半導(dǎo)體器件及其制造方法
【專利摘要】一種半導(dǎo)體器件包括：設(shè)置在絕緣膜的溝槽中的銅互連體；沿絕緣膜與銅互連體之間的邊界設(shè)置在絕緣膜上的金屬膜；設(shè)置在溝槽的內(nèi)壁與銅互連體之間并在金屬膜上方延伸的阻擋金屬；覆蓋銅互連體和位于金屬膜上方的阻擋金屬的第一金屬蓋件；以及連續(xù)地覆蓋第一金屬蓋件、阻擋金屬和金屬膜的第二金屬蓋件。
【專利說明】半導(dǎo)體器件及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著對(duì)緊湊且高性能的電子設(shè)備的日益增長(zhǎng)的需求，半導(dǎo)體芯片和電路 板的尺寸變得越來越小，而端子的數(shù)目和層的數(shù)目卻在增加。在電路板上的電子元件的封 裝密度也在增加。端子數(shù)目的增加和端子之間的間距的減小導(dǎo)致對(duì)電路板或封裝件中所用 的再布線互連體（rewiring interconnect)的小型化的另一需求。為此，用于再布線互連 體的微制造技術(shù)正引起關(guān)注。
[0003] 包括封裝基板、晶圓級(jí)封裝（WLP)和硅中介層的電路板的許多類型是已知的。在 多個(gè)芯片經(jīng)由硅中介層連接至封裝基板的結(jié)構(gòu)中，在硅中介層中的再布線互連體（即芯片 到芯片互連體）的線寬變得較小。對(duì)于制造技術(shù)，大馬士革工藝（damascene process)正取 代常規(guī)的半加成工藝。
[0004] 通常，用于在封裝基板中所用的組合(子復(fù)合）襯底的再布線互連體或在晶圓級(jí)封 裝中的再布線互連體是通過半加成工藝制造的。然而，半加成工藝難以控制蝕刻線寬以及 銅（Cu)籽層與鈦（Ti)粘合層（或阻擋金屬層）的粘合強(qiáng)度。因此，當(dāng)制造線寬和間隔寬度 等于或小于5 μ m的精細(xì)互連圖案時(shí)，優(yōu)選大馬士革工藝。
[0005] 圖1A示出大馬士革工藝，其中在絕緣膜101中形成溝槽并且通過濺射在溝槽中 形成鈦膜和銅膜的層堆疊體（Cu/Ti堆疊體)。Ti用作阻擋金屬103, Cu用作鍍覆籽金屬 (plating seed metal)。用電解產(chǎn)生的銅鍍層104填充溝槽。通過化學(xué)機(jī)械拋光（CMP)移 除多余的銅。然后，通過CMP或濕法蝕刻移除在襯底101的表面上剩余的阻擋金屬103以 提供大馬士革互連體。（參見，例如下面列出的專利文獻(xiàn)1和2)。
[0006] 通常，使用鈷（Co)、鎳（Ni)等將金屬蓋件106設(shè)置為在大馬士革互連體的表面上 方的蓋阻擋層，這是因?yàn)槁冻隽嘶ミB體在CMP后的表面而沒有阻擋物。然后，在襯底101上 方形成絕緣膜102。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)：
[0008] 專利文獻(xiàn)1 :日本公開特許公報(bào)第2000-260769號(hào) [0009] 專利文獻(xiàn)2 :日本公開特許公報(bào)第2007-73974號(hào) [0010] 專利文獻(xiàn)3 :日本公開特許公報(bào)第2012-9804號(hào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 要解決的技術(shù)問題
[0012] 如果通過化學(xué)鍍來形成金屬蓋件106,那么金屬蓋件106的材料不沉積在由鈦等 形成的阻擋金屬103上方。為此，Cu層104、阻擋金屬103和金屬蓋件106之間的邊界"A" 是薄弱的。由于銅從邊界的擴(kuò)散，因此產(chǎn)品的可靠性和耐久性劣化。
[0013] 問題的解決方案
[0014] 鑒于上述問題，本發(fā)明提供一種可以防止來自嵌入式互連體的銅擴(kuò)散的半導(dǎo)體器 件及其制造方法。
