專(zhuān)利名稱(chēng)：具多數(shù)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層及線圈之集成電路裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與一種具有線圈的集成電路裝置有關(guān)。舉例而言，一種具有基板及具有至少三個(gè)直接連續(xù)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的集成電路裝置。特別是，所述基板是一種單結(jié)晶半導(dǎo)體基板或是一種所謂的硅絕緣(SOI)基板。所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層也稱(chēng)為一種金屬化層，因?yàn)槠渌乃鰧?dǎo)電結(jié)構(gòu)通常包括一種金屬或金屬合金，例如一種鋁原子比例大于百分之60或大于百分之90的鋁合金，或是一種銅原子比例大于百分之60或大于百分之90的銅合金。然而，也可以利用適合做為導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的其它材料，例如像是摻雜的半導(dǎo)體材料。
背景技術(shù)：
在導(dǎo)電結(jié)構(gòu)中，可以明顯區(qū)分用于側(cè)向電流傳輸以及做為垂直電流傳輸所謂通道(via)或是接觸(contact)的互連。在此情況中，垂直意指位于正交于所述基板主要區(qū)域方向的方向，集成半導(dǎo)體組件則配置于所述基板之中。替代的，垂直也意指一種相反于所述正交方向的方向。側(cè)向則意指位于橫向方向或是對(duì)于所述正向方向?yàn)?0度的方向。
所述每一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層都包含配置在一層或一平面中的復(fù)數(shù)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。因此，目前例如像是化學(xué)機(jī)械研磨法(CMP)的平面化方法，便可以在所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層之間制造基本的平面接口。然而，當(dāng)在制造極限中無(wú)法進(jìn)行完全的平面化時(shí)，也可以利用導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層所指定。所述各別層可以利用其它結(jié)構(gòu)特征而彼此區(qū)別，例如利用介于導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層之間的特定中間層，或是利用介于所述層底部區(qū)域與所述基板主要區(qū)域之間的特定距離。在此情況中，不同層所使用的特定距離差異，為所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層底部區(qū)域空間位置制造極限的至少兩倍或至少三倍，在所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層中，則配置具有所述底部區(qū)域的互連。
所述每個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)包含至少靠近于所述基板的一底部區(qū)域，以及遠(yuǎn)離所述基板的一頂部區(qū)域。正向于所述底部區(qū)域的方向，在正向于所述基板主要區(qū)域相反方向的方向中延伸。正向于所述頂部區(qū)域的方向，則在正向于所述基板主要區(qū)域方向的方向中延伸，所述基板主要區(qū)域則為包含例如像是晶體管半導(dǎo)體組件的區(qū)域。
所述每個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)頂部區(qū)域，都位于所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的層頂部區(qū)域之中。所述層頂部區(qū)域則為一平面。所述每個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)底部區(qū)域，則位于所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的層底部區(qū)域之中。所述層底部區(qū)域同樣也是一平面。一平面層頂部區(qū)域或一平面層底部區(qū)域的誤差，將造成像是鄰近導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)互相嚙合(intermeshing)。
在一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的所述層頂部區(qū)域與所述層底部區(qū)域之間，并不存在像是其中配置所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)頂部區(qū)域或底部區(qū)域的中間區(qū)域。據(jù)此，在不同的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層之中，則特別配置利用雙重波紋技術(shù)的裝置所產(chǎn)生的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。此外，也可以利用單一波紋方法或是一種所謂的減去方法制造導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層，在所述減去方法中，于圖形化期間利用一種像是反應(yīng)離子蝕刻(RIE)方式，再次從被制造的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層去除所述導(dǎo)電材料。
配置各別導(dǎo)體結(jié)構(gòu)層導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的層或平面，較佳的是平行于所述基板主要區(qū)域，其因此也彼此平行。
一般所已知的金屬化或接線，是一種特別包含信道的信道層，與包含互連以及如果適當(dāng)?shù)耐ǖ阑蛩^平臺(tái)襯墊的一互連層替代使用。此配置特別用在所述電路裝置的內(nèi)部導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)，是具體說(shuō)明一種具有金屬化的集成電路裝置，其具有改良的電力性質(zhì)以及特別地開(kāi)放一種新穎的應(yīng)用可能性，例如制造具有特別良好電力性質(zhì)的被動(dòng)組件。此外，本發(fā)明也具體說(shuō)明其制造方法。
所述目標(biāo)所相關(guān)的電路裝置是利用一種具有如同權(quán)利要求1特征的電路裝置所達(dá)成。其發(fā)展則在其它權(quán)利要求中指明。
根據(jù)本發(fā)明的電路裝置中，其至少具有三個(gè)直接連續(xù)的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層，所述三個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的每一個(gè)都含有至少一接線互連或是多數(shù)個(gè)接線互連。在配置中，每個(gè)接線互連都具有所述互連寬度至少五倍的長(zhǎng)度。所述互連的長(zhǎng)度與寬度則于所述側(cè)向方向中量測(cè)。舉例而言，如果所述互連沿著其方向具有不同的寬度，則選擇具有最小寬度的互連區(qū)段做為其參考寬度。
在所述集成電路裝置操作期間，電流流過(guò)所述接線互連，其結(jié)果隨著所述集成電路裝置的填充結(jié)構(gòu)或其它輔助結(jié)構(gòu)而不同。
因此，根據(jù)本發(fā)明的電路裝置并不展示介于兩接線互連層之間所配置的信道層。在此方法中，如果鄰近導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的互連是沿著其完全長(zhǎng)度或相對(duì)長(zhǎng)區(qū)段而以彼此相鄰的方式配置時(shí)，例如在具有長(zhǎng)度為所述區(qū)段寬度十倍的區(qū)段中，便可以利用簡(jiǎn)單的方式制造具有高品質(zhì)因子的線圈、具有低接觸阻抗的電容器、具有低非反應(yīng)阻抗的操作電壓線、共軸線與其它的被動(dòng)組件。
