TW557583B - A multi-layer inductor formed in a semiconductor substrate - Google Patents

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Paul Arthur Layman
J Ross Thomson
Mohamed Laradji
Michelle D Griglione
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Description

557583 A7 _B7__ 五、發明説明（彳） 發明領域 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明是關於一種形成在積體電路基體上的電感，更 具體而言是關於一種其核心跨距積體電路之至少三個金屬 層的電感。 發明背景 目前在對於無線通信與較小無線通信裝置之需要的革 新上針對於無線電通信電子裝置的最佳化與微型化有著相 當的進步。在裝置的操作上這些裝置的被動元件（諸如電 感、電容器與變壓器）扮演一個必須的角色，因此必須努 力去減小此類元件的尺寸並改良其製造效率。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在電子通信裝置之效能中扮演不可或缺角色的電感是 一種包含複數個繞線的電磁元件，其通常是由磁金屬或是 絕緣器所組成的核心所圈住。磁核心的使用得到較高的電 感値。該電感係數也會受到線圈匝數目的影響；具體而言 ，電感係數與匝的數目平方成比例。此電感値也受到核心 的半徑與其他物理因素的影響。習知的電感是以螺旋狀的 方式形成（也可稱爲螺線管形）或是環形管。 將操作通信頻率持續配置到較高的頻寬中，電感損耗 會因提高的漩渦電流與集膚效應損耗而增加。爲了使用於 以較低頻率操作的裝置中，可藉由應用特定主動裝置來模 擬電感。但模擬電感在較高頻率上比較困難實現，其具有 有限的動態範圍且會將額外且不理想的雜訊注入操作電路 中 0 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -4- 557583 A7 B7 五、發明説明（2 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} Q (或是品質因素）是重要的電感價値特徵。Q測量出 電感電抗對有感電阻的比率。當電感電流圖示爲輸入信號 頻率的函數時，高Q電感表現出狹窄的峰値，其中峰値代 表在電感共振時的頻率。高Q電感通常在以窄頻寬操作之 頻率決定電路中是相當重要的。因爲Q値爲有感電阻的反 函數，所以將電阻最小化以提高Q是相當重要的。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 大部分的個人通信裝置組合有利用半導體技術所製造 的積體電路主動元件，諸如矽或鎵砷化物。先前技藝教導 所發展之特定整合平面電感（包括環形或螺旋形）以達成 與矽爲基礎之積體電路製造處理的相容性。然而，此類平 面電感傾向於在操作頻率上遭受到高度損耗與低Q因素。 這些損耗與低Q因素一般是歸因於因使用薄且相當高電阻 率的導體，而因寄生電容與電阻性損耗所造成的介電損耗 。習知平面電感的另一個缺點是因垂直於半導體基體表面 的磁場線。這些封閉環路磁場線進入該電感之上、之旁與 之下的材料中。介電材料的穿透力提高了電感損耗與降低 了電感的Q因素。同時，除非電感是置於與形成於矽中之 下層主動電路元素有相當距離之處，電感磁場會感生進入 電流而因此瓦解了下層主動元件的操作。 隨著積體電路主動裝置越發展越小且越高速地操作， 互連系統不應增加對裝置信號的處理延遲。當較長的互連 與較小的互連斷面提高了互連電阻時，習知鋁互連金屬化 的使用限制了電路的操作速度。同時，當電路元件數目增 加時，在鋁與矽表面之間的相當小接觸阻抗會產生相當大 本紙張尺度適用中國國家標準（ CNS ) A4規格（210X297公釐) ' " -5- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 557583 A7 _B7_ 五、發明説明（3 ) 的整體電阻。另外也難以將鋁以高寬高比沉積於穿孔與插 塞中，其中寬高比被界定爲穿孔厚度對直徑的比率。 給定這些缺點，銅便成爲互連的選擇，因爲銅是優於 銘的導體（相較於銘的3.1 micro-ohm其電阻爲1.7 microohm) ， 較不易 受到電子遷移 ，能夠被以較低 的溫度 來沉積 (所以避免裝置參雜物輪廓上的介電效應），且在高寬高 比的插塞中適用爲插塞材料。