TWI293493B - Multiple thickness semiconductor interconnect and method therefor - Google Patents

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TWI293493B TW092112456A TW92112456A TWI293493B TW I293493 B TWI293493 B TW I293493B TW 092112456 A TW092112456 A TW 092112456A TW 92112456 A TW92112456 A TW 92112456A TW I293493 B TWI293493 B TW I293493B
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Description

1293493 玖、發明說明: 此申明木已於2002年5月9日提出美國專利申請,申請案 號為 1〇/141,714。 【憂眉之技術颔域】 -般而言’本發明係關於半導體,更明確地說,本發明 係關於半導體裝置中的互連結構之製造。 【先前技術1 半導體需依據特定之設計規則進行。為利用目標程 序成功ι&知體電路,該等設計規則必須得到滿^。此類 設計規則涉及到各種各樣的性能取捨,包括速率對功率f 電阻對,容、電遷移(eleetrQ_migratic)n)對面積以及其他取 捨。該等取捨係受程序所限制的結果。例如,對於一既定 導體,僅可使用一厚度之一規定金屬層。 、為平衡該等取捨,可利用各種補償方法。標準技術涉及到 首先利用薄金屬來構建電路,從而將電容的影響降到最低。 半導體的斷面面積越大,該半導體與㈣卩金屬的電容性搞合 亦越另外,相鄰於一導體使用介電質材料會產生一固: 電容器。先進互連程序之特徵在於其具有薄介電層。薄介電 質導致導體具有較小的電容,但具有較大的電阻。其他程序 則利用各種介電質材料以減小導體之間的電容性_合,如低 K(低介電常數)材料。低〖介電質的缺點包括機械穩定性、缺 陷度、與金屬化技術的相容性及費用。 因此,需利用具有較大寬度或垂直方向尺寸較厚的金屬 85162 1293493 以將電阻的影響降 體雖然會導致較低 較高的電容。 土取低。然而,具有# + ,知大斷面面積之導 的電阻,但亦舍違+ 4、 印產生較大的電路及通常 示合考慮料特性的結果係冬多層半導體中利用一階 層万案,纟中將各層特定設計為具有不同的導體尺寸1 寺尺寸係依據-特定電容/電阻取检進行訂製。為獲得最佳 的電容及電阻平衡’經常需要複雜的料方案以連接續等 目需要更多的處理步驟’故該等複雜的佈線方案 會導致較大的積體電路及較昂貴的程序。目前利用現有的 熟知程序之設計在性能及大小上皆會受到平衡電容/電阻取 捨中所固有的取捨之限制。 一種熟知的補償方法係將多層金屬用於設計中。例如, 現在的多層之數量可達到九至十二層,將來的程序將具有 用於形成更多層的能力。多層結構為設計者提供各種電阻/ 電容特性,使設計者可根據所需的電特性為一預定功能選 擇一具體金屬層。使用更多金屬層所固有的數個缺點包括 與此類層相關聯的額外處理成本以及額外的大小。導通孔 層需連接兩個或多個導體,且此種導通孔層因各種原因趨 向於出現缺陷。因此,需將對導通孔層的需要及利用降至 最低。 [發明内容Ί 本發明係一種半導體裝置結構’其包括·· 具有一上部表面之一半導體基板; 85162 1293493 昨1包層’其位於該半導體基板之該上部表面之 上; 其具有一第一高 部分,該第二高 /证於該第一介電層中之連續開口 度之一第—部分以及—第二高度之一第 度係大於該第一高度;以及 =包材料,其用以填充該第一部分及該第二部分, 以於該=—部♦中形成-第-載流導線絲該第二部分中 形成:第二載流導線,丨中該第—載流導線及該第二載流 導線郝接JL仙於載送平行於該半導體基板之該上部表面 的電流。 [實施方式】 圖斤丁係具有一半導體基板1 2之一半導體裝置結構1 0 之〆斷面圖。此處應明冑,圖式係為說明的目的而顧示, 未必按比㈣製。於半㈣基板12之—±部表面上形成電 晶體控制電極(即一 CM0S程序的閘極)16及18。將會產生盘 控制電極16及18的電接觸。控制電極16及18具有侧壁間隔 件(未標示數字)及與電晶體裝置有關的其他元件(未顯示)。 雖然此處所顯示者係一電晶體閘極之一互連,但應明瞭此 處所述之互連結構可用於與任何半導體結構電接觸。覆蓋 半導體基板12且圍繞控制電極16及丨8者係一圖案化之介電 質14。於該圖案内形成有覆蓋閘電極16之一導體“及覆業 間電極18之一導體22。