此外，在配置中，如果所述三個(gè)金屬化層每一個(gè)都只在與其總長(zhǎng)度相比之下的短區(qū)段處，例如只在其端點(diǎn)處含有相鄰于其它金屬層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的互連時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的接線便具有顯著的電力性質(zhì)。在此情況中，短意味著例如小于在相關(guān)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層中所述互連總長(zhǎng)度的三分之一，或甚至小于其十分之一。介于所述區(qū)段之間的區(qū)段，其所有側(cè)邊都與介電質(zhì)相鄰。
在所述配置中，所述三個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層中的中間一個(gè)包含一中間接線互連。所述三個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層中與所述基板相離最遠(yuǎn)的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層，則含有遠(yuǎn)離所述基板的接線互連。所述三個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層中與所述基板相離最近的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層，則含有靠近所述基板的接線互連。所述中間接線互連、遠(yuǎn)離所述基板的接線互連以及靠近所述基板的接線互連，每一個(gè)都具有其頂部區(qū)域與其底部區(qū)域不與另一金屬化層相鄰的區(qū)段。所述區(qū)段具有至少為所述寬度或兩倍所述區(qū)段寬度的總長(zhǎng)度，且較佳的是為所述區(qū)段寬度的十倍或甚至五十倍。在所述接線互連處都具有下述的裝置之一-所述接線互連只與在所述相關(guān)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層以下直接配置導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的至少兩導(dǎo)電結(jié)構(gòu)相鄰，但不與所述上方導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的任何導(dǎo)電結(jié)構(gòu)相鄰。
-所述接線互連只與直接在上方配置導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的至少兩導(dǎo)電結(jié)構(gòu)相鄰，但不與所述下方導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的任何導(dǎo)電結(jié)構(gòu)相鄰。
-所述接線互連只與直接在下方配置導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的至少一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，以及直接在上方配置導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的至少一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)相鄰。
所有與接線互連有關(guān)的三種可能性，其具有的總長(zhǎng)度為最小寬度的至少五倍。在配置中，所述接線互連于相同方向中延伸。在另一示范實(shí)施例中，一互連對(duì)于所述三個(gè)互連的另外兩個(gè)橫向延伸，例如在x方向中，而所述另外兩個(gè)互連則在y方向中延伸。在另一方向中延伸的互連則像是所述三個(gè)互連的下方、中間或上方的互連。
在次一配置中，所述中間接線互連在接觸區(qū)域處，與遠(yuǎn)離所述基板的接線互連以及靠近所述基板的接線互連相鄰。所述接觸區(qū)域則利用彼此之間具有側(cè)向偏移的方式配置。在所述接觸區(qū)域之間為所述中間接線互連的區(qū)段，其所具有的頂部區(qū)域不是與遠(yuǎn)離所述基板的接線互連相鄰，就是與遠(yuǎn)離所述基板的某些其它導(dǎo)電結(jié)構(gòu)相鄰。所述中間接線互連的區(qū)段，其所具有的底部區(qū)域，不是與靠近所述基板的接線互連相鄰，就是與某些其它導(dǎo)電結(jié)構(gòu)相鄰。所述中間接線互連的區(qū)段具有的長(zhǎng)度則至少為所述區(qū)段的寬度，或是兩倍寬度，較佳的是所述寬度的十倍。
其因此可能要以一種簡(jiǎn)單的方式確保在不使用通道時(shí)，電流可以從靠近于所述基板接線互連，藉由所述第一中間互連通過(guò)遠(yuǎn)離所述基質(zhì)的接線互連，并于垂直方向與側(cè)向方向中傳輸，或是以相反的方向傳輸。
在另一發(fā)展中，所述三個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的中間一個(gè)含有所述中間接線互連之外的至少一中間組件互連。所述三個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層中遠(yuǎn)離所述基板的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層，則含有遠(yuǎn)離所述基板接線互連之外，遠(yuǎn)離所述基板的至少一組件互連。所述三個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層中靠近所述基板的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層，則含有靠近所述基板接線互連之外，靠近所述基板的至少一組件互連。所述中間組件互連與一組件區(qū)段中遠(yuǎn)離所述基板的組件互連相鄰。在所述組件區(qū)段處，所述中間組件互連另外與靠近所述基板的組件互連相鄰。所述組件區(qū)段具有的總長(zhǎng)度為所述組件區(qū)段寬度，例如其最小寬度的至少四倍或至少十倍，或甚至五十倍。利用這樣的結(jié)構(gòu)，便可能利用簡(jiǎn)單的方式制造被動(dòng)組件，特別是具有高品質(zhì)因子的線圈、共軸線或是在考慮彼此平行布置互連的大線段橫斷面而具有低非反應(yīng)阻抗的線，以及垂直電容器。
由于成本與制造的理由，所述波紋結(jié)構(gòu)只準(zhǔn)許受限的軌道橫斷面(寬度限制而形成所謂的碟形(dishing)，以及為了成本或制造技術(shù)理由的厚度限制)。由于此項(xiàng)原因，且因?yàn)榈侥壳盀橹顾秒x散通道方式連接的互連平面，其可獲得的物理參數(shù)，例如線圈的品質(zhì)因子，將不如利用本發(fā)明或其發(fā)展之一時(shí)的優(yōu)良。
在次一發(fā)展中，所述三個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的每一個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，都包括鋁或是原子比例至少為百分之60的鋁。在替代發(fā)展中，所述三個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的每一個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，都包括銅或是原子比例至少為百分之60的銅。就技術(shù)觀點(diǎn)而言，由材料制造的金屬化處理便藉此獲得良好控制。
在根據(jù)本發(fā)明電路裝置的另一發(fā)展中，所述三個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層為所述電路裝置的內(nèi)部導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層。此發(fā)展克服內(nèi)部導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層、信道層與互連層必須交替布置，以確保接線具有良好電力性質(zhì)的缺點(diǎn)，特別是一種具有小型電阻電容(RC)的產(chǎn)品。