能夠藉由化學蒸氣沉積、濺 射、電鍍與電解電鍍來形成銅互連。 波紋處理是一種形成主動裝置銅互連的技術。先將溝 形成於介電層的表面中，再將銅材料沉積於其中。通常溝 會被塡滿，需要化學與機械拋光步驟以將表面再平面化。 此處理提供較好的尺寸控制，因爲其可消除在傳統圖樣與 蝕刻互連處理中所產生的尺寸變化。雙波紋處理將波紋處 理延伸，同時從銅中形成下層穿孔與互連溝。先形成穿孔 插塞再形成金屬溝。隨後的金屬沉積步驟塡充穿孔與溝， 形成一完整的金屬層。化學與機械拋光步驟將頂面或是基 體進行平面化。 美國專利案號第6,008，102說明用以形成三度或螺旋狀 電感的處理，其藉由習知的及多個圖樣、鈾刻與沉積步驟 所形成的銅層來形成該電感。利用與溝之形成與塡充不同 的步驟形成有多個互連穿孔並塡充以金屬。 發明槪述 爲了提供進一步半導體基體上與主動裝置相關之電感 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇><297公釐） τγ Λ------IT------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -6 - 557583 A7 ___ B7_ 五、發明説明（4 ) 的製造發展，提供有用以形成在習知積體電路之金屬層間 電感的架構與處理，其中電感核心區域大於先前技藝的電 感，其導致較高的電感係數値及較高優點的Q特徵。同時 ，根據本發明之學說所形成的電感在積體電路之相當微小 的區域中具有理想的低電阻（及所以高Q )。一種用以形 成此類電感的技術爲雙波紋處理。 根據本發明的一實施例，複數個平行的下方導電條形 成在半導體基體上方，其中已先形成主動元件。第一與第 二垂直導電穿孔口形成在每個下方導電條之第一與第二的 相對邊緣上，且將導電材料沉積於穿孔口中以形成第一與 第二導電穿孔。將兩個額外的穿孔口形成於與第一與第二 導電穿孔的垂直對準中並塡充以金屬以形成第三與第四導 電穿孔。然後形成複數個上方導電條，其中上方導電條的 平面與下方導電條的平面相交，因此一上導電條的第一邊 緣位在下方導電條之第一邊緣的上方，且兩個邊緣是藉由 第一與第三導電穿孔而互連。上方導電條的第二邊緣位在 下個平行下方導電條之第二邊緣的上方，且這些邊緣是藉 由第二與第四導電穿孔成電性連接。所以該電感包含各別 繞線的螺旋。 根據本發明的另一個實施例，複數個平行的下方波紋 溝或窗形成在置於現存基體上之介電層的第一多層堆疊中 。該溝塡充以銅。兩個垂直的導電穿孔形成於與每個下方 波紋溝之每個邊緣的電性通信中，且銅沉積於其中。接著 ，根據雙波紋處理，一另外複數個穿孔與上方溝形成於置 本紙張尺度適用中國國家標準（ CNS ) A4規格（210 X 297公釐） ' -7- I"^--:‘-----Λ-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 557583 A7 B7 五、發明説明（5 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 於第一堆疊上之絕緣層的第二多層堆疊中。下方波紋溝的 垂直平面與上方波紋溝的垂直平面相交。與每個上方溝相 關的一對穿孔垂直對準於先前形成之連接於下方溝的穿孔 。此另外的複數個穿孔與上方溝被塡充以銅，最好是利用 電鍍，然後將該表面進行化學與機械拋光步驟。因爲下方 與上方波紋溝的平面相交，所以形成由導電穿孔所互連之 上方與下方波紋溝的螺旋狀接續。 簡單圖示說明 鑒於以下的本發明說明與附圖可使本發明得到更輕易 的了解以及進一步的優點與使用，其中： 圖1至圖9爲根據本發明連續製造步驟中一製造實施 例的電感結構斷面圖。 圖10至圖12顯示根據本發明學說所形成之替代電感 結構的俯視圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 根據一般實際操作，並未限制各種裝置特徵，但強調 與本發明相關的特定特徵。在整個圖形與內文中參考符號 代表相似的元素。 