專利名稱：半導(dǎo)體裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有多級(jí)互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
多級(jí)互連技術(shù)被用于較高密度地集成半導(dǎo)體集成電路。在此多級(jí)互連技術(shù)中，布線層必須在一平面絕緣層上形成。作為獲得這樣一平面絕緣層的方案，化學(xué)和機(jī)械拋光是可行的。
例如，當(dāng)要形成一兩級(jí)互連結(jié)構(gòu)時(shí)，在第一電極布線層形成后要形成級(jí)間絕緣膜，而第二電極布線層則形成于級(jí)間絕緣膜之上。因?yàn)榈谝浑姌O布線層的形成而使得級(jí)間絕緣膜表面上出現(xiàn)一個(gè)臺(tái)階，所以級(jí)間絕緣膜的表面是不平整的。相應(yīng)地，級(jí)間絕緣膜可以通過(guò)上述CMP方法平整化，第二電極布線層則形成于平整化后的級(jí)間絕緣膜上。
電極布線層可利用光刻、蝕刻或類似工藝形成。在光刻工藝中，在晶片周邊部位上的可剝離保護(hù)膜所引入的外界物質(zhì)會(huì)降低半導(dǎo)體裝置的產(chǎn)量并相應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)問(wèn)題。
下面簡(jiǎn)要介紹可剝離保護(hù)層。制造半導(dǎo)體集成電路中，在涂敷于晶片上的光刻膠上利用光刻技術(shù)形成圖案，用形成的圖案作為掩膜蝕刻金屬材料，由此形成電極布線層。
在此蝕刻過(guò)程中，用夾子夾住晶片的周邊部位而在蝕刻裝備中固定晶片。更具體地說(shuō)，在處理一包覆有保護(hù)層的晶片時(shí)，夾子和晶片的外周部位的保護(hù)層膜相互在晶片周邊接觸。當(dāng)夾子以這種方式與保護(hù)層膜接觸時(shí)，晶片周邊部位上的保護(hù)層膜剝離會(huì)引入外界物質(zhì)。
當(dāng)晶片被放在晶片載體內(nèi)時(shí)，它被傳輸或被臨時(shí)保留在托盤上。在這種情況下，同樣當(dāng)晶片周邊部位的保護(hù)層與晶片載體接觸時(shí)，保護(hù)層剝離并引入外界物質(zhì)。
按這種方式，晶片周邊部位保護(hù)膜的出現(xiàn)會(huì)產(chǎn)生異物而降低半導(dǎo)體裝置的產(chǎn)量。即使晶片周邊部位保護(hù)膜并不剝離而是保留到分離步驟，它也不會(huì)對(duì)半導(dǎo)體裝置產(chǎn)量的提高有任何作用。
如前所述，光刻工藝中的晶片周邊部位上的保護(hù)層膜僅僅引起半導(dǎo)體裝置的生產(chǎn)量下降，并可在進(jìn)行蝕刻前通過(guò)下述方法或類似方法清除掉。
例如，在陽(yáng)極保護(hù)層的光刻工藝中，晶片周邊部位在沖洗之前被曝光，且在沖洗過(guò)程中，晶片周邊部位的保護(hù)層通過(guò)沖洗被清除。在此情況下，因保護(hù)層被從晶片的周邊部位清除，則保護(hù)層下面的一層(如保護(hù)層)下面的金屬膜也在后繼的蝕刻步驟中從晶片的周邊部位被清除。
在一個(gè)正常的半導(dǎo)體裝置生產(chǎn)過(guò)程中，因光刻和蝕刻被重復(fù)10次或更多，每次進(jìn)行光刻或蝕刻時(shí)，都要從晶片的周邊部位清除保護(hù)層。此保護(hù)層膜清除的目的是不僅在電極布線層，而且在級(jí)間絕緣膜上形成一通孔。因此，作為蝕刻目標(biāo)的電極布線層或內(nèi)層絕緣膜被從晶片的周邊部分去除掉。
假定要在一晶片上依次形成第一至第三層。假定第二層的最外端位于第一層的周邊部位上第二層最外端的內(nèi)側(cè)，也即第一層的最外端表面在晶片的外周部位露出。
如果晶片外周部位上的第三層的保護(hù)膜清除部分位于第二層最外端的外側(cè)，則相應(yīng)地第三層的最外端在第二層最外端的外側(cè)。所以，在晶片的外周部分的最外端，第一層和第三層相互接觸，而這恰是希望避免的。
