[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

本发明涉及具有基于金属丝编织工艺(damassin process)或者双金属丝编织工艺(dual damassin process)的多层布线结构的半导体器件及其制造方法。

在超大规模集成电路(ULSI)中，通常采用在三层以上的层中形成布线层的多层布线结构。

图22和图23表示基于以往的布线工艺的半导体器件。图23表示沿图22中XXIII-XXIII线的剖视图。

在半导体基片11上形成场氧化层12。在由场氧化层12包围的元件区域中形成具有源、漏区域13和栅极14的MOS晶体管。

在半导体基片11上形成完全覆盖MOS晶体管的绝缘层15。在绝缘层15形成从其表面到源、漏区域13的接触孔16。在绝缘层15上形成具有多条布线17的第1层的布线层。将多条布线17的每一条，经由接触孔16，与MOS晶体管的源、漏区域13相连。

在绝缘层15上形成完全覆盖多条布线17的层间介质层(interlayerdielectric)18。在层间介质层18形成从其表面到多条布线17的接触孔19。在层间介质层18上形成具有多条布线20的第2层的布线层。将多条布线20的每一条，经由接触孔19，与第1层的布线层的布线17相连。

此外，在布线层18上形成焊点21。在层间介质层18上形成完全覆盖布线层20和焊点21的钝化介质层(Passivation dielectric)22。在钝化介质层22中、在焊点21上形成开口部23。

在基于以往的布线工艺的半导体器件中，分别利用光刻工序(PEP)，即形成光刻图形并将这种光刻图形做成掩模、用各向异性蚀刻(RIE等)蚀刻金属层的工序，形成第1层的布线层的多条布线17、第2层的布线层的多条布线20的焊点21。

但是，在ULSI中，同一层的布线间的间隔很窄。

因此，第一，很难正确地对各布线层的布线17、20生成图形。这是因为形成光刻图形的曝光装置的清晰度达不到微细的布线图形的状态。

第二，很难利用绝缘层充满同一层的布线间的凹槽，在其布线之间形成空腔。这是因为绝缘层的台阶敷层性能差。这种空腔对多层布线技术产生不好的影响。

图24和图25表示基于双金属丝编织工艺的半导体器件。图25表示沿图24中XXV-XXV线的剖视图。

在半导体基片11上形成场氧化层12。在由场氧化层12包围的元件区域中形成具有源、漏区域13和栅极14的MOS晶体管。

在半导体基片11上形成完全覆盖MOS晶体管的绝缘层15、24。在绝缘层15、24形成从其表面到源、漏区域13的接触孔16a。

在绝缘层24上形成绝缘层25。在绝缘层25形成用于形成第1层的布线层的多条凹槽16b。多条凹槽16b的底部到达接触孔16a。

在接触孔16a和凹槽16b的内表面上形成阻挡金属17a。在阻挡金属17a上形成完成充满接触孔16a和凹槽16b的金属(或者金属合金)。成为第1层的布线层的多条布线，由阻挡金属17a和17b构成。

绝缘层25和第1层的布线层表面处于同一平面，而且表面平整。成为第1层的布线层的多条布线分别与MOS晶体管的源、漏区域13相连。

在绝缘层25上和第1层的布线层上形成层间介质层(interlay dielectric)18和绝缘层26。在层间介质层18、26形成从其表面到第1层的布线层的接触孔19a。

在绝缘层26上形成绝缘层27。在绝缘层27形成用于形成第2层的布线层的多条凹槽19b。多条凹槽19b的底部到达接触孔19a。

在接触孔19a和凹槽19b的内表面上形成阻挡金属20a。在阻挡金属20a上形成完成充满接触孔19a和凹槽19b的金属(或者金属合金)20b。成为第2层的布线层的多条布线，由阻挡金属20a和金属20b构成。

绝缘层27和第2层的布线层的表面处于同一平面，而且表面平整。成为第2层的布线层的多条布线分别与第1层的布线层相连。

在将第2层的布线层做成最上层的场合，第2层的布线层的一部分构成焊点21。与第2层的布线层相同，焊点21由金属(或者金属合金)构成。

在绝缘层27上、第2层的布线层上和焊点21上形成绝缘层(passivationdielectric)22。在钝化介质层22中、在焊点21上形成开口部部部23。

在基于这种双金属丝编织工艺的半导体器件中，能解决以往的布线工艺曝光时的布线图形模糊的问题和布线间的空腔的问题。