具有静电释放保护结构的半导体器件的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种半导体器件，包括衬底和金属化层。衬底具有包括相对的第一边缘和第二边缘的有源区。金属化层设置在衬底上方并且包括一对金属线和金属板。金属线从有源区的外周边延伸进有源区并且朝向有源区的第二边缘延伸。金属板互连金属线并且金属板的至少一部分设置在有源区的外周边。本发明还提供了一种制造半导体器件的方法。
【专利说明】
具有静电释放保护结构的半导体器件
技术领域
[0001]本发明总体涉及半导体领域，更具体地，涉及具有静电释放保护结构的半导体器件及其形成方法。
【背景技术】
[0002]常用的半导体器件包括衬底、设置在衬底上方的并且包括水平互连件或垂直互连件的金属化层，以及设置在衬底和金属化层之间并且通过金属化层电连接的多个部件，例如，诸如晶体管、二极管等的有源部件和/或诸如电阻器、电容器和电感器的无源部件。当发生静电释放(ESD)电涌时，ESD电涌可损坏半导体器件的部件。因此，需要为半导体器件的部件提供抑制ESD电涌的保护。
【发明内容】
[0003]根据本发明的一个方面，提供了一种半导体器件，包括:衬底，具有包括相对的第一边缘和第二边缘的有源区；以及金属化层，设置在衬底上方，并且包括:一对金属线，从有源区的外周边延伸进有源区并且朝向有源区的第二边缘延伸；以及金属板，互连金属线，其中，金属板的至少一部分设置在有源区的外周边。
[0004]优选地，金属板设置在有源区的外周边。
[0005]优选地，有源区和金属板之间的距离限定为约O μ m至约10 μ m。
[0006]优选地，金属板从有源区的外周边延伸进有源区。
[0007]优选地，金属板互连金属线的侧壁；金属线和金属板具有基本相同的厚度；以及金属线和金属板彼此构成一体。
[0008]优选地，金属化层还包括:一对第二金属线，从有源区的外周边延伸进有源区并且朝向有源区的第一边缘延伸；以及第二金属板，互连第二金属线并且设置在有源区的外周边。
[0009]优选地，金属化层还包括:一对第二金属线，从有源区的外周边延伸进有源区并且朝向有源区的第一边缘延伸；以及第二金属板，互连第二金属线并且从有源区的外周边延伸进有源区。
[0010]优选地，金属化层还包括:一对第二金属线，从有源区的内周边朝向有源区的第一边缘延伸；以及第二金属板，互连第二金属线并且设置在有源区的内周边。
[0011]优选地，该半导体器件还包括:第二金属化层，第二金属化层设置在衬底上方并且包括:一对金属线；以及金属板，互连金属板并且长度不同于金属化层的金属板的长度。
[0012]根据本发明的另一方面，提供了一种半导体器件，包括:衬底，具有包括相对的第一边缘和第二边缘的有源区；以及金属化层，设置在衬底上方并且包括:一对金属线，从有源区的内周边朝向有源区的第二边缘延伸；以及金属板，互连金属线并且设置在有源区的内周边。
[0013]优选地，金属板互连金属线的侧壁；金属线和金属板具有基本相同的厚度；以及金属线和金属板彼此构成一体。
[0014]优选地，金属化层还包括:一对第二金属线，从有源区的内周边朝向有源区的第一边缘延伸；以及第二金属板，互连第二金属线并且设置在有源区的内周边。
[0015]优选地，该半导体器件还包括:第二金属化层，第二金属化层设置在衬底上方并且包括:一对金属线；以及金属板，互连金属线并且长度不同于金属化层的金属板的长度。
[0016]根据本发明的又一方面，提供了一种制造半导体器件的方法，该方法包括:提供具有包括相对的第一边缘和第二边缘的有源区的衬底；在衬底上方形成介电材料；图案化介电材料以形成穿过介电材料的多个孔；在介电材料之上和介电材料中的孔内形成金属材料；以及去除介电材料上的金属材料，其中，介电材料中的孔内的金属材料包括:一对金属线，朝向有源区的第二边缘延伸；和金属板，互连金属线并且设置在有源区的外周边和内周边中的至少一处。
[0017]优选地，金属板设置在有源区的外周边并且距离有源区约O μπι至约10 μπι。
[0018]优选地，金属板互连金属线的侧壁；金属线和金属板具有基本相同的厚度；以及金属线和金属板彼此构成一体。
[0019]优选地，介电材料中的孔内的金属材料还包括:一对第二金属线，从有源区的外周边延伸进有源区并且朝向有源区的第一边缘延伸；以及第二金属板，互连第二金属线并且设置在有源区的外周边。
[0020]优选地，介电材料中的孔内的金属材料还包括:一对第二金属线，从有源区的外周边延伸进有源区并且朝向有源区的第一边缘延伸；以及第二金属板，互连第二金属线并且设置在有源区的外周边和内周边。