在這種情況下，如果第一層和第三層之間的粘附特性差，第三層端部則從晶片外周部位上的第一層剝離而產(chǎn)生異物。如果第一和第三層形成一電極布線層，則二者之間會(huì)產(chǎn)生漏電流。
圖3所示為日本公開(kāi)NO.8-31710中介紹的已克服此問(wèn)題的常規(guī)半導(dǎo)體裝置。一第一級(jí)間絕緣膜2，一電極布線層3和一第二級(jí)間絕緣膜4依次在硅襯底上形成。參看圖3，光刻工藝中的保護(hù)層膜清除區(qū)被設(shè)計(jì)為在晶片的外周部位上，越是較后形成的覆層，其最外端就越靠里。
在圖3所示的常規(guī)半導(dǎo)體裝置中，因電極布線層3的端部從晶片的外周部位露出，如第二級(jí)間絕緣膜4的表面通過(guò)CMP拋光，第二級(jí)間絕緣膜4就會(huì)出現(xiàn)所不希望的碾碎現(xiàn)象而產(chǎn)生細(xì)屑。這些細(xì)屑可能會(huì)進(jìn)入拋光面而損壞它。
即使當(dāng)電極布線層3不在晶片外周部位的最外端形成，而是被第二級(jí)間絕緣膜4覆蓋時(shí)，離晶片的邊越近，晶片的周邊部位上的厚度越小。特別地，在三個(gè)或更多層中越低者，其端部厚度越小。憑此原因，如電極布線層3上的第二級(jí)間絕緣膜通過(guò)CMP拋光，在晶片周邊部位上的已變薄的第二絕緣膜4會(huì)進(jìn)一步被研磨而消失。然后，電極布線層3的末端就會(huì)露出來(lái)。在這種情況下，當(dāng)CMP繼續(xù)進(jìn)行時(shí)，露出的電極布線層3會(huì)被研磨，它的碎屑會(huì)進(jìn)入級(jí)間絕緣膜的光滑表面而毀壞它。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有多級(jí)互連結(jié)構(gòu)，且其中級(jí)間絕緣膜不會(huì)被化學(xué)和機(jī)械拋光損壞的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供一種制造半導(dǎo)體裝置的方法，它包括如下步驟在一半導(dǎo)體襯底上形成第一絕緣層；在第一絕緣層上形成導(dǎo)電膜；處理導(dǎo)電膜以形成一電極布線層，該布線層端部位于半導(dǎo)體襯底外周部位上的第一絕緣層的一端部的里側(cè)；在包含第一、和電極布線層的半導(dǎo)體襯底上形成絕緣膜；處理絕緣膜形成第二絕緣膜層，該第二絕緣膜層的端部位于半導(dǎo)體襯底外周部位上的電極布線層的端部外側(cè)。


圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的半導(dǎo)體晶片的平面圖；圖2A至2L為顯示制造圖1中半導(dǎo)體晶片的方法各步驟的晶片的外周部位的截面圖；圖3為常規(guī)半導(dǎo)體晶片的周邊部位的截面圖。
下面結(jié)合附圖詳述本發(fā)明。
圖1所示為本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體晶片，參看圖1，多個(gè)由半導(dǎo)體集成電路構(gòu)成的半導(dǎo)體芯片20被設(shè)置在半導(dǎo)體晶片10(多表面接合)上。在晶片的周邊部位30上不形成芯片20，因?yàn)樵趥鬏斶^(guò)程中它們會(huì)與晶片的固定機(jī)構(gòu)如夾子接觸。在蝕刻之前，從晶片的周邊部位30清除保護(hù)層，且從晶片的周邊部位30清除級(jí)間絕緣膜和電極布線層。
下面參照A-A向的晶片的周邊部位30的截面圖描述制造半導(dǎo)體裝置方法。
首先，如圖2A所示，在構(gòu)成圖1中半導(dǎo)體晶片10的一硅晶片上形成由氧化硅制成的絕緣膜102。在硅晶片101的芯片形成區(qū)，半導(dǎo)體元件(如MOS(金屬氧化物半導(dǎo)體))晶體管形成于絕緣膜102下方。
