具有可变宽度金属线及完全自对准连续性切口的互连胞元制造技术

本发明专利技术涉及具有可变宽度金属线及完全自对准连续性切口的互连胞元，其中，一种方法包括将第一心轴胞元图型化到半导体结构的介电层上面所布置的第一心轴层内。第一心轴胞元具有第一心轴、第一心轴间隔及心轴胞元间距。将第二心轴胞元图型化到第一心轴层上面所布置的第二心轴层内。第二心轴胞元具有第二心轴、第二心轴间隔及该心轴胞元间距。利用第一与第二心轴胞元将金属线胞元形成到介电层内。金属线胞元具有金属线、介于该金属线之间的间隔、以及线件胞元间距。当该金属线胞元的该金属线为偶数时，该线件胞元间距等于该心轴胞元间距。当该金属线胞元的该金属线为奇数时，该线件胞元间距等于该心轴胞元间距的一半。

【技术实现步骤摘要】
具有可变宽度金属线及完全自对准连续性切口的互连胞元
本专利技术是关于半导体装置及其制作方法。更具体地说，本专利技术是关于一种形成具有可变线宽的互连金属线、及用于半导体结构的完全自对准切口的方法及设备。
技术介绍
自对准多重图型化(SAMP)技巧(诸如自对准双重图型化(SADP)或自对准四重图型化(SAQP))目前是用于在超高密度集成电路中提供电互连系统，该电互连系统包括布置于数阶介电层中的多个平行金属线阵列。该介电层典型为透过金属化贯孔系统来互连。按照习知，在金属线阵列内，纵切、或平行于金属线的方向指定为「Y」方向，而垂直、或横切于金属线的方向则指定为「X」方向。然而，用于半导体制作的后段(BEOL)工艺中具有多条平行金属线的大阵列的互连系统的形成通常需要金属线具有可变间距及可变线宽。此类间距与线宽两者的可变性非常难以用习知的SAMP程序来达成。此状况在最小间距(即半导体装置结构中诸重复特征间的最小距离)小于或等于38nm时尤甚。一般而言，位于半导体结构的后端、或BEOL部分中的互连系统将会由重复线件阵列的许多胞元(cell)所组成，其中各胞元的总体胞元间距(或高度)(亦即，跨布胞元的总体X方向距离)为最小间距、或轨距(track)的倍数。该轨距(或最小间距)等于最小功能可容许的金属线宽度(顺着X方向)加上介于该线件之间的最小间隔(顺着X方向)。举例而言，互连系统中最小间距为36nm处的五轨距胞元将具有五倍36nm的总体胞元间距，总计为180nm。举另一例来说，具有28nm最小间距的六轨距胞元将具有六倍28nm的总体胞元间距，总计为168nm。然而，在那些胞元内，不同线件将有不同功能，因此，将需要不同线宽。举例而言，一般胞元内的电力线主要是用于将电力递送至半导体结构中的装置(诸如晶体管)，并且相同胞元内的信号线是用于将信号携载至半导体装置及携载来自半导体装置的信号。由于电力线必须携载比信号线多很多的电流，故电力线必须比信号线宽很多，因此，需要更大间距。习知的SAMP程序中难以达到此类型的可变性。另外，若半导体互连系统的胞元中诸金属线之间的间隔例如因光刻可变性而变为太窄，则那些太小而无法接受的间隔会导致该线件之间出现时间延迟短路。当诸线件之间的间隔变得很小，使得该线件之间的介电隔离材料因该线件之间产生的电场而在一段延长的时间期间内变为受应力时，会发生时间延迟短路(或是时间延迟介电崩溃(TDDB))。另外，为了在集成电路中诸如晶体管、电容器及类似者等装置之间提供功能，必须将多个连续性切口(亦称为连续性区块)光刻图型化到胞元在特定位置处的信号线与电力线内，以引导介电层与装置之间的电流流动。然而，例如当技术级别尺寸不大于10nm时、或当重复最小间距距离不大于38nm时，光刻错准(lithographicmisalignment)、或套迭(overlay)在先进技术节点尺寸为重大问题。套迭为两个光刻层(或步骤)对准程度的衡量基准。套迭可顺着X或Y方向并且以长度单位表示。此光刻布置的连续性切口必须够大以确保如期待将信号线及电力线切割，但不裁割任何邻接线，将最坏情况的套迭变异条件列入考量。然而，对于38nm或更小间距而言，目前技术水准的套迭控制未精确到足以可靠地使连续性切口免于过度延展到邻接线内。在最坏情况条件下，不希望的连续性切口过度伸入邻接线会完全中断错误线件中的电气连续性。另外，仅部分不小心遭到切割(或缺口)的线件仍可导通一定时间，但可能会随着时间而发生过热且永久故障。