)至少包括第一互連層以及在所述第一互連層之上或 之下形成的第二互連層，
所述第一互連層包括嵌入在第一層間絕緣膜中并且構(gòu)成互連圖案的一 部分的第一導(dǎo)體圖案，
所述第二互連層包括嵌入在第二層間絕緣膜中并且構(gòu)成所述互連圖案 的一部分的第二導(dǎo)體圖案，
所述第二導(dǎo)體圖案在其中的一部分中具有在與所述第二導(dǎo)體圖案相同 的層中延伸的延伸部，
所述第二導(dǎo)體圖案通過通路塞在所述延伸部與所述第一導(dǎo)體圖案電連
接，
所述第二導(dǎo)體圖案在所述延伸部延伸的邊緣上具有一個(gè)或多個(gè)虛設(shè)延 伸部，所述一個(gè)或多個(gè)虛設(shè)延伸部包含形成有空洞的尖端部，
所述延伸部、所述一個(gè)或多個(gè)虛設(shè)延伸部以及所述通路塞均構(gòu)成鑲嵌結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明，可在鑲嵌或雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的多層互連結(jié)構(gòu)中通過這樣的方式 來抑制由于應(yīng)力遷移在通路塞中造成的空隙聚集，即在與鄰近的互連層電連 接的導(dǎo)體圖案中形成延伸部，以及通過在這一延伸部經(jīng)由通路塞使得導(dǎo)體圖 案與在鄰近互連層中的互連圖案接觸，并與此同時(shí)形成一區(qū)域，在該區(qū)域中 由于空隙陷阱而使得空隙傾向于聚集在該延伸部附近。
本發(fā)明的其它目的以及特點(diǎn)將通過所附附圖以及隨后的說明書具體實(shí) 施例來進(jìn)行更詳細(xì)的說明。
圖1為根據(jù)本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)的多層互連結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖2至圖5為示例本發(fā)明所要解決的問題的示意圖；圖6A至圖6C為示例本發(fā)明原理的示意圖7A至圖7C為示例根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的多層互連結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖8A為示例根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的多層互連結(jié)構(gòu)的一種改變的示意
圖8B為示例根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的多層互連結(jié)構(gòu)的另一改變的示意
圖9為示例根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的多層互連結(jié)構(gòu)的再一改變的示意
圖10A至圖10C為示例根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的多層互連結(jié)構(gòu)的示意
圖11為示例根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的多層互連結(jié)構(gòu)的一種改變的示意
圖12A至圖12C為示例根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的多層互連結(jié)構(gòu)的示意
圖13A至圖13C為示例根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的多層互連結(jié)構(gòu)的示意
圖14A至圖14C為示例根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的多層互連結(jié)構(gòu)的示意
圖15為示例根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的多層互連結(jié)構(gòu)的示意圖16為示例根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的多層互連結(jié)構(gòu)的示意圖17為示例根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的多層互連結(jié)構(gòu)的示意圖18A至圖18E為示例根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的多層互連結(jié)構(gòu)的示意圖19為示例根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施例的多層互連結(jié)構(gòu)的示意圖20A至圖20B為示例根據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施例的多層互連結(jié)構(gòu)的示意
圖21A至圖21B為示例根據(jù)圖20A至圖20B的實(shí)施例的改變的多層互 連結(jié)構(gòu)的示意圖22A至圖22B為示例根據(jù)本發(fā)明第十二實(shí)施例的多層互連結(jié)構(gòu)的示意
圖23為示例根據(jù)本發(fā)明第十三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的示意圖。
1具體實(shí)施例方式
圖6A至圖6C示出本發(fā)明原理的示意圖。
請(qǐng)參考圖6A，圖6A示出了與參考圖4所說明結(jié)構(gòu)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，其中在 本發(fā)明的基礎(chǔ)研究中，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)到這樣的趨勢(shì)，將圖6B所示的 結(jié)構(gòu)與圖6A的結(jié)構(gòu)相比(12>1》，在從導(dǎo)體圖案31至通路塞的距離l增加 時(shí)，通路塞的缺陷率減小。
另外，在本發(fā)明的基礎(chǔ)研究中，本發(fā)明的發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)到，將圖6C所 示的結(jié)構(gòu)與圖6A的結(jié)構(gòu)相比(Wl<w2),在從導(dǎo)體圖案31延伸出的并且通 過通路塞連接至導(dǎo)體圖案21的相應(yīng)延伸部的延伸部32B的寬度w增加時(shí)， 通路塞的缺陷率減小。
