[发明专利]新颖MX到MX-2的系统和方法

说明书

技术领域

本公开内容涉及集成电路设计领域。本公开内容更具体地涉及集成电路裸片内的金属互连。

背景技术

随着集成电路技术继续缩减至更小技术节点，线连接的后端变得实施起来很有挑战和复杂。复杂图案化方案(诸如双图案化)用来提供越来越小的互连特征。许多问题可能随着集成电路内的过孔和金属线更成更小并且在一起更近而出现于集成电路内。这些问题可能包括难以在制造期间对准光刻掩模以及在集成电路的寿命期间的电迁移和依赖于时间的电介质击穿。

发明内容

一个实施例是一种用于在集成电路裸片内形成金属互连的方法。从集成电路裸片的衬底上的第一金属层形成第一金属轨道。在衬底和第一金属层上形成第一电介质层。在第一电介质层上形成第二金属轨道并且在保护电介质覆盖物中封装每个金属轨道。在第一电介质层上并且在保护覆盖物上形成第二电介质层。第一和第二电介质层相对于保护电介质覆盖物选择地可蚀刻。

然后图案化和蚀刻第二电介质层以经过第二和第三电介质层形成接触过孔至第一金属轨道。用来在第一和第二电介质层中打开过孔的掩模的图案化的特征比较大，因为在第二金属轨道上的保护覆盖物充当掩模以形成过孔，因为保护覆盖物未被打开过孔的蚀刻剂蚀刻。因此，尽管可以在第二金属轨道以上的第二电介质层中产生大开口，但是仅在第二金属轨道的侧部上形成过孔，并且即使光刻掩模的特征比较大，过孔仍然为小。以这一方式，经过第一和第二电介质层形成过孔至第一金属轨道。

然后在过孔中并且在第二电介质层和保护层之上沉积传导材料。然后在第二电介质层之上去除传导材料从而留下图案化的第三金属轨道与填充的过孔的传导塞一体。

附图说明

图1是根据这里公开的原理的集成电路裸片的截面，该集成电路裸片具有由电介质层上的第一金属层形成的金属轨道。

图2是集成电路裸片的截面，在该集成电路裸片中已经在第一金属层之上形成第二电介质层。

图3是具有在第二电介质层中形成的开口的集成电路的截面。

图4是具有在第二电介质层中的开口中具有保护电介质层的集成电路裸片的截面。

图5是具有在第二电介质层中的开口中的保护电介质层上形成的金属阻挡层的集成电路裸片的截面。

图6是具有第二金属层的集成电路裸片的截面，该第二金属层填充第二电介质层中的开口。

图7是在已经图案化第二金属层以限定第二金属层的第二金属轨道之后的集成电路裸片的截面。

图8是在已经在厚度上减少第二金属轨道之后的集成电路裸片的截面。

图9是具有在第二电介质层和第二金属轨道上面的保护电介质层的集成电路裸片的截面。

图10是具有让第二电介质层和保护电介质层平坦化的集成电路裸片的截面。

图11是具有在第二电介质层和第二金属轨道上面的第三电介质层的集成电路的截面。

图12是具有在第三电介质从形成的开口的集成电路裸片的截面。

图13是在第三电介质层和第二电介质层中具有更多开口的集成电路裸片的截面。

图14是在第二和第三电介质层中的开口中具有金属阻挡层的集成电路裸片的截面。

图15是具有第三金属层的集成电路裸片的截面，该第三金属层填充第二和第三电介质层中的开口。

图16是第三金属层的集成电路裸片的截面，该第三金属层被平坦化以限定第三金属轨道。

具体实施方式

图1是包括半导体衬底30和电介质层33的集成电路裸片20的截面。在衬底30中形成晶体管31。在衬底30上形成金属轨道32。每个金属轨道由薄阻挡层34加衬。在电介质盖层36中覆盖金属轨道32和电介质层33。

在图1中示出电介质层33为单层，然而在实践中，电介质层33可以包括在其中形成晶体管31的半导体衬底30上面设置的传导和电介质层。虽然未图示，但是可以在金属轨道32以下的电介质层33中形成附加金属轨道、过孔和信号线。金属轨道32是允许经过集成电路裸片20包括向晶体管31和向在集成电路裸片20以外的金属接触(诸如接触焊盘、焊球或者引线)传递信号的传导信号输送线。在如图1中所示集成电路裸片20中，可以有在第一金属层的第一金属轨道32以下的未图示的许多部件。尽管描绘轨道32为形成于第一金属层中，但是理解可以有在第一金属层以下的更多金属层。金属轨道32可以允许在半导体衬底中形成的晶体管31之间和与在集成电路裸片20以外的部件的连接。