導體20提供與閘電極16之電接觸農 而導體22則提供與閘電極IS之電接^萄。 圖2所示係具有覆蓋圖案化之介電質14以及導體⑼及^ 85162 1293493 蝕刻終止層24之半導體裝置結構1〇的一斷面圖。蝕刻 終止層24亦係一介電層。覆蓋蝕刻終止層24者係—介電層 26。介電層26可使用各種介電質製成,包括(但不限於)二氧 ,、TEOS、氣化二氧化石夕及多種可購得的低κ材料了介 電層26具有一頂部部分,其具有不同於緊靠其下方的一 ^ 邵部分之蝕刻特性。视用於介電層26之介電質,蝕刻終止 層24可為任一具有較低蝕刻速率之材料。依據傳統圖案技 術,一圖案化之抗光蝕層?8覆蓋介電層26之一部分。在一 形式中,該圖案化之光阻28係一聚合材料。 圖3所示係發生蝕刻之後的半導體裝置結構⑺之一斷面 圖。介電層26之一部分變薄。利用一第一蝕刻劑於—開口 之-預定位置上㈣介電層26之—曝露的第—或頂部部分 。在一形式中,利用不同於該第—㈣劑之—第二㈣劑 蚀刻介電層24之一曝露之第二或下部部分。蚀刻方法將介 電層26之不存在圖案化之光㈣之—部分移除。光阻^之 邊緣於介電層26之一上表 ^ 4分上產生一斜面或斜邊 。孩傾斜係藉由一角度θ顯示,且不大於約五十度 J < d电層26<上表面仍為該較薄部分及該較厚部分之上 的平面。所㈣之介電層26具有覆蓋該開口之—預定位置 :二-區域以及一第二區域,”第一區域係較第二區 域為溥。 “ W灯川心千竽餸裝置結潜 的一斷面圖,該覆蓋材料3〇 便圖3中所產生之表面形態4 化。聚合材料3 0之目的係Α护似 〜 J你為k供一平面上表面以供進一 85162 1293493 處里永口材料30當作_平面化之層,且係一可移除層。 在一形式中’聚合材料可以-基於N謂lak之材料來實施 。水合材料3G#、-相#較厚的自我平面化材料。應注意, 除水口材料《外,耶可使用其他材料來形成該自我平面化 層。 圖5所不係具有利用標準光學技術圖案化之一圖案化材 料32(半導體裝置結構1〇的_斷面圖。在—形式中,於形 成圖案化材料32之前,部分蚀刻聚合材料%,使其所且有 之一初始厚度於減小。在一形式中,材料32可實施為= 碎光阻。依據-圖案圖案化該光阻,且將該圖案轉移至聚 合材料30。於圖案化材料32中形成開口以覆蓋導體 體 22。 ^ 圖6所示係藉由㈣以移除聚合材料%以及介電層^之 #刀所產生 < 半導體裝置結構1〇的一斷面圖。因此,聚 «材料30“乍一圖案化之可移除層。圖案化材料η決定介 電層26中之開口的位置,例如—第—高度的開口27以及大 於孩第—厚度之一第二高度的開口29。開口27具有一上部 表面及-下部表面。開口29具有—上部表面及—下部表面 。開口27之下部表面與開口29之下部表面共面。因圖案化 ,故聚合材料3〇與圖案化材料32之間的姓刻選 吊向。進一步執行蝕刻以圖案化介電層26,且初步 2於钱刻終止層24之一上表面處。該餘刻之一第三部分 ^余钱刻終止層24以曝露導體2〇及22。然後藉由傳統剝離 衡(濕式蝕刻或乾式蝕刻技術)移除聚合材料如及圖案化 85162 -10- 1293493 材料32:應瞭解,若介電層14與圖案介電層%係由不同的 材料構成,則無需蝕刻終止層24。 圖7所π係具有沈積於所有曝露之表面上且填充開⑽ 及開口 29之-導電層34之半導體裝置結構1()的—斷面圖。 於開口 27中之部分導電層34形成—第—載流導線,且於開 口29中(邵分導電層34形成一第二載流導線。該第一載流 導線與該第二載流導線以不大於約五十度的-角度鄰接, 且係用於載送平行於料體12之上部表面的電&。在一形 式中丄導電層34係由銅製成’但導電層34可以任何導電材 料來貫施。應注意,導電層34之沈積係等角,且半導體裝 置結構10之上表面在此點為非平面。然而,應瞭解,可以 方式沈積導電層34,使導電層34呈平面。 圖8所不係半導體裝置結構1〇之一斷面圖,其中除介電層 26中先則已圖案化之區域外,導電層34係自半導體裝置結 構1〇之所有其他區域中移除。具體言之(但並非作出限制) ,移除位於包含介電層26之上表面的平面之上的導電層34 係猎由電化學拋光(electr〇 chemicalp〇lishing)、化學機械拋 光(chemical mechanical p〇Ushing; CMp)或蝕刻完成。於位 於覆蓋導體20及22的導電層34之部分之間的介電層%之上 2面處存在一相對比較呈線性的斜面。該斜面用以協助可 非地移除導電層34之不合需要部分。相對於一九十度的垂 直側壁’该斜面的存在可避免存在於覆蓋導體2〇及22的導 電層34之該等部分之間的導電層34之其餘部分。