圖6B的結(jié)果可以這樣解釋，由于延伸部32B的長(zhǎng)度增加，使得由應(yīng)力 遷移導(dǎo)致的空隙漂移至通路塞的距離增加，這種距離的增加導(dǎo)致通路塞中的 空隙積累明顯減少。
此外，圖6C的結(jié)果可以這樣解釋，由于延伸部32B的寬度增加，使得 延伸部32B的空隙集中程度的減小，這種空隙集中程度的減小導(dǎo)致通路塞中 的空隙積累的減少。
此外，與具有相同寬度的導(dǎo)體圖案比較，還可以發(fā)現(xiàn)在具有較小通路塞 直徑的通路塞中會(huì)產(chǎn)生更顯著的空隙積累。
在下文中，將通過本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)地解釋。
圖7A至圖7C為示例根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的多層互連結(jié)構(gòu)的示意圖， 其中應(yīng)該注意的是圖7A為上述多層互連結(jié)構(gòu)的平面圖，圖7B為圖7A中虛 線包圍的部分的放大圖，而圖7C為圖7B的橫截面圖。
請(qǐng)首先參考圖7C所示的橫截面圖，通過例如50nm厚的SiC膜或SiN 膜的干擾蝕刻停止膜42，在覆蓋其上載有例如200nm厚的MOS晶體管(未 示出)的硅襯底的絕緣膜41上形成例如SiOH膜或SiOCH膜的無機(jī)絕緣膜 或有機(jī)絕緣膜的層間絕緣膜43。此外，在層間絕緣膜43上，分別通過例如厚度為300nm、 200nm和300nm的類似的蝕刻停止膜44、 46和48疊置類似 的層間絕緣膜45、 47和49。
在層間絕緣膜43中，嵌入構(gòu)成底層互連圖案一部分的Cu互連圖案43A， 其狀態(tài)為在Cu互連圖案43A的側(cè)壁表面以及底部表面均覆蓋有Ta/TaN分 層結(jié)構(gòu)或Ti/TiN分層結(jié)構(gòu)的阻擋金屬膜43a。此外，還嵌入另一隔離的Cu 圖案43B，其狀態(tài)為在Cu圖案43B的側(cè)壁表面以及底部表面均覆蓋有同一 阻擋金屬膜43a。值得注意的是隔離的Cu圖案43B為虛設(shè)圖案。
此外，盡管在圖7C中并未示出，層間絕緣膜47嵌入有構(gòu)成如圖7A所 示的頂部互連層一部分的Cu互連圖案47A,其狀態(tài)為在Cu互連圖案47A 的側(cè)壁表面以及底部表面均覆蓋有與阻擋金屬膜43a類似的阻擋金屬膜47b， 其中值得注意的是如圖7A至圖7C所示，從同一層間絕緣膜47中的Cu互 連圖案47A延伸出寬0.1^且長(zhǎng)0.5^的銅延伸部47B，例如，其狀態(tài)為在 銅延伸部47B的側(cè)壁表面以及底部表面均覆蓋有阻擋金屬膜47b。
在上述例子中，Cu互連圖案47A為圖7A的平面中是具有在水平方向上 寬度(L)為5^"并且在垂直方向上高度(H)為20，的垂直延伸圖案。如 之前參考圖4和圖5所述，由于在如圖4和圖5所示圖案水平延伸出的延伸 部中形成通路塞中的應(yīng)力遷移，所以趨向于導(dǎo)致接觸缺陷。
值得注意的是，通過雙鑲嵌工藝在層間絕緣膜47中形成導(dǎo)體圖案47A 及其延伸部47B，因此導(dǎo)體圖案47A以及延伸部47B具有與層間絕緣膜47 的頂部主表面基本上一致的頂部主表面。此外，向下穿過層間絕緣膜45從 延伸部47B延伸而出直徑為0.1戸的Cu通路塞47C，例如其狀態(tài)為在Cu通 路塞47C的底部表面以及側(cè)壁表面均覆蓋有阻擋金屬膜47b，其中Cu通路 塞47C使得與Cu互連圖案43A相連。
此外，在與形成為0.085^"直徑的虛設(shè)通路塞的接觸通路塞47C的區(qū)域 相比，從更靠近延伸部末梢端的區(qū)域處的延伸部延伸出類似的Cu通路塞 47D,例如虛設(shè)通路塞47D穿過層間絕緣膜45延伸，其狀態(tài)為虛設(shè)通路塞 47D的側(cè)壁表面以及底部表面均覆蓋有同一阻擋金屬膜47b，并且與虛設(shè)Cu 圖案43B相連。
因此對(duì)于本實(shí)施例，從圖7A和圖7B中可以清楚的是，對(duì)應(yīng)于圖7C的 橫截面圖，Cii互連圖案43A在通路塞47C的下面向右延伸，而在虛設(shè)通路塞47D的下面形成虛設(shè)Cu圖案43B。
因此對(duì)于本實(shí)施例，與接觸通路塞47C的寬度相比，形成的虛設(shè)通路塞 47D具有更小的直徑，從而在虛設(shè)通路塞47D中由于應(yīng)力遷移而造成從Cu 圖案47A遷移的空隙會(huì)更傾向于聚集，導(dǎo)致在虛設(shè)通路塞47D與阻擋金屬 膜47b之間的虛設(shè)通路塞47D的尖端部形成空洞47X。
值得注意的是，上述空洞47X作為捕獲空隙的陷阱，由于空洞47X收 集由于應(yīng)力遷移而從Cu互連圖案47遷移的空隙，所以空洞47X增大。
另一方面，由于通過虛設(shè)通路塞47D的尖端部捕獲由于應(yīng)力遷移從Cu 圖案47A遷移的空隙，所以有效地避免在與Cu互連圖案43A接觸的接觸通 路塞47C中的空隙聚集。因此可在Cu圖案47A與Cu互連圖案43A之間實(shí) 現(xiàn)更可靠的電接觸。
在本實(shí)施例中，優(yōu)選地設(shè)定虛設(shè)通路塞47D的橫截面面積與接觸通路塞 47C的面積的比值為0.9或更小。另一方面，從實(shí)用觀點(diǎn)來看，優(yōu)選地虛設(shè) 通路塞的直徑不可小于0.08^。這是由于形成小于暴露限度的設(shè)計(jì)直徑的虛 設(shè)通路塞非常困難，其中小于暴露限度會(huì)由于直徑過小而造成無法開口 。
此外，為了有效實(shí)現(xiàn)通過虛設(shè)通路塞47D捕捉空隙，優(yōu)選地在Cu互連 圖案47A的平面中設(shè)定從其中延伸出延伸部47B的Cu互連圖案47A的邊緣 至虛設(shè)通路塞47D的距離，使得從接觸通路塞47C至虛設(shè)通路塞47D的距 離處于0.5，之內(nèi)。
圖8A示出了在圖7A至圖7C的結(jié)構(gòu)上形成另一互連層的例子。
請(qǐng)參考圖8A，通過蝕刻停止膜50在層間絕緣膜49上形成另一層間絕 緣膜51,以及通過蝕刻停止膜52在層間絕緣膜51上還形成另一層間絕緣膜 53。
在層間絕緣膜51中，嵌入Cu等的互連圖案51A，其狀態(tài)為在互連圖案 51A的表面覆蓋有阻擋金屬膜51b。從互連圖案51A穿過層間絕緣膜49向 下延伸接觸通路塞51C，其狀態(tài)為接觸通路塞51C的表面覆蓋有阻擋金屬膜 51b，其中接觸通路塞51C通過阻擋金屬膜51b與延伸部47B接觸。因此， 在圖8的例子中，通過雙鑲嵌工藝形成互連圖案51A以及通路塞51C。
