專利名稱：具多數(shù)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層及電容器之集成電路裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種具有一電容器的集成電路裝置，舉例而言，一種具有一基板與至少三個直接連續(xù)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的集成電路裝置；特別是，所述基板是單晶半導(dǎo)體基板，或是所謂的SOI基板(絕緣硅)；由于導(dǎo)電結(jié)構(gòu)一般包含金屬或金屬合金，例如含有鋁原子比例高于60％或高于90％的鋁合金，或是含有銅原子比例高于60％或高于90％的銅合金，因此所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層也稱為金屬化層；而其它的金屬也同樣適用于導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，例如經(jīng)摻雜的半導(dǎo)體材料。
在導(dǎo)電結(jié)構(gòu)中，用于側(cè)向電流傳輸?shù)幕ミB(interconnect)與所謂的通道(via)或供垂直電流傳輸?shù)慕佑|(contact)是不同的。在此情形中，垂直是指沿著垂直于基板主要區(qū)域的方向(法線方向)，其中集成半導(dǎo)體組件則配置在所述主要區(qū)域中；或者是，垂直是表示與所述法線方向相對的方向。側(cè)向是表示與橫向于所述法線方向、或是與所述法線方向呈90°之角度的方向。
各導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層包含排列在一層或一平面中的多重導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，因此現(xiàn)代的平坦化方式，例如CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)方法，會在導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層之間產(chǎn)生本質(zhì)上為平坦的界面。然而，當(dāng)在制造容限(tolerance)過程中無法完全使平坦化平坦時，也會對導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層進(jìn)行命名；這些個別層可由其它的結(jié)構(gòu)特征予以彼此區(qū)別，舉例而言，由導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層之間的特定內(nèi)層、或是由層底部區(qū)域與基板主要區(qū)域之間的特定距離加以區(qū)別。在此情形中，不同層的特定距離之間的差異是導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的底部區(qū)域的空間位置的制造容限的至少兩倍大或至少三倍大，其中具有所述底部區(qū)域的互連即排列于其中。
各導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層包含靠近基板的至少一底部區(qū)域，以及遠(yuǎn)離基板的一頂部區(qū)域；所述底部區(qū)域的法線方向與基板主要區(qū)域的法線方向相反，亦即所述區(qū)域包含半導(dǎo)體組件，例如晶體管。
所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層其中之一的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的頂部區(qū)域各自位于所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的層頂部區(qū)域中，舉例而言，所述層頂部區(qū)域是一平面。所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層其中之一的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的底部區(qū)域各自位于所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的層底部區(qū)域中，舉例而言，所述層底部區(qū)域也是一平面。平面層頂部區(qū)域、或平面層底部區(qū)域的偏離是由于例如相鄰的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)相互嚙合(intermeshing)而產(chǎn)生。
在導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的層頂部區(qū)域與層底部區(qū)域之間沒有中間區(qū)域以供所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)層的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)頂部區(qū)域或底部區(qū)域排列于其中，因此，特別是經(jīng)由雙重紋刻技術(shù)(dual damascene technique)而產(chǎn)生的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，是排列在不同的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層中；此外，利用單一紋刻方法或所謂的削減(subtractive)方法也可產(chǎn)生導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層，其中，在圖樣化期間再次自欲產(chǎn)生的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層移除導(dǎo)電材料，例如RIE(反應(yīng)性離子蝕刻)方法。
排列了各導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的層或平面與基板平行，因而也彼此平行。
一般習(xí)知的金屬化或線路(wiring)是專門包含信道的信道層與含有互連的互連層的一種替代使用方式，且如果適當(dāng)?shù)脑挘部梢允峭ǖ阑蛩^的平墊(landing pad)的替代使用方式；這種裝置是專用于特別是電路裝置的內(nèi)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層。
本發(fā)明的構(gòu)想之一在于說明一種具有一金屬化層的集成電路裝置，其具有較佳的電性質(zhì)，且特別是，其開啟了新穎應(yīng)用的可能性，例如具有特別良好的電性質(zhì)的被動組件的制造；此外，本發(fā)明也說明了一種制造方法。
關(guān)于電路裝置的構(gòu)想是經(jīng)由具有如權(quán)利要求1所述特征的電路裝置而達(dá)成，其進(jìn)一步發(fā)展則說明于次要權(quán)利要求中。
在根據(jù)本發(fā)明的電路裝置中，有至少三個直接連續(xù)的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層，所述至少三個直接連續(xù)的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層各包含至少一線路互連或多重線路互連；在一配置中，線路互連的長度至少是互連寬度的五倍，而互連的長度與寬度皆測量于其側(cè)向方向。若互連的寬度在其方向上不相同，則選擇例如其區(qū)段之一的最小互連寬度做為參考寬度。
在集成電路裝置操作期間，電流會流經(jīng)線路互連，且其與集成電路裝置的填充結(jié)構(gòu)或其它輔助結(jié)構(gòu)不同。
