具有不同深寬比的接觸結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法，且特別是有關(guān)于一種具有不同深寬比的接觸結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，各式半導(dǎo)體元件不斷推陳出新。舉例來(lái)說(shuō)，存儲(chǔ)器、晶體管、二極管等元件已廣泛使用于各式電子裝置中。
[0003]各式半導(dǎo)體裝置中，電子元件經(jīng)由互連接觸結(jié)構(gòu)而電性連接。在半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展中，研究人員不斷的進(jìn)行各種類型的研發(fā)與改善，特別是在后段制作工藝中的接觸結(jié)構(gòu)的制作。因此，研究人員均致力于研究如何能夠令半導(dǎo)體裝置的電子元件能獲得良好的電性連接以達(dá)到良好的特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本
【發(fā)明內(nèi)容】
是有關(guān)于一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法。實(shí)施例中，第一金屬材料使得具有較大深寬比的第一接觸結(jié)構(gòu)能夠具有較致密的結(jié)構(gòu)，而具有較小電阻的第二金屬材料搭配第一金屬材料來(lái)形成第二接觸結(jié)構(gòu)可以有效降低第二接觸結(jié)構(gòu)的電阻。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，是提出一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括一絕緣結(jié)構(gòu)、一第一接觸結(jié)構(gòu)以及一第二接觸結(jié)構(gòu)。第一接觸結(jié)構(gòu)和第二接觸結(jié)構(gòu)形成于絕緣結(jié)構(gòu)中。第一接觸結(jié)構(gòu)具有一第一深寬比并包括一第一金屬材料。第二接觸結(jié)構(gòu)具有一第二深寬比，第一深寬比大于第二深寬比。第二接觸結(jié)構(gòu)包括第一金屬材料及第二金屬材料，第二金屬材料形成于第一金屬材料上。第一金屬材料的致密度大于第二金屬材料的致密度，第二金屬材料的電阻小于第一金屬材料的電阻。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，是提出一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法包括以下步驟。形成一絕緣結(jié)構(gòu)；形成一第一接觸結(jié)構(gòu)于絕緣結(jié)構(gòu)中，其中第一接觸結(jié)構(gòu)具有一第一深寬比并包括一第一金屬材料；以及形成一第二接觸結(jié)構(gòu)于絕緣結(jié)構(gòu)中，其中第二接觸結(jié)構(gòu)具有一第二深寬比，第一深寬比大于第二深寬比，形成第二接觸結(jié)構(gòu)包括以下步驟:形成第一金屬材料于絕緣結(jié)構(gòu)中及形成一第二金屬材料于第一金屬材料上；其中第一金屬材料的致密度大于第二金屬材料的致密度，第二金屬材料的電阻小于第一金屬材料的電阻。
[0007]為了對(duì)本發(fā)明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下:
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1繪示依照本發(fā)明的一實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
[0009]圖2繪示依照本發(fā)明的另一實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
[0010]圖3繪示依照本發(fā)明的又一實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
[0011]圖4繪示依照本發(fā)明的再一實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
[0012]圖5繪示依照本發(fā)明的更一實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
[0013]圖6繪示依照本發(fā)明的更另一實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
[0014]圖7A?圖7F繪示依照本發(fā)明的一實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法的流程圖。
[0015]【符號(hào)說(shuō)明】
[0016]100、200、300、400、500、600:半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)