在次一發(fā)展中，舉例而言，具有交替通道層與互連層的另一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層是配置于所述三個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層最接近所述基板的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層及所述基板之間。然而，所述下方導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層也可以具體化為包含通道與互連兩者的層。
本發(fā)明另外與制造根據(jù)本發(fā)明或是其發(fā)展之一電路裝置的方法有關(guān)。在所述方法中，所述三個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層每一個(gè)都利用單一波紋方法的方式制造。與一種具有兩微影裝置的雙重波紋方法相比之下，在單一波紋方法中，于沉積一或多層電力絕緣層之后，為了開(kāi)始進(jìn)行各別導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，僅使用單一微影方法以將所述絕緣層進(jìn)行圖形化。與雙重波紋方法相比之下，所述單一波紋方法可以具有較高的產(chǎn)出。
本發(fā)明另外與一種具有集成線圈的集成電路裝置有關(guān)，也與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有關(guān)。這些被動(dòng)組件也可以包含在傳統(tǒng)的金屬化層之中，其中信道層與互連層相互交替。然而，做為替代，這樣的被動(dòng)組件也可以與以上說(shuō)明的電路裝置一起結(jié)合于基板之上，特別是一種單結(jié)晶基板，例如多數(shù)連續(xù)互連層，或是在多數(shù)連續(xù)互連層以下或以上。
本發(fā)明或其發(fā)展因此提出一種設(shè)計(jì)改變，從處理技術(shù)的觀點(diǎn)其可以簡(jiǎn)單地實(shí)作，并在”減少互連阻抗”、”符合提升電流負(fù)載電容要求”、”支持熱消散”、”實(shí)作具以非常高品質(zhì)因子的線圈”以及”實(shí)作垂直電容器”等方面具有良好效果。
根據(jù)本發(fā)明或其發(fā)展的解決方式提供一種接線，其中特別做為垂直電流傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)金屬化離散通道，可部分或完全的省去，或是利用單一波紋結(jié)構(gòu)中的互連平面所置換。此意味著每個(gè)金屬層都可以在此平面之中于垂直或側(cè)向方向中運(yùn)送電流。
本發(fā)明或其發(fā)展可以在所有具有波紋接線結(jié)構(gòu)(例如，銅金屬化、鋁金屬化、鎢金屬化)的半導(dǎo)體技術(shù)中使用。然而，原則上也可以利用減去結(jié)構(gòu)所實(shí)作(例如鋁離子反應(yīng)蝕刻(AL-RIE))。
技術(shù)效果本發(fā)明或其發(fā)展可能在不同平面中實(shí)作具有明顯較大橫斷面的互連，并且-由于此原因以及由于被省去的離散通道，而-具有較低阻抗。也可由此獲得其它不同的技術(shù)效果-一般來(lái)說(shuō)，與標(biāo)準(zhǔn)金屬化相比之下可以獲得較高電流及/或較長(zhǎng)服務(wù)壽命及/或較高操作溫度等，其對(duì)于例如所謂自動(dòng)化應(yīng)用而言為重要的因素。
-”焦耳加熱(Joule Heating)效應(yīng)”，也就是說(shuō)因?yàn)楦卟僮麟娏髋c不良熱消散所形成的互連加熱現(xiàn)象，對(duì)于相同的電流以及電流密度而言，可以因?yàn)樵黾榆壍罊M斷面而明顯減少，并因此可以證明具有減緩加熱的效果。基本上即使在90納米的制程技術(shù)的絕緣功率總線互連中，所述”焦耳加熱條件”將限制可利用的電流密度為大于純粹直流(DC)條件的程度。
-一般來(lái)說(shuō)，可以達(dá)成較高的電流密度。在根據(jù)先前技術(shù)的金屬化中，最大可利用電流密度通常由所述信道或所述信道/互連接觸區(qū)域的電流負(fù)載能力所限制。在根據(jù)本發(fā)明的解決方案中，可以選擇與需要的平面間接觸區(qū)域。
-根據(jù)銅互連阻抗在尺寸小于100納米時(shí)，一種大大增加稱(chēng)為”尺寸(size)”效果的效應(yīng)，也就是說(shuō)其特別在所述較低平面中具有最小寬度，可以利用本發(fā)明或其發(fā)展所顯著降低。此意味著特別是在這些平面中的所述電阻電容(RC)組件，提升至較在標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)中的較小程度，且可以延緩或完全避免引入”超低介電常數(shù)”介電質(zhì)或是空氣間隙。
本發(fā)明或其發(fā)展可以實(shí)作新穎的集成組件或是被動(dòng)組件，其具有以前從未達(dá)成的物理品質(zhì)因子-利用將所述先前互連平面兩倍化或三倍化的方式獲得非常厚的金屬層，其可以制造具有非常高品質(zhì)因子的線圈，特別是具有低串連阻抗，-藉由在互層或內(nèi)層基礎(chǔ)上的低串連及接觸阻抗，供應(yīng)具有高品質(zhì)因子的大面積電容，-實(shí)作較完美屏護(hù)的共軸線或無(wú)線頻率(RF)傳輸?shù)幕ミB，例如大于1百萬(wàn)赫或大于1兆赫，將首次變成可以信賴的。
本發(fā)明或其發(fā)展與先前技術(shù)相比之下準(zhǔn)許一種更可靠及更節(jié)省成本的制造實(shí)作-本發(fā)明或其發(fā)展形成的極端情況，是一種可以特別在單一波紋結(jié)構(gòu)中實(shí)作的結(jié)構(gòu)。其因此包括一種單一、多次重復(fù)的模塊，而僅需要極少的制造設(shè)置。
-所述臨界與產(chǎn)出限制步驟，例如通道蝕刻、清潔、以高深寬比進(jìn)行填充、高度審視與重做比率等等，都可以在利用本發(fā)明或其發(fā)展時(shí)，于其位置或平面中完全或部分的省去。較高的產(chǎn)出意味著每個(gè)芯片的較低成本。
-可以減少接線平面的總數(shù)，而同樣的降低成本。
-可以達(dá)成在金屬化中的較高封裝密度，因?yàn)榭梢援a(chǎn)生與以前相比之下的較大接觸面積。就此理由而言，便不需要為了確保一最小接觸面積，而存在對(duì)于封裝密度具有不利影響的偏斜(重迭)。
-通常在先前技術(shù)中為了安全保護(hù)較高電流密度的目的或是增加產(chǎn)出的目的，所需要的”多余”通道，可以利用更簡(jiǎn)單及更容易的方式實(shí)作，也就是說(shuō)特別在使用x與y方向中具有最小尺寸的最少可能離散通道時(shí)，并不需要額外增加面積。
-本發(fā)明或其發(fā)展準(zhǔn)許利用放大所述垂直尺寸的方式，增加互連的橫斷面，而因?yàn)榭梢詼p少側(cè)向尺寸，便因此可以節(jié)省相關(guān)面積。
-本發(fā)明或其發(fā)展在設(shè)計(jì)上具有較大的自由度與選擇性。
-可以選擇性的與先前技術(shù)結(jié)構(gòu)結(jié)合(例如，根據(jù)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最小寬度下方互連，以及根據(jù)所述新穎結(jié)構(gòu)的較高、全域互連)。
-在所述”前者”離散通道平面中的互連側(cè)向尺寸，可以在所述(波紋)設(shè)計(jì)規(guī)則的背景中，以連續(xù)變量方式及任意方式選擇。
-利用本發(fā)明或其發(fā)展，其可能滿足結(jié)合或埋嵌技術(shù)的不同要求，例如在雙極互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體(BiCMOS)技術(shù)中的”厚”及”薄”的接線。
-本發(fā)明或其發(fā)展可以使芯片上的電流分布較佳并較均勻的配置。
-與先前技術(shù)相比之下，由于具有較低的互連阻抗，功率損失便較低，并可減少在所述設(shè)計(jì)中所需的”重復(fù)器(repeater)”數(shù)量。
