互连连接结构及相关制造方法技术

本发明专利技术涉及一种互连连接结构，其包括第一互连（Ｍ１）、第二互连（Ｍ２）和将第一互连（Ｍ１）与第二互连（Ｍ２）电连接的多个连接元件（Ｖ）。根据本发明专利技术，相对于所述互连的重叠定位（Ｉ），多个连接元件（Ｖ）在侧面被构成在第一和第二互连的至少一个侧面区域（Ｓ）中，而中心区域（Ｚ）没有连接元件（Ｖ）。这样，可以显著地改善所述连接结构的电迁移特性并且可以提高载流能力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种互连连接结构和一种相关的制造方法，并特别地涉及用于改善集成电路中的电迁移特性的一种互连连接结构和一种相关的制造方法。集成电路具有多个半导体元件，诸如通过互连或互连结构来驱动的场效应晶体管或双极性晶体管。特别地，在大规模集成电路中，要求多个互连平面或金属化平面，这些互连平面或金属化平面通过绝缘层相互隔离并且经由导电的连接元件或所谓的“通孔”相互连接。这类连接元件通常被布置为垂直于互连的预定的布局栅格。附图说明图1示出传统的这类互连连接结构的简化的俯视图，其中第一互连M1经由九个连接元件或通孔V的阵列被连接到位于其上的第二互连M2。图2示出根据图1的传统的互连连接结构的简化的截面图，其中相同的参考符号标明与图1中的那些层或元件相同的层或元件。因此，根据图2，第一金属化层或第一互连M1位于载体层或衬底1上并且相应地被构图。在第一互连M1和载体层1的表面上构成绝缘层D，在绝缘层D中首先构成直至第一互连M1的接触孔并且接着将导电材料填入，以实现连接元件或接触通孔V。最后，第二互连或第二金属化层M2位于绝缘层D和连接元件V的表面上，并且因此经由连接元件V被电连接到第一互连M1。在未来的产品研发中，经常需要的是，能够允许高电流流过互连结构，最大可能的电流密度、亦即每个互连横截面的电流(根据Black定律)直接与使用寿命成比例并且通常在工艺鉴定期间被确定。因此，在产品设计中，针对金属化或互连的任何截面或部分，这个最大电流密度不允许被超出。由于互连连接结构在材料传输方面、特别是在电迁移现象的情况下的势垒函数，该互连连接结构构成互连结构中的特别弱的点。该问题通常已通过使用较宽的互连来解决，但是由此占用产品上的面积，并且在最坏的情况下，不能够制造产品或半导体元件，因为工艺不支持所要求的电流密度。文献US 5,963,831公开了一种互连连接结构和一种相关的制造方法，在该情况下，为了改善电迁移特性并且尤其是为了均衡互连宽度上的电流，将具有不同长度的槽引入互连中，并填入电介质。尽管这样改善了电迁移特性，但是这类连接结构是非常复杂的并因此是高成本的。因此，本专利技术基于以下目标，即提供一种互连连接结构和相关的制造方法，其中能够结合最小成本来实现该互连的改善的电迁移特性和因此提高的载流能力。根据本专利技术，该目标在互连连接结构方面通过权利要求1的特征来实现，并且在方法方面通过权利要求8的特征来实现。特别地，通过使用多个连接元件，这些连接元件相对于重叠的互连的重叠定位(orientation)在侧面被构成在第一和第二互连的至少一个侧面区域中，而中心区域没有所述连接元件，能够令人惊讶地显著改善该区域中互连的电迁移特性并因此显著提高该区域中互连的载流能力。这样，能够实现进一步改善的集成密度和/或特别是集成半导体电路的改善的使用寿命。优选地，连接元件被布置为预定的布局栅格，并且具有预定的结构宽度以及还具有预定的结构间距，因此出于已经存在的互连连接结构能够以最小的修改或者通过略去重叠区域的预定区中的接触窗口来实现具有改善的电迁移特性和提高的载流能力的互连连接结构。优选地，没有连接元件的中心区域的宽度大于具有连接元件的至少一个侧面区域的宽度。利用这种改进方案能够观察到电迁移特性的特别的改善。