元件對照表 20 阻障層 22 絕緣層 24 硬遮罩層 3〇 溝（窗） 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -8 - 557583 A7 B7 五、發明説明（6 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 32 阻障與種晶層 34 金屬-1澆道層 40 阻障層 42 絕緣層 48 蝕刻停止層 50 絕緣層 52 硬遮罩層 60 穿孔口 62 穿孔口 64 阻障與種晶層 65 導電穿孔 66 導電穿孔 67 金屬-2穿孔層 68 金屬-2穿孔層 70 阻障層 72 絕緣層 74 鈾刻停止層 76 絕緣層 78 硬遮罩層 84 穿孔口 86 穿孔口 100 溝 101 端 102 端 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -9- 557583 A 7 B7 五、發明説明（7 ) 106 導 電 穿 孔 107 導 電 穿 孔 108 金 屬 -3 穿 孔 層 109 金 屬 -3 穿 孔 層 110 金 屬 -3 澆 道 120 導 電 堆 疊 122 導 電 堆 疊 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明的詳細說明 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 用以形成根據本發明之電感的處理開始於圖1，其中複 數個絕緣層形成在現有的積體電路基體上，其傳統上包括 複數個主動元件。典型而言，在習知製造處理的此時，主 動裝置沒有形成金屬互連層；只有形成用以存取主動裝置 區的穿孔或窗。阻障層20置於半導體基體的表面上，且最 好是以鉬、鉬氮化物、鈦或鈦氮化物所形成。其次在阻障 層2〇上形成絕緣層22，其最好是從相當低的介電常數材料 所形成。低介電的二氧化矽、黑鑽石與珊瑚適用於作爲絕 緣層22。二氧化矽的相關介電常數爲約3.9。所以低的介電 常數一般被視爲小於3.〇。此低介電常數材料會減少內層的 電容以及信號間的電位串音，雖然在另一個實施例中能夠 使用習知的二氧化矽。能夠利用化學蒸氣沉積來形成阻障 層2 0與絕緣層2 2。 絕緣層22上方之層24包含一個二氧化矽的硬遮罩。 爲了蝕刻硬遮罩下方的一層或多層，將光阻施加在硬遮罩 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -10- 557583 A7 B7 五、發明説明（8 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 上，圖樣出光阻，然後將該圖樣從光阻轉移到硬遮罩。將 光阻移除並利用硬遮罩圖樣執行蝕刻步驟。此處理有利於 提供較好之蝕刻特徵的尺寸控制。除了硬遮罩，能夠利用 習知的光阻圖樣與鈾刻步驟。如圖2中所示，在任一例中 ,利用適當的蝕刻劑將窗或溝3 0形成於絕緣層22與硬遮 罩層24中。然後藉由蝕刻將在溝30底部之阻障層20的暴 露區移除。一般而言，圖樣與蝕刻步驟不會允許尖角結構 形狀的形成，所以從上方俯視來看，窗與溝是典型的圓形 、橢圓形、或具有相當直的邊緣且在邊緣間具有圓角。 回到圖3，沉積出阻障與種晶層32。典型而言，這是 由兩個步驟所完成的。首先將阻障材料濺射到溝30中。鉬 、鉬氮化物、鈦與鈦氮化物爲阻障層的適用材料。其次， 最好是利用濺射沉積出薄的銅種晶層。該種晶層必須作爲 電鍍銅的開始層。也可以利用習知的化學蒸氣沉積與電鍍 處理來沉積阻障與種晶層32的阻障材料與種晶材料。最好 是利用電鍍銅來形成金屬-1澆道層3 4。電鍍特別有益處， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因爲它能夠在低溫以及相當低的成本下執行。此低溫沉積 的特徵是有利的，它可避免半導體基體之主動區中參雜物 輪廓的改變。然後將此基體進行化學機械拋光以從除了金 屬-1澆道34內之外的所有區中移除電鍍銅。用以在絕緣層 中沉積銅層的處理是爲熟知的波紋處理。其提供良好的尺 寸控制，因爲其消除了習知金屬圖樣與蝕刻處理中產生的 變化，其中穿孔與互連是形成於兩個分開的步驟中。波紋 處理與雙波紋處理的細節將於以下的參考中討論，結合於 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -11 - 557583 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（9 ) 文中作爲參考：C. K. Hu et. al.，Proceedings MRS Symposium on VLSI, vol. 5，p.369 ( 1990) ; B. Luther et. al·，Proceedings VMIC, vol.10,p.1 5 ( 1994 ) ； D. Edelstein, Proceedings ECS Mtg.，νο1·96-2，ρ· 33 5 ( 1 995 ) o 在特定電路組態中，必須將金屬-1澆道34連接到基體 中的底層主動裝置區。