[0021]优选地，介电材料中的孔内的金属材料还包括:一对第二金属线，从有源区的内周边朝向有源区的第一边缘延伸；以及第二金属板，互连第二金属线并且设置在有源区的内周边。
[0022]优选地，该方法还包括:在衬底上方形成第二介电材料；图案化第二介电材料以形成穿过第二介电材料的多个孔；在第二介电材料之上和第二介电材料的孔内形成第二金属材料；去除第二介电材料上的第二金属材料，其中，第二介电材料中的孔内的第二金属材料包括:一对金属线；以及金属板，互连第二金属材料的金属线并且长度不同于金属材料的金属板的长度。
【附图说明】
[0023]当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本发明的各个方面。应该强调的是，根据工业中的标准实践，没有按比例绘制各个部件。实际上，为了清楚地讨论，可以任意地增加或减小各个部件的尺寸。
[0024]图1A是根据一些实施例的第一示例性半导体器件的示意性局部俯视图。
[0025]图1B是根据一些实施例的沿着图1A的线1Β-1Β截取的示意性截面图。
[0026]图2Α是根据一些实施例的第二示例性半导体器件的示意性局部俯视图。
[0027]图2Β是根据一些实施例的沿着图2Α的线2Β-2Β截取的示意性截面图。
[0028]图3Α是根据一些实施例的第三示例性半导体器件的示意性局部俯视图。
[0029]图3Β是根据一些实施例的沿着图3Α的线3Β-3Β截取的示意性截面图。
[0030]图4A是根据一些实施例的第四示例性半导体器件的示意性局部俯视图。
[0031]图4B是根据一些实施例的沿着图4A的线4B-4B截取的示意性截面图。
[0032]图5A是根据一些实施例的第五示例性半导体器件的示意性局部俯视图。
[0033]图5B是根据一些实施例的沿着图5A的线5B-5B截取的示意性截面图。
[0034]图6A是根据一些实施例的第六示例性半导体器件的示意性局部俯视图。
[0035]图6B是根据一些实施例的沿着图6A的线6B-6B截取的示意性截面图。
[0036]图7是根据一些实施例的第七示例性半导体器件的示意性局部侧视图。
[0037]图8是根据一些实施例的第八示例性半导体器件的示意性局部侧视图。
[0038]图9是示出了根据一些实施例的制造半导体器件的示例性方法的流程图。
【具体实施方式】
[0039]以下公开提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实施例或实例。以下将描述组件和布置的特定实例以简化本发明。当然，这些仅是实例并且不旨在限制本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触的实施例，也可以包括额外的部件可以形成在第一部件和第二部件之间使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。另外，本发明可以在多个实例中重复参考符号和/或字符。这种重复是为了简化和清楚的目的，并且其本身不表示所述各个实施例和/或配置之间的关系。
[0040]此外，在此可使用诸如“在…之下”、“在…下方”、“下面的”、“在…上方”、以及“上面的”、“顶部的”、“底部的”等空间关系术语以容易的描述如图中所示的一个元件或部件与另一元件(多个元件)或部件(多个部件)的关系。除图中所示的方位之外，空间关系术语旨在包括使用或操作中的器件的不同的方位。装置可以以其他方式定位(旋转90度或在其他方位)，并且通过在此使用的空间关系描述符进行相应地解释。
[0041]可以看出，当ESD电涌施加给半导体器件时，ESD电涌导致半导体器件的温度的突然上升。本发明提供了一种包括金属化层的半导体器件，该金属化层的结构防止半导体器件的部件遭受ESD电涌。在一个示例性实施例中，金属化层包括一对金属线以及互连金属线的金属板。当发生ESD电涌时，流经金属线的电流的电流密度分布在金属板上方，从而有效的消耗掉ESD电涌引起的热量，由此，防止半导体器件的部件遭受ESD电涌。
[0042]图1A是根据一些实施例的第一示例性半导体器件的示意性的局部俯视图而图1B是根据一些实施例的沿着图1A的线1B-1B截取的示意性截面图。如图1B所示，半导体器件包括衬底110和多个金属化层M5至MlO。
[0043]衬底110具有有源区160。在一个示例性实施例中，最好如图1A所示，有源区160通常为矩形并且包括第一边缘160a和第二边缘160b，其中，第二边缘160b在与有源区160的纵向相垂直的方向上与第一边缘160a相对。本领域的技术人员在阅读了本发明之后会意识到，有源区可以为其他形状。