對(duì)于上述結(jié)構(gòu)，在虛設(shè)通路塞47D的尖端部聚集在延伸部47B中的空隙 以形成空洞47X,從而可成功抑制形成在包括虛設(shè)通路塞47D的頂尖端部的延伸部47B的頂部表面處如參考圖3所述的空洞Z。因此可在通路塞51C與 延伸部47B之間形成高可靠性的接觸。
圖8B示出了由利用與圖8A所示結(jié)構(gòu)相似工藝形成的一種改變。與圖 8A的結(jié)構(gòu)相比的不同之處僅在于接觸通路塞51C不位于延伸部47B的尖端 部而是在稍微靠近Cu互連圖案47A的側(cè)面形成。
對(duì)于圖8B的結(jié)構(gòu)，與圖3所示的在互連圖案的頂部側(cè)面上形成的空洞 Y或Z相比獲得了更高的冗余度，從而導(dǎo)致防止應(yīng)力遷移的更大阻力。
此外，雖然在圖8A或圖8B中采用雙鑲嵌工藝來形成互連圖案51A以 及通路塞51C，但是也可以采用如圖9所示的單鑲嵌工藝單獨(dú)形成互連圖案 51A以及通路塞51C。在圖9的例子中，獨(dú)立形成互連圖案51A以及通路塞 51C，值得注意的是通路塞51C覆蓋有不同于阻擋金屬膜51b的阻擋金屬膜 51c。
值得注意的是可利用隨后介紹的其它實(shí)施例來類似地形成在圖8A和圖 8B所示的頂部互連結(jié)構(gòu)。
圖IOA至圖IOC示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的具有多層互連結(jié)構(gòu)的半 導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)，其中值得注意的是圖10A為多層互連結(jié)構(gòu)的平面圖，圖 10B為圖10A中虛線包圍的部分的放大圖，而圖10C為圖10B的橫截面圖。
請(qǐng)參考圖IOA，本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件具有與圖7A至圖7C的實(shí)施例中 的半導(dǎo)體器件類似的結(jié)構(gòu)，不同之處在于在相對(duì)于Cu互連圖案47A的Cu 互連圖案43A的鄰近側(cè)形成虛設(shè)Cu圖案43B以及在與接觸通路塞47C相比 更靠近Cu互連圖案47A的位置在延伸部47B上形成虛設(shè)通路塞47D。從圖 IOA和圖10B中可以看出，對(duì)應(yīng)于圖IOC的橫截面圖，Cu互連圖案43A在 接觸通路塞47C下面向右延伸以及在虛設(shè)通路塞47D下面向右形成虛設(shè)Cu 圖案43B。
因此，利用小直徑的虛設(shè)通路塞47D捕捉由于應(yīng)力遷移從Cu互連圖案 47A向接觸通路塞47C通過延伸部47B流動(dòng)的空隙，并且與前述實(shí)施例相比 效率更高地抑制在接觸通路塞47C中的空隙聚集。
在本實(shí)施例中，同樣優(yōu)選地設(shè)定虛設(shè)通路塞47D的橫截面面積與接觸通路塞47C的面積的比值為0.9或更小。另一方面，從實(shí)用觀點(diǎn)來看，優(yōu)選地 虛設(shè)通路塞的直徑不可小于0.08^ 。
圖11示出了根據(jù)通過與圖8B的改變類似的工藝形成的圖IOA至圖10C 的結(jié)構(gòu)的改變結(jié)構(gòu)。
請(qǐng)參考圖11，與圖8B的結(jié)構(gòu)相比的不同之處僅在于除了接觸通路塞51C 之外還在上層互連圖案中設(shè)置了另一冗余的虛設(shè)通路塞51D。因此，圖11 的改變可以認(rèn)為是圖10C的結(jié)構(gòu)與圖8B的改變的組合。
對(duì)于圖11的改變，對(duì)于接觸通路塞51C可獲得與圖8B的結(jié)構(gòu)類似的冗 余并且還可成功抑制在接觸通路塞51C中如圖3所示的空洞X的形成。
通過組合圖8B或圖11的情況下的上層以及下層互連層之間更高冗余度 的結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)于應(yīng)力遷移具有高阻力的結(jié)構(gòu)。此外，可通過疊置上層以
及下層互連圖案來獲得各種改變。 [第三實(shí)施例]
圖12A至圖12C示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的具有多層互連結(jié)構(gòu)的半 導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)，其中值得注意的是圖12A為上述多層互連結(jié)構(gòu)的平面圖， 圖12B為圖12A中虛線包圍的部分的放大圖，而圖12C為圖12B的橫截面 圖。
請(qǐng)參考圖12A，本實(shí)施例具有與前述圖7A至圖7C的實(shí)施例中類似的結(jié) 構(gòu)，本實(shí)施例的不同之處在于延伸部47B延伸至通路塞47C長(zhǎng)0.5，并且 具有第一寬度0.15^以及另外在延伸部47B的尖端部還形成例如具有第二 窄寬度0.1^并且長(zhǎng)度為0.5^的第二延伸部47E。
此外，對(duì)于本實(shí)施例，在尖端部或在具有與接觸通路塞47C相同直徑的 第二延伸部47E形成虛設(shè)通路塞47D。如圖12A和圖12B的平面圖所示， 對(duì)應(yīng)于圖12C的橫截面圖，Cu互連圖案43A在接觸通路塞47C下面向右延 伸，以及在虛設(shè)通路塞47D下面向右形成虛設(shè)Cu圖案43B。在這里，虛設(shè) 通路塞47D具有與本實(shí)施例的接觸通路塞47C相同的直徑，而虛設(shè)通路塞 47D還可以具有小于接觸通路塞47C的直徑。
通過縮減形成虛設(shè)通路塞47D的第二延伸部47E的寬度或者通過擴(kuò)大形 成有接觸通路塞47C的延伸部47B的寬度，作為應(yīng)力遷移的結(jié)果傾向于從Cu互連圖案47A向第二延伸部47E發(fā)生空隙流動(dòng)，其中通過虛設(shè)通路塞47D 來捕捉流入的空隙。通過上述途徑，可減少有缺陷的接觸通路塞47C。
對(duì)于本實(shí)施例，可有效地抑制第二延伸部47E的寬度以等于或小于第一 延伸部47B的寬度的70%至80%,從而通過虛設(shè)通路塞47D來高效地捕捉 空隙。
在本實(shí)施例中，同樣優(yōu)選地設(shè)定從接觸通路塞47C至虛設(shè)通路塞47D的 距離為0.5，或更小，以實(shí)現(xiàn)通過虛設(shè)通路塞47D高效地捕捉空隙。此外， 還可形成具有縮減接觸的通路塞47D的虛設(shè)通路塞47D。