例如金屬-1澆道的一端作爲用以連 接到電路中之其他元件的電感終端。這可藉由先形成穿孔 口的雙波紋處理來完成，該口是用以將金屬-1澆道的一端 連接到底層裝置區的。第二個步驟形成窗30，第三個步驟 同時塡充穿孔口與溝30以形成導電穿孔與金屬-1澆道34 。藉由此技術，金屬-1澆道34會連接到底層裝置區。此導 電穿孔也可藉由習知的處理來形成，然後將金屬-1澆道34 形成於其中的電性接點中。 如圖4中所示，在金屬-1澆道34與層20、22與24的 鄰近區上形成一個四層的堆疊。如圖所示先沉積阻障層40 (最好是鈦氮化物）。最好具有相當低介電常數的絕緣層 42形成在阻障層40上，且包含低介電常數的二氧化矽、黑 鑽石或珊瑚。低介電常數材料的使用有利於減少內層的電 容以及內層串音，但是絕緣層不需要包含低介電材料。例 如由氮化矽所形成的蝕刻停止層48形成在絕緣層42的上 方。另一個絕緣層5 0 (最好具有低介電常數）形成在蝕刻 停止層48上方。硬遮罩層52形成在絕緣層50的上方。如 上文所述，可以利用習知的光阻與遮罩材料來取代硬遮罩 層5 2 〇 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） —AwIT (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -12- 557583 A7 B7 五、發明説明（1〇 ) 來到圖5，應用硬遮罩層52的遮罩步驟定義出穿孔口 60與62形成的區域，向下延伸至阻障層40。藉由蝕刻將 阻障層40之暴露於穿孔口 60與62的區移除掉。此時在製 造處理中，積體電路可能有其他區域需要金屬-2層與底層 裝置區互連，所以當形成穿孔口 60與62時，會圖樣與蝕 刻出這些用於互連的穿孔口。應該注意到的是此時如圖5 中的金屬-1澆道34可能被定位平行於半導體基體的正面（ 雖然並不一定需要），所以穿孔口 60 (以及以下將討論的 所有元素）與穿孔口 62 (以及所有形成於其上的元素）是 位於相同的垂直平面中。見圖1 〇。 如圖6中所示，阻障與種晶層64沉積於穿孔口 60與 62中。此處理與材料和圖3有關的阻障與種晶層32相同。 然後最好是在穿孔口 60與62中電鍍銅，藉由化學與機械 拋光步驟以將頂面平面化。此時，穿孔口 60與62之下部 的銅區可稱爲導電穿孔65與66。穿孔口 60與62之上部中 的銅材料被稱爲金屬-2穿孔層67與68。 如圖7中所示，多層的堆疊形成在現存的層上，其中 各層的材料最好是與圖4相關之多層堆疊所使用的相同。 特別的是，隨後形成的層包括阻障層70、絕緣層72 (最好 是包含具有低介電常數的材料）、蝕刻停止層74、絕緣層 76 (最好是包含具有低介電常數的材料）與硬遮罩層78。 穿孔口 84與86形成於其中，利用硬遮罩層78來圖樣與蝕 刻表面。將阻障層70之暴露於穿孔口 84與86的區移除掉 。此時金屬-2穿孔層67與68的頂面分別與穿孔口 84與 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ' "~ -13- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、π
Aw. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 557583 A7 B7 五、發明説明（H ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 86對準。接著如圖8中所示在基體中形成溝100。溝100 向下延伸至蝕刻停止層74。在較佳實施例中，爲了在蝕刻 停止層74有效地停止蝕刻處理，應監督蝕刻處理以分析從 材料所蝕刻出來的副產品。在此例中，當偵測到蝕刻停止 層74的材料時便結束蝕刻處理。因此，溝1 00僅向下延伸 至蝕刻停止層74。應該注意到的是溝100與金屬_1澆道34 不在同一個平面中。溝100的一端101反而在圖8的前景 中，而一端102在背景中。此方位淸楚地顯示於圖10中。 所以可以看到在溝1 00中後來形成的導電材料，如下文中 所述，將互連兩個連續的金屬-1澆道。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如圖9中所示，阻障與種晶層1 04被沉積以限制銅擴 散進入絕緣層以及提供隨後之銅電鍍處理的種晶材料。當 蝕刻停止層74作爲阻障用途時，並不需要沿著溝100的底 面形成阻障層，且不需要電鍍種晶層，因爲銅將橫向地從 第三階穿孔84與86的側壁進行電鍍。