CN1641871A - 集成电路组件与其制造方法以及三维集成电路组件 - Google Patents
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Abstract
一种半导体集成电路与其制法,包括一基底与多个微电子组件,每个微电子组件包括一图案化特征(patterned feature)于该基底上,其中该图案化特征(patterned feature)包括至少一电性接触窗,此集成电路也包括多层内联机层用以将电能分布至多个微电子组件,此内联机层包括多个导体构件与每个内联机层相对应,其中该至少一随后形成的内联机层的构件与至少一与其相邻的内联机层的构件岔开,此集成电路组件尚包括多个接合垫与至少一个内联机层的多个构件接触。
Description
技术领域
本发明有关于一种集成电路组件与其制造方法,且特别有关于一种具有岔开内联机的集成电路组件。
背景技术
集成电路是藉由制程以于半导体基底上形成一种或多种组件(即电路组成),当制程与材料改善时,半导体组件几何图尺寸由数十年前第一次制作后持续缩小,例如,电路制程已可制造小于90nm的组件几何尺寸,然而,组件几何尺寸的缩小常会产生许多新的挑战需要克服。
当电子组件尺寸小于90nm时,电能效率和分布就成为影响组件效能的议题。新的集成电路具有多层导体内联机层,以提供电能分布给多个微电子组件,然而,利用现今微电子产品的内联机设计并无法得到理想的组件效能。
有鉴于此,业界亟需提出一种集成电路组件与方法以解决上述议题。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的之一就是提供一种集成电路组件与其制造方法,以解决上述问题。
为达上述目的,本发明提供一种集成电路组件,包括:一基底;多个微电子组件,每个此微电子组件包括一图案化特征(patterned feature)位于上述基底上,其中该图案化特征(patterned feature)包括至少一个电性接触窗;多个内联机层用于至上述多个微电子组件的电能分布,此多个内联机层包括多个导体构件,此多个导体构件与每个内联机层相连,其中至少一随后形成的内联机层的构件与至少一与其相邻的内联机层的构件岔开;以及多个接合垫与至少一个上述多个内联机层的构件连接。
为达上述目的,本发明尚提供一种集成电路组件的制造方法,包括:提供一基底;形成多个微电子组件,每个此微电子组件包括一图案化特征(patterned feature)位于上述基底上,其中该图案化特征(patternedfeature)包括至少一个电性接触窗;形成多个内联机层用于至上述多个微电子组件的电能分布,此多个内联机层包括多个导体构件,此多个导体构件与每个内联机层相连,其中至少一随后形成的内联机层的构件与至少一与其相邻的内联机层的构件岔开;以及提供多个接合垫与至少一个上述多个内联机层的构件连接。
为达上述目的,本发明尚提供一种三维集成电路组件,包括:一基底;多层微电子组件层,每层此微电子组件层包括多个微电子组件,且多层内联机层用于至此多个微电子组件的电能分布;一中间内联机层包括多个导体内联机用于与该微电子组件层电性接触;以及多个接合垫与至少一个上述多个微电子组件层的构件接触。
附图说明
图1为一剖面图,用以说明本发明一实施例的微电子集成电路组件结构。
图2为一剖面图,用以说明本发明一实施例的分层交错带状内联机结构。
图3为一剖面图,用以说明本发明另一实施例的分层交错带状内联机结构。
图4为一剖面图,用以说明本发明一实施例的集成电路组件结构。
图5为一剖面图,用以说明本发明另一实施例的集成电路组件结构。
符号说明:
100~薄片
105~基底
110~内联机空间
120~接合层
130~导体垫
140~组件层
150~微电子组件
160、160a~160g~电性接触窗
200~分层交错带状内联机结构
220、230、240、250~内联机层
222、232、242~导体内联机条
224、234、244、322、324a~324g、334f~334g~介层插塞
226、236、246、256、258~连接
252~Vss垫
254~Vcc垫
300~分层波浪交叉条状内联机结构
310~波浪状导体内联机条
320、330、340、350~内联机层