-本發(fā)明或其發(fā)展對(duì)所述互連中的電阻電容(RC)組件并無(wú)不利影響，其愈增地限制總體效能。重要的是本發(fā)明或其發(fā)展提供一種在之前無(wú)法獲得的技術(shù)解決方式，其用于減少互連的阻抗，而不需同時(shí)增加互連之間所述接線與所述垂直電耦所需要的面積。
-一完整考量也顯示本發(fā)明或其發(fā)展對(duì)于所述電阻電容(RC)組件的正向效果，例如其電容因子并不直接正比于所述互連厚度而增加，而是一較小的范圍，而且所形成的電阻電容(RC)產(chǎn)品也因此可以更小。所述”尺寸”的縮減效果也可以形成一種小型電阻電容(RC)產(chǎn)品。
-此外，在局部接線情況中，其通常不是由線電容所主導(dǎo)，而是由被驅(qū)動(dòng)電容所主導(dǎo)，例如所述金屬半晶體管的閘極電容，其具有減少阻抗的效果，而因此所述阻抗在所述電阻電容(RC)產(chǎn)品中正比于1/d，也同樣具有正向效果，其中d為一金屬化層上互連或是多數(shù)金屬化層上兩倍化或三倍化互連的總厚度。
這不但可以在一種手工最佳化的”完全傳統(tǒng)”配置情況中使用，也可以在所述合成”半傳統(tǒng)”區(qū)塊-利用到目前為止的普遍接線概念-中使用。其因此可能根據(jù)要求，利用6個(gè)單一互連平面及5個(gè)通道平面(在較小效能關(guān)鍵的區(qū)塊)的方式，或是利用4個(gè)雙重互連平面及3個(gè)信道平面(在效能關(guān)鍵的區(qū)塊)的方式，而在相同芯片上實(shí)作例如11層金屬層。
接線便藉此可以具體指明，可以被部分或完全省去在所有或在選擇平面主導(dǎo)垂直電流傳輸?shù)乃鰳?biāo)準(zhǔn)金屬化離散通道，并利用互連平面所取代。此意味著所述相關(guān)金屬層可以在此層或平面中垂直地或側(cè)向地負(fù)載電流。
總結(jié)來(lái)說(shuō)，本發(fā)明或其發(fā)展與下述技術(shù)問(wèn)題的降低或解決相關(guān)-在未來(lái)大尺寸集成半導(dǎo)體系統(tǒng)中，避免接線變的更復(fù)雜，或是避免所謂的”接線災(zāi)難”，-降低接線阻抗，特別是在電壓供應(yīng)線(電力輸送)與電感的情況中，-減少所述電阻電容(RC)組件，例如在總線系統(tǒng)的情況中，-由屏護(hù)關(guān)鍵線的方式減少電耦或干擾的情況，特別是利用例如共軸線的三維(3D)接線以及無(wú)線電頻率(RF)互連所減少，-減少功率損失以及所述組件或集成電路裝置的加熱效應(yīng)，特別是利用具有相對(duì)介電常數(shù)小于3.9或小于3的”低介電常數(shù)”介電質(zhì)，-根據(jù)銅互連將非反應(yīng)阻抗提升至大于如90納米尺寸技術(shù)中所預(yù)期的范圍，在未來(lái)接線中減少所謂的”尺寸效應(yīng)”。
-減少所述可靠損失，特別是由電流密度/阻抗關(guān)鍵互連/信道轉(zhuǎn)移所造成的損失，-利用狹窄”處理窗”所形成的產(chǎn)出損失及復(fù)雜處理實(shí)作，特別是利用減少產(chǎn)出限制通道的需要數(shù)目以及利用所述較少要求的”單一波紋結(jié)構(gòu)”。


以下將參考伴隨圖示說(shuō)明本發(fā)明的示范實(shí)施例，其中圖1顯示穿過(guò)一集成電路裝置金屬化的橫斷面，圖2顯示一集成電路裝置金屬化的三維視點(diǎn)，圖3顯示在金屬化中配置的線圈，圖4顯示在金屬化中配置的集成共軸線，圖5顯示在金屬化中配置的線圈，以及圖6顯示穿過(guò)具有一集成電容器的金屬化橫斷面。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示穿過(guò)一集成電路裝置10金屬化的橫斷面。所示橫斷面位于正交于一基板20主要區(qū)域平面所延伸方向的平面中，同樣的，所述基板包含多數(shù)個(gè)集成組件，例如集成雙極晶體管或場(chǎng)校晶體管。
卡式坐標(biāo)系統(tǒng)12具有x軸14、y軸16與z軸18。在圖1中顯示的橫斷面則位于x-z平面中。相比之下，所述基板20的主要區(qū)域位于x-y平面中。聯(lián)結(jié)第2至圖6所顯示的坐標(biāo)系統(tǒng)112、212、312、412與512，且對(duì)于坐標(biāo)系統(tǒng)12所進(jìn)行的陳述也適用于這些坐標(biāo)系統(tǒng)的位置。
所述電路裝置10在所述基板20之上直接包含一接觸層22，特別是包含接觸K2、K4、K6、K8、K10及K12。所述接觸K2至K12提供垂直電流傳輸。做為范例，所述接觸K2至K12是由鎢所形成，其包含以不同于鎢的材料所制造的導(dǎo)電線層。所述接觸K2至K12都具有相同的側(cè)向尺寸。
在所述接觸層22的制造期間，供應(yīng)例如由二氧化硅所制造具有電絕緣性質(zhì)的絕緣層24。利用微影方法的協(xié)助，在所述絕緣層中蝕刻用于所述接觸K2至K12的接觸洞。接著沉積用于填充所述接觸洞的材料。之后進(jìn)行用于接觸K2至K12的材料沉積。接著進(jìn)行例如一種化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)步驟，移除用于所述接觸K2至K12接觸洞外側(cè)的填充層材料與接觸材料。在所述平面化之后，沉積一電絕緣輔助層26，其與所述絕緣層25相比之下厚度較薄。做為范例，所述絕緣層24的厚度介于100納米至500納米之間的范圍。所述輔助層26的厚度則例如介于30納米至70納米之間的范圍。所述輔助層26做為一蝕刻終止層及/或抵抗銅擴(kuò)散的阻滯層。舉例而言，做為所述輔助層26的適當(dāng)材料為氮化硅。
沉積所述輔助層26之后，進(jìn)行絕緣層30的沉積，舉例而言，其利用具有厚度介于200納米至500納米范圍之間的電力絕緣材料所制造。利用微影方法制造用于金屬化層28導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的溝渠及切割(cutout)或洞，其在之后也稱(chēng)為金屬化層1。在所述金屬化層28中的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)彼此在x方向中具有不同尺寸。此外，所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)彼此在y方向中也具有不同尺寸。在蝕刻做為金屬化層28導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的溝渠及切割(cutout)期間，利用一種過(guò)度蝕刻的效果將所述輔助層26貫穿。接著制造局部互連34、36與38以及通道40，尤其是傳統(tǒng)波紋技術(shù)之中。所述互連34于x方向中延伸，并與所述接觸K2及K4連接。相比之下，所述互連36于y方向中延伸，并將所述接觸K6連接至一(未描述)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)或是所述接觸層22的一(未描述)接觸。所述互連38于x方向中延伸，并與所述接觸K8及K10連接。所述互連34、36及38則具有例如介于80納米與200納米范圍之間的最小側(cè)向?qū)挾?。所述互連34、36及38的長(zhǎng)度每一個(gè)都大于例如500納米，但小于1微米，特別是小于10微米。
相比之下，所述通道40在x方向與y方向中具有相同的側(cè)向尺寸，并做為將所述接觸12連接至配置在所述金屬化層28上金屬化層42的互連。在制造所述金屬化層42之前，再次以化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)步驟的協(xié)助進(jìn)行平面化。
圖1另外顯示所述互連34、36及38及所述通道40的各別底部區(qū)域B2、B4、B6及B8以及各別頂部區(qū)域D2、D4、D6及D8。在所述示范實(shí)施例中，所述頂部區(qū)域D2至D8位于一平面之中。相比之下，所述底部區(qū)域B2至B8由于在所述金屬化層28中接觸層22的較佳互相嚙合，而位于兩平面之中，但所述兩平面之間的距離小于50納米，且特別是小于20納米。所述金屬化層22與28則在此距離中互相嚙合。