因此，本發(fā)明的電路裝置不具有排列在兩線路互連層之間的通道層，因此，當(dāng)相鄰導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的互連沿著其整體長度、或是沿著其較長區(qū)段(例如沿一區(qū)段，其長度為寬度的十倍大)而彼此相鄰排列時，便可利用簡單的方式來制造具有較高品質(zhì)因子的線圈(coil)、具有低接觸電阻的電容器、具有低非反應(yīng)性電阻的操作電壓線路、共軸線路以及其它的被動組件。
此外，在一配置中，當(dāng)所述三個金屬化層各包含于其相較于整體長度之短區(qū)段上(例如，僅在其末端處)與其它金屬化層的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)相鄰的互連時，本發(fā)明的電路裝置具有突出的電性性質(zhì)；在此情形中，「短」表示例如小于相關(guān)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)中的互連整體長度的三分之一、甚至十分之一，在所述區(qū)段之間具有一個所有側(cè)邊皆與介電質(zhì)相鄰的區(qū)段。
在所述配置中，所述三個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的中間者包含一中間線路互連；在所述三個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層中，離基板最遠(yuǎn)的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層包含一遠(yuǎn)離基板的線路互連；在所述三個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層中，最靠近基板的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層則包含一靠近基板的線路互連。所述中間線路互連、所述遠(yuǎn)離基板的線路互連、以及所述靠近基板的線路互連各具有一區(qū)段，其頂部區(qū)域與底部區(qū)域并不與另一金屬化層的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)相鄰；所述區(qū)段的長度至少是區(qū)段寬度、或區(qū)段寬度的兩倍，但較佳為區(qū)段寬度的十倍或甚至五十倍。在各所述線路互連處具有下列配置方式其中之一-所述線路互連僅經(jīng)由直接排列在相關(guān)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層下方的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的至少兩個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)而相鄰，而非經(jīng)由上方的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的任何導(dǎo)電結(jié)構(gòu)而相鄰；-所述線路互連僅經(jīng)由直接排列在上方的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的至少兩個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)而相鄰，而非經(jīng)由下方的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的任何導(dǎo)電結(jié)構(gòu)而相鄰；-所述線路互連僅經(jīng)由直接排列在底下的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的至少一個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)與直接排列在上方的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的至少一個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)而相鄰。
所有的可能性都與線路互連有關(guān)，其中所述線路互連的長度為其最小寬度的五倍；在配置中，所述線路互連沿相同方向延伸。在另一具體實(shí)施方式
中，一互連則相對于其它兩個互連呈橫向延伸，例如一互連延伸于x方向，而另外兩互連則延伸于y方向；舉例而言，沿另一方向延伸的互連為三個互連中的下方者、中間者、或上方者。
在下一配置中，所述中間線路互連與遠(yuǎn)離基板的線路互連以及靠近基板的線路互連于接觸區(qū)域處相鄰，所述接觸區(qū)域是以彼此側(cè)向偏移的方式加以排列；位于所述接觸區(qū)域之間的是所述中間線路互連的一區(qū)段，其具有一頂部區(qū)域，所述頂部區(qū)域不與遠(yuǎn)離基板的線路互連相鄰，也不與遠(yuǎn)離基板的其它導(dǎo)電結(jié)構(gòu)相鄰；所述中間線路互連具有一底部區(qū)域，其不與靠近基板的線路互連相鄰，也不與其它導(dǎo)電結(jié)構(gòu)相鄰。所述中間線路互連的區(qū)段的長度至少是所述區(qū)段的寬度、或是其寬度的兩倍，較佳為所述寬度的十倍以上。
由于不使用通道之故，便可以簡單方式確保電流經(jīng)由第一中間互連而于垂直方向與側(cè)向方向上自靠近基板的線路互連傳輸至遠(yuǎn)離基板的線路互連，或是以相反的方向進(jìn)行傳輸。
在另一發(fā)展中，除中間線路互連之外，所述三個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的中間者還包含至少一中間組件互連；在所述三個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層中，除了遠(yuǎn)離基板的線路互連之外，離基板最遠(yuǎn)的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層還包含至少一遠(yuǎn)離基板的組件互連；在所述三個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層中，除了靠近基板的線路互連之外，最靠近基板的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層還包含至少一靠近基板的組件互連。所述中間組件互連與所述遠(yuǎn)離基板的組件互連相鄰于一組件區(qū)段，于所述組件區(qū)段處，所述中間組件互連也與所述靠近基板的組件互連相鄰；所述區(qū)段的長度至少是區(qū)段寬度(例如最小寬度)的四倍、或至少是區(qū)段寬度的十倍，甚至五十倍。因?yàn)榫哂羞@樣的結(jié)構(gòu)，便可以簡單的方式來制造被動組件，特別是具有高品質(zhì)因子的線圈、共軸線、或是考慮到路線彼此平行的大線路區(qū)段的其它具有低非反應(yīng)性電阻的線路、以及垂直晶體管。
由于成本與制程的原因，紋刻架構(gòu)所允許的徑跡(track)區(qū)段有限(因碟形效應(yīng)所致之寬度限制、成本與制程技術(shù)原因之厚度限制)。由于此一原因，且因?yàn)榛ミB平面已經(jīng)經(jīng)由分離的通道而連接，因而所獲得的物理性質(zhì)，例如線圈的品質(zhì)因子，便不如使用本發(fā)明或其發(fā)展例者良好。
在另一發(fā)展中，所述三個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的各導(dǎo)電結(jié)構(gòu)分別包含鋁、或是鋁的原子含量比例為至少60％；在另一替代例中，所述三個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的各導(dǎo)電結(jié)構(gòu)分別包含銅、或是銅的原子含量比例為至少60％。由此，便從這些就技術(shù)觀點(diǎn)而言能夠在制程上良好操控的材料制得金屬化。