圖13A至圖13C示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的具有多層互連結(jié)構(gòu)的半 導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)，其中值得注意的是圖13A為上述多層互連結(jié)構(gòu)的平面圖， 圖13B為圖13A中虛線包圍的部分的放大圖，而圖13C為圖13B的橫截面 圖。
請(qǐng)參考圖13A，本實(shí)施例具有與前述圖12A至圖12C的實(shí)施例中類似的 結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例的不同之處在于在相對(duì)于Cu互連圖案47A的Cu互連圖 案43A的鄰近惻形成虛設(shè)Cu圖案43B，因此在與接觸通路塞47C相比更靠 近Cu互連圖案47A的位置在延伸部47B上形成與接觸通路塞47C直徑相同 的虛設(shè)通路塞47D。利用上述結(jié)構(gòu)，如圖13A所示，第二延伸部47E從Cu 互連圖案47A直接延伸并且在第二延伸部47E的尖端部形成延伸部47B。
在本實(shí)施例中，由于在靠近Oi互連圖案47A的窄第二延伸部47E中形 成虛設(shè)通路塞47D，所以利用虛設(shè)通路塞47D捕捉在到達(dá)接觸通路塞47C之 前的由于應(yīng)力遷移從Cu互連圖案47A向接觸通路塞47C通過延伸部47B流 動(dòng)的空隙，從而與前述實(shí)施例相比效率更高地抑制在接觸通路塞47C中的空 隙聚集。
如圖13A和圖13B的平面圖所示，對(duì)應(yīng)于圖13C的橫截面圖，Cu互連 圖案43A在接觸通路塞47C下面向右延伸，以及在虛設(shè)通路塞47D下面向 右形成虛設(shè)Cu圖案43B。盡管虛設(shè)通路塞47D具有與接觸通路塞47C相同 的直徑，而在本實(shí)施例中虛設(shè)通路塞47D還可以具有小于接觸通路塞47C 的直徑。在本實(shí)施例中，可通過縮短第二延伸部47E的寬度70%或小于第一延伸 部47B的寬度，使得高效地通過虛設(shè)通路塞47D來捕捉空隙。
圖14A至圖14C示出了根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的具有多層互連結(jié)構(gòu)的半 導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)，其中值得注意的是圖14A為上述多層互連結(jié)構(gòu)的平面圖， 圖14B為圖14A中虛線包圍的部分的放大圖，而圖14C為圖14B的橫截面 圖。
請(qǐng)參考圖14A，本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)具有與前述圖IIA至圖IIC的實(shí)施例中 相似結(jié)構(gòu)，即在延伸部47B的尖端部形成接觸通路塞47C，其中在延伸部47B 從Cu互連圖案47A以及通路塞47D延伸出來的基底部之間的中間部處從延 伸部47B延伸出分支圖案47F。從而，在分支圖案47F上形成具有與接觸通 路塞47C相同直徑的虛設(shè)通路塞47D。對(duì)于本實(shí)施例，如圖14A和圖14B 的平面圖所示，對(duì)應(yīng)于圖14C的橫截面圖，Cu互連圖案43A在接觸通路塞 47C下面向右延伸，以及在虛設(shè)通路塞47D下面向右形成虛設(shè)Cu圖案43B。 盡管在本實(shí)施例中虛設(shè)通路塞47D具有與接觸通路塞47C相同的直徑時(shí)，但 是通路塞47D可具有更小的直徑。
在本實(shí)施例中，從基底至虛設(shè)通路塞47D測(cè)量得到的距離12比從同一基 底至接觸通路塞47C測(cè)量得到的距離h短(l,h)，因此可在通路塞47D中 高效地聚集由于應(yīng)力遷移從Cu互連圖案47A傳送至延伸部47B的空隙，并 且還可在接觸通路塞47C中抑制空隙聚集。
圖15為示出了根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的具有多層互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器 件的布局的平面圖。在本實(shí)施例中，多層互連結(jié)構(gòu)也具有與前述實(shí)施例類似 的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)并且省略了對(duì)于橫截面圖的說明。
請(qǐng)參考圖15,與前述實(shí)施例類似，Cu互連圖案47A形成了上部互連層， 另一方面Cu互連圖案43Ai至43A5形成了下部互連層。此外，以隔離的Cu 圖案形式在下層互連層中形成虛設(shè)Cu圖案43B3至43B5。與前述實(shí)施例類似，對(duì)應(yīng)于Cu互連圖案43Ai至43As從Cu互連圖案 47A分別延伸出延伸部47B3至47Bs并且通過通路塞47C3至47C5上述延伸 部47B3至47Bs相互連接。此外，對(duì)于本實(shí)施例，對(duì)應(yīng)于Cu互連圖案43B3 至43B5從Cu互連圖案47A分別延伸出虛設(shè)延伸部47E3至47E5并且通過相 同直徑的通路塞47D3至47Ds將上述虛設(shè)延伸部47E3至47^與接觸通路塞 47C3至47Cs分別連接。
對(duì)于圖15中的結(jié)構(gòu)，值得注意的是在靠近延伸部47B4的位置處形成具 有相同寬度和相同長(zhǎng)度的虛設(shè)延伸部47E4，其中上述虛設(shè)延伸部47E4及虛 設(shè)通路塞47D4起到分散向延伸部47B4傳送的空隙的作用。
此外，對(duì)于圖15中的結(jié)構(gòu)，在延伸部47B3的附近位置處形成具有較短 長(zhǎng)度的虛設(shè)延伸部47E3。通過向虛設(shè)通路塞47D3高效地聚集空隙，圖15中 的結(jié)構(gòu)可具有抑制向接觸通路塞47Q傳送空隙的效果。
此夕卜，對(duì)于圖15中的結(jié)構(gòu)，其中在靠近延伸部47B5位置形成下層的Cu 互連圖案43At及43A2，與虛設(shè)延伸部43E3的情況相反本例不可能在非常靠 近延伸部47B5的位置形成虛設(shè)延伸部。因此，對(duì)于圖15中的結(jié)構(gòu)，在下層 Cu互連圖案43Ai的外部形成短的虛設(shè)延伸部47E5并且通過向虛設(shè)延伸部 47D5集中空隙來降低向延伸部47Bs傳送空隙。
因此，圖15總共示出了三種不同的結(jié)構(gòu)，上述三種結(jié)構(gòu)中的任意一種 均可有效地抑制通過延伸部向通路塞傳送空隙，并且可提高通路塞的可靠 性。