在所述化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)步驟之后，沉積一輔助層32，對(duì)于所述材料組成與厚度則與對(duì)于所述輔助層26的陳述相同。在沉積所述輔助層32之后，沉積另一具有電力絕緣性質(zhì)的絕緣層44，而在所述示范實(shí)施例中，其厚度小于所述絕緣層30，例如至少小于50納米。制造所述金屬化層42的互連48與50，尤其是利用一單一波紋方法的協(xié)助于所述絕緣層44中制造。此外，所述金屬化層42也包含(未描述的)通道。所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)48、50則-與所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)34至40的相同方式-利用一種像是氮化鉭層的填充層所填充，以做為銅擴(kuò)散阻滯。所述互連48在x方向中延伸，并除了處理限制以外，具有與所述互連34的相同長(zhǎng)度。因此，所述互連48提供所述互連34與配置在所述互連48上次一較高金屬化層52導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之間的垂直電流傳輸，也同樣提供介于所述接觸K3與K4之間的側(cè)向電流傳輸。所述互連50于y方向中延伸，并提供所述通道40的連接。
在一化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)步驟之后，再次沉積一輔助層46，對(duì)于所述材料組成與厚度則與對(duì)于所述輔助層26的陳述相同。接著沉積具有電力絕緣性質(zhì)的絕緣層54，其具有例如與所述絕緣層44的相同厚度，或是大于所述絕緣層44厚度50納米的厚度。在所述絕緣層54中，利用單一波紋方法的協(xié)助制造用于互連與通道的切割(cutout)，可參考例如用于互連58的切割。在一電解銅沉積之后，再次進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)步驟。
接著提供一電力絕緣輔助層56，對(duì)于所述材料組成與厚度則與對(duì)于所述輔助層26的陳述相同。
接著供應(yīng)具有電力絕緣性質(zhì)的金屬化層60絕緣層62，其中制造信道與互連66、68兩者。所述金屬化層60的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)也同樣利用單一波紋方法的協(xié)助所制造。
在次一化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)步驟之后，供應(yīng)一輔助層64，對(duì)于所述材料組成與厚度則與對(duì)于所述輔助層26的陳述相同。接著供應(yīng)一絕緣層72，其中制造一金屬化層70的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)74與76。另一金屬層80則利用點(diǎn)符號(hào)所指出。
所述互連58在x方向中布置，并在其左手端與所述互連48相鄰。所述互連58的中間部分則與所述互連66相鄰。所述互連58的右手端則與x方向中布置的所述互連68相鄰。
所述互連74于y方向中布置。所述互連76于x方向中布置，并在其左手端與所述互連68的右手部分相鄰。所述互連68的區(qū)段AB1至AB3以及所述互連68的各別區(qū)段，并不與任何另外導(dǎo)電結(jié)構(gòu)相鄰。所述區(qū)段AB1、AB2與AB3每一個(gè)分別都具有所述互連58及68至少五倍寬度的長(zhǎng)度。
因此，在x-y平面中，所述接觸層22以及所述金屬化層28、42、52、60、70、80平行于所述基板20主要區(qū)域。
圖2顯示一集成電路裝置110金屬化的三維視點(diǎn)，其與所述電路裝置10相同，包含多數(shù)個(gè)連續(xù)互連層M1至M5。所述電路裝置110導(dǎo)電結(jié)構(gòu)也同樣利用單一波紋技術(shù)所制造，其參考結(jié)果則與利用對(duì)于圖1的說(shuō)明所給定。
所述電路裝置110同樣也包含例如利用單結(jié)晶硅所制造的半導(dǎo)體基板120。一接觸層122，舉例而言，其與所述接觸層22同樣建構(gòu)，則位于圖2中描述一半導(dǎo)體基板120與一第一金屬化層之間。在y方向中布置的互連124則在所述重迭金屬化層M1中描繪。一互連126則特別配置于在所述金屬化層M1上的金屬化層M2之中，所述互連具有三個(gè)連續(xù)區(qū)段A2、A4與A6，所述兩區(qū)段A2與A6布置于y方向中。所述區(qū)段A4在其端點(diǎn)處連接所述區(qū)段A2與A6，并在x方向中布置。所述區(qū)段A6則例如長(zhǎng)于所述區(qū)段A2。
所述互連128與130則描繪于配置在所述金屬化層M2以上的金屬化層M3中。所述互連128從其相鄰的所述區(qū)段A4中間部分于y方向中延伸。相比之下，所述互連130從其相鄰的所述區(qū)段A6自由端于x方向中延伸。做為范例，所述金屬化層M3在所述區(qū)段A2自由端也包含一通道140，以替代所述互連128。
所述金屬化層M4包含一互連132，其包含區(qū)段A10、A12、A14與A16，并依序位置于y方向、x方向、y方向與x方向之中，其形成一矩形或方形框的3/4。所述區(qū)段A16與所述互連128相鄰。做為替代，所述通道140則與所述區(qū)段A10相鄰。
一互連134則描繪于配置在所述金屬化層M4以上的金屬化層M5中，所述互連依次含有區(qū)段A20、A22、A24與A26。在所述金屬化層M4中的區(qū)段A20至A26則與在所述金屬化層M3中區(qū)段A10至A16的相同位置，在兩層中相同的x、y位置則做為參考點(diǎn)。因此，做為范例，所述區(qū)段A20直接位于所述區(qū)段A10上方，并沿著其完全長(zhǎng)度與所述區(qū)段A10相鄰。所述互連132與134因此形成一種所謂的”雙重”互連，其線橫斷面便獲得放大，例如與一互連132或134橫斷面相比之下的兩倍大小。在另一示范實(shí)施例中，也可以利用三倍或多于三倍的方式，在彼此上方進(jìn)行互連配置，例如為了高電流流動(dòng)的線通道，特別是為了供應(yīng)電壓線。
介于一互連區(qū)段之間的邊界，例如其可以用來(lái)定義介于所述互連改變其方向位置處，內(nèi)部與外部邊緣之間的連接區(qū)域，舉例而言，參考輔助線136。接著，長(zhǎng)度指示則與例如所述輔助線136的平均長(zhǎng)度有關(guān)。
所有所述金屬化層M1至M5都另外包含像是(未描述的)信道導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其只提供垂直電流傳輸，并例如在x方向與y方向中具有相同尺寸。做為替代，在所述金屬化層M1至M5中并不存在通道。
圖1與圖2結(jié)構(gòu)顯示所述解決方法。在本發(fā)明中的平面選擇可以根據(jù)技術(shù)、需要、要求與被整合組件而決定。所述應(yīng)用較佳的是在一種”全體互連”的一或多數(shù)層之中作用，例如在電力軌道(rail)或電力格網(wǎng)(數(shù)字電路區(qū)塊)、功率總線線、靜電放電(ESD)總線(模擬/混合信號(hào)電路區(qū)塊)、三維接線(共軸)、電感、無(wú)線電頻率(RF)互連等等之中。然而，也可以在”局部互連”的情況中使用，像是靜電放電(ESD)保護(hù)組件的連接，并從特定觀點(diǎn)而言是有用的。
圖3顯示顯示在一集成電路裝置210金屬化中配置的線圈221或電感。首先，進(jìn)行用于在例如硅晶圓基板220上制造微機(jī)電裝置的處理步驟，以制造所述電路裝置210。接著制造一接觸層的(未描述)接觸。依序制造一金屬化層M1a與一金屬化層M2a，例如利用彼此依序進(jìn)行的兩次單一波紋方式。圖3描述所述金屬化層M1a的互連222，其在y方向中布置，并形成所述線圈221的供應(yīng)線。
所述金屬化層M2a包含一通道224，尤其是鄰近于所述互連222的一端。所述金屬化層M2a(于圖3中未顯示)的一互連則介于所述互連另一端與所述線圈221卷繞之間。
利用沉積金屬間介電質(zhì)(IMD)層的方式以單一波紋(SD)結(jié)構(gòu)制造次一金屬化層M3a，其例如由二氧化硅或是低介電參數(shù)的材料所制造，并利用參考圖1所說(shuō)明的方法，制造選擇性的蝕刻終止、抗反射覆蓋(ARC)與硬式屏蔽層。接著利用傳統(tǒng)阻抗覆蓋、微影、條狀蝕刻與清潔步驟的方式，制造用于互連226的溝渠。所述溝渠具有例如從0.5微米至2微米范圍間的深度。所述阻滯與互連材料的沉積以及后續(xù)化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)及清潔步驟，以及介電覆蓋層的沉積，是以隨意幾何利用單一波紋(SD)結(jié)構(gòu)所進(jìn)行的金屬化層M3a制造。所述互連226的內(nèi)部端鄰近于在所述金屬化層M2a中線圈221-在圖3中由所述線圈轉(zhuǎn)圈所隱藏-的互連。此外，在所述金屬化層M3a中，在所述金屬化層M2a中所述信道224的相同位置處，制造一信道228。