此不小心造成的切割及/或缺口对于信号线尤其是问题，在水平宽度方面，该信号线远小于电力线。因此，需要一种用于半导体结构的互连系统的胞元的设备、及形成该设备的方法，其中胞元内诸线件之间的间隔未遭受光刻可变性。另外，胞元内的线件在宽度及间距方面必须为可变。具体而言，倘若胞元具有38nm或更小的轨距(或介于诸线件之间的最小间距)，需要有此类可变的线宽及间距。另外，需要有一种在能够容忍光刻错准的胞元的信号线及电力线内的连续性切口(或连续性区块)进行图型化的方法。更具体来说，需要有一种能够将连续性切口图型化到胞元的信号线及电力线内的方法，使得该切口不会不小心切割到邻接线或对邻接线造成缺口。
技术实现思路
本专利技术通过对于半导体结构提供形成互连系统的胞元的设备、及形成该设备的方法，提供优于先前技术的优点及替代方案，其中胞元内诸金属线之间的间隔未遭受光刻可变性。另外，胞元内的线件在宽度及间距方面为可变。另外，本专利技术包括一种对与该线件完全自对准的金属线内的连续性切口进行图型化的方法。一种根据本专利技术的一或多项态样的方法包括将第一心轴胞元图型化到半导体结构的介电层上面所布置的第一心轴层内。该第一心轴胞元具有至少一个第一心轴、至少一个第一心轴间隔及心轴胞元间距。将第二心轴胞元图型化到第一心轴层上面所布置的第二心轴层内。该第二心轴胞元具有至少一个第二心轴、至少一个第二心轴间隔、及实质相同的心轴胞元间距。利用该第一与第二心轴胞元将金属线胞元形成到该介电层内，该金属线胞元具有金属线、介于该金属线之间的介电质填充间隔及线件胞元间距。当该金属线胞元的该金属线为偶数时，该线件胞元间距实质等于该心轴胞元间距。当该金属线胞元的该金属线为奇数时，该线件胞元间距实质等于该心轴胞元间距的一半。另一根据本专利技术的一或多项态样的方法包括将第一心轴胞元图型化到半导体结构的介电层上面所布置的第一心轴层内。该第一心轴胞元具有至少一个第一心轴、至少一个第一心轴间隔及第一心轴胞元间距。将第二心轴胞元图型化到第一心轴层上面所布置的第二心轴层内。该第二心轴胞元具有至少一个第二心轴、至少一个第二心轴间隔及第二心轴胞元间距。利用该第一与第二心轴胞元将金属线胞元形成到该介电层内。金属线胞元具有金属线、介于该金属线之间的介电质填充间隔、以及线件胞元间距。当该金属线胞元的该金属线为奇数时，该线件胞元内金属线的数目等于该第一心轴胞元内第一心轴的数目与该第二心轴胞元内第二心轴的数目的总和。当该金属线胞元的该金属线为偶数时，该线件胞元内金属线的数目等于该第一心轴胞元内第一心轴的数目与该第二心轴胞元内第二心轴的数目的总和的两倍。另一根据本专利技术的一或多项态样的方法包括将第一心轴胞元图型化到半导体结构的介电层上面所布置的第一心轴层内。该第一心轴胞元具有至少一个第一心轴、至少一个第一心轴间隔及心轴胞元间距。将第二心轴胞元图型化到第一心轴层上面所布置的第二心轴层内。该第二心轴胞元具有至少一个第二心轴、至少一个第二心轴间隔、及实质相同的心轴胞元间距。相对于该第一心轴胞元安置该第二心轴胞元，使得该第二心轴完全套迭该第一心轴间隔。利用该第一与第二心轴胞元将金属线胞元形成到该介电层内，该金属线胞元具有金属线、金属线间隔及线件胞元间距。附图说明搭配附图经由以下详细说明将会更完全理解本专利技术，其中：图1根据本专利技术，为集成电路的半导体结构的一例示性具体实施例的截面侧视图，该集成电路具有信号线及电力线的5轨距金属互连胞元；图2根据本专利技术，为在假想的5轨距最小间距胞元上方迭置的图1所示多个胞元、多个尚待形成的第一心轴及其在图1所示胞元上方迭置的相关联第一心轴间隔物、及多个尚待形成的第二心轴及其在该第一心轴上方迭置的相关联第二心轴间隔物的截面图；图3根据本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包含：将第一心轴胞元图型化到半导体结构的介电层上面所布置的第一心轴层内，该第一心轴胞元具有至少一个第一心轴、至少一个第一心轴间隔及心轴胞元间距；将第二心轴胞元图型化到该第一心轴层上面所布置的第二心轴层内，该第二心轴胞元具有至少一个第二心轴、至少一个第二心轴间隔、及实质相同的心轴胞元间距；以及利用该第一与第二心轴胞元将金属线胞元形成到该介电层内，该金属线胞元具有金属线、介于诸金属线之间的间隔及线件胞元间距；其中，当该金属线胞元的该金属线为偶数时，该线件胞元间距实质等于该心轴胞元间距，以及其中，当该金属线胞元的该金属线为奇数时，该线件胞元间距实质等于该心轴胞元间距的一半。