[0044]金属化层M5至MlO从下至上顺序地设置在衬底110上方。因为金属化层M5至MlO的结构基本相同，所以下文仅描述金属化层M10。
[0045]最好如图1A所不，金属化层MlO包括一对第一金属线120、第一金属板130、一对第二金属线140以及第二金属板150。第一金属线120和第二金属线140基本彼此平行并且沿着有源区160的长度交替布置。
[0046]第一金属线120从有源区160的外周边延伸进有源区160并且伸向有源区160的第二边缘160b。第一金属板130与第一金属线120配合以形成大体的U型横截面，将第一金属线120的各侧壁互连并且设置在有源区160的外周边。如该图中可见的示例性实施例，第一金属板130与第一金属线120构成一体。
[0047]第二金属线140从有源区160的外周边延伸进有源区160并且伸向有源区160的第一边缘160a。第二金属板150与第二金属线140配合以形成大体的U型横截面、将第二金属线140的各侧壁互连、并且设置在有源区160的外周边。在本示例性实施例中，第二金属板150与第二金属线140构成一体。
[0048]在本示例性实施例中，如图1B所示，第一金属板130和有源区160之间的距离Dl限定为约O μπι至约10 μm，第二金属板150和有源区160之间的距离D2限定为约O μπι至约10 μ m，并且第一金属线120和第二金属线140与第一金属板130和第二金属板150具有基本相同的厚度T。在另一个示例性实施例中(未示出)，第一和第二金属板130、150的厚度不同于第一和第二金属线120、140的厚度。
[0049]在本示例性实施例中，如图1A所示，第一和第二金属线120、140具有基本相同的长度L1、L2和宽度W1、W2，并且第一和第二金属板130、150具有基本相同的长度L3、L4。在另一个示例性实施例中，第一金属线120的长度LI不同于第二金属线140的长度L2。在另一个示例性实施例中，第一金属线120的宽度Wl不同于第二金属线140的宽度W2。在另一个示例性实施例中，第一金属板130的长度L3不同于第二金属板150的长度L4。
[0050]图2A是根据一些实施例的第二示例性半导体器件的示意性局部俯视图并且图2B是根据一些实施例的沿着图2A的线2B-2B截取的示意性截面图。如图2B所示，半导体器件包括衬底210和多个金属化层M5至M10。
[0051]衬底210具有有源区260。在示例性实施例中，最好如图2A所示，有源区260通常为矩形并且包括第一边缘260a和第二边缘260b，第二边缘260b在与有源区260的纵向相垂直的方向上与第一边缘260a相对。
[0052]金属化层M5至MlO从下至上顺序地设置在衬底210上方。因为金属化层M5至MlO的结构基本相同，所以下文将仅描述金属化层M10。
[0053]最好如图2A所不，金属化层MlO包括一对第一金属线220、第一金属板230、一对第二金属线240以及第二金属板250。第一金属线220和第二金属线240基本彼此平行并且沿着有源区260的长度交替布置。
[0054]第一金属线220从有源区260的外周边延伸进有源区260并且伸向有源区260的第二边缘260b。第一金属板230与第一金属线220配合以形成大体的U型横截面、将第一金属线220的侧壁互连、并且设置在有源区260的外周边。在本示例性实施例中，第一金属板230与第一金属线220构成一体。
[0055]第二金属线240从有源区260的外周边延伸进有源区260并且伸向有源区260的第一边缘260a。第二金属板250与第二金属线240配合以形成大体的U型横截面、将第二金属线240的侧壁互连、并且从有源区260的外周边延伸至有源区260内部，例如至有源区260的内周边。在本不例性实施例中，第二金属板250与第二金属线240构成一体。
[0056]在本示例性实施例中，如图2B所示，第一金属板230和有源区260之间的距离D限定为约O μπι至约10 μπι并且第一和第二金属线220、240与第一和第二金属板230、250具有基本相同的厚度Τ。在另一个示例性实施例中，第一和第二金属板230、250的厚度不同于第一和第二金属线220、240的厚度。