[0015] 在本發(fā)明的一個(gè)方面，半導(dǎo)體器件包括：
[0016] 設(shè)置在絕緣膜的溝槽中的銅互連體；
[0017] 沿絕緣膜與銅互連體之間的邊界設(shè)置在絕緣膜上的金屬膜；
[0018] 設(shè)置在溝槽的內(nèi)壁與銅互連體之間并在金屬膜上方延伸的阻擋金屬；
[0019] 覆蓋銅互連體和位于金屬膜上方的阻擋金屬的第一金屬蓋件；以及
[0020] 連續(xù)地覆蓋第一金屬蓋件、阻擋金屬和金屬膜的第二金屬蓋件。
[0021] 在本發(fā)明的另一方面，提供了半導(dǎo)體器件的制造方法。所述方法包括：
[0022] 在絕緣膜上方形成金屬掩模；
[0023] 利用金屬掩模在絕緣膜中形成溝槽；
[0024] 在溝槽的內(nèi)壁上方和金屬掩模上方形成阻擋金屬；
[0025] 經(jīng)由阻擋金屬在溝槽中形成銅互連體；
[0026] 通過化學(xué)鍍?cè)阢~互連體上方形成第一金屬蓋件以使得第一金屬蓋件能夠鋪展到 阻擋金屬的一部分上；
[0027] 使用第一金屬蓋件作為掩模將金屬掩模和阻擋金屬的剩余部分移除，同時(shí)保留阻 擋金屬的所述部分和金屬膜的位于第一金屬蓋件下方的部分；以及
[0028] 通過化學(xué)鍍?cè)诘谝唤饘偕w件上方形成第二金屬蓋件以便連續(xù)地覆蓋第一金屬蓋 件、阻擋金屬的所述部分和金屬掩模的所述部分。
[0029] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
[0030] 在具有嵌入式互連體的半導(dǎo)體器件中，可以防止銅擴(kuò)散并且改善了器件的可靠性 和耐久性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031] 圖1A為說明在常規(guī)大馬士革工藝中出現(xiàn)的問題的示意圖；
[0032] 圖1B示出在引導(dǎo)至本發(fā)明的過程期間設(shè)想的大馬士革互連體的結(jié)構(gòu)；
[0033] 圖2示出根據(jù)實(shí)施方案的互連體的結(jié)構(gòu)；
[0034] 圖3示出根據(jù)實(shí)施方案的互連體的制造過程；
[0035] 圖4示出根據(jù)實(shí)施方案的互連體的在圖3的過程之后的制造過程；
[0036] 圖5為應(yīng)用實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)和方法的半導(dǎo)體器件的示意圖；
[0037] 圖6A示出用于評(píng)估互連體的可靠性的測(cè)量模型；
[0038] 圖6B示出評(píng)估中所用的互連圖案；
[0039] 圖7示出實(shí)施方案的互連結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)；
[0040] 圖8示出半導(dǎo)體器件的制造過程；
[0041] 圖9示出半導(dǎo)體器件的在圖8的過程之后的制造過程；
[0042] 圖10示出半導(dǎo)體器件的在圖9的過程之后的制造過程；
[0043] 圖11示出半導(dǎo)體器件的在圖10的過程之后的制造過程；
[0044] 圖12示出半導(dǎo)體器件的在圖11的過程之后的制造過程；
[0045] 圖13示出半導(dǎo)體器件的在圖12的過程之后的制造過程；
[0046] 圖14示出半導(dǎo)體器件的在圖13的過程之后的制造過程；
[0047] 圖15示出半導(dǎo)體器件的在圖14的過程之后的制造過程；以及
[0048] 圖16示出半導(dǎo)體器件的在圖15的過程之后的制造過程。

【具體實(shí)施方式】
[0049] 如上面已說明的，對(duì)于圖1A所示的結(jié)構(gòu)，銅（Cu)從阻擋金屬103、Cu層104和金 屬蓋件106之間的邊界"A"擴(kuò)散。為了克服該問題，可以設(shè)想圖1B所示的結(jié)構(gòu)。在圖1B 中，保留了阻擋金屬113的存在于絕緣膜101上方的一部分并且在Cu層104上方形成金屬 蓋件116,使得金屬蓋件116鋪展或溢出到阻擋金屬113上。