在本發(fā)明的電路裝置的另一發(fā)展中，所述三個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層是電路裝置的內(nèi)部導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層；此一發(fā)展克服了為確保線路具有良好的電性性質(zhì)，特別是低RC裝置，而必須調(diào)整內(nèi)部導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層、信道層與互連層的不利影響。
在另一發(fā)展中，舉例而言，還有其它的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層排列在所述三個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層中最靠近基板的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層與基板之間，而通道層與互連則交替于其中。然而，較下方的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層也可以作為各包含通道與互連兩者的層。
本發(fā)明也關(guān)于一種用于制造本發(fā)明的電路裝置或其發(fā)展例的方法。在所述方法中，所述三個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層各經(jīng)由單一紋刻方法加以制造；相較于雙重紋刻方法中具有兩個光微影步驟，在一單一紋刻方法中，在沉積一或多層電絕緣層以開始各導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之后，只使用一次光微影步驟來圖樣化所述絕緣層或所述多層絕緣層；相較于雙重紋刻方法，執(zhí)行單一紋刻方法可產(chǎn)生較高的產(chǎn)率(yield)。
本發(fā)明也關(guān)于一種具有集成線圈的集成電路裝置、一種具有集成共軸線的集成電路裝置、以及一種具有電容器的集成電路裝置；這些被動組件也可以包含在傳統(tǒng)的金屬化層中，而信道層與互連層則交替于其中。然而在一替代方式中，此一被動組件則與前述的電路裝置一起集成在基板上，特別是在一單晶基板上，例如在多數(shù)連續(xù)互連層中、或在多數(shù)連續(xù)互連層上方或下方。
因此，本發(fā)明或其發(fā)展例提出一種設(shè)計(jì)變化，其可自一制程技術(shù)觀點(diǎn)輕易執(zhí)行，且在“降低互連電阻”、“符合較高要求的電流承載能力”、“支持高散熱性”、“實(shí)現(xiàn)具有非常高品質(zhì)因子的線圈”以及“實(shí)現(xiàn)垂直晶體管”等方面都具有良好的效果。
本發(fā)明或其發(fā)展例的解決方式提供了一種線路，其中專用于垂直電流傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)金屬化的分離通道被部分或整體消除，并以單一紋刻架構(gòu)的互連層加以取代；這表示各金屬層可于此一平面中垂直或側(cè)向運(yùn)載電流。
本發(fā)明或其發(fā)展例可用于具有紋刻線路架構(gòu)的所有半導(dǎo)體技術(shù)(例如銅金屬化、鋁金屬化、鎢金屬化)，而原則上，也可以消減架構(gòu)(例如AL-RIE反應(yīng)性離子蝕刻)予以實(shí)現(xiàn)。
技術(shù)功效本發(fā)明或其發(fā)展例可在不同平面中產(chǎn)生互連，所產(chǎn)生的互連具有明顯較大的區(qū)段，且因此以及因?yàn)橄朔蛛x的通道而具有較低的電阻；由此產(chǎn)生了各種其它技術(shù)功效-一般而言，相較于標(biāo)準(zhǔn)金屬化，本發(fā)明可產(chǎn)生較高的電流、以及/或較長的服務(wù)壽命、以及/或較高的操作溫度，例如對于所謂的主動性應(yīng)用而言重要的特性。
-可明顯降低“焦耳加熱(Joule Heating)”效應(yīng)(亦即因高操作溫度與散熱差所導(dǎo)致的互連加熱)，這是因?yàn)閷ο嗤碾娏鞫?，因徑跡區(qū)段較大而可證實(shí)電流密度與其產(chǎn)生的熱會較低；即使是在90納米技術(shù)中，主要在絕緣功率總線(bus)互連中，“焦耳加熱準(zhǔn)則”將可用電流密度限制在比純DC(直流)準(zhǔn)則更大的范圍。
-一般而言，可產(chǎn)生較高的電流密度。在習(xí)知金屬化中，最大可用電流密度通常受限于信道或信道/互連接觸區(qū)域的電流承載能力。在本發(fā)明的解決方式中，可依需要選擇平面之間的接觸區(qū)域。
-明顯降低“尺寸”效應(yīng)的影響，在尺寸效應(yīng)的影響下，在低于100納米的尺度下，銅互連的電阻會大幅增加，此效應(yīng)于具有最小寬度的下方平面中特別顯著；然經(jīng)由本發(fā)明及其發(fā)展例，即可明顯降低尺寸效應(yīng)的影響。這表示特別是在這些平面中所產(chǎn)生的RC成分會達(dá)比標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)更少的范圍，并可延緩或完全避免機(jī)械上不穩(wěn)定的“超低k(ultra-low k)”介電質(zhì)、或甚至是空氣間隙的的產(chǎn)生。
本發(fā)明或其發(fā)展例實(shí)現(xiàn)了新穎的集成組件或被動組件，其具有下列從未達(dá)成物理品質(zhì)因子-經(jīng)由雙倍或三倍的先前互連平面而具有非常厚的金屬層，其可產(chǎn)生具有非常高的品質(zhì)因子的線圈，特別是具有低串行電阻，-提供具有高品質(zhì)因子的大區(qū)域電容，這是因基于層內(nèi)或?qū)娱g的低串行與接觸電阻所致；-第一次以高可信度實(shí)現(xiàn)絕佳的屏蔽共軸線路或RF(無線頻率)傳輸互連，例如高于1MHz或高于1GHz。
相較于習(xí)知技藝者，本發(fā)明或其發(fā)展例實(shí)現(xiàn)了更可靠及更具成本效益的制程-本發(fā)明或其發(fā)展例在極端情形中產(chǎn)生了一種架構(gòu)，其可專實(shí)現(xiàn)于單一紋刻架構(gòu)中，因此其包含了單一、多重重復(fù)模塊，其僅需要極少數(shù)的制程設(shè)置。
-在本發(fā)明或其發(fā)展例中可完全或部分消除所使用的位置或平面，而略去影響與限制產(chǎn)率的制程，產(chǎn)率提高即代表每一芯片的成本降低。
-可降低線路平面的整體數(shù)量，其同樣可降低成本。
-可于金屬化內(nèi)產(chǎn)生較高的堆棧密度(packing density)，這是由于接觸區(qū)域比習(xí)知技藝者更大所致；因此不需要為了確保最小接觸區(qū)域而產(chǎn)生不利于堆棧密度的偏離(bias)或重迭(overlap)。
-可以利用明顯較為簡單輕松的方式來產(chǎn)生所需的“冗余”信道，其于習(xí)知技藝中，通常是基于保證較高的電流密度或基于增加產(chǎn)率之構(gòu)想而行；亦即特別是當(dāng)使用在x與y方向上具有最小尺寸的最低可能的分離通道時，本發(fā)明不需另外增加面積。
-本發(fā)明或其發(fā)展例經(jīng)由加大垂直尺寸而使得互連的截面增大，由于側(cè)向尺寸也可縮小之故，而可節(jié)省面積。
-本發(fā)明或其發(fā)展例在設(shè)計(jì)上具有較高的自由度與選擇。
-其可選擇性地結(jié)合于習(xí)知架構(gòu)中(例如傳統(tǒng)架構(gòu)中具有最小寬度的下方互連，新穎架構(gòu)中的較高、全域性的互連)。
-在先前的分離通道平面中的互連側(cè)向尺寸可以連續(xù)變化方式加以選擇，并可于(紋刻)設(shè)計(jì)規(guī)則中任意選擇。
-經(jīng)由本發(fā)明或其發(fā)展例，其可滿足結(jié)合或嵌入技術(shù)的不同需求，例如在BiCMOS(雙極互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體)技術(shù)中的“厚型”與“薄型”線路。
-本發(fā)明或其發(fā)展例使芯片上的電流分布更佳且更均勻。
-由于具有比習(xí)知技藝者更低的互連電阻，因此降低了功率損失并減少了設(shè)計(jì)中所需的重復(fù)數(shù)量。