[0057]在本示例性实施例中，如图2Α所示，第一金属线220的长度LI短于第二金属线240的长度L2，第一和第二金属线220、240具有基本相同的宽度Wl、W2，并且第一金属板230的长度L3短于第二金属板250的长度L4。在另一个示例性实施例中，第一和第二金属线220、240具有基本相同的长度L1、L2。在另一个示例性实施例中，第一金属线220的长度LI长于第二金属线240的长度L2。在另一个示例性实施例中，第一金属线220的宽度Wl不同于第二金属线240的宽度W2。在另一个示例性实施例中，第一和第二金属板230、250具有基本相同的长度L3、L4。在另一个示例性实施例中，第一金属板230的长度L3长于第二金属板250的长度L4。
[0058]图3A是根据一些实施例的第三示例性半导体器件的示意性局部俯视图而图3B是根据一些实施例的沿着图3A的线3B-3B截取的示意性截面图。如图3B所示，半导体器件包括衬底310和多个金属化层M5至M10。
[0059]衬底310具有有源区360。在一个示例性实施例中，最好如图3A所示，有源区360通常为矩形并且包括第一边缘360a和第二边缘360b，第二边缘360b在与有源区360的纵向相垂直的方向上与第一边缘360a相对。
[0060]金属化层M5至MlO从下至上顺序地设置在衬底310上方。因为金属化层M5至MlO的结构基本相同，所以下文将仅描述金属化层M10。
[0061]最好如图3A所不，金属化层MlO包括一对第一金属线320、第一金属板330、一对第二金属线340以及第二金属板350。第一金属线320和第二金属线340基本彼此平行并且沿着有源区360的长度交替布置。
[0062]第一金属线320从有源区360的外周边延伸进有源区360并且伸向有源区360的第二边缘360b。第一金属板330与第一金属线320配合以形成大体的U型横截面、将第一金属线320的各侧壁互连、并且设置在有源区360的外周边。在本示例性实施例中，第一金属板330与第一金属线320构成一体。
[0063]第二金属线340从有源区360的外周边延伸进有源区360并且伸向有源区360的第一边缘360a。第二金属板350与第二金属线340配合以形成大体的U型横截面、互连第二金属线340的侧壁、并且设置在有源区360的内周边。在本示例性实施例中，第二金属板350与第二金属线340构成一体。
[0064]在本示例性实施例中，如图3B所示，第一金属板330和有源区360之间的距离D限定为约O μπι至约10 μπι并且第一和第二金属线320、340与第一和第二金属板330、350具有基本相同的厚度Τ。在另一个示例性实施例中，第一和第二金属板330、350的厚度不同于第一和第二金属线320、340的厚度。
[0065]在本示例性实施例中，如图3Α所示，第一和第二金属线320、340具有基本相同的长度L1、L2和宽度W1、W2，并且第一和第二金属板330、350具有基本相同的长度L3、L4。在另一个示例性实施例中，第一金属线320的长度LI不同于第二金属线340的长度L2。在另一个示例性实施例中，第一金属线320的宽度Wl不同于第二金属线340的宽度W2。在另一个示例性实施例中，第一金属板330的长度L3不同于第二金属板350的长度L4。
[0066]图4A是根据一些实施例的第四示例性半导体器件的示意性局部俯视图而图4B是根据一些实施例的沿着图4A的线4B-4B截取的示意性截面图。如图4B所示，半导体器件包括衬底410和多个金属化层M5至MlO。
[0067]衬底410具有有源区460。在一个示例性实施例中，最好如图4A所示，有源区460通常为矩形并且包括第一边缘460a和第二边缘460b，第二边缘460b在与有源区460的纵向相垂直的方向上与第一边缘460a相对。
[0068]金属化层M5至MlO从下至上顺序地设置在衬底410上方。因为金属化层M5至MlO的结构基本相同，所以下文将仅描述金属化层M10。
[0069]最好如图4A所示，金属化层MlO包括一对第一金属线420、第一金属板430、一对第二金属线440以及第二金属板450。第一金属线420和第二金属线440基本彼此平行并且沿着有源区460的长度交替布置。
[0070]第一金属线420从有源区460的外周边延伸进有源区460并且伸向有源区460的第二边缘460b。第一金属板430与第一金属线420配合以形成大体的U型横截面、将第一金属线420的各侧壁互连、并且从有源区460的外周边延伸至有源区460内部，例如，延伸至有源区460的内周边。在本示例性实施例中，第一金属板430与第一金属线420构成一体。
