[發(fā)明專利]具有自對準金屬線互連件的無通孔互連結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210365150.3
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN103383937A
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐于博;張世明;謝艮軒;劉如淦
• 申請（專利權(quán)）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L23/538
• 分類號: H01L23/538;H01L21/768
• 代理公司: 北京德恒律治知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;孫征

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導體工藝，更具體地，涉及具有自對準金屬線互連件的無通孔互連結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

半導體集成電路(IC)產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了快速增長。IC材料和設(shè)計的技術(shù)進步已經(jīng)產(chǎn)生出了多代IC，其中，每一代都具有比前一代更小且更復雜的電路。然而，這些進步也增加了加工和制造IC的復雜性，并且為了實現(xiàn)這些進步，需要在IC加工和制造方面進行類似開發(fā)。在IC發(fā)展過程中，功能密度(即每芯片面積上互連器件的數(shù)量)通常增加而幾何尺寸(即，采用制造工藝可以造出的最小的元件)減小了。

隨著半導體產(chǎn)業(yè)在追求更高的器件密度、更卓越的性能、以及更低的成本方面已經(jīng)進展到了納米技術(shù)工藝節(jié)點，制造和設(shè)計方面的挑戰(zhàn)導致開發(fā)出多層(或三維)集成器件。多層器件可以包括多個互連層，每一個都包括與其他互連層的導線互連的一條或多條導線。然而，隨著繼續(xù)按比例縮減，已證明形成并對準這些導線是相當困難的。

因此，雖然現(xiàn)有的多層器件和制造多層器件的方法大體上已足以實現(xiàn)它們的預期目的，但是它們在各個方面尚不是完全令人滿意的。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種半導體器件，包括：襯底；第一導線，設(shè)置在襯底上方，其中，第一導線位于第一互連層中并沿著第一方向延伸；第二導線和第三導線，第二導線和第三導線中的每一條均沿著不同于第一方向的第二方向延伸，其中，第二導線和第三導線位于不同于第一互連層的第二互連層中，并且第二導線和第三導線通過位于第一導線上方或下方的間隙分開；以及第四導線，將第二導線和第三導線電連接到一起，第四導線位于不同于第一互連層和第二互連層的第三互連層中。

其中，第四導線沿著第二方向延伸。

其中，第一方向與第二方向垂直。

其中，第四導線設(shè)置在第二導線和第三導線之間的間隙上方。

該半導體器件進一步包括：第五導線，位于第一互連層中；以及第六導線，位于第二互連層中；其中，第五導線和第六導線直接物理接觸。

該半導體器件進一步包括：第五導線，設(shè)置在第二導線和第四導線之間；以及第六導線，設(shè)置在第三導線和第四導線之間；其中，第五導線和第六導線位于第四互連層中，第四互連層設(shè)置在第二互連層和第三互連層之間。

其中，第五導線和第六導線均沿著第一方向延伸。

其中，第一互連層、第二互連層和第三互連層中的至少一層不包含通孔。

其中，第二導線和第三導線之間的間隙被介電元件填充。

此外，還提供了一種半導體互連結(jié)構(gòu)，包括：第一金屬層，形成在襯底上方，第一金屬層包含在第一方向上定向的第一金屬線；第二金屬層，形成在襯底上方，第二金屬層與第一金屬層不同并包含第二金屬線、第三金屬線以及將第二金屬線和第三金屬線分開的介電元件，第二金屬線和第三金屬線在不同于第一方向的第二方向上定向；以及第三金屬層，形成在襯底上方，第三金屬層與第一金屬層和第二金屬層不同，第三金屬層包含第四金屬線，第四金屬線位于介電元件上方或下方并橋接第二金屬線和第三金屬線。

其中：第四金屬線在第二方向上定向；以及第一方向與第二方向垂直。

其中：第一金屬層進一步包含第五金屬線；以及第二金屬層進一步包含直接鄰接第五金屬線的第六金屬線。

該半導體互連結(jié)構(gòu)進一步包括第四金屬層，形成在第二金屬層和第三金屬層之間，第四金屬層包含：第五金屬線，形成在第二金屬線和第四金屬線之間；以及第六金屬線，形成在第三金屬線和第四金屬線之間。

其中，第五金屬線和第六金屬線均在第一方向上定向。

其中，第一金屬層、第二金屬層和第三金屬層中的至少一層不包含電通孔。

此外，還提供了一種制造半導體器件的方法，包括：在襯底上方形成第一金屬層，第一金屬層包含在第一方向上延伸的多條第一金屬線；在襯底上方形成第二金屬層，第二金屬層與第一金屬層不同，第二金屬層包含在不同于第一方向的第二方向上延伸的多條第二金屬線，第二金屬線被一個或多個介電元件分開，其中，第二金屬線的第一子集直接位于第一金屬線的第一子集上，并且將第二金屬線的第二子集分開的一個介電元件直接位于第一金屬線的第二子集上；以及在襯底上方形成第三金屬層，第三金屬層與第一金屬層和第二金屬層不同，第三金屬層包含位于第二金屬線的第二子集的上方或下方且位于第二金屬層的介電元件的上方或下方的至少一條第三金屬線，其中，第二金屬線的第二子集通過第三金屬線電連接到一起。