400、500~集成电路组件
402~掺杂井
420、430~绝缘层
440~垂直内联机
450~水平内联机
510、520~组件层
530~堆栈层
540~中间内联机
具体实施方式
本发明是有关于一种集成电路组件与其制造方法,且特别有关于一种具有岔开内联机的集成电路组件,这些内容将藉由下列许多不同的实施例与例子来帮助了解。下列特定实施例的组成与排列是为了简化本发明,并非用以限定本发明。此外,本发明会在许多例子中重复使用相同的符号与/或文字,这是为了简化与清楚的缘故,并不是表示这些实施例与/或组成间有关系。
图1为一剖面图,用以说明本发明实施例的微电子集成电路组件薄片100,此薄片100包括内联机空间110、接合层120、组件层140与基底105。
内联机空间110包括多个图案化的导体内联机层,此内联机层为导体材料,如Cu、Al、Mo、MoSi、Ni、NiSi、TiN、TaN、Ti、Ta、SiC、CoSi、WSi与/或其它材料,且此内联机层也可被低介电常数材料所覆盖。
接合层120包括多个导体垫130,且此导体垫130周围被绝缘材料所包围,且此导体垫130为导体材料,如Pt、Al、Cu、Ag、Au、Ni、Mo与/或其它导体材料,此导体垫130也可包括多个附属的图案化特征(patterned feature),以使周围介电材料的机械应力下降,此附属的图案化特征(patternedfeature)可包括多个比导体垫130还要小的小区块(blocks),位于接合层120中的导体垫的数目与微电子组件150的数目、芯片(未显示)的尺寸、最小组件特征尺寸、最小组件栅极厚度与/或其它组件参数相关,例如,芯片尺寸可介于4~100mm2间、微电子组件的数目约在4千万至100亿间、最小组件特征厚度约在3~800埃间,因此,导体垫130的数目是由集成电路组件100所决定,其中该导体垫130的数目约在2~512个间。
组件层140包括多个微电子组件150,此微电子组件150可由一般基底形成、形成于一般基底中或形成于一般基底上,且此微电子组件150与基底105的组成与制造类似。当然集成电路组件100还包括其它型态的基底105或复合基底,这些都包括在本发明的范围内。此外,每个微电子组件150都包括至少一个电性接触窗160。
每个微电子组件150都可包括一个或多个晶体管、栅极、电子程序化只读存储器(Electrically Programmable Read Only Memory,简称EPROM)单元、电子抹除式只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read OnlyMemory,简称EEPROM)单元、静态随机存取内存(Static Random Access Memory,简称SRAM)单元、动态随机存取内存(Dynamic Random Access Memory,简称DRAM)单元与/或其它微电子组件(之后统称为微电子组件)。
上述具有多个微电子组件150的基底105包括一层或多层材料、结构或其它特征,这些都可藉由习知方式形成,如浸入式光微影、无光罩光微影、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、电浆增进式化学气相沉积(PECVD)、原子层沉积(ALD)与/或其它制程技术,另外,一般与/或未来所发展的微影、蚀刻与其它制程也可用来定义沉积层以形成集成电路组件100。
基底105可为绝缘层覆硅(silicon-on-insulator,简称SOI)基底,且可包括硅、砷化镓、氮化镓、应变硅、碳化硅、碳化物、钻石与/或其它材料。
请参阅图2,分层交错带状内联机结构200包括组件层140与多个内联机层220、230、240与250,此内联机层220、230与240包括多条导体内联机条222、2 32与242,且每条导体内联机条222、232与242都包括多个电性接触窗或介层插塞224、234与244,以提供与电性接触窗160与/或其它导体内联机条的接触。此导体内联机条222、232与242可形成许多种图案,如矩形、圆形或线形,但上述这些图形并非用以限定导体内联机条222、232与242的图案。