[0071]第二金属线440从有源区460的外周边延伸进有源区460并且伸向有源区460的第一边缘460a。第二金属板450与第二金属线440配合以形成大体的U型横截面、将第二金属线440的各侧壁互连、并且从有源区460的外周边延伸至有源区460内部，例如，延伸至有源区460的内周边。在本示例性实施例中，第二金属板450与第二金属线440构成一体。
[0072]在本示例性实施例中，如图4B所示，第一和第二金属线420、440与第一和第二金属板430、450具有基本相同的厚度T。在另一个示例性实施例中，第一和第二金属板430、450的厚度不同于第一和第二金属线420、440的厚度。
[0073]在本示例性实施例中，如图4A所示，第一和第二金属线420、440具有基本相同的长度L1、L2和宽度W1、W2，并且第一和第二金属板430、450具有基本相同的长度L3、L4。在另一个示例性实施例中，第一金属线420的长度LI不同于第二金属线440的长度L2。在另一个示例性实施例中，第一金属线420的宽度Wl不同于第二金属线440的宽度W2。在另一个示例性实施例中，第一金属板430的长度L3不同于第二金属板450的长度L4。
[0074]图5A是根据一些实施例的第五示例性半导体器件的示意性局部俯视图而图5B是根据一些实施例的沿着图5A的线5B-5B截取的示意性截面图。如图5B所示，半导体器件包括衬底510和多个金属化层M5至M10。
[0075]衬底510具有有源区560。在一个示例性实施例中，最好如图5A所示，有源区560通常为矩形并且包括第一边缘560a和第二边缘560b，第二边缘560b在横向于有源区560的纵向的方向上与第一边缘560a相对。
[0076]金属化层M5至MlO从下至上顺序地设置在衬底510上方。因为金属化层M5至MlO的结构基本相同，所以下文将仅描述金属化层M10。
[0077]最好如图5A所不，金属化层MlO包括一对第一金属线520、第一金属板530、一对第二金属线540以及第二金属板550。第一金属线520和第二金属线540基本彼此平行并且沿着有源区560的长度交替布置。
[0078]第一金属线520从有源区560的外周边延伸进有源区560并且伸向有源区560的第二边缘560b。第一金属板530与第一金属线520配合以形成大体的U型横截面、将第一金属线520的各侧壁互连、并且从有源区560的外周边延伸至有源区560内部，例如，延伸至有源区560的内周边。在本示例性实施例中，第一金属板530与第一金属线520构成一体。
[0079]第二金属线540从有源区560的外周边延伸向有源区560的第一边缘560a。第二金属板550与第二金属线540配合以形成大体的U型横截面、将第二金属线540的侧壁互连、并且设置在有源区560的内周边。在本示例性实施例中，第二金属板550与第二金属线540构成一体。
[0080]在本示例性实施例中，如图5B所示，第一和第二金属线520、540与第一和第二金属板530、550具有基本相同的厚度T。在另一个示例性实施例中，第一和第二金属板530、550的厚度不同于第一和第二金属线520、540的厚度。
[0081]在本示例性实施例中，如图5A所示，第一金属线520的长度LI长于第二金属线540的长度L2，第一和第二金属线520、540具有基本相同的宽度Wl、W2，并且第一金属板530的长度L3长于第二金属板550的长度L4。在另一个示例性实施例中，第一和第二金属线520、540具有基本相同的长度L1、L2。在另一个示例性实施例中，第一金属线520的长度LI短于第二金属线540的长度L2。在另一个示例性实施例中，第一金属线520的宽度Wl不同于第二金属线540的宽度W2。在另一个示例性实施例中，第一和第二金属板530、550具有基本相同的长度L3、L4。在另一个示例性实施例中，第一金属板530的长度L3短于第二金属板550的长度L4。
[0082]图6A是根据一些实施例的第六示例性半导体器件的示意性局部俯视图而图6B是根据一些实施例的沿着图6A的线6B-6B截取的示意性截面图。如图6B所示，半导体器件包括衬底610和多个金属化层M5至M10。
[0083]衬底610具有有源区660。在一个示例性实施例中，最好如图6A所示，有源区660通常为矩形并且包括第一边缘660a和第二边缘660b，第二边缘660b在与有源区660的纵向相垂直的方向上与第一边缘660a相对。
[0084]金属化层M5至MlO从下至上顺序地设置在衬底610上方。因为金属化层M5至MlO的结构基本相同，所以下文将仅描述金属化层M10。
[0085]最好如图6A所不，金属化层MlO包括一对第一金属线620、第一金属板630、一对第二金属线640以及第二金属板650。第一金属线620和第二金属线640基本彼此平行并且沿着有源区660的长度交替布置。