若存在此 種其餘材料’則其可能會出乎意料地與半導體裝置結構1〇 85162 -11 - 1293493 之其他導電區域形成電連接。 圖9所示係用於覆蓋半導體裝置結構1〇中的導體2〇之導 電層之-替代性互連結構的-斷面圖。圖9所顯示之斷面係 位於正交於圖!至8之斷面之一平面中的一斷面。為方便說 明,相同的元件使用同樣的數字。具體言之,導電層W橫 向延伸以包含-多高度導電層。因此,導電層34填:位: 先前所形成的介電層26(未顯示)中之連續開口。導電層“所 填充的該連續開口具有覆蓋導體2〇之一第一部分,且具有一 第一高度。該連續開口亦具有橫向鄰接該第一部分之二第二 部分,且具有大於該第一高度之一第二高度。導電層34中的 斜面係介電層26中的斜面之—結果。因此即得到—互連結構 ’其中相同層(即内層)中的—單—互連在—「薄」區域與— 厚」區域之間轉變。應注意,鄰接蝕刻終止層24之導電 層34的表面係平面。另外,導電層34與導體2〇所形成之互 連僅於-侧上為平面,而非於二側上皆為平面。在所顯示 之形式中’導體20以垂直方向或與基板咖交的方向載送 電流’且導電層34以水平方向或與基板12平行的方向載送 電流。 圖1 0所示係一半導體裝罟ς Λ、 卞亨to衣置50〈一斷面圖,其顯示此處所 逑的互連結構之另一形式。於其一基板52之上形成一控制 電極54及-控制電極68。控制電極似㈣包含侧壁間隔 牛(未祆π數孚)之一電晶體結構(未顯示)的部分。一第一介 包層58圍繞JL復Α包含㈣彳電極54及68之該電晶體結構之 4刀。圖术化一下蝕刻終止層6〇,且形成—第二介電層 85162 -12- 1293493 62以覆盍該蝕刻終止層6〇,並且類似地將其圖案化。沈積 一導體56以覆蓋控制電極μ,且沈積一導體66以覆蓋控制 電極68。在一形式中,導體56及導體66係利用相同導電材 料形成,但應瞭解可利用不同的導電材料。可選擇形成一 蝕刻終止層70以覆蓋第二介電層62、導體%及導體%。若 未根據此處所述實施蝕刻終止層70,則應明白需要某些不 依賴蝕刻終止層70之替代性蝕刻技術。形成一第三介電層 72以覆盍蝕刻終止層7〇。覆蓋第三介電層72者係一遮罩層 或一遮罩蝕刻終止層78。因此,導體66及56即提供控制電 極54及68之各電極的一電氣互連之一初始部分。 圖1 1所7F係半導體裝置5 〇之一斷面圖,其中選擇性蝕刻蝕 刻終止層78及第三介電層72以產生一開口 73及一開口 75。 開口 73具有一上邵表面及一下部表面,且開口 75具有一上 部表面及一下邵表面。開口 7 3之上部表面與開口 7 5之上部 表面共面。餘刻因蝕刻終止層70而終止。應注意,視第三 介電層72與第二介電層62所選擇的材料,蝕刻終止層7〇係 可選層。若第三介電層72與第二介電層62係由不同的材料 實施,則可無需蝕刻終止層70。 圖12所示係半導體裝置5〇之一斷面圖,其中依據一預定 圖案形成一圖案化之光阻層74以覆蓋蝕刻終止層78之部分 。依據一第一遮罩藉由圖案化之光阻層74形成一第/金屬 圖术。因圖案化之光阻層74之存在,故開口 73及開口 Μ之 形狀及大小得到更改。 圖13所示係半導體裝置5〇之一斷面圖,其中依據,預定 85162 -13 - 1293493 圖案執订一溝渠蝕刻或金屬蝕刻。此蝕刻移除蝕刻終止層 7〇之曝露部分及餘刻終止層78之曝露部分。餘刻終止層78 〃、有k、。彖其界走開口 7 3及開口 7 5於何處推下。因此|虫刻 終止層70即為開口提供一自我對準特徵,例如開口 73及開 7 5 “姓刻元成時,圖案化之光阻層7 4即移除。因圖案 化《光阻層74之存在,故開口73及開口 75之形狀及大小再 次得到更改。 ^ Μ所示係半導體裝置5〇的一斷面圖,具有選擇性形成 以覆蓋溝渠(其覆蓋開口 73中的接點66)之一光阻8〇。光阻層 8〇自溝渠於侧邊上橫向延伸一預定量。光阻層8〇當作一第 二遮罩,且係用於保護金屬溝渠免遭進一步蝕刻。另外, 進一步蝕刻復盍接點56之開口 75,其中位於覆蓋接點56之 溝渠中的第三介電層72之部分得到移除。結果,位於覆蓋 接點56之第三介電層72中的開口之深度現在為深度「β」, 而位於覆盍接點66之第三介電層72中的開口之深度為深度 「Α」。值「Α」及「Β」可經精確製造而獲得,其中Β係某 一大於Α的所需量。應注意,關於形成尺寸「Β」的蝕刻, 蝕刻終止層78之未受光阻層8〇覆蓋之該等部分係用於很好 地保護第三介電層7 2之該等部分。 圖15所π係半導體裝置5〇之一斷面圖。光阻層8〇已移除 ,且蝕刻終止層78已自半導體裝置5〇中移除。在一形式中 ,蝕刻係一定時蝕刻。於覆蓋導體66及56之各溝渠中沈積 一導體82。