-本發(fā)明或其發(fā)展例不會對互連中的RC要素(電阻、電容)產(chǎn)生不利影響，所述RC要素將大幅限制整體性能。重要的是，本發(fā)明或其發(fā)展例提供了一種從未被提出的可行解決方式，以降低互連的電阻，而同時又不會增加線路面積與互連之間的垂直耦合。
-更緊密的考量甚至說明了本發(fā)明或其發(fā)展例對RC要素的正面影響，例如因子C不會隨互連厚度而直接呈比例性增加，且所產(chǎn)生的乘積RC會因此而甚至變得更小。“尺寸”效應(yīng)的降低可產(chǎn)生較小的RC乘積。
-此外，在局部線路的情形中，主導(dǎo)的通常不是線路電容，而是欲驅(qū)動的電容，例如MOS晶體管的閘極電容，這是因?yàn)殡娮璧慕档鸵约耙蚨鳵C乘積變成比例1/d仍保持正面效應(yīng)；其中d是一金屬化層上的總互連厚度，或是在互連加倍或三倍的情形中，d是指多數(shù)金屬化層上的總互連厚度。
其不僅可實(shí)現(xiàn)于人為最佳化的“完全慣例”布局中，也可以利用現(xiàn)行的線路構(gòu)想而實(shí)現(xiàn)于合成的“半慣例”區(qū)塊中；因此，其可經(jīng)由例如根據(jù)同一芯片的需求而設(shè)置11層金屬層、或經(jīng)由6層單一互連平面與5層通道平面(于較低性能區(qū)塊中)、或經(jīng)由4層加倍的互連平面與3層通道層(于較低性能區(qū)塊中)而行。
由此說明了一種線路，其中在所有或在經(jīng)選擇的平面中，可部分、或完全省去主導(dǎo)垂直電流傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)金屬化的分離通道，并以互連層加以取代；這表示相關(guān)的金屬層可以在此層或此平面中垂直或側(cè)向運(yùn)載電流。
總之，本發(fā)明獲其發(fā)展例確實(shí)減少或解決了下列技術(shù)問題-避免線路變得復(fù)雜，或避免在大尺度的集成半導(dǎo)體系統(tǒng)中所謂的“線路慘敗(wiring catastrophe)”；-降低線路電阻，特別是在電壓供應(yīng)線路(功率分配)與感應(yīng)線圈的情形中；-降低RC要素，例如在總線系統(tǒng)的情形中；-降低由屏蔽影響線路，特別是經(jīng)由3D(三維)線路，例如共軸與RF互連，所致的耦合與串音情形；-降低組件或集成電路裝置的功率損失與產(chǎn)生的熱，特別是在使用相對介電常數(shù)低于3.9或低于3的“低k介電質(zhì)”時；-降低在特性線路中所謂的“尺寸效應(yīng)”，此效應(yīng)將使銅互連的非反應(yīng)性電阻上升至大于純預(yù)期的范圍，其由于早自90納米技術(shù)所達(dá)到的尺度所致。
-降低可靠度之損失，特別是由電流密度-/電阻-影響的互連/通道轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生者。
-避免產(chǎn)率損失以及以“制程窗(process windows)”所進(jìn)行的復(fù)雜制程，其特別是經(jīng)由降低產(chǎn)率限制通道的所需數(shù)目與使用較低需求的“單一紋刻架構(gòu)”而行。
本發(fā)明的具體實(shí)施方式
可參考下列伴隨圖式加以說明，其中

圖1表示通過一集成電路裝置的金屬化的區(qū)段圖；圖2表示一集成電路裝置的金屬化的三維圖式；圖3表示排列在一金屬化中的線圈或感應(yīng)線圈；圖4表示排列在一金屬化中的集成共軸線；圖5表示排列在一金屬化中的線圈；以及圖6表示通過具有一集成電容器的金屬化的區(qū)段。
圖1表示通過一集成電路裝置10的金屬化的區(qū)段圖；所述區(qū)段是位于基板20的主要區(qū)域的法線方向所在平面中，所述基板包含多數(shù)集成組件，例如集成雙極晶體管或場效晶體管。
卡式坐標(biāo)系統(tǒng)12具有x軸14、y軸16與z軸18，圖1所示區(qū)段是位于x-z平面上；相較之下，基板20的主要區(qū)域是位于x-y平面上。相關(guān)的圖2至圖6分別說明了坐標(biāo)系統(tǒng)112、212、312、412與512，且此處的坐標(biāo)系統(tǒng)12也同樣適用于各所述坐標(biāo)系統(tǒng)的位置。
直接位于基板20上的電路裝置10包含了一接觸層22，所述接觸層22尤其是具有接觸K2、K4、K6、K8、K10與K12；所述接觸K2至K12作為垂直電流傳輸之用。舉例而言，接觸K2至K12是由鎢所形成，其包含了由不同于鎢的材料所制成的導(dǎo)電線路層，所述接觸K2至K12都具有相同的側(cè)向尺寸。
在接觸層22的制造期間施加一層電絕緣的絕緣層24，例如由二氧化硅所制得者，經(jīng)由光微影方式的輔助而蝕刻出接觸K2至K12的接觸孔至絕緣層24中。接著沉積接觸孔的襯層材料，然后沉積作為接觸K2至K12的金屬化；接著進(jìn)行例如CMP步驟，來移除接觸K至K12的接觸孔外部的襯層材料與接觸材料。在平坦化之后，沉積一電絕緣輔助層26，其厚度比絕緣層24的厚度薄，舉例而言，絕緣層24的厚度是落于100至500納米的范圍內(nèi)，而輔助層26的厚度則落于30納米至70納米的范圍內(nèi)。輔助層26是作為蝕刻終止層以及/或抗銅擴(kuò)散的阻障層之用，舉例而言，輔助層26的適用材料是氮化硅。
在沉積輔助層26之后，沉積一層由電絕緣材料所制成的絕緣層30，其層厚度落于例如200納米至500納米的范圍內(nèi)；利用光微影方法來產(chǎn)生溝渠(trench)與開關(guān)(cutout)、或金屬化層28的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)孔，此后其被稱為金屬層1。金屬化層28中的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)在x方向上具有彼此不同的尺寸，此外，導(dǎo)電結(jié)構(gòu)在y方向上也具有彼此不同的尺寸。在蝕刻金屬化層28的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的溝渠或開關(guān)時，輔助層26會因發(fā)生過度蝕刻而被貫穿。接著以慣用的紋刻技術(shù)形成局部互連34、36與38以及通道40?；ミB34延伸于x方向并連接接觸K2與K4，而互連36則延伸于y方向并連接接觸K6與一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(圖中未示)、或接觸層22的一接觸(圖中未示)；互連38則延伸于x方向并連接接觸K8與K10?；ミB34、36與38具有例如一最小側(cè)向?qū)挾?，其落?0納米至200納米的范圍中。舉例而言，各所述互連34、36與38的長度大于500納米，但低于1微米，且特別是低于10微米。
相較之下，互連40在x方向上與y方向上具有相同的側(cè)向尺寸，且連接接觸12與排列在金屬化層28上方的金屬化層42的互連；在制造金屬化層42之前，先經(jīng)由CMP步驟的輔助而再次執(zhí)行平坦化。
圖1也說明了各互連34、36、38與信道40的底部區(qū)域B2、B4、B6與B8，以及頂部區(qū)域D2、D4、D6與D8；頂部區(qū)域D2、D4、D6與D8位于具體實(shí)施方式
的一平面中，相形之下，底部區(qū)域B2、B4、B6與B8則位于兩個平面中，以使接觸層22與金屬層28產(chǎn)生較佳的相互嚙合，然兩平面之間的距離低于50納米，且特別是低于20納米；金屬化層22與28即于所述距離內(nèi)互相嚙合。
在CMP步驟之后，沉積一輔助層32，其材料組成與厚度皆可采用輔助層26的情況。在沉積輔助層32之后，在沉積電絕緣的絕緣層44，在具體實(shí)施方式
中，所述絕緣層44的厚度比絕緣層30厚達(dá)至少50納米；經(jīng)由單一紋刻方式的輔助來制造金屬化層42、尤其是絕緣層44中的互連48與50。此外，金屬化層42也包含通道(圖中未示)。利用與導(dǎo)電結(jié)構(gòu)34至40相同的方式，在導(dǎo)電結(jié)構(gòu)48、50中形成襯層，以作為銅擴(kuò)散阻障，舉例而言，其由氮化鉭層所形成?；ミB48延伸于x方向且與互連34具有相同的長度(不同于制程容忍度)；因此，互連48在互連34與排列在互連48上方的下一個較高的金屬化層52的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之間，作為垂直電流傳輸之用，也可作為接觸K3與K4之間側(cè)向電流傳輸之用?；ミB50延伸于y方向并作為連接通道40之用。