圖16為示出了根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的具有多層互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器 件的布局的平面圖，其中對(duì)于圖16中先前已經(jīng)說明的部件用相同的標(biāo)號(hào)表 示，并且省略了對(duì)這些部件的描述。在本實(shí)施例中，多層互連結(jié)構(gòu)也具有與 前述實(shí)施例類似的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)并且省略了對(duì)于橫截面圖的說明。
請(qǐng)參考圖16，延伸部47B3通過與前述實(shí)施例類似的接觸通路塞47C3實(shí) 現(xiàn)與下層Cu互連圖案43A3的接觸，其中延伸部47B4通過接觸通路塞47C4 實(shí)現(xiàn)與下層Cu互連圖案43A4的接觸，并且延伸部47B5通過接觸通路塞47C5 實(shí)現(xiàn)與下層Cu互連圖案43A5的接觸，其中從圖中可以得出在下層互連層上，沿著上層Cu互連圖案47A的長(zhǎng)邊形成有虛設(shè)Cu圖案43Ba、 43Bb、 43Bc、 43Bd以及43Be，并且從Cu互連圖案47A延伸出的多個(gè)虛設(shè)延伸部47Ea、 47Eb、 47Ec、 47Ee以及47Ef通過各自的通路塞47Da、 47Db、 47Dc、 47Dd 以及47De相連。
對(duì)于圖16中的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，值得注意的是與鄰近的延伸部47B5相比虛設(shè) 延伸部47Eb以及47Ec具有較短的長(zhǎng)度并且可形成為多個(gè)虛設(shè)延伸部，其中 虛設(shè)延伸部47Eb以及47Ec起到分散和吸收沿著如圖16中所示的Cu互連圖 案47A的頂部邊緣傳送的空隙的功能。因此，向延伸部47B5的空隙流動(dòng)被 抑制。類似的虛設(shè)延伸部47Ea、 47Ed以及47Ee分別通過虛設(shè)通路塞47Da、 47Dd、 47De與在延伸部47B2以及47B4的水平側(cè)上的各自的Cu虛設(shè)圖案 43Ba、 43Bd以及43Be相連。
對(duì)于本實(shí)施例，可通過形成比鄰近延伸部47B3至47B5 (除延伸部47B4 之外)較短的虛設(shè)延伸部47Ea至47Ee并從而通過縮短從互連圖案47A至虛 設(shè)通路塞47Da至47Dc的距離來方便在虛設(shè)通路塞47Da至47Dc中空隙的 聚集。利用上述方法，可抑制向接觸通路塞47C3至47Cs的空隙傳送。因此， 通過增加這種虛設(shè)延伸部的數(shù)量可提高空隙的捕捉。
盡管在本實(shí)施例中形成與虛設(shè)延伸部47Ea或47Ed相同長(zhǎng)度的延伸部 47B4，僅由于布局的方便，還可形成與其它延伸部類似的具有大長(zhǎng)度的延伸 部47B4。
圖17為示出了根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的具有多層互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器 件的布局的平面圖，其中對(duì)于圖17中先前已經(jīng)說明的部件用相同的標(biāo)號(hào)表 示，并且省略了對(duì)這些部件的描述。與前述各個(gè)實(shí)施例相似，多層互連結(jié)構(gòu) 也具有雙鑲嵌結(jié)構(gòu)并且省略了對(duì)于橫截面圖的說明。
請(qǐng)參考圖17，本實(shí)施例對(duì)應(yīng)于在圖15和圖16中去除虛設(shè)延伸部和相應(yīng) 虛設(shè)通路塞以及虛設(shè)Cu圖案的結(jié)構(gòu)。對(duì)于本實(shí)施例，在圖17的右邊邊緣延 伸Cu互連圖案以形成延伸區(qū)域47Aex，并且在部分中對(duì)應(yīng)于該延伸區(qū)域下 形成的下層虛設(shè)Cix圖案43Bf形成剪切圖案47Ac。
此外，對(duì)于圖17的實(shí)施例，延伸出虛設(shè)延伸部47Ef進(jìn)入剪切圖案47Ac，其中虛設(shè)延伸部47Ef通過虛設(shè)通路塞47Df實(shí)現(xiàn)與虛設(shè)Cu圖案43Bf的接觸。 根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可聚集在虛設(shè)通路塞47Df的Cu互連圖案47A的右尖 端部附近位置處形成的空隙，并且可降低通過延伸部47B3至47B5向接觸通 路塞47C3至47C5的空隙傳送。
盡管形成與在第三至第八實(shí)施例中的接觸通路塞47C相同直徑的虛設(shè) 通路塞47D、 47D3至47D5以及47Dc至47Df，也可形成如前述第一或第二 實(shí)施例中具有較小直徑的上述虛設(shè)通路塞。
在形成這種接觸通路塞或虛設(shè)通路塞的情況下，通常利用在暴露限度內(nèi) 的如圖18A的上部中所示的矩形形狀的曝光圖案，形成具有如圖18A的下 部中所示圓形橫截面的通孔，然而當(dāng)如圖18B的上部中所示的曝光圖案縮小 超過暴露限度的情況下，通過曝光得到的通孔具有如圖18B的下部中所示的 不同于正圓的扭曲形狀。
因此，對(duì)于本實(shí)施例，在形成通路塞時(shí)通過對(duì)于空隙聚集的中心引入逐 步覆蓋缺陷，可在虛設(shè)通路塞47D、 47D3至47D5以及47Dc至47Df形成不 同于正圓的扭曲形狀的通孔。
通過在形成有虛設(shè)通路塞的通孔中形成空隙聚集的中心，本實(shí)施例可有 效地方便向虛設(shè)通路塞的空隙聚集。
這種扭曲通孔的形成不限于圖18B的例子，還可通過如18C至圖18E 所示的具有十字形狀、三角形狀、梯形形狀等的曝光掩膜來獲得。
圖19為示出了根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施例的具有多層互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器 件的布局的平面圖，其中對(duì)于圖19中先前已經(jīng)說明的部件用相同的標(biāo)號(hào)表 示，并且省略了對(duì)這些部件的描述。與前述各個(gè)實(shí)施例相似，本實(shí)施例的多 層互連結(jié)構(gòu)也具有雙鑲嵌結(jié)構(gòu)并且省略了對(duì)于橫截面圖的說明。