然後沉積銅，最好 是利用電鍍，如圖9中所示，塡充穿孔口 84與86以形成 導電穿孔106與107、金屬-3穿孔層108與10 9及金屬-3 澆道1 1 〇。然後將此結構進行化學機械拋光以從不理想的區 域移除銅並將頂面平面化。 如上文中所述，金屬-3穿孔層108與金屬-1澆道34不 在同一個垂直平面中。再者，如圖10的俯視圖中所示，有 複數個平行定位的金屬-1澆道34與金屬-3澆道110，其中 互連的結構形成一個Z形的結構。在此實施例中，金屬-1 澆道34爲I形，根據上文，金屬-1與金屬-3澆道34與 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐厂 -14 - 557583 A7 B7 五、發明説明（12 ) 108的組合代表了字母“Z” 。所以金屬-3澆道108透過垂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 直的導電堆疊120 (包含導電穿孔66、金屬-2穿孔層68、 導電穿孔107以及金屬-3穿孔層109)以及垂直的導電堆 疊122 (包含導電穿孔65、金屬-2穿孔層67、導電穿孔 106以及金屬-3穿孔層108)作爲連接連續金屬-1澆道34 的互連結構。在另一個實施例中，金屬-1與金屬-3澆道34 與1 08是互連於Z字形圖樣中以形成連續的導電結構。見 圖1 1 〇 在圖12的實施例中，金屬-1澆道34爲L形，其短段 向後延伸以接觸到金屬-3澆道108，藉由垂直的導電堆疊 120，其包含導電穿孔66、金屬-2穿孔層68、導電穿孔 107以及金屬_3穿孔層109。金屬-3澆道108也爲L形，其 短段電性連接於鄰近的金屬-1澆道34，透過垂直的導電堆 疊122，其包含導電穿孔65、金屬-2穿孔層67、導電穿孔 106以及金屬-3穿孔層108。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 雖然圖形與文中的附屬說明顯示出在積體電路中，金 屬-1與金屬_3層中電感之底部與頂部金屬層的配置，也能 夠應用本發明的發明特徵以使得電感跨距其它的金屬層， 例如繞線的底段能夠置於金屬-2層間，而繞線的頂段能夠 置於金屬-4層或金屬-5層之間。其他的實施例中，其中跨 距不同的金屬層與不同數量的金屬層被視爲屬於本發明的 範圍內。再者，雖然在一實施例中，根據本發明的電感是 利用波紋處理所形成的，但本發明不受限於此技術的使用 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -15- 557583 A7 B7 五、發明説明（13 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 雖然根據本發明的電感已說明是以波紋處理所形成的 ，但本發明不受限於此。也可以利用習知的金屬沉積與触 刻步驟來形成電感，其中形成頂部與底部繞線段的金屬層 是藉由跨距至少3個金屬層的垂直穿孔來互連，即至少一 個金屬層沒有被用來形成繞線段的頂部或底部。 有利的是，根據本發明之學說所形成的多層電感與習 知的CMOS逆流（即互連）處理相容，且在CMOS裝置的 製造處理期間不需要任何另外的遮罩步驟。因爲該導體結 構是由銅所形成，所得到的導體會比以鋁所形成的導體具 有較低的電阻以及較高的Q。較大的電感斷面區域導因於 在基體之不同階上金屬層的使用（例如金屬-1至金屬-3或 金屬-3至金屬-5)且會產生較高的電感係數値。如上文之 處理步驟所顯示，該電感可高度整合於具有其他主動元素 的晶片上或是整合爲一般基體上架構之多模組裝置的一部 份。在電感結構中較少導電材料的使用會降低漩渦電流的 損耗。同時，磁性電路線會因精巧的電感結構而更集中， 而因此提高其電感係數並減少積體電路之最近區上的效應 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 〇 一種建構與處理已說明用以形成半導體基體上之薄膜 多層高Q電感是有用的。雖然已說明本發明的特定應用， 文中所揭露的原則提供一個用以藉由各種方式與各種電路 結構來實施本發明的基礎。在本發明的範圍內可進行各種 修改， 包括使用任何兩金屬層來形成電感導體。本發明只受 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ' -16· 557583 A7 B7 五、發明説明（14 到以下申請專利範圍的限制。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -17-

Claims (1)