[0017]110:絕緣結(jié)構(gòu)
[0018]110a、140a:表面
[0019]120:第一接觸結(jié)構(gòu)
[0020]120a、130a:貫孔
[0021]121:第一金屬材料
[0022]130:第二接觸結(jié)構(gòu)
[0023]131:第二金屬材料
[0024]140:導(dǎo)電層
[0025]140-1、140-2:部分
[0026]150:第一襯墊層
[0027]160:第二襯墊層
[0028]170:金屬布線層
[0029]720:第一金屬材料層
[0030]730:第二金屬材料層
[0031]750:第一襯墊材料層
[0032]D:深度
[0033]T1、T2、T3:厚度
[0034]W1、W2、W3、W4:寬度
【具體實(shí)施方式】
[0035]在本發(fā)明的實(shí)施例中，是提出一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法。實(shí)施例中，第一金屬材料使得具有較大深寬比的第一接觸結(jié)構(gòu)能夠具有較致密的結(jié)構(gòu)，而具有較小電阻的第二金屬材料搭配第一金屬材料來(lái)形成第二接觸結(jié)構(gòu)可以有效降低第二接觸結(jié)構(gòu)的電阻。然而，實(shí)施例僅用以作為范例說(shuō)明，并不會(huì)限縮本發(fā)明欲保護(hù)的范圍。并且，本
【發(fā)明內(nèi)容】
中的一個(gè)實(shí)施例中所繪示或描述的部分內(nèi)容可以用于其他實(shí)施例或與其他實(shí)施例結(jié)合而衍生出更進(jìn)一步的實(shí)施例。此外，實(shí)施例中的圖式是省略部份要的元件，以清楚顯示本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)。
[0036]圖1繪示依照本發(fā)明的一實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的剖面示意圖。如圖1所示，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100包括絕緣結(jié)構(gòu)110、第一接觸結(jié)構(gòu)120和第二接觸結(jié)構(gòu)130。第一接觸結(jié)構(gòu)120和第二接觸結(jié)構(gòu)130形成于絕緣結(jié)構(gòu)110中。第一接觸結(jié)構(gòu)120具有第一深寬比(aspectrat1)，第二接觸結(jié)構(gòu)130具有第二深寬比，第一深寬比大于第二深寬比。換言之，如圖1所示，當(dāng)深度D相同時(shí)，第一接觸結(jié)構(gòu)120的寬度Wl較小，而第二接觸結(jié)構(gòu)130的寬度W2較大。第一接觸結(jié)構(gòu)120包括第一金屬材料121。第二接觸結(jié)構(gòu)130包括第一金屬材料121和第二金屬材料131,第二金屬材料131形成于第一金屬材料121上。第一接觸結(jié)構(gòu)120和第二接觸結(jié)構(gòu)130中，第一金屬材料121的致密度大于第二金屬材料131的致密度，第二金屬材料131的電阻小于第一金屬材料121的電阻。
[0037]實(shí)施例中，第二接觸結(jié)構(gòu)130的寬度W2例如是第一接觸結(jié)構(gòu)120的寬度Wl的3?1000倍。舉例而言，第一接觸結(jié)構(gòu)120的寬度Wl例如是40?100納米，第二接觸結(jié)構(gòu)130的寬度W2例如是120?2000納米。
[0038]實(shí)施例中，第一金屬材料121的致密度大于第二金屬材料131的致密度，換言之，第一金屬材料121的填充性較佳。特別是當(dāng)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100具有多個(gè)接觸結(jié)構(gòu)，且此些接觸結(jié)構(gòu)的深寬比不相同時(shí)(例如第一接觸結(jié)構(gòu)120和第二接觸結(jié)構(gòu)130)，具有良好填充性的第一金屬材料121能夠較佳地填滿具有較大深寬比的貫孔(via)，使得具有較大深寬比的接觸結(jié)構(gòu)(例如第一接觸結(jié)構(gòu)120)能夠具有較致密的結(jié)構(gòu)，而具有良好的導(dǎo)電接觸特性。實(shí)施例中，第一金屬材料121可包括耐火金屬(refractory metal),具有良好的抗刻蝕性、耐熱性及抗壓能力，例如包括鎢(W)、鑰(Mo)、錸(Re)、鈮(Nb)或鉭(Ta)的至少其中之一。然而，前述的第一金屬材料121的材質(zhì)可以依照實(shí)際應(yīng)用做適當(dāng)選擇，并不以前述例子為限。