【技术特征摘要】
2016.12.15 US 15/379,6451.一种方法，包含：将第一心轴胞元图型化到半导体结构的介电层上面所布置的第一心轴层内，该第一心轴胞元具有至少一个第一心轴、至少一个第一心轴间隔及心轴胞元间距；将第二心轴胞元图型化到该第一心轴层上面所布置的第二心轴层内，该第二心轴胞元具有至少一个第二心轴、至少一个第二心轴间隔、及实质相同的心轴胞元间距；以及利用该第一与第二心轴胞元将金属线胞元形成到该介电层内，该金属线胞元具有金属线、介于诸金属线之间的间隔及线件胞元间距；其中，当该金属线胞元的该金属线为偶数时，该线件胞元间距实质等于该心轴胞元间距，以及其中，当该金属线胞元的该金属线为奇数时，该线件胞元间距实质等于该心轴胞元间距的一半。2.如权利要求1所述的方法，其中：当该金属线胞元的该金属线为奇数时，该线件胞元内金属线的数目等于该第一心轴胞元内第一心轴的数目与该第二心轴胞元内第二心轴的数目的总和；以及当该金属线胞元的该金属线为偶数时，该线件胞元内金属线的数目等于该第一心轴胞元内第一心轴的数目与该第二心轴胞元内第二心轴的数目的总和的两倍。3.如权利要求1所述的方法，包含：将多个实质等同的第一心轴胞元图型化到该第一心轴层内；将多个实质等同的第二心轴胞元图型化到该第二心轴层内；以及利用该第一与第二心轴胞元将多个实质等同的金属线胞元形成到该介电层内。4.如权利要求3所述的方法，包含相对于该第一心轴胞元安置该第二心轴胞元，使得该第二心轴完全套迭该第一心轴间隔。5.如权利要求4所述的方法，包含：在该第一心轴的侧壁上形成第一心轴间隔物；在该第二心轴的侧壁上形成第二心轴间隔物；利用该第一与第二心轴形成该金属线；以及利用该第一与第二心轴间隔物在诸金属线之间形成该间隔。6.如权利要求5所述的方法，包含：将第一与第二相邻实质等同金属线胞元从该第一与第二心轴胞元形成到该介电层内，该第一心轴胞元每胞元包括三个第一心轴，并且该第二心轴胞元每胞元包括两个第二心轴，其中：该第一金属线胞元分别包括通过第一、第二、第三、第四及第五线件间隔所分开的连续A、B、C、D及E线件，该A、B、C及D线件为信号线，并且该E线件为具有E线宽的电力线，该E线宽大于该A、B、C及D线件的任何宽度，以及该第二金属线胞元分别包括通过第六、第七、第八、第九及第十线件间隔所分开的连续F、J、K、L及M线件，该F、J、K及L线件为信号线，并且该M线件为具有M线宽的电力线，该M线宽大于该F、J、K及L线件的任何宽度，将该第一心轴间隔物蚀刻到该介电层内以形成第一、第四、第五、第六、第七及第十线件间隔；以及将该第二心轴间隔物蚀刻到该介电层内以形成第二、第三、第八及第九线件间隔。7.如权利要求6所述的方法，其中，该金属线胞元具有实质等于6轨距胞元间距的线件胞元间距。8.一种方法，包含：将第一心轴胞元图型化到半导体结构的介电层上面所布置的第一心轴层内，该第一心轴胞元具有至少一个第一心轴、至少一个第一心轴间隔及第一心轴胞元间距；将第二心轴胞元图型化到该第一心轴层上面所布置的第二心轴层内，该第二心轴胞元具有至少一个第二心轴、至少一个第二心轴间隔、及第二心轴胞元间距；利用该第一与第二心轴胞元将金属线胞元形成到该介电层内，该金属线胞元具有金属线、金属线间隔及线件胞元间距；其中，当该金属线胞元的该金属线为奇数时，该线件胞元内金属线的数目等于该第一心轴胞元内第一心轴的数目与该第二心轴胞元内第二心轴的数目的总和；以及当该金属线胞元的该金属线为偶数时，该线件胞元内金属线的数目等于该第一心轴胞元内第一心轴的数目与该第二心轴胞元内第二心轴的数目的总和的两倍。9.如权利要求8所述的方法，包含该第一心轴胞元间距实质等于该第二心轴胞元间距。10.如权利要求9所述的方法，包含：将...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉斯·文森特·里考西，古拉密·波奇，拉尔斯·渥夫冈·赖柏曼，
申请(专利权)人：格芯公司，
类型：发明
国别省市：开曼群岛,KY