在CMP步驟之后，再次沉積輔助層46，其材料組成與厚度皆可采用輔助層26的情況。接著沉積電絕緣的絕緣層54，其具有例如與絕緣層44相同的厚度，或比絕緣層44的厚度厚50納米。經(jīng)由單一紋刻方式的輔助，在絕緣層54中制造互連與信道的開關(guān)，請參見例如互連58的開關(guān)；在電解銅沈淀之后，再次進(jìn)行一CMP步驟。
接著施加一電絕緣輔助層56，其材料組成與厚度皆可采用輔助層26的情況。
然后施加金屬層60的絕緣層62，其為電性絕緣，并在其中形成通道與互連66、68。金屬化層60的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)同樣是經(jīng)由單一紋刻方法的輔助而形成。
在下一個CMP步驟之后，施加一輔助層64，其材料組成與厚度皆可采用輔助層26的情況。接著施加絕緣層72，而金屬化層70的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)74與76即形成于其中。其它的金屬化層80如點(diǎn)狀符號所示。
互連58運(yùn)行于x方向，并以其左側(cè)端與互連48相鄰；互連58的中間部分與互連66相鄰；互連58的右側(cè)端與運(yùn)行于x方向中的互連68相鄰。
互連74運(yùn)行于y方向?；ミB76運(yùn)行于x方向，并以其左側(cè)端與互連68的右側(cè)端相鄰；互連68的區(qū)段AB1至AB3與互連58的對應(yīng)部分皆不與任何其它的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)相鄰。各區(qū)段AB1、AB2與AB3的長度至少達(dá)各互連58與68的寬度的五倍。
因此，接觸層22與金屬化層28、42、52、60、70、80與在x-y平面中基板20的主要平面平行。
圖2表示一集成電路裝置110的金屬化的三維圖式；與電路裝置10相同，所述電路裝置110包含多個連續(xù)互連層M1至M5，所述電路裝置110的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)同樣是利用單一紋刻方法加以制造，其細(xì)節(jié)可參閱對圖1的說明。
電路裝置110同樣具有一半導(dǎo)體基板120，例如由單晶硅所制得者，舉例而言，與接觸層22架構(gòu)相同的接觸層122是位于半導(dǎo)體基板120與一第一金屬化層之間，如圖2所示。運(yùn)行于y方向的互連124是在覆蓋的金屬化層M1中；排列在金屬層M1上方的金屬層M2中排列有一互連126，所述互連具有連續(xù)區(qū)段A2、A4與A6，其中兩個區(qū)段A2與A6是位于y方向中。區(qū)段A4在其末端連接區(qū)段A2與A6，且運(yùn)行于x方向中，區(qū)段A6比區(qū)段A2長。兩互連128與130位于金屬化層M3中，金屬化層M3是排列在金屬化層M2的上方?；ミB128自與其相鄰的區(qū)段A4的中間部分延伸于y方向中；相形之下，互連130則延伸于x方向，其自相鄰的區(qū)段A6的自由端前進(jìn)。舉例而言，金屬化層M3也包含一通道40于區(qū)段A2的自由端，取代互連128。
金屬化層4包含一互連132，其含有區(qū)段A10、A12、A14與A16，所述區(qū)段以此順序位于y方向中、x方向中、以及y方向與x方向中，且其形成矩形或方形框的約3/4。區(qū)段A16與互連128相鄰，在一替代方式中，信道140與區(qū)段A10相鄰。
互連134位于金屬化層M5中，金屬化層M5是排列在金屬化層M4的上方，所述互連依序含有區(qū)段A20、A22、A24與A26。在金屬化層M4中的互連A20至A26的位置與金屬化層M3中的互連A10至A16相同，在兩層中皆以x、y位置為其參考點(diǎn)。因此，舉例而言，區(qū)段A20直接位于區(qū)段A10的上方，且與所述區(qū)段A10沿其整體長度而相鄰，互連132與134因而形成一所謂的“加倍”互連，相較于互連132或134而言，其線路截面因此而被加大(例如加倍)。在其它具體實(shí)施方式
中，也可以使用所形成的三倍或高于三倍的互連，以供高電流流通之用，特別是作為供應(yīng)電壓線路之用。
由于互連的區(qū)段之間的邊界，可在互連改變方向的位置的內(nèi)緣與外緣之間定義出連接區(qū)域，舉例而言，請見輔助線路136，而長度是指所述輔助線路136的平均長度。
所有的金屬化層M1至M5還包含例如信道導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(圖中未示)，其作為垂直電流傳輸之用且在x方向與y方向上具有相同的尺寸。在一替代方式中，金屬化層M1至M5內(nèi)也可以不具有通道。
圖1與圖2以圖示方式說明了解決方案；實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的平面區(qū)段可分別根據(jù)技術(shù)、必須性、需求與欲集成的組件而定。本發(fā)明最好是施行于“全域性互連”的一或多層中，例如在功率軌或功率柵(數(shù)字電流區(qū)塊)、功率總線線路、ESD(靜電放電)總線(模擬/混合信號電路區(qū)塊)、3D線路(共軸線)、感應(yīng)線圈、RF(無線頻率)互連等。然而，也可用于“局部互連”的情形中，例如ESD保護(hù)組件的連接，亦可用于特定用途。
圖3表示排列在一集成電路裝置210的金屬化中的線圈221或感應(yīng)線圈。首先在基板220(例如硅晶圓)上執(zhí)行微電子裝置的生產(chǎn)制程步驟，以制造電路裝置210。然后形成接觸層的接觸(圖中未示)；接著經(jīng)由先后執(zhí)行兩次單一紋刻方式來形成金屬化層M1a與M2a。圖3說明了金屬化層M1a的互連222，其指向y方向并形成線圈221的種子線路。
尤其是，金屬化層M2a含有一通道224，其與互連222的一端相鄰；所述金屬化層M2a的一互連(圖3來示)則位于互連222的另一端與線圈221的繞組之間。
經(jīng)由沉積一IMD(間金屬介電質(zhì))層(例如由二氧化硅或低k材料所制得者)以及圖1所述的隨意蝕刻步驟、ARC(抗反射涂層)與硬屏蔽層，于單一紋刻(SD)架構(gòu)中形成另一金屬化層M3a。接著利用慣用的光阻涂層、微影、蝕刻、片段化與清除步驟來形成互連226的溝渠，舉例而言，所述溝渠的深度約為0.5微米至2微米，所述溝渠的寬度也落于相同的范圍內(nèi)。在SD架構(gòu)中具有放寬幾何形狀的金屬化層M3a的制造是結(jié)束于習(xí)知的阻障與互連材料的沉積、接續(xù)的CMP與清除步驟、以及介電質(zhì)帽層的沉積。互連226的內(nèi)側(cè)端與金屬化層M2a中的線圈221的互連相鄰，其由圖3中的線圈數(shù)所隱蔽。此外，在金屬化層M3a中形成一信道228，其位置與金屬化層M2a中的通道224相同。
金屬化層M4a取代了在此位置上具有分離信道的平面或?qū)?。所述第四金屬化層M4a的側(cè)向尺寸適用于欲制造線圈的位置上的金屬化層M3a，而在其它的位置上則可任意選擇(根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)則而定)；溝渠深度依次是落于前述范圍內(nèi)。在SD架構(gòu)中制造金屬化層M4a的步驟順序與制造金屬化層M3a者對應(yīng)。在金屬化層M4a中形成一互連230，所述互連與互連226的方向相同，且與互連226相鄰于其整體方向上。此外，金屬化層M4a包含一信道232，所述信道232位于信道228上。
利用模件架構(gòu)方式，可經(jīng)由與SD架構(gòu)中相同的制程步驟來產(chǎn)生金屬化層M5a，其尺寸可模擬于前述步驟。在此例中行程一互連234，其方向與線圈221范圍內(nèi)的互連230相同，并另外形成線圈221的其它連接。金屬化層M5a還包含一信道236，其位于信道232上。