[0050] 然而，由于通過化學(xué)鍍形成的金屬蓋件116不能在由鈦（Ti)等制成的阻擋金屬 113上方生長(zhǎng)，因此在在絕緣膜101上的阻擋金屬113和金屬蓋件116之間的邊界"B"是薄 弱的。該結(jié)構(gòu)是不足以防止銅擴(kuò)散。
[0051] 圖2為示出根據(jù)實(shí)施方案的互連結(jié)構(gòu)28的示意圖。互連結(jié)構(gòu)28加強(qiáng)了在圖1B 的結(jié)構(gòu)中生成的邊界"B"。
[0052] 互連結(jié)構(gòu)28具有填充絕緣膜21中的溝槽34的銅（Cu)互連層24。在邊界區(qū)域 "C"中，沿溝槽34的邊緣在絕緣膜21上方設(shè)置金屬膜25。設(shè)置在溝槽34的內(nèi)壁與Cu互 連層24之間的阻擋金屬23從溝槽34的頂端向外延伸以覆蓋金屬膜25的頂面。
[0053] 第一金屬蓋件26被設(shè)置為覆蓋Cu互連層24以及阻擋金屬23的頂面。第二金屬 蓋件27被設(shè)置為連續(xù)地覆蓋第一金屬蓋件26、阻擋金屬23的端面和金屬膜25的端面。
[0054] 在絕緣膜21上方的金屬膜25為用于在絕緣膜21中形成溝槽34的金屬掩模的殘 留物。金屬膜25與第二金屬蓋件27 -起加強(qiáng)了阻擋金屬23與第一金屬蓋件26之間的界 面。在該方面，金屬膜25可以在下文中被稱為"輔助金屬25"。
[0055] 通常，當(dāng)通過化學(xué)鍍形成第一金屬蓋件26時(shí)，第一金屬蓋件26的材料僅生長(zhǎng)在Cu 互連層24上方，而未生長(zhǎng)在阻擋金屬23上。在本實(shí)施方案中，設(shè)置連續(xù)地覆蓋第一金屬蓋 件26、阻擋金屬23的端面和輔助金屬25的端面的第二金屬蓋件27以加強(qiáng)阻擋金屬23與 第一金屬蓋件26之間的界面。
[0056] 雖然第二金屬蓋件27未在阻擋金屬23上方生長(zhǎng)，但其在第一金屬蓋件26和輔助 金屬25上方生長(zhǎng)。通過用第二金屬蓋件27和輔助金屬25完全覆蓋第一金屬蓋件26和阻 擋金屬23,可以防止來自Cu互連層24的銅擴(kuò)散。
[0057] 輔助金屬25的材料為使得第二金屬蓋件能夠生長(zhǎng)并且可以被用作用于形成溝槽 34的金屬掩模的材料。例如，可以使用鈷（Co)、鎳（Ni)、鉻（Cr)、鐵（Fe)、鉬（Pt)或金（Au) 來形成輔助金屬25。
[0058] 阻擋金屬23的材料為具有低電阻并且可以增強(qiáng)銅與絕緣膜21之間的粘附力的材 料。例如，可以使用鈦（Ti)、鉭（Ta)、鎢（W)、氮化鈦（TiN)、氮化鉭（TaN)、氮化鎢（WN)以及 這些材料的合金來形成阻擋金屬23。阻擋金屬23的材料和輔助金屬25的材料彼此不同。
[0059] 第一金屬蓋件26防止銅從Cu互連層24的頂面擴(kuò)散至絕緣膜22。第一金屬蓋件 26由對(duì)Cu互連層24和絕緣膜22兩者均具有良好粘附力的低電阻膜形成。例如，可以使 用鈷（Co)、鎳（Ni)、鎳-磷（NiP)合金、鎢-磷（WP)合金、鎳-鎢-磷（NiWP)、鈷-鎢-磷 (CoWP)等來形成第一金屬蓋件26。
[0060] 第二金屬蓋件27的材料可以與第一金屬蓋件26的材料相同或不同。除了那些用 于第一金屬蓋件26的材料以外，第二金屬蓋件27的材料包括金（Au)。
[0061] 利用圖2的結(jié)構(gòu)，防止了來自由大馬士革工藝形成的Cu互連層24的銅擴(kuò)散，并且 改善了器件可靠性和器件耐久性。
[0062] 圖3和圖4示出圖2的互連結(jié)構(gòu)28的制造工藝。
[0063] 首先，在圖3的步驟（A)中，在絕緣膜21上方形成金屬膜31以制造金屬掩模。金 屬膜31的厚度為30nm至70nm。在該實(shí)施例中，形成具有50nm厚度的鉻膜31。