导体内联机条222、232与242可提供电子讯号或电能(共同的电能)至多个微电子组件150上,且其中至少一条导体内联机条222、232与242提供接地电位Vss与/或外部电能供应的电位Vcc(未显示),因此,部分导体内联机条222、232与/或242可提供接地电位Vss,而其它的导体内联机条222、232与/或242则可提供电能供应电位Vcc,除此之外,导体内联机条222、232与/或242也可提供其它内部或外部电能。导体内联机条222、232与242可直接位于内联机层220、230与240中,如导体内联机条222可与导体内联机条232垂直且/或与导体内联机条242方向一致,且每条导体内联机条222、232与/或242可再与微电子组件150以及/或其它导体内联机条接触。此外,导体内联机条222、232与/或242可利用介电材料包围使电性绝缘,此电性绝缘或虚设(dummy)的导体内联机条可缓和应力与/或作为制程上(如化学机械研磨)指示制程完成的指标。
在其它实施例中,用于接地电位Vss与/或电能供应电位Vcc上的导体垫130的数目可根据内联机层220、230与240中的导体内联机条222、232与242的结构来决定,因此,Vcc导体垫130的数目与/或Vss导体垫130的数目可介于2~512间,且增加接地电位Vss与/或电能供应电位Vcc的导体垫130的数目可减少漏电与噪声,其中微电子组件150所具有最小的特征介于1500~3埃间。
在一实施例中,内联机层220包括多条导体内联机条222,此导体内联机条222经由介层插塞224与每个半导体组件150的电性接触窗160连接,此连接在图2中以虚线226表示,另外,导体内联机条222可交替地与微电子组件150连接,也可岔开地与多个微电子组件150连接,如导体内联机条222交替地与微电子组件150连接时,此连接可与组件层140平面呈水平与/或对角关系,也就是介层插塞224与位于微电子组件150上的接触窗160交替地连接,其中在每条导体内联机条222中的介层插塞224可有2、3、4、8、24、32、64与/或其它数目个,且此导体内联机条222的宽度约在1600~5埃间。
在一实施例中,内联机层230包括多条导体内联机条232,此导体内联机条232经由介层插塞234与导体内联机条222电性连接,此连接在图2中以虚线236表示,此外,导体内联机条232可交替地与导体内联机条222连接,且也可岔开地与多个微电子组件150与/或导体内联机条222连接,如导体内联机条232可交替地与的微电子组件150与/或导体内联机条222连接,此连接可与内联机层230平面呈水平与/或对角关系,也就是介层插塞234可交替地与导体内联机条222连接,其中在每条导体内联机条232中的介层插塞234可有2、3、4、8、24、32、64与/或其它数目个,且此导体内联机条232的宽度约为1800~5埃。
在一实施例中,内联机层240包括多条导体内联机条242,此导体内联机条242经由介层插塞244与导体内联机条232与/或导体内联机条222电性连接,此连接在图2中以虚线246表示,此外,导体内联机条242可交替地与导体内联机条232连接,且也可岔开地与多个微电子组件150与/或导体内联机条222与232连接,如导体内联机条242可与交替地与微电子组件150与/或导体内联机条222与232连接,此连接可与内联机层240平面呈水平与/或对角关系,也就是介层插塞244可交替地与导体内联机条232与/或222连接,其中在每条导体内联机条242中的介层插塞244可有2、3、4、8、24、32、64与/或其它数目个,且此导体内联机条242的宽度约为2000~5埃。
在一实施例中,内联机层250包括多个Vss垫252与Vcc垫254与导体内联机条242与/或232、222电性连接,此连接在图2中以虚线256、258表示。
图3为另一分层波浪交叉条状内联机结构300的实施例,包括组件层140、多层内联机层320、330、340与350。
结构300的配置与结构200类似,不同的地方在于内联机层320、330与/或340可包括多条波浪状导体内联机条310,此波浪状导体内联机条310包括内联机,其中的V纹路与/或凹处的构成与集成电路组件100的深度相关,且此波浪状导体内联机条310可提供更高密度的介层插塞320~322,进一步使芯片尺寸得以缩小。