為完成具有變化之深度或厚度之一互連結構的 形成,沈積於蝕刻終止層78之上表面之平面上的導體82可 85162 -14- 1293493 藉1數種移除方法之—移除。具體言之(但並非作出限制) 可藉由電化學拋光、化學機械拋光(cMp)或蝕刻來眘施移 除。為獲得具有不同厚度之互連,於圖1()至15之實施方案 中更改溝渠深度。與之相反’於圖i至8中係藉由更改—中 門層介電質之深度而獲得具有不同厚度的互連。 圖16所不係半導體裝置5{)之另—項具體實施例的—斷面 圖二具體言之係提供用於覆蓋半導體裝置5〇中的導體“之 導%層替代性互連結構的—斷面圖。圖工6所顯示之斷 面係位於正交於圖10至15之平面之一平面中的一斷面。為 万便說明’相同的元件使用同樣的數字。具體言之,導體 82填无位於介電層72中的—連續開口。導體82橫向延伸以 形成多鬲度導電層。孩多高度係藉由改變結合圖】】至” 所述之圖案化而達成。如圖16所示,導體82所埴充之連痒 開:具有不同深度的第一、第二及第三部 該連續開: I第三部分係緊靠導體66之上方。該連續開口的第一部分 緊密鄰接其第三部 >,且其第二部分横向鄰接其第一部分 的一側。該第-部分較該第二部分淺,而該第二部分則較 孩…分淺。該第一邵分具有所顯示之—深度A,該第二 部分具有所顯示之—深度B且該第三部分具有所顯示之一 深度C。導電層82之緊靠怖6之上方的第三部分形成一導 通孔結構。導體82之上表面係平面,且該互連結構僅豆有 -平面表面。因此即得到-互連結構1中相同層(即内層) 中的-單-互連在-「薄」區域與一「厚」區域之間轉變 。應瞭解,從製造的角度而言,導體82之結構可藉由首先 85162 -15- 1293493 圖案化深度c之第三部分、 ^ ^ R _ ”、、後圖案化深度A之第一部分及 '又之罘一邯分而形成,戋_由舌止 却八灿μ 3猎由首先圖案化深度Β之第二 祁刀、然後圖案化深度C之第二 ^ . 罘一邯S及深度A之第一部分而 形成,或以任何其他順序形成。 圖1 7所不係一種用於為一 、 干等目至彳疋供一互連〈方法9 0。 在一形式中,方法9 〇可於蘇贿+ 、氣目豆中貫施為用於實施一電路會 體佈置之目的之一每斗△ & , /、 、— β汁自動化工具。該工具利用一定的準 則以計算於一積體電路中一、 τ 导眼或互連於孩導體或互連之 預定點處應具有的厚度。於步驟91中,一使用者定義互連 率則。可使用各種準則及準則的組合或分級。例如,傳統 的電路設計於-互連的長度方向之預定點處利用二反相器 作為驅動器。反相器的面積或大小以及導體尺寸之寬度皆 可包含於準則中。與此種準則有關者係該互連之具體應用 的導電速率及信號邊緣轉換速率。對於某些設計,所選擇 用作該互連的材料係用作一準則參數。另外,連接至該互 連I一負載的大小及性質(電阻性、反應性等)亦係一相關準 則。其他可作為用於步騾9 1之相關準則的參數係設計規則 、4吼等級及最大導體延遲。於步騾92中,分析該互連的 長度、克度及厚度對電阻、電容及電路性能的影響。例如 ’對於一組特定準則,計算於該互連之預定點處的電阻值 及電容值。再例如,對於一預定目標速率,於分析中決定 最大互連長度。於步騾93中,改變該互連的厚度以滿足步 驟9 1中所提供的為該互連所定義的準則。預定互連厚度可 與反覆計算(reiterative calculation)結合使用,直至獲得一 85162 -16 - 1293493 預足可接受臨界值為止。方法90可於一設計工具中自動化 ,以僅決足電路設計中的預定群組之導體或互連的最佳厚 度,或可自動化以決定用於一設計中之所有互連的最佳: 度。另外的準則亦可作為分析中的因素加以考慮,如近接 雜訊或轉射導體。以此方式,即可快速、有效且自動地計 算一互連的厚度。 圖18所示係具有各種不同厚度的部分之一互連%的一透 視圖。雖然總共有η個區段,但僅顯示三區段,分別具有 尺寸 Wl、Dl、LI,W2、D2、L2 及 W3、D3、L3。可以看 出,深度D3的厚度小於D2,其又小於⑴。寬度wi、^及 :3可:部相同,或各不相同。各區段皆具有與其相關聯的 一計算之RC特性,其會根據R&c值的改變而改變。具有較 大厚度的區段將具有較小的電阻及較大的電容。具有較薄 厚度的區段將具有較大的電阻及較小的電容。 圖19所示係緊接一互連97而放置之一互連%的一透視圖 。在所顯示之形式中,互連96亦具有三不同區段,分別藉 由尺寸Dl Wl,D2、W2及D3、W3定義。為顯示的目的, 、I 97係已知的乜號輻射源,且因兩個互連非常接 =、,故其可對互連96造成有害影乡審。因此,有意將互連% 設計為具有一預定區段D2,其厚度較其他區段(例如01及 、、、、、 厚度減小導致緊鄰無射源之區段中的電容性耦合 較小’且顯著提高互連96之性能。