[0064] 在圖3的步驟（B)中，將光刻膠32施用到金屬膜31上至2μπι的厚度，并且將其 加工成具有指定開口 33的圖案。開口 33對(duì)應(yīng)于具有Ιμπι的線寬的溝槽。使用圖案化光 刻膠32作為掩模對(duì)金屬膜31進(jìn)行蝕刻。蝕刻可以是使用CF4、CHF 3、02或Cl2的蝕刻氣體 中的一種或其混合物的干法蝕刻?？商娲兀梢圆捎秒x子研磨或濕法蝕刻。在圖3的實(shí) 施例中，采用干法工藝對(duì)金屬膜31進(jìn)行蝕刻。
[0065] 在圖3的步驟（C)中，在金屬膜31的蝕刻之后移除光刻膠32。使用有機(jī)溶劑(如 丙酮或N-甲基吡咯烷酮（NMP))來移除光刻膠32。然后，使用圖案化金屬膜31作為掩模對(duì) 絕緣膜21進(jìn)行蝕刻以形成具有1 μ m深度的溝槽34。可以使用CF4或02中的單一氣體或 其混合物來對(duì)絕緣膜21進(jìn)行蝕刻。
[0066] 在圖3的步驟（D)中，在包括溝槽34的內(nèi)壁的表面上形成具有20nm至30nm的厚 度的阻擋金屬23和具有80nm至150nm的厚度的銅（Cu)籽層35。阻擋金屬23的材料被選 擇為與金屬膜(金屬掩模）31的材料不同。在圖3示的實(shí)施例中，在具有30nm的厚度的Ti 阻擋金屬23上方形成具有100nm的厚度的銅籽層35。
[0067] 在圖3的步驟（E)中，使用酸性硫酸銅鍍覆液將Cu層36生長(zhǎng)為3 μ m的厚度以填 充溝槽34。
[0068] 在圖3的步驟（F)中，通過化學(xué)機(jī)械拋光（CMP)移除多余Cu層36以露出阻擋金屬 23。因而，在溝槽34中形成Cu互連層24。
[0069] 在圖4的步驟（A)中，通過化學(xué)鍍?cè)贑u互連層24上方形成具有50nm至150nm的 厚度的第一金屬蓋件26。第一金屬蓋件26的材料包括(：〇-1-?、(：〇-?、附-?、附-1-?等。在 該實(shí)施例中，形成具有150nm的厚度的鎳（Ni)膜作為第一金屬蓋件26。第一金屬蓋件26 生長(zhǎng)為覆蓋Cu互連層24的頂面并且鋪展或溢出到阻擋金屬23的一部分上。
[0070] 在圖4的步驟（B)中，使用第一金屬蓋件26作為蝕刻掩模對(duì)阻擋金屬23進(jìn)行蝕 亥IJ。蝕刻可以為使用CF 4單一氣體或CF4和02的混合氣體的干法蝕刻，或者是使用氟化銨 等的濕法蝕刻。通過蝕刻，只保留了位于第一金屬蓋件26正下方的阻擋金屬23。
[0071] 在圖4的步驟（C)中，使用第一金屬蓋件26和阻擋金屬23的堆疊體作為蝕刻掩模 對(duì)金屬膜(金屬掩模)31進(jìn)行蝕刻。在該實(shí)施例中，金屬膜31是鉻膜，并且通過使用硝酸鈰 二銨的濕法蝕刻來處理金屬膜31。通過蝕刻處理，除了金屬膜31的位于第一金屬蓋件26 和阻擋金屬23的堆疊體下方的沿溝槽34的輪廓的部分之外，將金屬膜31的大部分從絕緣 膜21的頂面移除。剩余的金屬膜31用作輔助金屬25。
[0072] 在圖 4 的步驟（D)中，由例如 C〇-W-P、C〇-P、Ni-P、Ni-W-P、Au、Co、Ni 等形成第二 金屬蓋件27。第二金屬蓋件27具有40nm至100nm的厚度并且完全覆蓋第一金屬蓋件26、 阻擋金屬23和輔助金屬25的堆疊體。因而，完成了互連結(jié)構(gòu)28。然后，在整個(gè)表面上方沉 積絕緣膜22。
[0073] 關(guān)于該結(jié)構(gòu)，在銅互連層24與絕緣膜21之間的邊界區(qū)域C中，第一金屬蓋件26 與阻擋金屬23之間的界面被夾在第二金屬蓋件27與輔助金屬25之間。因此，充分防止了 從銅互連層24到絕緣膜21或絕緣膜22的銅擴(kuò)散。