一金屬化層M4a在此位置處以離散信道替代一平面或?qū)印Ｋ龅谒慕饘倩瘜覯4a的側(cè)向尺寸則適應(yīng)于在線圈制造位置處的所述金屬層M3a，而(在設(shè)計(jì)規(guī)則的脈絡(luò)中)于其它位置處則可以任意選擇。接著，所述溝渠深度則介于以上指明的范圍之中。在單一波紋(SD)結(jié)構(gòu)中制造金屬化層M4a的步驟序列，基本上對(duì)應(yīng)于所述金屬化層M3a的敘述。在所述金屬化層M4a中制造一互連230，所述互連具有與所述互連226的相同方向，并在其完整方向中與所述互連226相鄰。此外，所述金屬化層M4a在所述信道228上包含一信道232。
利用所述模塊建構(gòu)，可以在單一波紋(SD)結(jié)構(gòu)中利用相同的處理步驟制造一金屬化層M5a。所述尺寸則模擬于前述步驟。其中制造一互連234，其具有與在所述線圈221區(qū)域中互連230的相同方向，并另外形成所述線圈221的另外連接。所述金屬化層M5a另外包含配置在所述信道232上的信道236。
如同可從圖3所見(jiàn)，因此所制造的集成線圈221具有例如在1.5微米至6微米范圍之間的卷繞高度，其與在傳統(tǒng)雙重波紋結(jié)構(gòu)中必須以困難及高成本耗費(fèi)方式所實(shí)作的相同。所述卷繞橫斷面，也就是其寬度乘以高度，是明顯大于標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)中的相對(duì)應(yīng)組件。在具體項(xiàng)目上，所述卷繞的總高度為標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)中的相對(duì)應(yīng)線圈的三倍，或至少一倍半的高度。此意味著利用其它相同的尺寸，能夠具有相較于參考線圈為明顯高的物理品質(zhì)因子。做為替代，可以透過(guò)根據(jù)本發(fā)明具有所述結(jié)構(gòu)，獲得與標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)相比之下具有較佳品質(zhì)因子、具有較小側(cè)向尺寸的線圈，其也形成顯著的面積節(jié)省。所述連接的供應(yīng)與朝外配置便因此受到影響，例如在所述金屬化層M5a的最頂層，或是藉由一種”下方通道(underpass)”協(xié)助下的最下方層(在此為第一層)。
所述線圈221具有利用所述三重互連226、230與234的連續(xù)區(qū)段A、B、C、D、E、F及G所形成的1又3/4圈。所述區(qū)段A、C、E與G在y方向中延伸，并具有依序減少的長(zhǎng)度。相比之下，所述區(qū)段B、D與F在x方向中延伸，并同樣依序具有減少的長(zhǎng)度。所述互連226、230與243的寬度位于例如1微米至10微米的范圍中。所述互連226、230與234的長(zhǎng)度每一個(gè)都介于例如10微米至500微米的范圍之間。
所述線圈的另外處理與完成，則由傳統(tǒng)的方法與處理所產(chǎn)生。
在其它示范實(shí)施例中，所述線圈221位于其它金屬化層之中，或是所述卷繞只位于二、四或多于四個(gè)的金屬化層之中。
圖4顯示在一集成電路裝置310金屬化中配置的共軸線321。首先，實(shí)作在例如一硅晶圓基板320上制造微機(jī)電組件的處理步驟。之后以此領(lǐng)域的已知步驟進(jìn)行(在圖4中未描述)接觸以及一金屬化層M1b的制造。在所述共軸線321位置處，一互連322形成所述共軸線321的基礎(chǔ)平板，并具有特別寬的矩形輪廓，例如介于10微米至20微米范圍之間的寬度，特別是具有14微米的寬度。
之后利用沉積金屬間介電質(zhì)(IMD)層(二氧化硅或是低介電參數(shù)材料)的方式以一單一波紋(SD)結(jié)構(gòu)制造金屬化層M2b，以傳統(tǒng)的方法制造選擇性的蝕刻終止、抗反射覆蓋(ARC)與硬式屏蔽層。接著另外利用傳統(tǒng)阻抗覆蓋、微影、條狀蝕刻與清潔步驟的方式制造溝渠。所述阻滯與互連材料的沉積以及后續(xù)化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)及清潔步驟，以及介電覆蓋層的沉積，是以隨意幾何利用單一波紋(SD)結(jié)構(gòu)所進(jìn)行的金屬化層M2b制造。在所述共軸線位置處，所述第二金屬層的寬度則例如為2微米，是明顯小于所述下方層的寬度。兩互連324、326則于所述金屬化層M2b中終止，例如與所述互連322的縱側(cè)切齊。
利用所述模塊建構(gòu)，可以在單一波紋(SD)結(jié)構(gòu)中利用相同的處理步驟制造一金屬化層M3b。所述互連328與332的位置、長(zhǎng)度及寬度與在所述金屬層M2b中分別用于互連324與326的數(shù)值相符。此外，在用于所述金屬化層M3b的屏蔽中，在處理的過(guò)程中提供并制造例如具有2微米寬度的另一互連330。所述互連330位于所述金屬化層M3b中兩外側(cè)互連328與332的中央位置。所述互連330與所述完整共軸線321相同于x方向中延伸，例如多于其50微米或多于其100微米。
再次利用所述模塊建構(gòu)，可以在單一波紋(SD)結(jié)構(gòu)中利用相同的處理步驟制造一金屬化層M4b。所述互連324與332的位置、長(zhǎng)度及寬度與在所述金屬層M2b中分別用于互連324與326的數(shù)值相符。所述互連324、328與334形成所述共軸線321的一側(cè)邊。相比之下，所述互連326、332與336形成所述共軸線321的另一側(cè)邊。
同樣利用所述模塊建構(gòu)，可以再次在單一波紋(SD)結(jié)構(gòu)中利用相同的處理步驟制造一金屬化層M5b。形成所述共軸線321頂部平板的互連328位置、長(zhǎng)度及寬度，則與在所述金屬化層M1b中用于所述互連322所選擇的數(shù)值相符。在所述周?chē)较蛑型耆]合的屏護(hù)鞘型結(jié)構(gòu)，也已經(jīng)圍繞在所述金屬化層M3b中所配置的中央共軸互連330。
在所描述的處理步驟中，已經(jīng)對(duì)于目前有興趣的組件陳述其尺寸。不用另外說(shuō)明，在設(shè)計(jì)規(guī)則的脈絡(luò)中，也可以在具有其它側(cè)向尺寸晶圓結(jié)構(gòu)的其它位置上制造屬于其它電路部分，特別是以圖1至圖6所說(shuō)明的電路裝置。
所述電路的其它處理與完成則利用傳統(tǒng)的方式與處理所完成。在其它示范實(shí)施例中，利用多于五個(gè)金屬化層做為所述共軸線的制造。做為范例，接著便由在兩金屬化層中的互連形成所述屏護(hù)中央線。具有多數(shù)彼此電力絕緣互連的共軸線也可根據(jù)另一示范實(shí)施例所制造，所述內(nèi)部導(dǎo)體則位于一金屬化層或多數(shù)金屬化層以及所述鞘型范圍中，例如垂直于所述共軸線的縱軸，并具有方形或矩形的橫斷面。在其它示范實(shí)施例中，所述共軸線的方向在例如x方向與y方向中改變。在各自金屬化層M1b至M5b之中的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)尺寸也可以進(jìn)行選擇，例如具有介于0.1微米至2微米范圍之間用于所述內(nèi)部導(dǎo)體或用于所述側(cè)邊的最小側(cè)向?qū)挾取?br> 圖5顯示在一集成電路裝置420金屬化中配置的線圈421。首先，實(shí)作在例如一硅晶圓基板420上制造微機(jī)電組件的處理步驟。之后以參考圖3所說(shuō)明的技術(shù)方式，進(jìn)行(未描述)接觸層與金屬化層M1c及金屬化層M2c導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的制造。這造成至所述金屬化層M1c中互連422的提升，所述互連于其尺寸、其位置以及其材料都對(duì)應(yīng)于所述互連222。形成對(duì)應(yīng)于所述信道224的信道424，尤其是在所述金屬化層M2c之中。一互連425則對(duì)應(yīng)于參考圖2所說(shuō)明金屬化層M2a的互連。