因厚度D2係小於D1iD3 L 6頒現出凹陷的形狀。應瞭解,自d 2至D ^的轉變 及自D2至D3的轉變亦可為斜面,以使凹口不太明顯。 85162 -17- 1293493 至此應瞭,已提供於一單一金屬階層中具有多厚度金屬 導線之-半導體多厚度互連結構及方法,以減小電:及電 流密度,同時使導線保持最小間距(定義最小間距為等於一 最小寬度導體之寬度加上二相鄰導體之間所需的最小間隔 之-距離),從而節省面積且改善電遷移性能。應明瞭,當 實施多厚度互連結構時,並不需要使導持最小間距(雖 然此係-優點)。可設計沿一互連的電阻/1電容特性以料得最 佳電路性能,同時保持相同的間距。應_,互“μ 可隨互連深度而改變,但並非必須改變才能獲得所需μ 阻/電容特性。使用二内層金屬厚度使電阻及電容可於相 同金屬階層中相互獨立地達到最佳,從而使互運性能進一 步最佳化。導體互連的厚度可根據具體應用而選擇性調整 ,以獲得最佳性能。可藉由改變互 華月正 又文立運的;度而足制雜訊消 t 1遷移問題可藉由增加導體的厚度(而非僅調整導 體的克度)而於較低金屬階《,經 制以調整其厚度,從而屬;利用對導體的厚度控 f 攸而獲侍取佳的電阻/電容特性,即不會 矽喜以一既足間距佈線的軌道之數量。 雖然已就一定的具體步驟 .y π及材科知不了本又所述的方法 及I構,但很明顯可利用 i表处搂、# σ m曰代形式。本又所顯示的互 連;構Λ多種形式中任-種皆可使用於—次填充(single in aid,單一鑲嵌)之—單—金屬声 _问、 充(‘1ιη七ld;雙镶嵌 或…不同時間點填 型的半導不同金屬層中。例如,任何類 l王序自可使用本文所提 。與任何類型的半導㈣#、* Η ^万法及結構 _ ,-特斂 < 电接觸皆可利用該雙厚度結 85162 -18- 1293493 製成。雖然所提供的具體實施例主要、 明瞭可實施任意數量的厚 :、、-居度’但應 明了本發明之優勢、並他 x已就特疋具體實施例說 兮荽供& /叙點以及問題解決方案。钬而, _势、優點、問題解決方案 ;而 、優點或解決方案 纟“續任何優勢 崇件均不應视為任何咬所古由二主 專利範圍的關鍵、必要料基本功能或元件纟有申μ 用的術語「包括」、「包冷 牛本又中所使 涵蓋非專有内含呀,其任何其他變化’都是用來 品或裝置,不僅包括;;包,件清單的程序、方法、物 此類程序、方法、物二二而且還包括未明確列出或 物口口或裝置原有的其他元件。 本= 藉由附圖予以說明,但本發明並 内’其中相似的參考數字代表相似的元件。 圖1至8以斷面的形式顯 體之m 有夕尽度〈互連層的-半導 圖9以與圖1至8夕^目闰+ + 、、、 ' 直的斷面形式顯示利用圖1至8 〈万法所形成且具有不同,命、 □厚度夂區域的另一互連圖案; 圖1 〇至15以斷面的形斗、# - ,曲… 的形式I具有多厚度之互連的-半導 體又一第二形式; 寸 圖16以斷面的形夫雜一 a m _ W式❹利用圖10至15之方法所形成且具 有不同厚度之區域的另一互連圖案,· 圖17以流程圖的形式顯示用以提供多厚度的互連之一電腦 自動化汉片(computer automated design ; CAD)工具方法; 圖18以透視的形式顯示具有多厚度之一互連;以及 85162 -19- 1293493 圖19以透視的形式顯示具有多厚度之另一互連。 熟悉技術人士可以發現,為了簡化及清楚起見,迷々 將圖式中的元件依照比例繪製。例如,為了有助於瞭 發明的具體實施例,圖中部分元件的尺寸和其他元件比: 來可能過度放大。 [表符號說明1 10 半導體裝置結構 12 半導體基板 14 介電層 16 閘電極 18 閘電極 20 導電層 22 導體 24 介電層 26 介電層 27 開口 28 光阻 29 開口 30 聚合材料 32 材料 34 導電層 50 半導體裝置 52 基板 54 導體 85162 -20- 控制電極 介電層 終止層 介電層 導體 控制電極 終止層 介電層 開口 光阻層 開口 終止層 光阻 導電層 方法 步驟 步騾 步騾 互連 互連 互連 -21 -

Claims (1)