請(qǐng)參考圖19，本實(shí)施例基于圖15的結(jié)構(gòu)，不同之處在于省略了下層的 Cu圖案43B3至43B5以及虛設(shè)通路塞47D3至47D5。
22即使利用不包括虛設(shè)通路塞的上述結(jié)構(gòu)，由于空隙聚集可方便在虛設(shè)延
伸部47E3至47E5的尖端部形成空洞47Ex，具體地能夠通過形成比形成有通 孔47C3至47C5的延伸部47B3至47B5較短的虛設(shè)延伸部47E3至47E5而非常 有效地捕捉空隙。
盡管已經(jīng)在前述實(shí)施例中對(duì)在由Cu制成的多層互連結(jié)構(gòu)中的互連層以 及通路塞的情況作出了解釋，本發(fā)明還包括在雙鑲嵌工藝中使用例如Al的 其它金屬得到互連層以及通路塞的情況。
圖20A和圖20B分別為示出了根據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施例的多層互連結(jié)構(gòu) 的構(gòu)成的平面圖以及橫截面圖，其中對(duì)與前述部件相同的部件用相同的標(biāo)號(hào) 表示并且省略了對(duì)這些部件的描述。
請(qǐng)參考圖20A和圖20B，本實(shí)施例具有包括互連圖案43A、 43B的互連 層與包括互連圖案47A的互連層在參考圖12A至圖12C說明的多層互連結(jié) 構(gòu)中可互換的結(jié)構(gòu)，使得在層間絕緣膜47中形成互連圖案43A、 43B以及在 層間絕緣膜43中形成互連圖案47A。
因此，本實(shí)施例的多層互連結(jié)構(gòu)具有如下特點(diǎn)至少在層間絕緣膜47 中形成第一互連層以及在第一互連層下在第二層間絕緣膜43中形成第二互 連層，上述第一互連層包括嵌入在層間絕緣膜47中并且構(gòu)成互連圖案的一 部分的導(dǎo)體圖案43A和嵌入在層間絕緣膜47中的另一導(dǎo)體圖案(虛設(shè)互連 圖案)43B，上述第二互連層包括嵌入在層間絕緣膜43中并且構(gòu)成互連圖案 的一部分的導(dǎo)體圖案(47A、 47B及47E)，上述導(dǎo)體圖案(47A、 47B及47E) 具有主體部47A以及在同一層中從主體部47A延伸的延伸部(47B、 47E)， 上述導(dǎo)體圖案47A通過第一通路塞47C在延伸部(47B、 47E)的第一部47B 處與導(dǎo)體圖案43A電連接，上述延伸部(47B、 47E)通過第二通路塞(虛 設(shè)通路塞)47D實(shí)現(xiàn)相對(duì)導(dǎo)體圖案(47A、 47B及47E)的主體部47A遠(yuǎn)離 第一區(qū)域47B的位置與第二區(qū)域47E中的第二導(dǎo)體圖案43B接觸，上述延 伸部(47B、 47E)在第一區(qū)域47B中具有第一寬度以及在第二區(qū)域47E中 具有比第一寬度小的第二寬度,上述第一通路塞47C與第二通路塞47D均形 成鑲嵌結(jié)構(gòu)。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在延伸部47B和47E的第二區(qū)域中出現(xiàn)空隙的聚集，從 而可形成對(duì)應(yīng)于圖3中的空洞Y的空洞47X。因此，可在通路塞47C中提高 接觸的可靠性。
如圖21A和圖21B所示，還可在本實(shí)施例中省略虛設(shè)通路塞47D以及 虛設(shè)互連圖案43B。在這種情況下，可通過圖案47E的窄形狀引起空隙的聚 集以及在窄圖案43E中空洞的形成，因此，無需利用雙鑲嵌工藝來形成虛設(shè) 通路塞47D以及通路塞47C，并通過單鑲嵌工藝來形成虛設(shè)通路塞47D以及 通路塞47C。
圖22 A和圖22B分別以平面圖以及橫截面圖示出了根據(jù)本發(fā)明第十二實(shí) 施例的多層互連結(jié)構(gòu)，其中對(duì)與前述部件對(duì)應(yīng)的部件用相同的標(biāo)號(hào)表示，并 且省略了對(duì)這些相同部件的描述。
請(qǐng)參考圖22A和圖22B，本實(shí)施例具有包括互連圖案43A、 43B的互連 層與包括互連圖案47A的互連層在參考前述的圖13A至圖13C說明的多層 互連結(jié)構(gòu)中可互換的結(jié)構(gòu)，使得在層間絕緣膜47中形成互連圖案43A、 43B 以及在層間絕緣膜43中形成互連圖案47A。
因此，本實(shí)施例的多層互連結(jié)構(gòu)具有如下特點(diǎn)至少在層間絕緣膜47 中形成第一互連層以及在第一互連層下在第二層間絕緣膜43中形成第二互 連層，上述第一互連層包括嵌入在層間絕緣膜47中并且構(gòu)成互連圖案的一 部分的導(dǎo)體圖案43A和嵌入在層間絕緣膜47中的另一導(dǎo)體圖案(虛設(shè)互連 圖案)43B，上述第二互連層包括嵌入在層間絕緣膜43中并且構(gòu)成所述圖案 的一部分的導(dǎo)體圖案(47A、 47B及47E),上述導(dǎo)體圖案(47A、 47B及47E) 具有主體部47A以及在同一層中從主體部47A延伸的延伸部(47B、 47E)， 上述導(dǎo)體圖案(47A、 47B及47E)通過第一通路塞47C在延伸部(47B、 47E) 的第一部47B處與導(dǎo)體圖案43A電連接，上述延伸部(47B、 47E)通過第 二通路塞(虛設(shè)通路塞)47D實(shí)現(xiàn)在更靠近主體部47A的第二區(qū)域47E中與 第二導(dǎo)體圖案43B接觸，上述延伸部(47B、 47E)在第一區(qū)域47B中具有 第一寬度以及在第二區(qū)域47E中具有比第一寬度小的第二寬度，上述第一通 路塞47C與第二通路塞47D均形成鑲嵌結(jié)構(gòu)。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在區(qū)域47E中出現(xiàn)空隙的聚集，從而可形成對(duì)應(yīng)于圖3 中的空洞Y的空洞47X。因此，可在通路塞47C中提高接觸的可靠性。
在這種情況下，可通過圖案47E的窄形狀引起向窄圖案43E的空隙聚集， 因此，無需利用雙鑲嵌工藝來形成虛設(shè)通路塞47D以及通路塞47C，也可通 過單鑲嵌工藝來形成虛設(shè)通路塞47D以及通路塞47C。
同樣地，盡管沒有示出，也能夠在互換層間絕緣膜47中的互連層(47A、 47B及47F)與在層間絕緣膜43中的互連層可的情況下，通過在分支圖案 47F的尖端部中聚集空隙來改善通路塞47C的可靠性。
在這種情況下，還可通過分支圖案47F的形狀來引起向分支圖案43B的 尖端部的空隙的集中，因此，無需利用雙鑲嵌工藝來形成虛設(shè)通路塞47D以 及通路塞47C，也可通過單鑲嵌工藝來形成虛設(shè)通路塞47D以及通路塞47C。