[0074] 圖5為應(yīng)用圖2的互連結(jié)構(gòu)28的半導(dǎo)體器件1的示意圖。半導(dǎo)體器件1包括封 裝基板2、繼電器板10 (如中介層板）以及多個(gè)半導(dǎo)體芯片3a和3b。繼電器板10經(jīng)由外 部端子5電連接至封裝基板2。半導(dǎo)體芯片3a和3b經(jīng)由外部電極4 (如微凸點(diǎn))連接至電 極焊墊14。
[0075] 可以將圖2所示的互連結(jié)構(gòu)28應(yīng)用于再布線互連體12a和12b。再布線互連體 12a和12b用于連接半導(dǎo)體芯片3a和半導(dǎo)體芯片3b。還可以將互連結(jié)構(gòu)28應(yīng)用于在硅襯 底51中形成的通孔塞52。采用圖2的結(jié)構(gòu)以及圖3和圖4中所示的工藝，可以防止銅擴(kuò)散 并且可以保持產(chǎn)品的可靠性和耐久性，即使通過大馬士革工藝高密度地制造再布線互連體 12a和12b也是如此。
[0076] 可以將本實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)和方法應(yīng)用于制造連接半導(dǎo)體芯片3a和3b中的電路塊 的全局互連體（global interconnect)(未示出）。在此情況下，改善了互連可靠性并且可 以實(shí)現(xiàn)低電阻且高速的全局互連體。還可以將實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)和方法應(yīng)用于在繼電器板10 的硅襯底51上形成的多層互連體中的各個(gè)層的布線互連體。
[0077] 圖6A示出對(duì)實(shí)施方案的互連結(jié)構(gòu)28執(zhí)行可靠性評(píng)估測(cè)試的測(cè)量模型。為了制造 樣品，根據(jù)圖3和圖4中所示的過程在絕緣膜41中形成銅互連體42。然后，制造了導(dǎo)通接 觸塞45和電極焊墊44用于評(píng)估電特性。如圖6B所示，銅互連體42由一對(duì)交叉的梳狀圖 案42a和42b構(gòu)成。
[0078] 為了比較，還制造了具有圖1A的互連結(jié)構(gòu)的樣品（"比較樣品1"）和具有圖1B的 互連結(jié)構(gòu)的樣品（"比較樣品2")。對(duì)每種互連體制造了 20個(gè)樣品。在所有的樣品中，銅互 連體42的厚度tl為1 μ m，銅互連體42的長(zhǎng)度L1為1000 μ m，導(dǎo)通接觸塞45的高度hi為 5 μ m，電極焊墊44的厚度t2為5 μ m，以及從電極焊墊44的頂面到絕緣膜41的頂表面的厚 度dl為5 μ m。導(dǎo)通接觸塞45的直徑為1 μ m，并且電極焊墊44的直徑為90 μ m。
[0079] 在實(shí)施方案的樣品中，除了導(dǎo)通接觸塞45之間的接合區(qū)域之外，銅互連體42的頂 面覆蓋有第一金屬蓋件26和第二金屬蓋件27 (參見圖2)，并且沿銅互連體42的最上面一 部分的輪廓在絕緣膜41中形成輔助金屬25。相反，在具有圖1A的結(jié)構(gòu)的比較樣品1中， 僅銅互連體104的頂面覆蓋有金屬蓋件106,并且在金屬蓋件106與阻擋金屬103之間產(chǎn) 生間隙。在具有圖1B的結(jié)構(gòu)的比較樣品2中，銅互連體104的頂面覆蓋有延伸的金屬蓋件 116,但金屬蓋件116與阻擋金屬113之間的界面并非足夠牢固。
[0080] 為了評(píng)估，對(duì)這三種樣品進(jìn)行高加速應(yīng)力測(cè)試（HAST)，并且漏電流超過1. 0*10_6A 的樣品被認(rèn)為是有缺陷的。對(duì)每種樣品計(jì)算從測(cè)試開始起的150小時(shí)之后的二十個(gè)樣品的 缺陷率。圖7示出比較結(jié)果。
[0081] 在圖7中，具有圖1A的結(jié)構(gòu)的比較樣品1的缺陷率是80%，具有圖1B的結(jié)構(gòu)的比 較樣品2的缺陷率是60%。相反，本實(shí)施方案的樣品的缺陷率是百分之零。通過本實(shí)施方案 的工藝制造的樣品在故障之前具有較長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間，并且改善了產(chǎn)品可靠性。