利用制造所述金屬化層M3a的方法制造所述金屬化層M3c，所述線圈421的互連326則對(duì)應(yīng)于所述互連226，并特別產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述信道228的信道428。用于所述互連426的適當(dāng)互連材料則為鎢或銅，但以可以使用鋁、金、銀或其它材料。所述金屬化層M3c在此位置處以離散信道取代平面。
接著利用反應(yīng)離子蝕刻(RIE)或是其它的減去式圖形化技術(shù)方式制造金屬化層M4c，制造對(duì)應(yīng)于所述互連230的互連430，以及對(duì)應(yīng)于所述信道232的信道432。在所述化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)處理進(jìn)行之后沉積一阻滯層或像是氮化鉭/鈦/氮化鈦的阻滯層堆棧，其具有例如15納米/10納米/20納米的厚度，之后沉積具有2.8微米鋁銅或是具有例如40納米厚度選擇性氮化鈦層的沉積。死數(shù)沉積接著在一種物理氣象沉積(PVD)工具中完成，其不需要真空中斷。所述第四金屬化層M4c的側(cè)向尺寸與在所述被制造線圈421位置處的金屬化層M3c相適應(yīng)，或是稍微大于其尺寸，而(于設(shè)計(jì)規(guī)則脈絡(luò)中)在其它位置處則可以任意選擇。接著在例如一種含氯等離子體反應(yīng)離子蝕刻處理(氯/三氯化硼化學(xué)藥劑)中，利用端點(diǎn)偵測(cè)的方式將所述金屬層堆棧進(jìn)行圖形化。
接著也可以替代的完成以下步驟a)已知被動(dòng)保護(hù)層的沉積及圖形化，像是二氧化硅/氮化硅(Si3N4)，或b)一水平中間介電質(zhì)的沉積，其例如由等離子體增強(qiáng)化氣相沉積(PECVD)二氧化硅及高密度等離子體(HDP)二氧化硅所制造，具有足夠的總厚度(在此至少為2.8微米)，利用化學(xué)機(jī)械研磨進(jìn)行平面化，并在產(chǎn)生的平面支撐上另外沉積一單一等離子體增強(qiáng)化氣相沉積(PECVD)二氧化硅金屬間介電質(zhì)(IMD)層。其厚度則根據(jù)接著在單一波紋結(jié)構(gòu)中所制造的后續(xù)金屬平面要求厚度所選擇。所述用于在單一波紋結(jié)構(gòu)中選擇性金屬化層M5c的制造步驟序列則對(duì)應(yīng)于對(duì)于所述金屬化層M3c的描述，并制造對(duì)應(yīng)于所述互連234的互連434以及對(duì)應(yīng)于所述信道236的信道436。
如果所述處理是以根據(jù)說(shuō)明a)的被動(dòng)制造所終止，則已經(jīng)制造具有總擾卷高度為例如4.0微米的集成線圈421，其與在傳統(tǒng)雙重波紋結(jié)構(gòu)中必須以困難及高成本耗費(fèi)方式所實(shí)作的相同。在例如60×80平方微米的被動(dòng)層中，可透過(guò)對(duì)應(yīng)開(kāi)口410同時(shí)將鋁襯墊442移除覆蓋，所述襯墊是用于已知的黏合或產(chǎn)生接觸的目的。所述鋁襯墊同樣的配置于所述金屬層M4c之中。此波紋與反應(yīng)離子蝕刻(RIE)結(jié)構(gòu)的結(jié)合便因此特別是用于具有高品質(zhì)因子線圈的節(jié)省成本制造。
有關(guān)所述互連426、430與434的區(qū)段a至g區(qū)段配置，則分別參考互連226、230與234的區(qū)段A至G區(qū)段，其已經(jīng)參考圖3所說(shuō)明。其它電路的處理與完成則利用傳統(tǒng)方式與處理進(jìn)行。
圖6顯示穿過(guò)具有一集成電路裝置510的金屬化橫斷面，所述集成電路裝置510包含一電容器521。所述電容器裝置521在例如六個(gè)依序彼此相鄰的金屬化層530至538上延伸。所述電容器裝置包含-一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)582，其具有與在所述金屬化層530中電容器裝置521中間導(dǎo)電結(jié)構(gòu)相比之下的較大面積，所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)582同時(shí)形成一基礎(chǔ)平板與一連接平板，做為所述電容器裝置521的垂直電極，-一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)584，其具有與在所述金屬化層580中電容器裝置521中間導(dǎo)電結(jié)構(gòu)相比之下的較大面積，其具有例如與所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)582的相同面積，并形成所述電容器裝置的頂部平板，或是做為所述電容器裝置521的垂直電極，-一第一垂直部分電極，其包括在z方向中延伸的三個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)600、602與604，所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)600、602與604以此次序分別位于所述所述金屬化層540、550與560之中，并具有同樣的x位置。所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)600與所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)582相鄰。所有的三個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)600、602與604都具有大于其寬度五倍的長(zhǎng)度。
-一第二垂直部分電極，其包括在z方向中延伸的三個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)610、612與614，所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)610、612與614，以此次序分別位于所述所述金屬化層550、560與570之中，并具有同樣的x位置。所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)614與所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)584相鄰。所有的三個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)610、612與614都具有大于其寬度五倍的長(zhǎng)度。
-一第三垂直部分電極，其包括在z方向中延伸的三個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)620、622與624，所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)620、622與624，以此次序分別位于所述所述金屬化層540、550與560之中，并具有同樣的x位置。所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)620與所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)582相鄰。所有的三個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)620、622與624都具有大于其寬度五倍的長(zhǎng)度。
-一第四垂直部分電極，其包括在z方向中延伸的三個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)630、632與634，所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)630、632與634，以此次序分別位于所述所述金屬化層550、560與570之中，并具有同樣的x位置。所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)634與所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)584相鄰。所有的三個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)630、632與634都具有大于其寬度五倍的長(zhǎng)度。