同樣地，盡管沒有示出，也能夠互換在圖15、圖16、圖17以及圖19 的實(shí)施例中的上層及下層互連層。
在這種情況下，并未限于利用雙鑲嵌工藝來形成虛設(shè)通路塞以及通路 塞，還可利用單鑲嵌工藝來形成虛設(shè)通路塞以及通路塞。
圖23示出了根據(jù)本發(fā)明第十三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件50的結(jié)構(gòu)，其中半 導(dǎo)體器件50具有本發(fā)明上述實(shí)施例中的多層互連結(jié)構(gòu)。
盡管示出的實(shí)例對(duì)應(yīng)于參考第一實(shí)施例中的多層互連結(jié)構(gòu)，但是可利用 第一至第十實(shí)施例中任一的多層互連結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體器件50。
請(qǐng)參考圖23，在Si襯底51上通過器件隔離結(jié)構(gòu)51B定義出的器件區(qū)域 51A上形成半導(dǎo)體器件50并且半導(dǎo)體器件50包括在Si襯底上通過柵絕緣膜 52形成的柵極53以及在柵極53的兩側(cè)形成的一對(duì)擴(kuò)散區(qū)51a、 51b。
柵極53具有均被側(cè)壁絕緣膜53a、 53b覆蓋的側(cè)壁表面，以及在Si襯底 51上形成例如PSG膜和BPSG膜的絕緣膜54以便覆蓋柵極53及側(cè)壁絕緣 膜53a及53b。
在絕緣膜54上，形成有例如一種市場(chǎng)上標(biāo)簽為SiLK的由Dow化學(xué)公 司生產(chǎn)的低K介電有機(jī)絕緣膜的層間絕緣膜55，以及利用鑲嵌工藝在層間 絕緣膜55中形成Cu互連圖案55A、 55B和Cu虛設(shè)圖案55C。 Cu互連圖案55A和55B均通過在絕緣膜54中形成的接觸通路塞54P或54Q與擴(kuò)散區(qū)51a 或51b電連接。
Cu互連圖案55A及55B均由類似的層間絕緣膜55上形成的另一類似低 K介電有機(jī)層間絕緣膜56覆蓋，并且進(jìn)一步在層間絕緣膜56上形成另一類 似低K介電有機(jī)層間絕緣膜57。
此外，在上述例子當(dāng)中，Cu互連圖案56A、 56B均嵌入在層間絕緣膜 56中以及Cu互連圖案57A、 57B均嵌入在層間絕緣膜57中。從而，互連圖 案56A、 56B分別通過Cu通路塞56P、 56Q與互連圖案55A、 55B相連，另 一方面，互連圖案57A、 57B分別通過Cu通路塞57P、 57Q與互連圖案56A、 56B相連。在本實(shí)施例中，通路塞55P、 55Q、 56Q、 57P及57Q均通過雙鑲 嵌工藝形成。此外，在圖中定義Cu互連圖案和Cu通路塞的粗線表示阻擋金 屬膜。
此外，對(duì)于圖23的構(gòu)成，在層間絕緣膜55中嵌入虛設(shè)Cu圖案55C、 55D，其中從與虛設(shè)Cu圖案55C、 55D接觸的Cu互連圖案56A、 56B的各 尖端部分別延伸出虛設(shè)通路塞56p、 56q。
同樣地，在層間絕緣膜56中嵌入虛設(shè)Cu圖案56C、 56D，其中從與虛 設(shè)Cu圖案56C、 56D接觸的Cu互連圖案57A、 57B的各尖端部分別延伸出 虛設(shè)通路塞57p、 57q。
在這里，值得注意的是通過雙鑲嵌工藝與Cu通路塞56P、 56Q同時(shí)形 成虛設(shè)Cu通路塞56p、 56q，另一方面，通過雙鑲嵌工藝與Cu通路塞57P、 57Q同時(shí)形成虛設(shè)Cu通路塞57p、 57q。因此，參考對(duì)于先前實(shí)施例的描述， 在互連圖案56A、 56B或57A、 57B中的空隙聚集至這種虛設(shè)Cu通路塞中， 從而改善了在Cu通路塞56P、 56Q和57P、 57Q中的應(yīng)力遷移阻力。
此外，在上述實(shí)施例中，在層間絕緣膜57上連續(xù)疊置SiOC層間絕緣膜 58、 59及60，并且在層間絕緣膜58中嵌入Cu或Al的互連圖案58A。同樣 地，在層間絕緣膜59中嵌入Cu或Al的互連圖案59A并且在層間絕緣膜60 中嵌入Cii或Al的互連圖案60A。在圖23中，值得注意的是對(duì)于每一層使 用同一參考標(biāo)號(hào)一并示出了層間絕緣膜58、 59及60的互連圖案。
互連圖案58A、 59A及60A通過未示出的通路塞彼此相互電連接，另一 方面，互連圖案58A通過未示出的通路塞與互連圖案57A、 57B的任意其中
26之一連接。
此外，對(duì)于圖23中的結(jié)構(gòu)，在層間絕緣膜60上形成另一層間絕緣膜61 并且還可在層間絕緣膜61中形成另一互連圖案。
此外，對(duì)于圖22中的半導(dǎo)體器件50，多層互連結(jié)構(gòu)并非僅限于如第一 實(shí)施例描述的結(jié)構(gòu)也可使用參考第二至第十實(shí)施例中描述的多層互連結(jié)構(gòu)。
雖然本發(fā)明已經(jīng)通過優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，然而本發(fā)明并非局限于這 里所描述的實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下還包括所作出的各種改變 以及變化。
權(quán)利要求
1.一種具有多層互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述多層互連結(jié)構(gòu)至少包括第一互連層以及在所述第一互連層之上或之下形成的第二互連層，所述第一互連層包括嵌入在第一層間絕緣膜中并且構(gòu)成互連圖案的一部分的第一導(dǎo)體圖案，以及嵌入在所述第一層間絕緣膜中的作為另一導(dǎo)體圖案的第二導(dǎo)體圖案，所述第二互連層包括嵌入在第二層間絕緣膜中并且構(gòu)成所述互連圖案的一部分的第三導(dǎo)體圖案，所述第三導(dǎo)體圖案具有主體部以及在與所述第三導(dǎo)體圖案相同的層中從所述主體部延伸的延伸部，所述第三導(dǎo)體圖案通過第一通路塞在所述延伸部的第一區(qū)域與所述第一導(dǎo)體圖案電連接，所述延伸部在與所述第一導(dǎo)體圖案相比更靠近所述主體部的第二區(qū)域從所述第二層間絕緣膜分出的分支圖案，所述分支圖案通過第二通路塞與所述第二導(dǎo)體圖案接觸，所述第三導(dǎo)體圖案的所述主體部、包括所述分支圖案的所述延伸部、所述第一通路塞以及所述第二通路塞均構(gòu)成鑲嵌結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中在所述第一互連層上配置所 述第二互連層，所述第三導(dǎo)體圖案的所述主體部、包括所述分支圖案的所述 延伸部、所述第一通路塞和所述第二通路塞與所述第二層間絕緣膜一起構(gòu)成 雙鑲嵌結(jié)構(gòu)。