[0086]第一金属线620从有源区660的内周边延伸向有源区660的第二边缘660b。第一金属板630与第一金属线620配合以形成大体的U型横截面、将第一金属线620的各侧壁互连、并且设置在有源区660的内周边。在本示例性实施例中，第一金属板630与第一金属线620构成一体。
[0087]第二金属线640从有源区660的内周边延伸向有源区660的第一边缘660a。第二金属板650与第二金属线640配合以形成一般U型的横截面、将第二金属线640的各侧壁互连、并且设置在有源区660的内周边。在本示例性实施例中，第二金属板650与第二金属线640构成一体。
[0088]在本不例性实施例中，如图6B所不，第一和第二金属线620、640与第一和第二金属板630、650具有基本相同的厚度T。在另一个示例性实施例中，第一和第二金属板630、650的厚度不同于第一和第二金属线620、640的厚度。
[0089]在本示例性实施例中，如图6A所示，第一和第二金属线620、640具有基本相同的长度L1、L2和宽度W1、W2并且第一和第二金属板630、650具有基本相同的长度L3、L4。在另一个示例性实施例中，第一金属线620的长度LI不同于第二金属线640的长度L2。在另一个示例性实施例中，第一金属线620的宽度Wl不同于第二金属线640的宽度W2。在另一个示例性实施例中，第一金属板630的长度L3不同于第二金属板650的长度L4。
[0090]图7是根据一些实施例的第七示例性半导体器件的示意性局部侧视图。如图7所示，半导体器件包括衬底710和多个金属化层M5至M10。
[0091]金属化层M5至MlO从下至上顺序地设置在衬底710上方。如上参照图1A至图6A和图1B至图6B所述的示例性实施例，本示例性实施例的金属化层M5至MlO中的每一个均包括一对第一金属线720、互连第一金属线720的第一金属板730、一对第二金属线740以及互连第二金属线740的第二金属板750(图7中仅仅金属化层MlO的金属线和金属板以参考符号标识)。
[0092]在本示例性实施例中，如图7所示，相邻的金属化层对(例如，M9和M10)中的上面的金属化层(例如，M10)的第一金属板730的长度长于该相邻的金属化层对(例如，M9和M10)中的下面的金属化层(例如，M9)的第一金属板的长度。并且，在本示例性实施例中，相邻的金属化层对(例如，M9和M10)中的上面的金属化层(例如，M10)的第二金属板750的长度长于该相邻的金属化层对(例如，M9和M10)中的下面的金属化层(例如，M9)的第二金属板的长度。
[0093]图8是根据一些实施例的第八示例性半导体器件的示意性局部侧视图。如图8所示，半导体器件包括衬底810和多个金属化层M5至M10。
[0094]金属化层M5至MlO从下至上顺序地设置在衬底810上方。如上参照图1A至图6A、图1B至图6B和图7所述，本示例性实施例的金属化层M5至MlO中的每一个均包括一对第一金属线820、互连第一金属线820的第一金属板830、一对第二金属线840以及互连第二金属线840的第二金属板850(图8中仅仅金属化层MlO的金属线和金属板被参考符号标识)。
[0095]在本示例性实施例中，如图8所示，相邻的金属化层对(例如，M9和M10)中的上面的金属化层(例如，M10)的第一金属板830的长度短于该相邻的金属化层对(例如，M9和M10)中的下面的金属化层(例如，M9)的第一金属板的长度。并且，在本示例性实施例中，相邻的金属化层对(例如，M9和M10)中的上面的金属化层(例如，M10)的第二金属板850的长度短于该相邻的金属化层对(例如，M9和M10)中的下面的金属化层(例如，M9)的第二金属板的长度。
[0096]在参照图1A至图6A、图1B至图6B、图7和图8的上述示例性实施例中，半导体器件还包括多个二极管(未示出)、多个第二金属化层Ml至M4、多个第三金属化层(未示出)和介电层(未不出)。
[0097]二极管设置在有源区中。在本示例性实施例中，第一金属线120、220、320、420、520、620、720、820 和第二金属线 140、240、340、440、540、640、740、840 中的一个用作二极管的阳极，并且第一金属线 120、220、320、420、520、620、720、820 和第二金属线 140、240、340、440、540、640、740、840中的另一个用作二极管的阴极。在另一个示例性实施例中，半导体器件还包括晶体管、另一个有源部件、电容器、电阻器、电感器、另一个无源部件或它们的组入口 ο