[0082] 圖8至圖17示出半導(dǎo)體器件1的制造工藝。在圖8的步驟（A)中，在硅襯底51 中形成具有200 μ m的直徑和500 μ m的深度的接觸導(dǎo)通塞。然后，通過化學(xué)機(jī)械拋光（CMP) 對(duì)硅襯底51的背面進(jìn)行拋光以形成通孔塞52。通過電解鍍覆在通孔塞52上方形成互連體 53。然后，在整個(gè)表面上方形成樹脂膜54。使用具有氧化鋁磨粒的漿料、通過CMP對(duì)樹脂膜 54進(jìn)行拋光直到露出互連體53的頂面為止。拋光之后的樹脂膜的厚度為約10 μ m。在樹 脂膜54上方形成絕緣膜21。絕緣膜21由例如1 μ m厚度的永久性抗光敏樹脂形成。
[0083] 在絕緣膜21上方形成金屬膜31以制造金屬掩模。金屬膜31可以是通過濺射形 成的具有50nm的厚度的鉻（Cr)膜。
[0084] 在圖8的步驟（B)中，將具有3μπι的厚度的光刻膠施加到金屬膜31上，并且通過 圖案轉(zhuǎn)移曝光和顯影來生成具有孔33的抗蝕劑掩模32。
[0085] 在圖8的步驟（C)中，使用抗蝕劑掩模32、通過干法蝕刻來加工金屬膜31。經(jīng)加 工后的金屬膜31被用作金屬掩模31。
[0086] 在圖9的步驟(Α)中，移除抗蝕劑掩模32,并利用金屬掩模31在絕緣膜21中形成 溝槽34。通過使用適當(dāng)蝕刻氣體(如0匕工1 2、02等)的干法蝕刻形成溝槽34。在該工藝中， 在溝槽34的底部露出互連體53的頂面。
[0087] 在圖9的步驟（Β)中，通過濺射在整個(gè)表面上方形成具有20nm的厚度的鈦（Ti)膜 23。鈦膜23用作阻擋金屬23。阻擋金屬23形成在溝槽34的內(nèi)壁和金屬掩模31的上方。
[0088] 在圖9的步驟（C)中，在鈦膜23上方形成具有100nm的厚度的銅（Cu)籽層(未示 出），然后通過電解鍍覆將銅鍍膜36生長(zhǎng)至3 μ m的厚度。
[0089] 在圖10的步驟(A)中，通過CMP移除銅鍍膜36的多余部分(例如2μπι的厚度)直 到在晶圓表面中露出阻擋金屬23為止。在該CMP工藝中，在槽34中形成銅互連層24。銅 拋光劑為例如含有作為氧化劑的過氧化氫（Η 202)或過硫酸銨的漿料。
[0090] 在圖10的步驟（Β)中，通過化學(xué)鍍?cè)阢~互連層24上方形成第一金屬蓋件26。第 一金屬蓋件26從銅互連層24的表面鋪展或溢出到阻擋金屬23上以覆蓋阻擋金屬23的一 部分。第一金屬蓋件26的厚度為例如50nm，并且由Co-W-P合金、Co-P合金、Ni-P合金、 Ni-W-P合金等形成。
[0091] 在圖10的步驟（C)中，使用第一金屬蓋件26作為蝕刻掩模、通過蝕刻來移除阻擋 金屬23的露出部分。如果阻擋金屬23由鈦（Ti)形成，那么可以采用使用氟化銨的濕法蝕 刻或使用CF 4氣體或CF4和02的混合氣體的干法蝕刻。通過蝕刻，露出了在絕緣膜21上方 的金屬掩模31。
[0092] 在圖11的步驟(A)中，使用第一金屬蓋件26作為蝕刻掩模、通過蝕刻來移除露出 的金屬掩模31。如果金屬掩模31由鉻（Cr)形成，那么可以采用使用硝酸鈰二銨的濕法蝕 刻或使用Cl 2氣體、CF4氣體、02氣體或CF4氣體和02氣體的混合物的干法蝕刻。作為蝕刻 的結(jié)果，留下了位于第一金屬蓋件26下方的金屬掩模31作為輔助金屬25。
[0093] 在圖11的步驟（B)中，第二金屬蓋件27由化學(xué)鍍材料形成。第二金屬蓋件27的材 料可以與第一金屬蓋件26的材料相同或不同。例如，可以使用C〇-W-P、C〇-P、Ni-P、Ni-W-P 或Au的化學(xué)鍍液將第二金屬蓋件27形成為50nm厚度。第二金屬蓋件27生長(zhǎng)為覆蓋第一 金屬蓋件26的頂面和側(cè)面并且鋪展或沉積到阻擋金屬23的端面和輔助金屬25的端面上， 從而連續(xù)地覆蓋第一金屬蓋件26、阻擋金屬23和輔助金屬25的整個(gè)露出表面。從而，制造 了互連結(jié)構(gòu)28。