為了在絕緣膜102的理想位置上形成接觸孔。(圖中未示)，在絕緣膜102上形成保護(hù)層圖案103，如圖2B所示。保護(hù)層圖案103的在晶片周邊部位上的端部位于硅晶片101的端部?jī)?nèi)側(cè)，其后，使用保護(hù)層圖案103作為掩膜，選擇性地蝕刻絕緣膜102，由此在形成第一級(jí)間絕緣膜102a的晶片101的表面區(qū)域上形成金屬膜104，如圖2C所示。隨后，用于形成布線圖案的保護(hù)層圖案105在金屬膜104上形成。在晶片的周邊部位30上的保護(hù)層圖案105的端部位于第一級(jí)間絕緣膜102a的端部?jī)?nèi)側(cè)。換句話說(shuō)，設(shè)W1為晶片102端部與金屬膜104端部之間的距離，W2為晶片101和保護(hù)層圖案105之間的距離，則W2≥W1。
利用保護(hù)層圖案105作為掩膜選擇性地蝕刻金屬膜104，由此形成第一級(jí)間絕緣膜102a上的第一電極布線層104a，如圖2D所示。從而，晶片周邊部位30上的第一電極布線層104a的端部位于第一級(jí)間絕緣膜102a的端部。在第一電極布線層104a形成后，清除保護(hù)層圖案105。
如圖2E所示，在包含第一電極布線層104a和第一級(jí)間絕緣膜102a的晶片101的表面區(qū)域上形成一絕緣膜106。因?yàn)樵诰苓叢课?0上只形成兩層，第一電極布線層104a的端部上的絕緣膜106并不會(huì)變得很薄。
如圖2F所示，絕緣膜106的表面通過(guò)CMP平整化，因?yàn)榫闹苓叢课?0上的絕緣106不是非常薄，如前所述，利用CMP進(jìn)行平整化時(shí)不會(huì)露出第一電極布線層104a的端部。
為了形成連接第一電極布線層104a或元件的一接觸孔，在平整化的絕緣膜106形成保護(hù)層圖案107，如圖2G所示。晶片周邊部位30上的保護(hù)層圖案107端部位于第一級(jí)間絕緣膜102a端部的相同處或位于后者外側(cè)。換句話說(shuō)，設(shè)W3為晶片101端部與保護(hù)層圖案107端部之間的距離，則W2≥W3。
利用保護(hù)層圖案107作掩膜對(duì)絕緣膜106進(jìn)行選擇刻蝕，由此形成第二級(jí)間絕緣膜106a，如圖2H所示。在第二級(jí)間絕緣膜106a形成后，保護(hù)層圖案107被清除。
如圖2I所示，在包含第二級(jí)間絕緣膜106a的晶片101的表面區(qū)上形成金屬膜108。如圖2J所示，用以形成一布線圖案的保護(hù)層圖案109形成于金屬膜108之上。晶片周邊部位上的保護(hù)層圖案109的端部位于第二級(jí)間絕緣膜106a的端部?jī)?nèi)側(cè)。換句話說(shuō)，設(shè)W4為晶片101端部和保護(hù)層圖案109端部間距離，則W4≥W3。
利用保護(hù)層圖案109作為掩膜選擇性地蝕刻金屬膜108，由此形成一第二電極布線層108a，如圖2K所示。在第二電極布線層108a形成后，清除保護(hù)層圖案109。在包含第二電極布線層108a和第二間絕緣膜106a的晶片101表面區(qū)域上形成一絕緣膜110。
如前所述，在晶片周邊部位30上，第一和第二電極布線層104a和108a的端部幾乎形成于同一位置處。也即，在晶片的周邊部位30上，第二電極布線層108a的端部并不位于第一電極布線層104a端部的內(nèi)側(cè)。
因此，晶片周邊部位30上，第一電極布線層104a端部的絕緣膜110的厚度并不會(huì)變得比其它部位薄。即使當(dāng)通過(guò)CMP將絕緣膜110平整化，如圖2L所示，在晶片周邊部位30上，第一電極布線層104a的端部被第二級(jí)間絕緣膜106a和絕緣膜110包覆，且相應(yīng)地不會(huì)露出。同樣，第二電極布線層108a的端部被絕緣膜110包覆也不會(huì)露出。