[0098]在参照图1A至图6A、图1B至图6B、图7和图8的上述示例性实施例中，金属化层M5 至 MlO 中的第一和第二金属线 120、220、320、420、520、620、720、820、140、240、340、440、540、640、740、840 以及第一和第二金属板 130、230、330、430、530、630、730、830、150、250、350、450、550、650、750、850 用作水平互连件。
[0099]第二金属化层Ml至M4从下至上顺序地设置在衬底110、210、310、410、510、610、710、810和金属化层M5之间。第二金属化层Ml至M4中的每一个均包括彼此平行的多根金属线，多根金属线沿着有源区160、260、360、460、560、660、760、860的长度布置并且用作水平互连件。
[0100]第三金属化层中的每一个均设置在金属化层Ml至MlO中相邻的金属化层对之间并且包括至少一个垂直互连件，即，通孔。
[0101]介电层围绕二极管、金属化层M5至MlO、第二金属化层Ml至M4和第三金属化层。
[0102]图9是示出了根据一些实施例的制造半导体器件的方法900的流程图。应该理解，在方法900之前、期间和/或之后可进行额外的操作并且本文可仅简略地描述一些其他程序。
[0103]如图9所示，方法900以操作910为开始，其中，提供衬底。衬底具有包括相对的第一边缘和第二边缘的有源区。在一些实施例中，衬底是块状衬底。用于块状衬底的材料的实例包括但不限于S1、Ge、另一种半导体材料和它们的合金。在一些实施例中，衬底是绝缘体上半导体(SOI)衬底。方法900继续至操作920，其中，介电材料形成在衬底上方。介电材料的实例包括但不限于S1、SiN, S1N, SiC、S1C、磷硅酸玻璃(PSG)、硼磷硅酸玻璃(BPSG)等。使用化学汽相沉积(CVD)、旋涂、溅射、或其他合适的沉积工艺形成介电材料。方法900继续至操作930，其中，例如使用光刻和蚀刻工艺图案化介电材料以形成穿过介电材料的多个孔。方法900继续至操作940，其中，金属材料形成在介电材料上方和介电材料中的孔内。金属材料的实例包括但不限于W、N1、T1、Mo、Ta、Cu、Pt、Ag、Au、Ru、Ir、Rh、Re、另一种金属材料、金属材料与半导体材料的合金以及它们的组合。方法900继续至操作950，其中，去除介电材料上的金属材料。在介电材料中的孔内的金属材料用作金属化层，例如，图1A至图6A、图1B至图6B、图7或图8中的金属化层M10。
[0104]在一些实施例中，方法900还包括以下操作:在衬底上方形成第二介电材料；图案化第二介电材料以形成穿过该第二介电材料的多个孔；在第二介电材料上方和第二介电材料中的孔内形成第二金属材料；以及去除第二介电材料上的第二金属材料。在第二介电材料中的孔内的第二金属材料用作另一个金属化层，例如，图1A至图6A、图1B至图6B、图7或图8中的金属化层M9。
[0105]在一些实施例中，方法900还包括以下操作:在衬底上方形成第三介电材料；图案化第三介电材料以形成穿过第三介电材料的多个孔；在第三介电材料上方和第三介电材料中的孔内形成第三金属材料；以及去除第三介电材料上的第三金属材料。第三介电材料中的孔内的第三金属材料用作另一个金属化层，例如，图1A至图6A、图1B至图6B、图7或图8中的金属化层Ml。
[0106]基于实验结果，当ESD电涌施加给传统的半导体器件时，流经半导体器件的金属化层的电流的电流密度以及该半导体器件的金属化层和衬底的温度分别约为3.9E7A/cm2、127°C和77°C，然而当ESD电涌施加给本发明的半导体器件时，流经半导体器件的金属化层的电流的电流密度以及该半导体器件的金属化层和衬底的温度分别约为2.9E6A/cm2、65°C和62°C。本发明的半导体器件的金属化层的结构能够防止半导体器件的部件遭受ESD电涌。
[0107]本领域的技术人员会容易地意识到，在阅读本发明之后，示例性实施例中所述的金属化层的结构可与另一个示例性实施例中的结构相结合。例如，在再一个示例性实施例中，金属化层中的一些金属化层的第一/第二金属板可具有基本相同的长度，如在第一至第六示例性实施例中；而金属化层中的另一些金属化层的第一/第二金属板可具有不同的长度，如在第七和第八示例性实施例中。再例如，在另一个其他示例性实施例中，金属化层中的一些金属化层的第一金属板和第二金属板可设置在有源区的外周边，如在第一示例性实施例中；而金属化层中的另一些金属化层的第一金属板和第二金属板可设置在有源区的内周边，如在第六示例性实施例中。