-一第五垂直部分電極，其包括在z方向中延伸的三個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)640、642與644，所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)640、642與644，以此次序分別位于所述所述金屬化層540、550與560之中，并具有同樣的x位置。所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)640與所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)582相鄰。所有的三個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)640、642與644都具有大于其寬度五倍的長(zhǎng)度。
-一第六垂直部分電極，其包括在z方向中延伸的三個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)650、652與654，所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)650、652與654，以此次序分別位于所述所述金屬化層550、560與570之中，并具有同樣的x位置。所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)654與所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)584相鄰。所有的三個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)650、652與654都具有大于其寬度五倍的長(zhǎng)度。
形成所述電容器第一主要電極部分的所述第一垂直電極、所述第三垂直電極與所述第五垂直電極，是據(jù)此與形成所述電容器521第二主要電極部分的所述第二垂直電極、所述第四垂直電極與所述第六垂直電極連接。介于所述垂直電極之間則是一種(未描述的)絕緣材料，例如二氧化硅或是具有相對(duì)介電系數(shù)大于4的高介電常數(shù)材料。
在其它實(shí)施例中，所述中間導(dǎo)電結(jié)構(gòu)于x方向中延伸。所述電容器裝置使用多于或少于六個(gè)金屬化層。所述垂直電極的數(shù)量也因此改變，并例如介于2至100之間。
在所述示范實(shí)施例中，在圖6中描述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)是利用銅或銅合金以單一波紋技術(shù)所制造。然而，在其它示范實(shí)施例中，也可以使用不同的材料及不同的制造技術(shù)，例如利用鋁合金，并藉由反應(yīng)離子蝕刻(RIE)方法的協(xié)助進(jìn)行圖形化。
參考第3至圖6所說(shuō)明的被動(dòng)組件也可以與具有交替互連層及通道層的傳統(tǒng)金屬化結(jié)合，也可以與具有多數(shù)連續(xù)互連層的新穎金屬化結(jié)合。
組件符號(hào)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介電層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輔助線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線圈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436通道a至g區(qū)段440切割442連接襯墊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，其特征在于包括靠近一基板的組件互連、一中間組件互連以及遠(yuǎn)離所述基板的一組件互連，其利用此次序以增加相距于所述基板距離的方式配置，并在一組件區(qū)段中具有相同方向，在所述組件區(qū)段中，每一個(gè)所述組件互連都包含一平面底部區(qū)域以及一平面頂部區(qū)域，在所述組件區(qū)段中，每一個(gè)組件互連的長(zhǎng)度都至少大于其寬度的五倍，或是至少大于其寬度的十倍，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)離所述基板的組件互連底部區(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)域與靠近所述基板的組件互連頂部區(qū)域相鄰。
2.一種具有一集成組件的集成電路裝置，其特征在于包括靠近一基板的組件互連，以及遠(yuǎn)離所述基板的一組件互連，其利用此次序以增加相距于所述基板距離的方式配置，并在一組件區(qū)段中具有相同方向，在所述組件區(qū)段中，每一個(gè)所述組件互連都包含一平面底部區(qū)域以及一平面頂部區(qū)域，在所述組件區(qū)段中，每一個(gè)組件互連的長(zhǎng)度都至少大于其寬度的五倍，或是至少大于其寬度的十倍，在所述組件區(qū)段中，靠近所述基板的組件互連頂部區(qū)域與遠(yuǎn)離所述基板的組件互連底部區(qū)域相鄰。
3.如權(quán)利要求1或2所述的集成電路裝置，其中所述組件區(qū)段形成一線圈(221)的至少一轉(zhuǎn)圈。
4.如權(quán)利要求1或2所述的集成電路裝置(10)，其中所述中間組件互連(230)的頂部區(qū)域沿著整個(gè)所述組件區(qū)段(A至G)或是沿著至少50微米的長(zhǎng)度而與遠(yuǎn)離所述基板的組件互連(234)底部區(qū)域相鄰，且/或其中所述中間組件互連(230)的底部區(qū)域沿著整個(gè)所述組件區(qū)段(A至G)或是沿著至少50微米的長(zhǎng)度而與靠近所述基板的組件互連(226)底部區(qū)域相鄰。
5.如權(quán)利要求1或2所述的集成電路裝置(10)，其中靠近所述基板的組件互連頂部區(qū)域沿著所述完整組件區(qū)段或是沿著至少50微米的長(zhǎng)度而與遠(yuǎn)離所述基板的組件互連底部區(qū)域相鄰。
6.如前述權(quán)利要求1或2所述的集成電路裝置，其中所述組件互連分別位于一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層中，或位于一各別的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層中。
7.如權(quán)利要求6所述的集成電路裝置，其中一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層為一種具有接線互連的互連層，且其中一相鄰于所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層為一種信道層，或其中所述兩導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層為具有接線互連的互連層。
8.如權(quán)利要求7所述的集成電路裝置，其中所述每一個(gè)接線互連都具有一中間區(qū)段，其并不與另一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的任何導(dǎo)電結(jié)構(gòu)相鄰，所述中間區(qū)段較佳的是相距所述互連每一端點(diǎn)為至少三分之一的互連長(zhǎng)度。
9.如前述權(quán)利要求1或2所述的集成電路裝置，其中在所述互連的頂部區(qū)域上配置一種不同于所述互連內(nèi)部中的導(dǎo)電材料，其較佳的是為鉭、氮化鉭、鈦、氮化鈦、鎢、氮化鎢或釕。
全文摘要
說(shuō)明一種特別是包含至少三個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層的集成電路裝置(210)，在所述每個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層中都配置加長(zhǎng)的互連。因?yàn)槭÷粤送ǔＪ褂玫耐ǖ缹右虼水a(chǎn)生了許多技術(shù)效果以及新穎的應(yīng)用可能，特別是具有高品質(zhì)因子的線圈(221)。
文檔編號(hào)H01L23/522GK1941369SQ200610139868
公開(kāi)日2007年4月4日 申請(qǐng)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(qǐng)人:英飛凌科技股份公司