半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种半导体器件及其制造方法。在一些实施例中，半导体器件包括配置在工件上方的导电部件，每个导电部件都包括导线部分和通孔部分。阻挡层配置在每个导电部件的侧壁上和每个导电部件的通孔部分的底面上。阻挡层包括介电层。第一绝缘材料层配置在每个导电部件的部分导线部分之下。第二绝缘材料层配置在导电部件之间。第三绝缘材料层配置在第一绝缘材料层和第二绝缘材料层之下。每个导电部件的通孔部分的下部形成在第三绝缘材料层内。第二绝缘材料层的介电常数低于第一绝缘材料层和第三绝缘材料层的介电常数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总的来说涉及半导体领域，更具体地，涉及。
技术介绍
半导体器件用于诸如个人电脑、手机、数码相机和其他电子设备的各种电子应用中。半导体器件通常通过提供工件、在工件上方形成各种材料层以及使用光刻对各种材料层进行图案化来制造，以形成集成电路。 半导体工业通过不断降低最小部件尺寸来持续提高集成电路(S卩，晶体管、二极管、电阻器和电容器等)的各种电子元件的集成密度，这允许将更多元件集成在给定区域中。 诸如金属或半导体的导电材料用于半导体器件中，用于制造集成电路的电气连接。多年来，铝用作用于电气连接的导电材料的金属，而二氧化硅用作绝缘体。然而，由于器件的尺寸减小，用于导体和绝缘体的材料已经改变，以提高器件性能。在一些应用中，现在经常将铜用作用于互连的导电材料。介电常数低于二氧化硅的低介电常数(k)材料和超低k (ELK)材料已经开始在一些设计中被用作互连之间的绝缘材料。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种半导体器件，包括:多个导电部件，配置在工件上方，多个导电部件的每一个都包括导线部分和通孔部分；阻挡层，配置在多个导电部件的每一个的侧壁上和多个导电部件的每一个的通孔部分的底面上；第一绝缘材料层，配置在多个导电部件的每一个的导线部分的一部分之下；第二绝缘材料层，配置在多个导电部件之间；以及第三绝缘材料层，配置在第一绝缘材料层和第二绝缘材料层之下，其中，多个导电部件的每一个的通孔部分的下部形成在第三绝缘材料层内，并且第二绝缘材料层的介电常数低于第一绝缘材料层或第三绝缘材料层的介电常数。 优选地，阻挡层包括介电层。 优选地，介电层包括选自基本上由3^510队51(:、8队8吧1、非晶8和它们的组合组成的组的材料。 优选地，介电层的厚度介于大约5埃与大约100埃之间。 优选地，阻挡层还包括配置在介电层上方的金属层。 优选地，第一绝缘材料层或第三绝缘材料层的孔隙率介于大约5%与大约15%之间，或第一绝缘材料层或第三绝缘材料层的介电常数(k)为大约2.0以上。 优选地，第二绝缘材料层的孔隙率为大约15%以上，或第二绝缘材料层的介电常数(k)为大约3.0以下。 根据本专利技术的另一方面，提供了一种半导体器件，包括:第一蚀刻停止层，配置在工件上方；第一绝缘材料层，配置在第一蚀刻停止层上方；第二蚀刻停止层，配置在第一绝缘材料层上方；多个导电部件，配置在工件上方，多个导电部件的每一个都包括导线部分和通孔部分，多个导电部件的每一个的通孔部分的一部分形成在第一绝缘材料层和第二蚀刻停止层中；阻挡层，配置在多个导电部件的每一个的侧壁上和多个导电部件的每一个的通孔部分的底面上；第二绝缘材料层，在第二蚀刻停止层上方配置在多个导电部件的每一个的导线部分的一部分之下；以及第三绝缘材料层，配置在多个导电部件之间，其中，第三绝缘材料层的介电常数低于第一绝缘材料层或第二绝缘材料层的介电常数。 优选地，第一绝缘材料层、第二绝缘材料层或第三绝缘材料层包括S1CH。 优选地，第一蚀刻停止层或第二蚀刻停止层包括选自基本上由氧化硅、氮化硅、碳化硅、硼化硅、非晶硼、氮化硼和它们的组合组成的组的材料。 优选地，第一蚀刻停止层或第二蚀刻停止层的厚度介于大约25埃与大约500埃之间。 优选地，第一绝缘材料层和第二绝缘材料层与第三绝缘材料层的材料量比介于大约1:3与大约3:1之间。 根据本专利技术的又一方面，提供了一种制造半导体器件的方法，包括:在工件上方形成第一蚀刻停止层；在第一蚀刻停止层上方形成第一绝缘材料层；在第一绝缘材料层上方形成第二蚀刻停止层；在第二蚀刻停止层上方形成第二绝缘材料层；使用双镶嵌工艺图案化第二绝缘材料层、第二蚀刻停止层和第一绝缘材料层以在第二绝缘材料层、第二蚀刻停止层和第一绝缘材料层中形成用于多个导电部件的图案；在图案化后的第二绝缘材料层、第二蚀刻停止层和第一绝缘材料层上方形成阻挡层；在阻挡层上方形成导电材料以在第二绝缘材料层、第二蚀刻停止层和第一绝缘材料层中形成多个导电部件；去除多个导电部件之间的第二绝缘材料层，留下配置在多个导电部件的每一个的一部分之下的部分第二绝缘材料层；以及在多个导电部件之间形成第三绝缘材料层。 优选地，形成第三绝缘材料层包括旋涂工艺、原子层沉积(ALD)工艺或可流动工艺。 优选地，该方法还包括:在形成阻挡层之前，以选自基本上由NH3、N2、H2和它们的组合组成的组的材料预处理第二绝缘材料层和第一绝缘材料层。 优选地，阻挡层包括介电层，并且形成阻挡层的介电层包括等离子体增强化学汽相沉积(PECVD)工艺或原子层沉积(ALD)工艺。 优选地，去除多个导电部件之间的第二绝缘材料层包括使用等离子体氧化物或包含C4F8、N2、02或Ar的气体的干回蚀工艺。 