[发明专利]无电镀形成的半导体装置的接触组件及用减少的剪力移除过多的材料

说明书

技术领域

本发明是关于集成电路的制造，更特别地，是关于半导体装置的接触阶层，其中接触区域，例如栅极电极及汲极与源极区域，通过电化学沉积技术形成的接触组件，连接至半导体装置的金属化系统。

背景技术

在现在集成电路中，例如微处理器、储存装置等，在受限的芯片区域上，提供许多电路组件，特别是晶体管。关于电路组件的效能增加与尺寸减小，虽然近年来已经发展许多方法，对于电子装置增强的功能性需求促使半导体制造者稳定减小电子组件的特征尺寸以及增加运作速度。然而，特征尺寸的持续缩小涉及努力重新设计工艺技术与发展新工艺方法与工具，因而符合新的设计规则。一般而言，在包含复杂逻辑部分的复杂电路中，有鉴于装置效能与/或功率消耗与/或成本效率，MOS技术是较佳的制造技术。在包含MOS技术制造的逻辑部分的集成电路中，许多场效晶体管(FETs)典型地是以切换模式运作，亦即这些装置具有高传导状态(开启状)与高阻抗状态(关闭状)。场效晶体管的状态是由栅极电极控制，在使用适当控制电压之后，控制在汲极终端与源极终端之间形成的通道的传导性。

在场校晶体管的基础上，可组成更复杂的电路组件，例如逆变器(inverter)等，因而形成复杂的逻辑电路、内存装置等。由于尺寸减小，电路组件的运作速度已经随着每个新装置世代增加，然而，其中复杂集成电路最终达到运作速度的限制因子不再是个别晶体管组件，但是在包含实际半导体电路组件，例如晶体管与类似物，的装置阶层上方形成复杂线网络的电效能。典型地，由于现在集成电路的许多电路组件与所需要的复杂布局，无法在相同装置阶层上建立个别电路组件的电连接，在其上制造电路组件，但是需要一或多个额外金属化层，通常包括含金属线，用于内部阶层电连接，以及也包括多个阶层间连接，亦指为通孔。这些互结构包括适当的金属，并且提供个别电路组件与不同堆栈金属层的电连接。

再者，为了建立电路组件与金属化层的连接，提供适当垂直接触结构，连接至电路组件的个别接触区域，例如晶体管的栅极电极与/或汲极与源极区域，以及金属层中的个别金属线。所述接触结构可包括接触组件或是包围与钝化电路组件的层间借电材料中形成的接触插头。在缩小装置阶层中电路组件的关键尺寸之后，金属线的尺寸、通孔与接触组件必须用于减小的尺寸，因而需要精密的含金属材料与介电材料，用来降低金属化层中的寄生电容，以及对个别金属线与通孔提供足够的高传导性。例如，在复杂的金属化系统中，典型使用铜与低k借电材料，介电材料的介电常数约为3.0更小，用来达到集成电路信赖性所需要的电效能与电迁移作用。根据装置阶层中电路组件的密度，在下方的金属化层中，必须提供具有大小约100纳米或更小的金属线与通孔，用来达到所需要的“封装密度”。