  1. 月,曰修正補死 129^4822456號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(95年5月) 拾、申請專利範圍: 1· 一種形成一多厚度互連之方法,其包括: 提供具有一基板之一半導體結構; 於該基板上形成一第一介電層; 於4弟一介電層中形成一連續開口,該第一介電層具 有複數個不同深度,其係與該連續開口之預定點處之預 定電阻值與電容值相關,其中該連續開口具有:一具有 實質平坦的一水平下部表面之第一部分、一具有實質平 坦的一水平下部表面之第二部分以及一具有實質平坦 的一水平下部表面之第三部分,其中該第一部分係比該 第二部分淺,該第二部分係比該第三部分淺; 於該連續開口中形成一導電層,以於該第一部分形成 一第一載流層;於與該第一載流層鄰接之該第二部分形 成一第二載流層;以及於該第三部分形成一導通孔,該 第一載流層、該第二載流層以及該導通孔相互電氣連接 且三者實體地連續。 2·如申請專利範圍第1項之方法,其中該第一介電層具有 一頂部部分,其具有不同於緊靠該頂部部分下方的/下 部部分之一蝕刻特性,且其中形成該連續開口包栝: 利用一第一蝕刻劑於該連續開口之一預期位置上蝕 刻該頂部部分;以及 利用不同於該第一蝕刻劑之一第二蝕刻劑於該連績 開口之該預期位置中蝕刻該下部部分。 3·如申請專利範圍第1項之方法,其進一步包栝: 85162-950421.doc 須請委屬示,本t修正後是否變«·原實質内穷 1293493 以彼此不同之寬度形成該第一載流層、該第二載流層 以及該第三載流層。 4. 如申請專利範圍第1項之方法,其進一步包括: 利用該第二部分分隔開該第一部分與該第三部分。 5. —種多厚度互連,·其包括: 一半導體裝置結構,其具有一基板; 一第一介電層,位於該基板上; 一位於該第一介電層中之連續開口,該第一介電層具 有複數個不同深度,其係與該連續開口之預定點處之預 定電阻值與電容值相關,該連續開口具有:一具有實質 平坦的一水平下部表面之第一部分、一具有實質平坦的 一水平下部表面之第二部分以及一具有實質平坦的一 水平下部表面之第三部分,其中該第一部分係比該第二 部分淺,而該第二部分係比該第三部分淺; 一第一載流層,位於該連續開口之該第一部分; 一第二載流層,位於該連續開口之該第二部分並且位 於該第一載流層之側邊;以及 一導通孔,位於該連續開口之該第三部分,該第一載 流層、該第二載流層以及該導通孔係電氣連接,而使其 三者實體地連續。 85162-950421.doc -2-
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100558493B1 (ko) * 2003-12-03 2006-03-07 삼성전자주식회사 반도체 기억소자의 배선 형성방법
US7784010B1 (en) * 2004-06-01 2010-08-24 Pulsic Limited Automatic routing system with variable width interconnect
DE102006025405B4 (de) 2006-05-31 2018-03-29 Globalfoundries Inc. Verfahren zur Herstellung einer Metallisierungsschicht eines Halbleiterbauelements mit unterschiedlich dicken Metallleitungen
CN100452063C (zh) * 2006-06-07 2009-01-14 清华大学 硅集成电路衬底多频率点下综合耦合参数的快速提取方法
US7566651B2 (en) * 2007-03-28 2009-07-28 International Business Machines Corporation Low contact resistance metal contact
US8026170B2 (en) * 2007-09-26 2011-09-27 Sandisk Technologies Inc. Method of forming a single-layer metal conductors with multiple thicknesses
US8304863B2 (en) * 2010-02-09 2012-11-06 International Business Machines Corporation Electromigration immune through-substrate vias
US20120299187A1 (en) * 2011-05-27 2012-11-29 Broadcom Corporation Aluminum Bond Pad With Trench Thinning for Fine Pitch Ultra-Thick Aluminum Products
US8906801B2 (en) * 2012-03-12 2014-12-09 GlobalFoundries, Inc. Processes for forming integrated circuits and integrated circuits formed thereby