如圖3所示，集成線圈221已形成，其繞組高度落于1.5微米至6微米的范圍內(nèi)，其與在高難度與高成本的傳統(tǒng)雙重紋刻架構(gòu)中所制得者相同；繞組的截面(亦即寬度乘以高度)也明顯大于標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)中的比較組件。具體而言，繞組的高度可達(dá)標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)中比較線組的三倍，但至少是1.5倍；這表示在相同的尺寸下，本發(fā)明產(chǎn)生的物理品質(zhì)因子明顯比參考線圈高。在一替代方式中，可經(jīng)由本發(fā)明中架構(gòu)而產(chǎn)生較小的側(cè)向尺寸，以獲得具有高于標(biāo)準(zhǔn)的品質(zhì)因子的線圈，其明顯可節(jié)省面積。在最頂部(即此處所述的金屬化層M5a)、或經(jīng)由“地下通道”的輔助而在下方層(此處所述的第一層)可提供并向外分配連接。
由三倍互連226、230與234的連續(xù)區(qū)段A、B、C、D、E、F與G所形成的線圈221的圈數(shù)為13/4。區(qū)段A、C、E與G延伸于y方向且長度較短，相形之下，區(qū)段B、D與F延伸于x方向且長度同樣也較短，互連226、230與234的寬度落于1微米至10微米的范圍內(nèi)，其長度則各落于10微米至500微米的范圍內(nèi)。
所述電路的其它制程可根據(jù)慣用方法與制程進(jìn)行，并予以完成。
在其它的具體實(shí)施方式
中，線圈221位于其它的金屬化層中，或繞組僅位于兩個、四個或多于四個金屬化層中。
圖4表示排列在一金屬化的集成電路裝置上的一共軸線321。首先，執(zhí)行在一基板320，像是例如硅晶圓，上制作微電子組件的步驟。接著以目前習(xí)知技藝中的技術(shù)進(jìn)行接觸體(沒有圖示于圖4上)以及一金屬化層的M1b的制作。在該共軸線321的位置，形成該共軸線321的基層板以及具有一矩形輪廓的一互連322以一具有寬度范圍在10到20微米，較佳者為14微米的寬度來形成。
接著，所進(jìn)行的是在一單一紋刻(damascene，SD)架構(gòu)中通過積成一IMD層(二氧化硅或低介電層)以及通過的常用的方式積成額外的蝕刻停止以及硬屏蔽層的方式來形成一金屬化層M2b。這個步驟更進(jìn)一步跟著隨，例如通過常見的光阻涂布、光刻、蝕刻、去除及清洗的程序來形成具有前述尺寸的溝槽。習(xí)知的阻障層與互連材料的形成以及其隨后的CMP與清洗步驟以及介電間隙的形成結(jié)束在SD架構(gòu)中具有任意形狀的金屬化層M2b的制作。在共軸線的位置上，第二金屬層的寬度具有，例如2微米的寬度，這樣的寬度遠(yuǎn)小于在更下層的厚度。兩個在金屬化層M2b的互連324、326終止了例如與該互連322在長軸方向的連接。
使用模塊化的架構(gòu)，一金屬化層M3b通過相同的制作程序制作于SD架構(gòu)中。互連328及332的位置、長度以及寬度可以匹配在金屬化層M2b中的互連324及326所分別選擇的參數(shù)。除此之外，在金屬化層M3b的屏蔽中，另一個具有，例如2微米寬度的互連330系被提供并且在相同制作的過程中制作出來。所述的互連330中心線位在該金屬化層M3b的兩個外部的互連328及332之間。該互連330類似像整個共軸線321的方式，在x軸方向上延伸了，例如超過50微米或者超過100微米。
同樣的，再一次使用模塊化的架構(gòu)，一個金屬化層M4b再次通過相同的制作步驟在SD架構(gòu)中制作出來。而該互連324及332的位置、長度與寬度則是與在金屬化層M2b層中的互連324及326所選擇參數(shù)相匹配。該互連324、328及334形成該共軸線321的一側(cè)邊。另一方面，該互連326、332及336則是形成該共軸線321的另一側(cè)邊。
同樣再使用模塊化架構(gòu)，一金屬化層M5b再通過相同的制程步驟在SD架構(gòu)中制作出來。形成該共軸線321的頂層的互連338的位置、長度與寬度與在金屬化層M1b層上的互連322所選用的參數(shù)相匹配。一完全地關(guān)閉于周圍方向上的遮蔽封套因而被制作于排列在該金屬化層M3b的中央共軸互連330的周圍。
在所描述的制作步驟中，所提到的尺寸只用于目前所感興趣的組件中。也就是無庸置疑的說，在設(shè)計(jì)規(guī)則的前后文中，在他處的晶圓結(jié)構(gòu)所具有的其它可能用來制造的側(cè)向尺寸，可能屬于其它電路部份，尤其是可能屬于在第1圖到圖6中所說明的電路裝置部份。
電路部份的其它處理及完成則是通過傳統(tǒng)的方法與制作程序來完成。在其它具體實(shí)施例中，超過五個金屬化層用來制作該共軸線路。舉例來說，用來遮蔽的中央線路隨后通過在兩個金屬化層中的互連來形成。一具有多個內(nèi)部導(dǎo)電且彼此相互絕緣的共軸線也根據(jù)另一個具體實(shí)施例而加以實(shí)施完成，所述的內(nèi)部傳統(tǒng)位于一金屬化層或者在多個金屬化層上，而封套的周圍，例如再一橫截面上的方形或一矩形與該共軸線的長軸相互垂直。在其它具體實(shí)施例中，共軸線的制作過程改變?yōu)?，例如，在x方向以及在y方向上都會變化。在個別的金屬化層M1b到M5b上的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)尺寸也可以被選擇為，例如該側(cè)邊互導(dǎo)或者該內(nèi)部導(dǎo)電的最小橫向?qū)挾任挥?.1微米到2微米的范圍之間。
圖5表示排列在一金屬化的集成電路裝置420上的一線圈421。首先，在一基板420，例如一硅晶圓，上實(shí)施形成微電子裝置的制作步驟。隨后所進(jìn)行的是接觸層上的接觸體(沒有圖示于圖5中)的制作程序以及通過如圖3所示的技術(shù)來進(jìn)行一金屬化層M1c以及一金屬化層M2c的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的形成步驟。這樣形成在該金屬化層M1c上的一互連422，而且該互連在尺寸上、位置上以及材料上都對應(yīng)于互連222。一對應(yīng)于信道224的另一信道424也同樣形成，尤其是形成于該金屬化層M2c上。一互連425則是對應(yīng)在參照第2圖所說明的該金屬化層M2a上的那個互連。
該金屬化層M3c也同樣以形成該金屬化層M3c的方式來形成，該線圈421的一個互連426除了分別對應(yīng)該互連226以及一通道428以外，也同時對應(yīng)到所制作出來的通道228。對應(yīng)互連426所能采用的適當(dāng)互連材料可以是鎢或銅，但也可以是鋁、金、銀或其金屬材料等。該金屬化層M3c以在這個位置上的分離信道取代一個平面。
一金屬化層M4c隨后通過RIE或者一些其它的消除圖案技術(shù)而制作出來，對應(yīng)于該互連230的一互連430以及對應(yīng)于該信道232的一信道432也制作出來。直接在該先前所執(zhí)行的CMP制程之后，一阻障層或者一阻障堆棧層，例如是TaN/Ti/TiN具有如15納米/10納米/20納米的厚度，并且跟隨著一2.8微米的AlCu以及一具有一大約為40納米厚度的額外TiN層。這些沉積層是先后于一PVD(物理氣相沉積)的工具中，而且是不破真空的狀態(tài)下形成的。第四個金屬化層M4c在該線圈421制造地方的橫向尺寸系采用該金屬化層M3c上的尺寸，或者是稍微比這些尺寸再大一些，而在其它位置，他們可以根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)則的前后文而選擇成任意的尺寸。所述的金屬化層的堆棧隨后通過，例如具有終止點(diǎn)偵測的一含氯的電漿RIE制程(Cl2/BCl3化學(xué))中而圖形化。
