[发明专利]具有自对准金属线互连件的无通孔互连结构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体工艺，更具体地，涉及具有自对准金属线互连件的无通孔互连结构。

背景技术

半导体集成电路(IC)产业经历了快速增长。IC材料和设计的技术进步已经产生出了多代IC，其中，每一代都具有比前一代更小且更复杂的电路。然而，这些进步也增加了加工和制造IC的复杂性，并且为了实现这些进步，需要在IC加工和制造方面进行类似开发。在IC发展过程中，功能密度(即每芯片面积上互连器件的数量)通常增加而几何尺寸(即，采用制造工艺可以造出的最小的元件)减小了。

随着半导体产业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经进展到了纳米技术工艺节点，制造和设计方面的挑战导致开发出多层(或三维)集成器件。多层器件可以包括多个互连层，每一个都包括与其他互连层的导线互连的一条或多条导线。然而，随着继续按比例缩减，已证明形成并对准这些导线是相当困难的。

因此，虽然现有的多层器件和制造多层器件的方法大体上已足以实现它们的预期目的，但是它们在各个方面尚不是完全令人满意的。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种半导体器件，包括：衬底；第一导线，设置在衬底上方，其中，第一导线位于第一互连层中并沿着第一方向延伸；第二导线和第三导线，第二导线和第三导线中的每一条均沿着不同于第一方向的第二方向延伸，其中，第二导线和第三导线位于不同于第一互连层的第二互连层中，并且第二导线和第三导线通过位于第一导线上方或下方的间隙分开；以及第四导线，将第二导线和第三导线电连接到一起，第四导线位于不同于第一互连层和第二互连层的第三互连层中。

其中，第四导线沿着第二方向延伸。

其中，第一方向与第二方向垂直。

其中，第四导线设置在第二导线和第三导线之间的间隙上方。

该半导体器件进一步包括：第五导线，位于第一互连层中；以及第六导线，位于第二互连层中；其中，第五导线和第六导线直接物理接触。

该半导体器件进一步包括：第五导线，设置在第二导线和第四导线之间；以及第六导线，设置在第三导线和第四导线之间；其中，第五导线和第六导线位于第四互连层中，第四互连层设置在第二互连层和第三互连层之间。

其中，第五导线和第六导线均沿着第一方向延伸。

其中，第一互连层、第二互连层和第三互连层中的至少一层不包含通孔。

其中，第二导线和第三导线之间的间隙被介电元件填充。

此外，还提供了一种半导体互连结构，包括：第一金属层，形成在衬底上方，第一金属层包含在第一方向上定向的第一金属线；第二金属层，形成在衬底上方，第二金属层与第一金属层不同并包含第二金属线、第三金属线以及将第二金属线和第三金属线分开的介电元件，第二金属线和第三金属线在不同于第一方向的第二方向上定向；以及第三金属层，形成在衬底上方，第三金属层与第一金属层和第二金属层不同，第三金属层包含第四金属线，第四金属线位于介电元件上方或下方并桥接第二金属线和第三金属线。

其中：第四金属线在第二方向上定向；以及第一方向与第二方向垂直。

其中：第一金属层进一步包含第五金属线；以及第二金属层进一步包含直接邻接第五金属线的第六金属线。

该半导体互连结构进一步包括第四金属层，形成在第二金属层和第三金属层之间，第四金属层包含：第五金属线，形成在第二金属线和第四金属线之间；以及第六金属线，形成在第三金属线和第四金属线之间。

其中，第五金属线和第六金属线均在第一方向上定向。

其中，第一金属层、第二金属层和第三金属层中的至少一层不包含电通孔。

此外，还提供了一种制造半导体器件的方法，包括：在衬底上方形成第一金属层，第一金属层包含在第一方向上延伸的多条第一金属线；在衬底上方形成第二金属层，第二金属层与第一金属层不同，第二金属层包含在不同于第一方向的第二方向上延伸的多条第二金属线，第二金属线被一个或多个介电元件分开，其中，第二金属线的第一子集直接位于第一金属线的第一子集上，并且将第二金属线的第二子集分开的一个介电元件直接位于第一金属线的第二子集上；以及在衬底上方形成第三金属层，第三金属层与第一金属层和第二金属层不同，第三金属层包含位于第二金属线的第二子集的上方或下方且位于第二金属层的介电元件的上方或下方的至少一条第三金属线，其中，第二金属线的第二子集通过第三金属线电连接到一起。