  1. 557583 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍1 1. 一種形成積體電路結構的方法，包含： 形成具有上表面的半導體基體； 在上表面上形成多個導體層；及 將兩個導體層互連以形成螺旋狀電感結構，其中在兩 個互連的導體層之間至少有一個未連接的導體層。 2. 根據申請專利範圍第1項所述之方法，其中互連的兩 個導體層包含複數個上方與下方導電條，及其中複數個上 方與下方導電條是位於相交的垂直平面中，其中複數個上 方導電條之第一條的第一端置於複數個下方導電條之第一 條的第一端上方，及其中複數個上方導電條之第一條的第 二端置於複數個下方導電條之第二條的第一端上方，進一 步包含第一垂直導電穿孔的形成，其用以將複數個上方導 電條之第一條的第一端與複數個下方導電條之第一條的第 一端互連，且進一步包含第二垂直導電穿孔的形成，其用 以將複數個上方導電條之第一條的第二端與複數個下方導 電條之第二條的第一端互連。 3. 根據申請專利範圍第1項所述之方法，其中將兩個互 連導體層中的一層形成於積體電路結構的第一金屬層中， 且將兩個互連導體層中的另一層形成於積體電路結構的至 少第三金屬層中。 4 .根據申請專利範圍第3項所述之方法，其中在第一金 屬層中之導體層的一端與在至少第三金屬層中的上層導體 層互連，其中第一導電穿孔從積體電路結構的第一金屬層 延伸至第二金屬層，且進一步有一些另外的導電穿孔，其 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐1 I"T--------Λ-- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -18· 557583 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍2 每個都與第一導電穿孔垂直對準以到達形成在至少第三金 屬層中的導體層。 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁} 5. —種在半導體基體中形成多層電感的方法，包含： 提供半導體基體； 在半導體基體上形成第一絕緣層； 在第一絕緣層中形成複數個平行的第一階金屬澆道； 在第一絕緣層上形成第二絕緣層； 在第二絕緣層中形成複數個第一與第二導電穿孔，其 中在其底端，複數個第一與第二導電穿孔的每一個穿孔皆 分別與複數個第一階金屬澆道之每一個的第一端段與第二 端段呈電性接觸； 在第二絕緣層上形成至少第三絕緣層； 在該至少第三絕緣層中形成複數個第三與第四導電穿 孔，其中複數個第三與第四導電穿孔的每一個穿孔皆垂直· 對準且分別與複數個第一與第二導電穿孔中的一個穿孔呈 電性接觸； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 形成複數個平行第二階金屬澆道，其將在上端的複數 個第三與第四導電穿孔互連； 其中包括複數個第一階金屬澆道之每一個澆道的垂直 平面相交於包括複數個第二階金屬澆道之每一個澆道的垂 直平面，及其中複數個第二階金屬澆道的每一個澆道藉由 第一與第三導電穿孔以及第二與第四導電穿孔互連於連續 的第一階金屬澆道。 6. —種在半導體基體中形成多層電感的方法，包含： 本&張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） 一 -19- 557583 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍3 提供半導體基體； 在半導體基體上形成絕緣層的第一堆疊； 在絕緣層之第一堆疊的一層或多層中形成複數個平行 的第一溝； 在複數個第一溝的每一溝中形成導電材料；以形成複 數個第一階金屬澆道； 在絕緣層的第一堆疊之上形成絕緣層的第二堆疊； 在第二絕緣層的第二堆疊中形成複數個第一與第二導 電穿孔，其中在其底端，複數個第一與第二導電穿孔·的每 一個穿孔皆分別與複數個第一階金屬澆道之每一個的第一 端段與第二端段呈電性接觸； 在絕緣層的第二堆疊之上形成絕緣層的第三堆疊； 在絕緣層的第三堆疊中形成複數個第三與第四穿孔口 ，其中複數個第三與第四穿孔口的每一個皆分別垂直對準· 於複數個第一與第二導電穿孔中的一個穿孔； 在絕緣層之第三堆疊的一些預定層中形成複數個平行 的第二溝，其中複數個第二溝之每一溝的第一端段與第二 端段皆分別對準於複數個第三與第四穿孔口的每一個穿孔 □； 在複數個第三與第四穿孔口及第二溝中形成導電材料 以形成複數個第三與第四導電穿孔以及複數個與其電性接 觸的第二階金屬澆道，其中複數個第三與第四導電穿孔的 