下面的步驟也可以替代性的實(shí)施a)習(xí)知的保護(hù)層，例如SiO2/Si3N4的積成與圖形化；或b)一層狀的中間介電層，例如由PECVD-SiO2(電漿增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)以及HDP-SiO2(高密度電漿)所形成的中間介電層的積成，其具有一足夠的總厚度(這里至少大約2.8微米)以及通過CMP制程的平面化，以及其它進(jìn)一步在一所產(chǎn)生平面支撐上的單一PECVD-SiO2IMD的集成。這些層的厚度設(shè)計(jì)成與接下來的這些金屬平面想要的厚度相同，這些金屬平面收后將制作于單一的紋刻(SD)架構(gòu)上。在該SD架構(gòu)上的一額外金屬化層M5c的制作順序基本上是對應(yīng)前面針對金屬化層M3c的描述，而一互連434則是對應(yīng)互連234，而一通道436則是對應(yīng)所產(chǎn)生的通道236。
假如所述的制程式中止于如選項(xiàng)a)中所述的保護(hù)層的形成步驟，那么一集成線圈421將會制作成具有一總圍繞高度，例如4.0微米，這樣的結(jié)構(gòu)在傳統(tǒng)的雙紋刻架構(gòu)中只能以較困難而且較高預(yù)算支出的方式才能制作出來。鋁連接墊442可以同時在60×80平方微米的保護(hù)層中通過對應(yīng)的開口410而曝露出來，該連接墊可以用于習(xí)知的接合或標(biāo)示接觸目的。該鋁連接墊可能是設(shè)置于該金屬化層M4c中。紋刻與RIE架構(gòu)的結(jié)合因此特別的適用于低成本地制造具有高品質(zhì)因素的線圈。
參照于互連426、430及434的區(qū)段a到g的設(shè)置，互連226、230及234的區(qū)段也同樣用A到G來標(biāo)示，如同前面參照圖3的圖式所述。電路的進(jìn)一步制程及完成步驟將會通過常用的方法及制作步驟來完成。
圖6表示通過包含一電容器521的一金屬化層的集成電路裝置510的截面圖。所述的電容器裝置521延伸超過六個金屬化層530到580，而且這六個金屬化層彼此間按照這個順序加以結(jié)合。所述的電容器裝置包含-一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)582位于金屬化層530中，其相較該電容器裝置521于中間的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)具有一大區(qū)域，該導(dǎo)電結(jié)構(gòu)582同時形成一底層板以及一連結(jié)板，以作為該電容器裝置521的鉛直電極。
-一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)位于金屬化層580中，其相較該電容器裝置521于中間的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)具有一大區(qū)域，此一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)具有與該導(dǎo)電結(jié)構(gòu)582相同的面積大小，而且用來形成該電容器裝置521的一頂板或連接板，以作為該電容器裝置521的鉛直電極。
-一第一鉛直部份電極，包含三個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，600、602及604，沿著z軸方向延伸，所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，600、602及604分別依序?yàn)橛谠摻饘倩瘜?40、550與560上，而且具有相同的x方向位置。所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)600連結(jié)該導(dǎo)電結(jié)構(gòu)582。所述的三個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)600、602及604在每一種情況下都具有超過他們各自的寬度5倍長的長度尺寸。
-一第二鉛直部份電極，包含三個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，610、612及614，沿著z軸方向延伸，所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，610、612及614分別依序?yàn)橛谠摻饘倩瘜?50、560與570上，而且具有相同的x方向位置。所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)614連結(jié)該導(dǎo)電結(jié)構(gòu)584。所述的三個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)610、612及614在每一種情況下都具有超過他們各自的寬度5倍長的長度尺寸。
-一第三鉛直部份電極，包含三個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，620、622及624，沿著z軸方向延伸，所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，620、622及624分別依序?yàn)橛谠摻饘倩瘜?40、550與560上，而且具有相同的x方向位置。所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)620連結(jié)該導(dǎo)電結(jié)構(gòu)582。所述的三個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)620、622及624在每一種情況下都具有超過他們各自的寬度5倍長的長度尺寸。
-一第四鉛直部份電極，包含三個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，630、632及634，沿著z軸方向延伸，所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，630、632及634分別依序?yàn)橛谠摻饘倩瘜?50、560與570上，而且具有相同的x方向位置。所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)634連結(jié)該導(dǎo)電結(jié)構(gòu)584。所述的三個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)630、632及634在每一種情況下都具有超過他們各自的寬度5倍長的長度尺寸。
-一第五鉛直部份電極，包含三個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，640、642及644，沿著z軸方向延伸，所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，640、642及644分別依序?yàn)橛谠摻饘倩瘜?40、550與560上，而且具有相同的x方向位置。所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)640連結(jié)該導(dǎo)電結(jié)構(gòu)582。所述的三個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)640、642及644在每一種情況下都具有超過他們各自的寬度5倍長的長度尺寸。
-一第六鉛直部份電極，包含三個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，650、652及654，沿著z軸方向延伸，所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，650、652及654分別依序?yàn)橛谠摻饘倩瘜?50、560與570上，而且具有相同的x方向位置。所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)654連結(jié)該導(dǎo)電結(jié)構(gòu)584。所述的三個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)650、652及654在每一種情況下都具有超過他們各自的寬度5倍長的長度尺寸。