优选地，第三绝缘材料层比第一绝缘材料层或第二绝缘材料层更加多孔。 优选地，第二蚀刻停止层包括用于去除多个导电部件之间的第二绝缘材料层的蚀刻停止。 优选地，形成第一绝缘材料层或第二绝缘材料层包括化学汽相沉积(CVD)工艺、等离子体增强化学汽相沉积(PECVD)工艺、旋涂工艺或物理汽相沉积(PVD)工艺。 【附图说明】 为了更完全地理解本专利技术及其优势，现结合附图参考下面的说明书，在附图中: 图1至图3和图5至图9示出了根据本专利技术的一些实施例的处于制造各个阶段的半导体器件的截面图； 图4是根据一些实施例的图3的部分的更详细的视图； 图10至图17是根据一些实施例的处于制造各个阶段的半导体器件的截面图；以及 图18是根据一些实施例的制造半导体器件的方法的流程图。 除非另有声明，不同附图中相应的数字和符号指的是相应的部分。绘制的附图用以说明实施例的相关方面，且没有必要按比例绘制附图。 【具体实施方式】 下面详细讨论了本专利技术的一些实施例的制造和使用。然而，应该理解，本专利技术提供了可在各种特定环境中实现的多个可应用的专利技术概念。讨论的特定实施例仅仅是制造和使用本专利技术的具体方式的说明，而不限制本专利技术的范围。 本专利技术的一些实施例与用于半导体器件的制造方法和结构相关。在此将描述，包括利用混合绝缘材料作为金属间介电aMD)层的形成双镶嵌互连的新方法。 图1至图3和图5至图9示出了根据本专利技术的一些实施例的处于制造各个阶段的半导体器件100的截面图。首先参见图1，示出了半导体器件100的截面图。为制造半导体器件100，提供了工件102。例如，工件102可包括包含硅或其他半导体材料的半导体衬底且可由绝缘层覆盖。工件102也可包括未示出的其他有源元件或电路。例如，工件102可包括单晶硅上方的氧化硅。工件102可包括其他导电层或其他半导体元件，例如，晶体管、二极管等。作为实例，GaAs、InP、Si/Ge或SiC的化合物半导体可用于代替硅。作为实例，工件102可包括绝缘体上硅(SOI)衬底或绝缘体上锗(G0I)衬底。在一些实施例中，作为另一个实例，工件102包括封装器件的中介衬底。 如图1所示，蚀刻停止层104沉积或形成在工件102上方。蚀刻停止层104包括相对于随后沉积的绝缘材料层106具有蚀刻选择性的材料。例如，蚀刻停止层104包括比绝缘材料层106蚀刻得更慢的材料。在一些实施例中，例如，蚀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：多个导电部件，配置在工件上方，所述多个导电部件的每一个都包括导线部分和通孔部分；阻挡层，配置在所述多个导电部件的每一个的侧壁上和所述多个导电部件的每一个的通孔部分的底面上；第一绝缘材料层，配置在所述多个导电部件的每一个的导线部分的一部分之下；第二绝缘材料层，配置在所述多个导电部件之间；以及第三绝缘材料层，配置在所述第一绝缘材料层和所述第二绝缘材料层之下，其中，所述多个导电部件的每一个的通孔部分的下部形成在所述第三绝缘材料层内，并且所述第二绝缘材料层的介电常数低于所述第一绝缘材料层或所述第三绝缘材料层的介电常数。

【技术特征摘要】
2013.08.22 US 13/973,6261.一种半导体器件,包括: 多个导电部件，配置在工件上方，所述多个导电部件的每一个都包括导线部分和通孔部分； 阻挡层，配置在所述多个导电部件的每一个的侧壁上和所述多个导电部件的每一个的通孔部分的底面上； 第一绝缘材料层，配置在所述多个导电部件的每一个的导线部分的一部分之下； 第二绝缘材料层，配置在所述多个导电部件之间；以及 第三绝缘材料层，配置在所述第一绝缘材料层和所述第二绝缘材料层之下，其中，所述多个导电部件的每一个的通孔部分的下部形成在所述第三绝缘材料层内，并且所述第二绝缘材料层的介电常数低于所述第一绝缘材料层或所述第三绝缘材料层的介电常数。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述阻挡层包括介电层。3.根据权利要求2所述的半导体器件，其中，所述介电层包括选自基本上由SiN、SiCN、SiC、BN、BNSidhaH B和它们的组合组成的组的材料。4.根据权利要求2所述的半导体器件，其中，所述介电层的厚度介于大约5埃与大约100埃之间。5.根据权利要求2所述的半导体器件，其中，所述阻挡层还包括配置在所述介电层上方的金属层。6.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一绝缘材料层或所述第三绝缘材料层的孔隙率介于大约5%与大约15%之间，或所述第一绝缘材料层或所述第三绝缘材料层的介电常数(k)为大约2.0以上。7.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第二绝缘材料层的孔隙率为大约15%以上，或所述第二绝缘材料层的介电常数(k)为大约3.0以下。8.一种半导体器件，包括: 第一蚀刻停止层，配置在工件上方； 第一绝缘材料层，配置在...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯忠祁，黄珮雯，陈志壕，许光源，李资良，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71