US8813012B2 (en) 2012-07-16 2014-08-19 Synopsys, Inc. Self-aligned via interconnect using relaxed patterning exposure
KR102385454B1 (ko) * 2015-09-24 2022-04-08 엘지디스플레이 주식회사 휘도가 개선된 표시장치
CN107481918B (zh) * 2016-06-08 2020-04-07 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 芯片的制备方法及刻蚀方法
US10651201B2 (en) 2017-04-05 2020-05-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Integrated circuit including interconnection and method of fabricating the same, the interconnection including a pattern shaped and/or a via disposed for mitigating electromigration
US11705414B2 (en) * 2017-10-05 2023-07-18 Texas Instruments Incorporated Structure and method for semiconductor packaging
KR102442096B1 (ko) 2017-11-22 2022-09-07 삼성전자주식회사 반도체 장치
EP3671821A1 (en) * 2018-12-19 2020-06-24 IMEC vzw Interconnection system of an integrated circuit
US20210043500A1 (en) * 2019-08-07 2021-02-11 Intel Corporation Multi-height interconnect trenches for resistance and capacitance optimization
US11195792B2 (en) 2020-01-10 2021-12-07 International Business Machines Corporation Top via stack

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5258328A (en) 1992-03-16 1993-11-02 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of forming multilayered wiring structure of semiconductor device
JPH0685071A (ja) * 1992-08-31 1994-03-25 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
US5286675A (en) * 1993-04-14 1994-02-15 Industrial Technology Research Institute Blanket tungsten etchback process using disposable spin-on-glass
US5539255A (en) 1995-09-07 1996-07-23 International Business Machines Corporation Semiconductor structure having self-aligned interconnection metallization formed from a single layer of metal
JP2809200B2 (ja) * 1996-06-03 1998-10-08 日本電気株式会社 半導体装置の製造方法
JP3869089B2 (ja) * 1996-11-14 2007-01-17 株式会社日立製作所 半導体集積回路装置の製造方法
JP2923912B2 (ja) * 1996-12-25 1999-07-26 日本電気株式会社 半導体装置