结构300中的多层内联机层320、330、340与350也具有电性连接的功能,如在内联机层340中,每个介层插塞344可与介层插塞334f~334g连接,而在内联机层330中,介层插塞334可与介层插塞324a~324g连接,内联机层320与组件层140的电性连接可利用介层插塞324a~324g与接触窗160a~160g连接,另外,多个324d~324e与接触窗160d~160e连接。
图4为集成电路组件400的剖面图之一,且是将微电子组件150与导体内联机条322、332与342作结合,如集成电路组件400包括多个微电子组件150,其中一个或多个微电子组件150大致类似,且基底105可包括一种或许多种一致或互补式掺杂井402,在此实施例中并未限于任何特定掺杂质或组合,且掺杂井402可利用硼为p型掺杂质且以氘硼化合物为n型掺杂质,此氘硼化合物可利用含氘电浆的硼掺杂钻石层的电浆处理形成。
在一实施例中,掺杂井402可利用高密度电浆源形成,此高密度电浆源在真空环境下的碳对氘比为0.1~5%,而硼的掺杂可由混合硼与碳/氢气提供,其中含硼气体可包括B2H6、B2D6与/或其它含硼气体,而硼掺杂浓度可依含硼气体量在制程中作调整,此制程大气压力为0.1mTorr~500Torr,且基底105的温度可维持在150~1100℃间,高密度电浆可由微波电子回旋共振(microwave electron cyclotron resonance,简称ECR)电浆、螺旋波电浆、诱导式偶合电浆与/或其它高密度电浆源产生,如ECR电浆可利用介于800~2500瓦的微波能。
如上所述,掺杂井402也包括基底105中的n型氘硼化合物区,此化合物区可藉上述的氘电浆在硼掺杂区中形成氘硼掺杂区,如先藉由光阻或其它类型罩幕覆盖选定的基底105,以使硼掺杂区暴露出,再利用含氘的电浆来处理此硼掺杂区,其中氘离子可终结悬浮键,以使p型硼掺杂区转变成n型氘硼化合物区。此外,氘可以氚、氢与/或其它含氢气体来取代,而n型区的浓度一般藉由基底105的直流电(DC)或射频(RF)偏压所控制,上述制程尚可在基底105形成轻掺杂源极/汲极区,当然其它一般与/或未来所发展的制程也可用以形成源极/汲极区。
集成电路组件400也包括一层或多层绝缘层420、430置于微电子组件150上,此可包括多层绝缘层的第一绝缘层420可被平坦化,以在多个微电子组件150上提供一平坦表面。
集成电路组件400也包括垂直内联机440,如一般的介层插塞或接触窗,以及水平内联机450(在文中的空间描述只是作为说明参考用,并非用以限定本发明的揭露),内联机440可延伸过一层或多层绝缘层420、430,且内联机450可延着绝缘层420、430或沟槽延伸,在一实施例中,一个或多个内联机440、450具有双镶嵌结构,此内联机440、450的形成如下:先藉由蚀刻或其它图案化制程处理绝缘层420、430,接着在其中填入折射与/或导体材料,如氮化钽、铜与铝。
请参阅图5,此图为本发明实施例中的集成电路500的剖面图,此集成电路组件500为微电子组件150的另一个环境,且与导体内联机条222、232与242共存,如集成电路组件500包括多个微电子组件150,其中一个或多个微电子组件150可大致类似,且集成电路组件500也包括多层组件层510与520,此组件层510与520可利用类似于集成电路组件400与/或100的制造方法来制造,此制造方法为熟习此技艺之人士所熟知,且集成电路组件500尚包括堆栈层530。
此堆栈层530包括多个中间内联机540与多层绝缘层510与520。
堆栈层530可包括低介电常数材料如SiO2、SiN、SiC与/或其它材料,也可包括硅与/或半导体层以提供基底给绝缘层520,如堆栈层530可藉由金属诱导横向结晶(metal-induced lateral crystallization,简称MILC)制程形成,此MILC制程可包括在形成非结晶硅层之后再进行多孔SiO2层的沉积,其中一晶种金属层可形成在多孔SiO2层上,此晶种金属可使非晶硅层的侧结晶于约400~600℃间的温度形成,此金属晶种层可包括镍、钴、钨、钛、钽、钼与/或其它材料,在结晶之后,可藉由电浆与/或化学蚀刻将其移除,此堆栈层530尚可包括多层低温多晶硅层于MILC结晶层上,且尚可包括退火处理。