以同樣的方式，在晶片周邊部位上，形成上電極布線層從而其端部并不位于下電極布線層端部?jī)?nèi)側(cè)，且形成級(jí)間絕緣膜延展到下電極布線層的外部。結(jié)果是，以如前所述的方式，當(dāng)晶片周邊部位上的絕緣膜的表面利用CMP平整化時(shí)，可防止周邊部位的電極布線層的端部露出。
如前所述，根據(jù)本發(fā)明的，當(dāng)多級(jí)互連結(jié)構(gòu)的級(jí)間絕緣層利用CMP平整化時(shí)，已形成的下電極布線層的端部不會(huì)在晶片周邊部位露出，結(jié)果是不會(huì)產(chǎn)生電極布線層的細(xì)屑，也可防止拋光表面受損。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，它包括如下步驟在一半導(dǎo)體襯底(101)上形成第一絕緣層(102a)；在所述第一絕緣層上形成導(dǎo)電膜(104)；處理導(dǎo)電膜以形成一電極布線層(104a)，該布線層端部位于半導(dǎo)體襯底外周部位上的第一絕緣層的一端部的里側(cè)；在包含所述第一絕緣層和所述電極布線層的半導(dǎo)體襯底上形成絕緣膜(106)；處理所述絕緣膜形成第二絕緣膜層(106a)，該第二絕緣膜層的端部位于半導(dǎo)體襯底外周部位上的電極布線層的端部外側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括利用化學(xué)和機(jī)械拋光平整所述絕緣膜的表面，且形成所述第二絕緣層的步驟中包括通過(guò)處理所述平整化后的絕緣膜而形成所述第二絕緣層。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體襯底的所述周邊部位上，所述第二絕緣層的端部位于所述第一絕緣層的端部的外側(cè)或相同位置處。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述電極布線層具有一包含一周邊端面的表面，該表面被所述第二絕緣層包覆。
5.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，它包括有，在一半導(dǎo)體襯底(101)上形成的第一絕緣膜(102a)；在所述第一絕緣膜上形成的電極布線層(104a)；在所述電極布線層上形成的第二絕緣膜(106a)，所述第二絕緣膜的一端位于所述半導(dǎo)體襯底周邊部位上的所述電極布線層的一端外側(cè)，所述電極布線層具有一包含周邊端面且被所述第二絕緣層包覆的表面。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述絕緣層具有一利用化學(xué)和機(jī)械拋光平整化的表面。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二絕緣層的端部位于所述第一絕緣層一端的相同位置或其外側(cè)。
全文摘要
一種半導(dǎo)體裝置的制造方法,其特征在于,它包括如下步驟:在一半導(dǎo)體襯底上形成第一絕緣層;在第一絕緣層上形成導(dǎo)電膜;處理導(dǎo)電膜以形成一電極布線層,該布線層端部位于半導(dǎo)體襯底外周部位上的第一絕緣層的一端部的里側(cè);在包含第一內(nèi)層絕緣膜和電極布線層的半導(dǎo)體襯底上形成絕緣膜;處理絕緣膜形成第二絕緣膜層,該第二絕緣膜層的端部位于半導(dǎo)體襯底外周部位上的電極布線層的端部外側(cè)。
文檔編號(hào)H01L23/528GK1213852SQ9812009
公開(kāi)日1999年4月14日 申請(qǐng)日期1998年10月8日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月8日
發(fā)明者岡田紀(jì)雄 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社