所述的第一鉛直電極，第三鉛直電極及第五鉛直電極，形成該電容器的一第一主要電極的部份，而且交互連接到該第二鉛直電極、第四鉛直電極及第六鉛直電極，而所述的第二鉛直電極、第四鉛直電極及第六鉛直電極則是形成該電容器521的一第二主要電極的部份。設(shè)置在各個鉛直電極之間的是一絕緣材料(沒有圖示出來)，這些絕緣材料可以是二氧化硅或一高K值的材料，而且具有一大于4的介電常數(shù)。
在其它具體實(shí)施例中，該中間層的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)沿著x軸的方向延伸。更多或者是少于6層金屬化層的結(jié)構(gòu)也可于用于這樣的電容器結(jié)構(gòu)中。而鉛直電極的數(shù)目也可以加以更改成介于2到100之間。
在其它具體實(shí)施例中，如圖6中所示的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)示由銅或一銅類合金通過一單一紋刻(damascene)的技術(shù)而形成。不過，在其它具體實(shí)施例中，不同的金屬或不同的制造技術(shù)也可以使用，例如通過RIE方法協(xié)助圖形化的鋁合金金屬也可以使用。
參照圖3到圖6中所說明的被動組件也可以通過替代性的互連層及通道層整合到傳統(tǒng)的金屬化層中，也可以通過多個連續(xù)的互連層而整合到新設(shè)計(jì)的金屬化層中。
組件代表符號說明10集成電路裝置12坐標(biāo)系統(tǒng)14x軸16y軸18z軸20半導(dǎo)體基板22接觸層K2至K12 接觸24絕緣層26輔助層28第一金屬化層30絕緣層32輔助層34至38互連B2至B8底部區(qū)域D2至D8頂部區(qū)域40通道42第二金屬化層44絕緣層46輔助層48、50互連52第三金屬化層54絕緣層56輔助層58互連60第四金屬化層62介電質(zhì)64輔助層66、68互連70第五金屬化層72絕緣層
74、76 互連80 金屬化層110電路裝置112坐標(biāo)系統(tǒng)120半導(dǎo)體基板122接觸層M1至M5 金屬化層124、126 互連A2至A6 區(qū)段128至134 互連136輔助層A10至A26 區(qū)段140通道210電路裝置212坐標(biāo)系統(tǒng)220基板M1a至M5a 金屬化層221線圈222互連224通道226互連228通道230互連232通道234互連236通道A至G 區(qū)段310電路裝置312坐標(biāo)系統(tǒng)320基板M1b至M5b 金屬化層321共軸線
322至328 互連410電路裝置412坐標(biāo)系統(tǒng)420基板M1c至M5c 金屬化層421線圈422互連424通道425、426 互連428通道430互連432通道434互連a至g 區(qū)段440開關(guān)442連接墊510電路裝置512坐標(biāo)系統(tǒng)521電容器530至580 金屬化層582至654 導(dǎo)電結(jié)構(gòu)
權(quán)利要求
1.一種具有一集成組件的集成電路裝置，其特征在于靠近基板的一組件互連、一中間組件互連、以及遠(yuǎn)離基板的一組件互連，所述組件互連從一基板處增加距離而以此順序加以排列，且在一組件區(qū)段上具有相同的方向，所述組件互連于所述組件區(qū)段中各包含一平面底部區(qū)域與一平面頂部區(qū)域，在所述組件區(qū)段中，各所述組件互連的長度至少是其寬度的五倍、或至少是其寬度的十倍，在所述組件區(qū)段中，所述中間組件互連的頂部區(qū)域與遠(yuǎn)離基板的所述組件互連的底部區(qū)域相鄰，在所述組件區(qū)段中，所述中間組件互連的底部區(qū)域與靠近基板的所述組件互連的頂部區(qū)域相鄰。
2.一種具有一集成組件的集成電路裝置，其特征在于靠近基板的一組件互連與遠(yuǎn)離基板的一組件互連，所述組件互連從一基板處增加距離而以此順序加以排列，且在一組件區(qū)段上具有相同的方向，所述組件互連于所述組件區(qū)段中各包含一平面底部區(qū)域與一平面頂部區(qū)域，在所述組件區(qū)段中，各所述組件互連的長度至少是其寬度的五倍、或至少是其寬度的十倍，在所述組件區(qū)段中，靠近基板的所述組件互連的頂部區(qū)域與遠(yuǎn)離基板的所述組件互連的底部區(qū)域相鄰。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電路裝置，其中所述組件區(qū)段形成一電容器(521)的電極、或一電容器(521)的電極的一部份，所述電容器的電極或所述部分的長度較佳為大于10微米或大于50微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電路裝置，其中所述中間組件互連(230)的頂部區(qū)域沿著整個組件區(qū)段(A至G)或沿著至少50微米的長度而與遠(yuǎn)離基板的所述組件互連(234)的底部區(qū)域相鄰，以及/或其中所述中間組件互連(230)的底部區(qū)域沿著整個組件區(qū)段(A至G)或沿著至少50微米的長度而與靠近基板的所述組件互連(226)的頂部區(qū)域相鄰。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電路裝置，其中靠近基板的所述組件互連的頂部區(qū)域沿著整個組件區(qū)段或沿著至少50微米的長度與遠(yuǎn)離基板的所述組件互連的底部區(qū)域相鄰。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電路裝置，其中所述組件互連分別位于一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層中、或位于各導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電路裝置，其中一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層是具有線路互連的一互連層，且其中與所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層相鄰的一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層是一信道層，或其中這兩個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層是具有線路互連的互連層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電路裝置，其中所述線路互連各具有一中間區(qū)段，所述中間區(qū)段不經(jīng)由其它導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的任何導(dǎo)電結(jié)構(gòu)而相鄰，各所述中間區(qū)段較佳為遠(yuǎn)離所述互連的末端的互連長度的三分之一。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電路裝置，其中在各所述互連的底部區(qū)域上排列有不同于互連內(nèi)部的導(dǎo)電材料，較佳為鉭、氮化鉭、鈦、氮化鈦、鎢、氮化鎢或釕。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有至少三個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的集成電路裝置，且增長的互連即排列于在各導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層中。由于在本發(fā)明中不需使用習(xí)知的通道層，因而產(chǎn)生了多種技術(shù)功效與新穎應(yīng)用的可行性，特別是具有絕佳電性性質(zhì)的電容器(521)。
文檔編號H01L23/522GK1941368SQ20061013986
公開日2007年4月4日 申請日期2006年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月21日
發(fā)明者M·胡梅爾, H·科內(nèi)爾, M·許魏爾德, M·席克 申請人:英飛凌科技股份公司