每一個皆分別與複數個第一與第二導電穿孔的一個呈電性 接觸； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） I-^---、-----9 — I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1T- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -20- 557583 A8 B8 C8 - ^^ D8 、申請專利範圍4 其中包括複數個第一階金屬澆道之每一個澆道的垂直 平li丨相交於包括複數個第二階金屬澆道之每一個澆道的垂 直平面，及其中複數個第二階金屬澆道的每一個澆道藉由 第〜與第三導電穿孔以及第二與第四導電穿孔互連於連續 白勺/第〜階金屬澆道。 7 ·根據申請專利範圍第6項所述之方法，其中該第一絕 緣堆疊包含底部阻障層與中間介電層。 8 .根據申請專利範圍第7項所述之方法，其中該阻障層 的材料選自鉬、鉬氮化物、鈦與鈦氮化物。 9.根據申請專利範圍第7項所述之方法，其中該中間介 電層的材料包含具有大約小於3 . 〇之相關介電常數的材料。 I 〇.根據申請專利範圍第7項所述之方法，其中該中間 層的材料包含二氧化砂。 II .根據申請專利範圍第7項所述之方法，其中該第一· 絕緣堆疊進一步包含置於中間介電層之上的硬遮罩層，及 其中複數個第一溝是透過該硬遮罩層藉由圖樣與蝕刻所形 成。 1 2 .根據申請專利範圍第6項所述之方法，進一步包含 在該絕緣層的第一堆疊上形成光阻層，及其中複數個第一 溝是透過該光阻層藉由圖樣與蝕刻所形成。 1 3 ·根據申請專利範圍第6項所述之方法，其中形成複 數個第一階金屬澆道的步驟進一步包含： 沿著複數個第一溝之每一溝的內部形成阻障層； 形成鄰接該阻障層的種晶層； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21ϋΧ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -21 - 557583 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍5 在複數個第一溝的每一溝中電鍍金屬；及 將基體的頂面平面化。 14.根據申請專利範圍第13項所述之方法，其中該阻障 層的材料選自钽、組氮化物、鈦與鈦氮化物，及其中阻障 層是藉由化學蒸氣沉積所形成的。 15·根據申請專利範圍第13項所述之方法，其中該種晶 層的材料包含銅，及其中種晶層是藉由化學蒸氣沉積所形 成的。 16.根據申請專利範圍第13項所述之方法，其中該金屬 包含銅。 I7·根據申請專利範圍第6項所述之方法，其中第二與 第三絕緣堆疊包含： 底部阻障層； 置於底部阻障層之上的第一介電層； 置於第一介電層之上的蝕刻停止層；及 置於蝕刻停止層之上的第二介電層。 18. 根據申請專利範圍第17項所述之方法，其中該底部 阻障層的材料選自鉅、鉅氮化物、鈦與鈦氮化物。 19. 根據申請專利範圍第17項所述之方法，其中該第一 與第二介電層的材料包含具有大約小於3.0之相關介電常數 的材料。 2〇·根據申請專利範圍第17項所述之方法，其中該第一 與第二介電層的材料包含二氧化矽。 21·根據申請專利範圍第17項所述之方法，其中該第二 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） --^--------0-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁：> 訂· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -22- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 557583 A8 B8 C8 D8 TV、申請專利範圍6 與第三絕緣堆疊進一步包含置於第二介電層之上的硬遮罩 層，及其中第二與第三溝是透過該硬遮罩層藉由圖樣與蝕 刻所形成。 22. 根據申請專利範圍第17項所述之方法，其中該第二 與第三絕緣堆疊進一步包含置於第二介電層上方的光阻層 ，及其中第二與第三溝是透過該光阻層藉由圖樣與蝕刻所 形成。 23. 根據申請專利範圍第17項所述之方法，其中該絕緣 層之第三堆疊的一些預定層包含該第二介電層。 24. 