中间内联机540包括多个导体内联机与/或导体内联机条与组件层510与520接触,在一实施例中,一个或多个中间内联机540可具有双镶嵌结构,此中间内联机540的形成如下:先藉由蚀刻或其它图案化制程处理堆栈层530,接着在其中填入折射与/或导体材料,如氮化钽、锗、掺杂硅、铜与/或铝。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明,任何熟习此技艺者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作些许的更动与润饰,因此本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。
Claims (15)
1.一种集成电路组件,包括:
一基底;
多个微电子组件,每个此微电子组件包括一图案化特征位于上述基底上,其中该图案化特征包括至少一个电性接触窗;
多个内联机层用于至上述多个微电子组件的电能分布,此多个内联机层包括多个导体构件,此多个导体构件与每个内联机层相连,其中至少一随后形成的内联机层的构件与至少一与其相邻的内联机层的构件岔开;以及
多个接合垫与至少一个上述多个内联机层的构件连接。
2.根据权利要求1所述的集成电路组件,其中部分的内联机层的构件与接地电位电性接触。
3.根据权利要求1所述的集成电路组件,其中部分的内联机层的构件与电源电位电性接触。
4.根据权利要求1所述的集成电路组件,其中该内联机层的内联机与每个该微电子组件的至少一个接触窗电性接触。
5.根据权利要求1所述的集成电路组件,尚包括:
一第一层包括多条导线与至少一该微电子组件电性接触;
一第二层包括多条导线与上述第一层的导线正交,此第二层的导线与上述第一层的导线电性接触;
一第三层包括多条导线与上述第二层的导线正交,此第三层的导线与上述第二层的导线电性接触;以及
多个介层插塞用以连接上述第一层至上述第二层及连接上述第三层至上述第二层。
6.根据权利要求1所述的集成电路组件,其中该基底包括钻石、应变硅与/或碳化硅。
7.一种集成电路组件的制造方法,包括:
提供一基底;
形成多个微电子组件,每个此微电子组件包括一图案化特征位于上述基底上,其中该图案化特征包括至少一个电性接触窗;
形成多个内联机层用于至上述多个微电子组件的电能分布,此多个内联机层包括多个导体构件,此多个导体构件与每个内联机层相连,其中至少一随后形成的内联机层的构件与至少一与其相邻的内联机层的构件岔开;以及
提供多个接合垫与至少一个上述多个内联机层的构件连接。
8.根据权利要求7所述的集成电路组件的制造方法,其中部分的内联机层的构件与接地电位电性接触。
9.根据权利要求7所述的集成电路组件的制造方法,其中部分的内联机层的构件与电源电位电性接触。
10.根据权利要求7所述的集成电路组件的制造方法,尚包括:
提供一第一层包括多条导线与至少一该微电子组件电性接触;
形成一第二层包括多条导线与上述第一层的正交,此第二层的导线与上述第一层的导线电性接触;
形成一第三层包括多条导线与上述第二层的正交,此第三层的导线与上述第二层的导线电性接触;以及
提供多个介层插塞用以连接上述第一层至上述第二层及连接上述第三层至上述第二层。
11.根据权利要求7所述的集成电路组件的制造方法,其中该基底包括钻石与/或应变硅。
12.一种三维集成电路组件,包括:
一基底;
多层微电子组件层,每层此微电子组件层包括多个微电子组件,且多层内联机层用于至此多个微电子组件的电能分布;
一中间内联机层包括多个导体内联机用于与该微电子组件层电性接触;以及
多个接合垫与至少一个上述多个微电子组件层的构件接触。
13.根据权利要求12所述的三维集成电路组件,其中该微电子组件包括一图案化特征位于该微电子组件层中,其中该图案化特征包括至少一电性接触窗。
14.根据权利要求12所述的三维集成电路组件,其中该多个构件与每层该内联机层相对应,其中该至少一随后形成的内联机层的构件与至少一与其相邻的内联机层的构件岔开。
15.根据权利要求12所述的三维集成电路组件,其中该中间层尚包括:
一介电层随后形成在至少一层该微电子组件层上;
一第一半导体层包括硅;
一导体晶种层包括一金属于上述第一半导体层上;
一第二半导体层包括硅。
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