[0094] 在圖11的步驟（C)中，通過施用例如永久性抗光敏樹脂而在整個(gè)表面上方將絕緣 膜22形成至5μπι的厚度。
[0095] 在圖12的步驟（Α)中，通過曝光和顯影對(duì)絕緣膜22進(jìn)行圖案化以形成到達(dá)互連 結(jié)構(gòu)28的導(dǎo)通孔61。然后，通過濺射在整個(gè)表面上方形成銅在鈦上方的層堆疊體62 (銅 (100nm)/鈦（30nm)膜 62)。
[0096] 在圖12的步驟（B)中，通過電解鍍覆將銅（Cu)膜63形成為10 μ m的厚度。
[0097] 在圖12的步驟（C)中，通過CMP對(duì)銅膜63進(jìn)行平坦化直到露出絕緣膜22為止， 以形成導(dǎo)通塞64。使用含有作為氧化劑的過氧化氫（H 202)或過硫酸銨的漿料對(duì)銅膜63進(jìn) 行拋光。然后，通過使用含有H20 2和硅磨粒的漿料的拋光來移除Ti膜。
[0098] 在圖13的步驟（A)中，重復(fù)圖8的步驟（A)至圖12的步驟（C)以制造多層互連體 71。多層互連體71包括用于在半導(dǎo)體芯片3a和3b之間進(jìn)行連接的再布線互連體12a和 12b以及用于在后續(xù)工藝中連接通孔塞52的再布線互連體12c。再布線互連體12a、12b和 12c具有互連結(jié)構(gòu)28。
[0099] 在圖13的步驟（B)中，在整個(gè)表面上形成銅在鈦上方的層堆疊體67 (Cu/Ti膜 67)，然后將光刻膠涂層施加至ΙΟμπι的厚度。對(duì)光刻膠涂層執(zhí)行圖案化和曝光以形成抗蝕 劑掩模64。
[0100] 在圖14的步驟(Α)中，通過電解鍍覆將銅（Cu)膜65形成為5μπι的厚度。使用銅 膜65作為電極層65。
[0101] 在圖14的步驟（Β)中，移除抗蝕劑掩模64并且移除留在絕緣膜22上方的多余Cu/ Ti膜67?？梢允褂昧蛩徕?、過硫酸銨等對(duì)Cu/Ti膜67中的銅進(jìn)行蝕刻?？梢酝ㄟ^使用氟 化銨的濕法蝕刻或使用CF4和0 2的混合氣體的干法蝕刻來移除Cu/Ti膜67中的鈦。
[0102] 在圖15的步驟（A)中，形成鎳磷和金的層堆疊體66 (Ni-P (200nm)/Au(500nm)) 作為凸點(diǎn)下金屬（UBM) 66,以制造繼電器板(或中介層）10的電極焊墊14。
[0103] 在圖15的步驟（B)中，將半導(dǎo)體芯片3a和3b的突出電極4連接至中介層10的 電極焊墊14。
[0104] 在圖16的步驟中，在封裝基板2上方安裝其上安裝有多個(gè)半導(dǎo)體芯片3a和3b的 中介層10以制造半導(dǎo)體器件1。由于形成在中介層10中的互連體采用可以有效地防止銅 擴(kuò)散的互連結(jié)構(gòu)28,因此改善了半導(dǎo)體器件1的可靠性和耐久性。如上面已描述的，可以將 互連結(jié)構(gòu)28應(yīng)用于半導(dǎo)體芯片3a和3b中的全局互連體中。
[0105] 在本說明書和權(quán)利要求書中，當(dāng)使用表示位置關(guān)系的介詞時(shí)，堆疊的層的方向是 相對(duì)于襯底朝上的。
【權(quán)利要求】
1. 一種半導(dǎo)體器件，包括： 設(shè)置在絕緣膜中的溝槽中的銅互連體； 沿所述絕緣膜與所述銅互連體之間的邊界設(shè)置在所述絕緣膜上的金屬膜； 設(shè)置在所述溝槽的內(nèi)壁與所述銅互連體之間并在所述金屬膜上方延伸的阻擋金屬； 覆蓋位于所述金屬膜上方的所述阻擋金屬和所述銅互連體的第一金屬蓋件；以及 連續(xù)地覆蓋所述第一金屬蓋件、所述阻擋金屬和所述金屬膜的第二金屬蓋件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述金屬膜為用于在所述絕緣膜中形成所 