[0039]實(shí)施例中，第二金屬材料131的電阻小于第一金屬材料121的電阻，換言之，第二金屬材料131具有較佳的導(dǎo)電性。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100中，具有較小深寬比的第二接觸結(jié)構(gòu)130具有較大的寬度W2，因而具有較大的接觸面積。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100中，此種大尺寸的接觸結(jié)構(gòu)通常是為了降低電阻以及增加接觸面積，因此采用具有較小電阻的第二金屬材料131搭配第一金屬材料121來(lái)形成第二接觸結(jié)構(gòu)130，可以有效達(dá)到降低第二接觸結(jié)構(gòu)130的電阻的效果。實(shí)施例中，第二金屬材料131可包括具有高導(dǎo)電性的金屬，例如包括鋁、銅或鋁銅合金的至少其中之一。然而，前述的第二金屬材料131的材質(zhì)可以依照實(shí)際應(yīng)用做適當(dāng)選擇，并不以前述例子為限。
[0040]一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝唤饘俨牧?21是鎢，而第二金屬材料131是鋁、銅或鋁銅合金，在鎢提供了良好的填充性及抗壓能力時(shí)，鋁、銅或鋁銅合金具有低成本、較易形成厚膜層、較易進(jìn)行平坦化研磨以及具有低電阻及高導(dǎo)電性的優(yōu)點(diǎn)。
[0041]此外，一實(shí)施例中，第一金屬材料121是鎢，當(dāng)進(jìn)行打線將焊球接附于接觸結(jié)構(gòu)上時(shí)，相較于僅具有多個(gè)具有高深寬比的接觸結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的具有大接觸面積的第二接觸結(jié)構(gòu)130及其中整片的鎢(第一金屬材料121)提供良好的支撐性，可提高半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的堅(jiān)固性，并有效避免絕緣結(jié)構(gòu)110在打線過程中的崩裂。
[0042]實(shí)施例中，第二接觸結(jié)構(gòu)130中，第一金屬材料121的厚度Tl大約是20?1000納米。
[0043]實(shí)施例中，絕緣結(jié)構(gòu)110的材質(zhì)可包括一介電材料。
[0044]如圖1所示，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100更可包括導(dǎo)電層140。實(shí)施例中，導(dǎo)電層140形成該絕緣結(jié)構(gòu)110中，而第一金屬材料121形成于導(dǎo)電層140上。實(shí)施例中，導(dǎo)電層140的材質(zhì)例如包括導(dǎo)電性金屬或多晶硅。
[0045]圖2繪示依照本發(fā)明的另一實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200的剖面示意圖。本實(shí)施例中與前述實(shí)施例相同的元件是沿用同樣的元件標(biāo)號(hào)，且相同元件的相關(guān)說(shuō)明請(qǐng)參考前述，在此不再贅述。
[0046]如圖2所示，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200更可包括第一襯墊層150。第一襯墊層150形成于第一金屬材料121和第二金屬材料131之間。實(shí)施例中，第一襯墊層150的厚度例如是3?50納米。
[0047]實(shí)施例中，第一襯墊層150用以防止第一金屬材料121和第二金屬材料131之間因彼此擴(kuò)散而使得某一層金屬材料產(chǎn)生孔洞(void)的問題，因而可避免第二接觸結(jié)構(gòu)130的不致密或不均勻而造成阻值提高的情形。再者，第一襯墊層150可以提高第一金屬材料121和第二金屬材料131的接著性(adhes1n)。
[0048]實(shí)施例中，第一襯墊層150可包括低活性的導(dǎo)電材料，例如包括鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、鉭(Ta)或氮化鉭(TaN)的至少其中之一。一實(shí)施例中，上述材料可提高鎢和鋁、銅或鋁銅合金之間的接著性并防止該些材料之間的互相作用。然而，前述的第一襯墊層150的材質(zhì)可以依照實(shí)際應(yīng)用做適當(dāng)選擇，并不以前述例子為限。
[0049]圖3繪示依照本發(fā)明的又一實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300的剖面示意圖。本實(shí)施例中與前述實(shí)施例相同的元件是沿用同樣的元件標(biāo)號(hào)，且相同元件的相關(guān)說(shuō)明請(qǐng)參考前述，在此不再贅述。
[0050]如圖3所示，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300更可包括第二襯墊層160。第二襯墊層160形成于第一金屬材料121和導(dǎo)電層140之間。實(shí)