US6107189A (en) * 1997-03-05 2000-08-22 Micron Technology, Inc. Method of making a local interconnect using spacer-masked contact etch
US6577011B1 (en) * 1997-07-10 2003-06-10 International Business Machines Corporation Chip interconnect wiring structure with low dielectric constant insulator and methods for fabricating the same
US6097092A (en) * 1998-04-22 2000-08-01 International Business Machines Corporation Freestanding multilayer IC wiring structure
US6258727B1 (en) * 1998-07-31 2001-07-10 International Business Machines Corporation Method of forming metal lands at the M0 level with a non selective chemistry
JP3631380B2 (ja) * 1998-08-28 2005-03-23 株式会社東芝 半導体装置及びその製造方法
US6225207B1 (en) * 1998-10-01 2001-05-01 Applied Materials, Inc. Techniques for triple and quadruple damascene fabrication
KR20000027538A (ko) * 1998-10-28 2000-05-15 김영환 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법
FR2786609B1 (fr) 1998-11-26 2003-10-17 St Microelectronics Sa Circuit integre a capacite interlignes reduite et procede de fabrication associe
US6261873B1 (en) * 1999-04-29 2001-07-17 International Business Machines Corporation Pedestal fuse
JP2001068474A (ja) * 1999-08-24 2001-03-16 Nec Ic Microcomput Syst Ltd 半導体装置の製造方法
US6361402B1 (en) 1999-10-26 2002-03-26 International Business Machines Corporation Method for planarizing photoresist
US6451697B1 (en) 2000-04-06 2002-09-17 Applied Materials, Inc. Method for abrasive-free metal CMP in passivation domain
US20020072217A1 (en) * 2000-12-13 2002-06-13 Macronix International Co., Ltd. Method for improving contact reliability in semiconductor devices
US6638871B2 (en) * 2002-01-10 2003-10-28 United Microlectronics Corp. Method for forming openings in low dielectric constant material layer

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Publication number Publication date
JP4932153B2 (ja) 2012-05-16
CN100397613C (zh) 2008-06-25
KR101045473B1 (ko) 2011-06-30
JP2005525000A (ja) 2005-08-18
TW200406870A (en) 2004-05-01
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