述溝槽的金屬掩模的殘留物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述金屬膜、所述阻擋金屬、所述第一金屬 蓋件和所述第二金屬蓋件按此順序沿所述銅互連體與所述絕緣膜之間的所述邊界層疊在 所述絕緣膜上，并且所述第二金屬蓋件連續(xù)地覆蓋所述第一金屬蓋件的端面、所述阻擋金 屬的端面和所述金屬膜的端面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述金屬膜由與所述阻擋金屬的材料不同 的材料形成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述金屬膜由使得能夠沉積所述第二金屬 蓋件的材料形成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述金屬膜的材料選自Co、Ni、Cr、Fe、Pt 或Au。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第二金屬蓋件的材料選自Co、Ni、W-P、 Ni-P、Ni-W-P、Co-W-P 或 Au。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述銅互連體為形成在襯底上的再布線互 連體，所述襯底上安裝有半導(dǎo)體芯片。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述銅互連體為形成在半導(dǎo)體芯片中的全 局互連體。
10. -種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括： 在絕緣膜上方形成金屬掩模； 利用所述金屬掩模在所述絕緣膜中形成溝槽； 在所述溝槽的內(nèi)壁上方和所述金屬掩模上方形成阻擋金屬； 經(jīng)由所述阻擋金屬在所述溝槽中形成銅互連體； 通過化學(xué)鍍?cè)谒鲢~互連體上方形成第一金屬蓋件，以使得所述第一金屬蓋件能夠鋪 展到所述阻擋金屬的一部分上； 使用所述第一金屬蓋件作為掩模將所述阻擋金屬和所述金屬掩模的剩余部分移除，而 保留位于所述第一金屬蓋件下方所述阻擋金屬的所述一部分和所述金屬掩模的部分；以及 通過化學(xué)鍍?cè)谒龅谝唤饘偕w件上方形成第二金屬蓋件，以連續(xù)地覆蓋所述第一金屬 蓋件、所述阻擋金屬的所述一部分和所述金屬掩模的所述部分。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中使用所述第一金屬蓋件作為掩模來移除所述阻 擋金屬的所述剩余部分，并且然后使用所述第一金屬蓋件和所述阻擋金屬的所述一部分的 堆疊體作為掩模來移除在所述絕緣膜上的所述金屬掩模。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述阻擋金屬的材料與所述金屬掩模的材料不 同。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述金屬掩模的材料使得所述第二金屬蓋件能 夠沉積在所述金屬掩模上。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述金屬掩模的材料選自Co、Ni、Cr、Fe、Pt或 Au〇
15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述第二金屬蓋件的材料選自Co、Ni、W-P、 Ni-P、Ni-W-P、Co-W-P 或 Au。
【文檔編號(hào)】H01L21/768GK104064550SQ201310631444
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月18日
【發(fā)明者】神吉?jiǎng)偹? 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社