[0108]在半导体器件的示例性实施例中，半导体器件包括衬底和金属化层。衬底具有包括相对的第一边缘和第二边缘的有源区。金属化层设置在衬底上方，并且包括从有源区的外周边延伸进有源区并且伸向有源区的第二边缘的一对金属线，以及互连金属线的金属板，其中，金属板的至少一部分设置在有源区的外周边。
[0109]在半导体器件的另一个示例性实施例中，半导体器件包括衬底和金属化层。衬底具有包括相对的第一边缘和第二边缘的有源区。金属化层设置在衬底上方，并且包括从有源区的内周边延伸向有源区的第二边缘的一对金属线，以及互连金属线并且设置在有源区的内周边的金属板。
[0110]在制造半导体器件的方法的示例性实施例中，该方法包括:容纳具有有源区的衬底，有源区包括相对的第一边缘和第二边缘；在衬底上方形成介电材料；图案化介电材料以形成穿过该介电材料的多个孔；在介电材料上方和介电材料中的孔内形成金属材料；以及去除介电材料上的金属材料，其中，孔内的金属材料包括延伸向有源区的第二边缘的一对金属线，以及互连金属线并且设置在有源区的外周边和内周边中的至少一处的金属板。
[0111]上面论述了若干实施例的部件，使得本领域的技术人员可以更好地理解本发明的各个方面。本领域的技术人员应该理解，可以很容易地使用本发明作为基础来设计或更改其他用于达到与这里所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优点的工艺和结构。本领域的技术人员也应该意识到，这种等效构造并不背离本发明的精神和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、更换以及改变。
【主权项】
1.一种半导体器件，包括: 衬底，具有包括相对的第一边缘和第二边缘的有源区；以及 金属化层，设置在所述衬底上方，并且包括: 一对金属线，从所述有源区的外周边延伸进所述有源区并且朝向所述有源区的所述第二边缘延伸；以及 金属板，互连所述金属线，其中，所述金属板的至少一部分设置在所述有源区的外周边。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述金属板设置在所述有源区的外周边。3.根据权利要求2所述的半导体器件，其中，所述有源区和所述金属板之间的距离限定为约O μ m至约10 μ m。4.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述金属板从所述有源区的外周边延伸进所述有源区。5.根据权利要求1所述的半导体器件，其中， 所述金属板互连所述金属线的侧壁； 所述金属线和所述金属板具有基本相同的厚度；以及 所述金属线和所述金属板彼此构成一体。6.—种半导体器件，包括: 衬底，具有包括相对的第一边缘和第二边缘的有源区；以及 金属化层，设置在所述衬底上方并且包括: 一对金属线，从所述有源区的内周边朝向所述有源区的所述第二边缘延伸；以及 金属板，互连所述金属线并且设置在所述有源区的内周边。7.根据权利要求6所述的半导体器件，其中， 所述金属板互连所述金属线的侧壁； 所述金属线和所述金属板具有基本相同的厚度；以及 所述金属线和所述金属板彼此构成一体。8.—种制造半导体器件的方法，所述方法包括: 提供具有包括相对的第一边缘和第二边缘的有源区的衬底； 在所述衬底上方形成介电材料； 图案化所述介电材料以形成穿过所述介电材料的多个孔； 在所述介电材料之上和所述介电材料中的所述孔内形成金属材料；以及去除所述介电材料上的所述金属材料，其中，所述介电材料中的所述孔内的所述金属材料包括: 一对金属线，朝向所述有源区的所述第二边缘延伸；和 金属板，互连所述金属线并且设置在所述有源区的外周边和内周边中的至少一处。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述金属板设置在所述有源区的外周边并且距离所述有源区约O μπι至约10 μπι。10.根据权利要求8所述的方法，其中， 所述金属板互连所述金属线的侧壁； 所述金属线和所述金属板具有基本相同的厚度；以及所述金属线和所述金属板彼此构成一体。
【文档编号】H01L21/02GK105845666SQ201510627714
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年9月28日
【发明人】张伊锋
【申请人】台湾积体电路制造股份有限公司