3. —種具有多層互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其特征在于-所述多層互連結(jié)構(gòu)至少包括第一互連層以及在所述第一互連層之上或 之下形成的第二互連層，所述第一互連層包括嵌入在第一層間絕緣膜中并且構(gòu)成互連圖案的一 部分的第一導(dǎo)體圖案以及與嵌入在所述第一層間絕緣膜中的所述第一導(dǎo)體 圖案不同的第二導(dǎo)體圖案，所述第二互連層包括嵌入在第二層間絕緣膜中并且構(gòu)成所述互連圖案的一部分的第三導(dǎo)體圖案，所述第三導(dǎo)體圖案具有在與所述第三導(dǎo)體圖案相同的層中延伸的延伸部，所述第三導(dǎo)體圖案通過第一通路塞在所述延伸部與所述第一導(dǎo)體圖案 電連接，所述第三導(dǎo)體圖案在所述延伸部延伸的邊緣還具有一個(gè)或多個(gè)虛設(shè)延 伸部，所述一個(gè)或多個(gè)虛設(shè)延伸部均通過第二通路塞與所述第二導(dǎo)體圖案接觸，所述第三導(dǎo)體圖案、所述延伸部、所述一個(gè)或多個(gè)虛設(shè)延伸部、所述第 一通路塞以及所述第二通路塞均構(gòu)成鑲嵌結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其中在所述第一互連層上配置所 述第二互連層，以及其中所述第三導(dǎo)體圖案、所述延伸部、所述一個(gè)或多個(gè) 虛設(shè)延伸部、所述第一通路塞和所述第二通路塞與所述第二層間絕緣膜一起 構(gòu)成雙鑲嵌結(jié)構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其中在所述延伸部中從所述第三 導(dǎo)體圖案至所述第一通路塞的距離長(zhǎng)于在所述一個(gè)或多個(gè)虛設(shè)延伸部中從 所述第三導(dǎo)體圖案至所述第二通路塞的距離。
6. —種具有多層互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其特征在于 所述多層互連結(jié)構(gòu)至少包括第一互連層以及在所述第一互連層之上或之下形成的第二互連層，所述第一互連層包括嵌入在第一層間絕緣膜中并且構(gòu)成互連圖案的一 部分的第一導(dǎo)體圖案，以及與嵌入在所述第一層間絕緣膜中的所述第一導(dǎo)體 圖案不同的第二導(dǎo)體圖案，所述第二互連層包括嵌入在第二層間絕緣膜中并且構(gòu)成所述互連圖案 的一部分的第三導(dǎo)體圖案，所述第三導(dǎo)體圖案在其中的一部分中具有在與所述第三導(dǎo)體圖案相同 的層中延伸的延伸部，所述第三導(dǎo)體圖案通過第一通路塞在所述延伸部與所 述第一導(dǎo)體圖案電連接，所述第三導(dǎo)體圖案在其內(nèi)部區(qū)域中具有剪切部以及在所述剪切部中延伸的虛設(shè)延伸部，所述虛設(shè)延伸部通過第二通路塞與所述第二導(dǎo)體圖案接觸， 所述第三導(dǎo)體圖案、所述延伸部、所述第一通路塞以及所述第二通路塞均構(gòu)成鑲嵌結(jié)構(gòu)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其中在所述第一互連層上配置所述第二互連層，以及其中所述第三導(dǎo)體圖案、所述延伸部、所述第一通路塞 和所述第二通路塞與所述第二層間絕緣膜一起構(gòu)成雙鑲嵌結(jié)構(gòu)。
8. —種具有多層互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其特征在于-所述多層互連結(jié)構(gòu)至少包括第一互連層以及在所述第一互連層之上或之下形成的第二互連層，所述第一互連層包括嵌入在第一層間絕緣膜中并且構(gòu)成互連圖案的一 部分的第一導(dǎo)體圖案，所述第二互連層包括嵌入在第二層間絕緣膜中并且構(gòu)成所述互連圖案 的一部分的第二導(dǎo)體圖案，所述第二導(dǎo)體圖案在其中的一部分中具有在與所述第二導(dǎo)體圖案相同 的層中延伸的延伸部，所述第二導(dǎo)體圖案通過通路塞在所述延伸部與所述第一導(dǎo)體圖案電連接，所述第二導(dǎo)體圖案在所述延伸部延伸的邊緣上具有一個(gè)或多個(gè)虛設(shè)延 伸部，所述一個(gè)或多個(gè)虛設(shè)延伸部包含形成有空洞的尖端部，所述延伸部、所述一個(gè)或多個(gè)虛設(shè)延伸部以及所述通路塞均構(gòu)成鑲嵌結(jié)構(gòu)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中在所述第一互連層上配置所 述第二互連層，以及其中所述第二導(dǎo)體圖案、所述延伸部和所述通路塞與所 述第二層間絕緣膜一起構(gòu)成雙鑲嵌結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種具有多層互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，多層互連結(jié)構(gòu)至少包括第一互連層和該第一互連層上的第二互連層，第一互連層包括嵌入在第一層間絕緣膜中并構(gòu)成互連圖案的一部分的第一導(dǎo)體圖案以及嵌入在第一層間絕緣膜中的第二導(dǎo)體圖案，第二互連層包括嵌入在第二層間絕緣膜中并構(gòu)成所述互連圖案的一部分的第三導(dǎo)體圖案，第三導(dǎo)體圖案具有主體部和在與第三導(dǎo)體圖案相同的層中從主體部延伸的延伸部，第三導(dǎo)體圖案通過第一通路塞在延伸部的第一區(qū)域與第一導(dǎo)體圖案電連接，延伸部在與所述第一導(dǎo)體圖案相比更靠近所述主體部的第二區(qū)域從所述第二層間絕緣膜分出分支圖案，分支圖案通過第二通路塞與第二導(dǎo)體圖案接觸。本發(fā)明能抑制通路塞中的空隙聚集，提高可靠性。
文檔編號(hào)H01L23/522GK101582410SQ20091014240
公開日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2007年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月19日
發(fā)明者中村友二, 大冢敏志, 渡邊健一 申請(qǐng)人:富士通微電子株式會(huì)社