根據申請專利範圍第6項所述之方法，其中形成該 複數個第一與第二導電穿孔的步驟進一步包含： 在絕緣層的第二堆疊上形成遮罩層； 圖樣及蝕刻該遮罩層以形成複數個第一與第二穿孔口 9 在複數個第一與第二穿孔口中形成阻障層； 在該阻障層上形成種晶層； 在複數個第一與第二穿孔口的每一個穿孔口中電鍍金 屬；及 將基體的頂面平面化。 25. 根據申請專利範圍第24項所述之方法，其中該阻障 層的材料選自鉬、鉅氮化物、鈦與鈦氮化物，及其中該阻 障層是藉由化學蒸氣沉積所形成。 26. 根據申請專利範圍第24項所述之方法，其中該種晶 層的材料包含銅，及其中該種晶層是藉由化學蒸氣沉積所 i氏張尺度適用中國國家榇準（CNS) A4^ (210χ297公釐） 1 -23- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)
    經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 557583 A8 B8 C8 _ D8 六、申請專利範圍7 形成。 27.根據申請專利範圍第6項所述之方法，其中在該複 數個第三與第四穿孔口及第二溝之中形成導電材料的步驟 進一步包含： 在該複數個第三與第四穿孔口的每一個穿孔口及第二 溝之中形成阻障層； 在該阻障層之上形成種晶層； 在該複數個第三與第四穿孔口的每一個穿孔口以及第 二溝中電鍍金屬；及 將該基體的頂面平面化。 28·根據申請專利範圍第27項所述之方法，其中該阻障 層的材料選自鉅、鉬氮化物、鈦與鈦氮化物，及其中該阻 障層是藉由化學蒸氣沉積所形成。 29. 根據申請專利範圍第27項所述之方法，其中該種晶_ 層的材料包含銅，及其中該種晶層是藉由化學蒸氣沉積所 形成。 30. 根據申請專利範圍第6項所述之方法，其中該複數 個第一階金屬澆道與第二階金屬澆道的每一個澆道從俯視 電感的角度來看包含一 L形結構，及其中每個L形結構包 含一短腳段與一長腳段。 31. 根據申請專利範圍第30項所述之方法，其中藉由一 個或多個的第一、第二、第三與第四導電穿孔，該複數個 第一階金屬澆道之其一的短腳段電性連接於複數個第二階 金屬澆道之鄰近一澆道的長腳段。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^ 1T^91 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) -24- 557583 A8 B8 C8 __D8 六、申請專利範圍8 3 2 ·根據申請專利範圍第6項所述之方法，其中包含該 複數個第一階金屬澆道之其一的平面與包含第二階金屬澆 道之其一的平面相交於銳角。 3 3 ·根據申請專利範圍第6項所述之方法，其中該複數 個互連的第一階金屬澆道與第二階金屬澆道形成具有非零 電感係數的導電螺旋狀結構。 34. —種積體電路結構，包含： 半導體基體； 複數個置於半導體基體上方的第一導電條； 導電穿孔的第一堆疊電性連接於複數個第一導電條之 每一條的第一端； 導電穿孔的第二堆疊電性連接於複數個第二導電條之 每一條的第二端；及 複數個第二導電條，其第一端電性連接於導電穿孔之· 第一堆疊的最上方穿孔，而其第二端電性連接於導電穿孔 之第二堆疊的最上方穿孔，其中複數個第二導電條中的一 條置於兩個連續的第一導電條之間，用以將兩個連續的第 一導電條互連。 35. —種多階積體電路結構，包含： 具有複數個絕緣層與複數個導電層於其中的半導體基 iM · 體， 澆道導電部分； 垂直導電部分； 其中下方澆道部分形成於半導體基體的下方導電層中 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X：297公釐） —^---:.·-----Λ — (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 ir. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -25- 557583 A8 B8 C8 D8 穴、申請專利乾圍9 J 其中在下方澆道部分上方的至少兩個或多個導電層以 上形成上方澆道部分； 其中兩個或多個垂直對準的第一穿孔部分在第一下方 澆道部分之第一端與第一上方澆道部分之上層第一端之間 產生電性連接；及 其中兩個或多個垂直對準的第二穿孔部分在第二下方 澆道部分之第一端與第一上方澆道部分之上層第二端之間 產生電性連接。 —7----7----會------1T------#1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -26-
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