优选地，相互重叠且与连接元件相连接的互连被相互平行或相互垂直地(也就是说绕垂直于互连的表面的轴旋转90°)布置，并且具有基本上相同的互连宽度。由于这种互连关系可用于几乎90％的现有互连，所以本专利技术可以再次没有任何问题地被应用到实际所有已经存在的布线布局或掩膜组，由此显著地节省成本。优选地，连接元件具有不同于互连的材料，由此能够实现具有低电迁移特性的特别高传导的互连结构和改善的载流能力。钨或铜因此优选地被用于互连，而连接元件优选地具有钨。此外，连接元件和互连都具有扩散势垒层，由此杂质从上互连平面扩散到例如半导体衬底能够被可靠地阻止，并且因此改善半导体元件的电特性。在用于制造互连连接结构的方法方面，首先在载体层上构成第一互连，接着在第一互连上构成绝缘层，此后在绝缘层中构成多个导电的连接元件，直到这些连接元件与第一互连接触，并且最后在绝缘层上构成第二互连，使得其中所构成的连接元件与第二互连接触，其中这样布置多个连接元件，使得这些连接元件相对于重叠的互连的重叠定位在侧面位于第一和第二互连的至少一个侧面区域中，而中心区域没有连接元件。这种方法可以被特别容易地应用到已经存在的、用于制造互连连接结构的方法，因此它是花费低的。本专利技术的进一步有利的改进方案在其他的从属权利要求中被表征。下面参考附图根据示例性实施例来更详细地说明本专利技术。在附图中图1示出根据现有技术的互连连接结构的简化的俯视图；图2示出沿截面A-A的根据图1的互连连接结构的简化的截面图；图3示出根据第一示例性实施例的互连连接结构的简化的俯视图；图4示出根据第二示例性实施例的互连连接结构的简化的俯视图；图5示出根据第三示例性实施例的互连连接结构的简化的俯视图；图6示出根据第四示例性实施例的互连连接结构的简化的俯视图；图7示出根据第五示例性实施例的互连连接结构的简化的俯视图；图8示出用于说明根据传统互连连接结构和本专利技术的互连连接结构的故障分布的图形表示。图3示出根据第一示例性实施例的本专利技术的互连连接结构的简化的俯视图，其中相同的参考符号标明与图1和2中的那些元件相同或相对应的元件，并且在下面免除重复的说明。根据图3，如在现有技术中那样，第一互连M1再次被构成在载体层1、诸如半导体衬底上，例如在该半导体衬底中构成例如半导体元件，多个连接元件V被构成在位于其上的绝缘层或介电层D中并与第一金属轨(metal track)M1接触或接触连接该第一金属轨M1。第二互连或金属层M2再次位于该介电层或绝缘层D的表面上，并且与所述连接元件或接触通孔V的上侧接触，由此实现互连连接结构。与根据现有技术的连接元件或接触通孔V的传统排列对比，其中连接元件通常相对互连长度横向平放，并且这些连接元件可以例如根据图1相对互连长度或互连定位横向平放为三列，根据图3，首次平行地沿着互连长度或互连定位将多个连接元件V布置在第一和第二互连M1和M2的侧面区域中。更确切地说，在互连M1和M2的重叠区域中、亦即在其中互连相互重叠的区域中，相对于互连的重叠定位I、亦即重叠的互连的最终定位，多个连接元件V在侧面被构成在第一和第二互连M1和M2的至少一个侧面区域S中，而互连的中心区域Z没有连接元件V。如在图8中所示，因此，如果通过例如将连接元件V相对互连长度的通常为列式的排列“折叠”成连接元件V相对互连长度的行式排列(位于侧面区域S中)来给出相同数量或更少数量的连接元件V，则能够实现互连的或整个互连结构的电迁移特性的显著改善，由此增加互连的或整个互连结构的载流能力。这样，要么能进一步提高集成密度要么延长集成电路的使用寿命。相互重叠的互连M1和M2的重叠定位I因此被理解为重叠的互连M1和M2的最终定位，其中所述重叠定位I基本上与工作状态下的互连M1和M2中的主电流方向匹配。因此，互连M1和M2的重叠定位或主电流方向I基本上被视为在其互连长度的方向上，在该情况下，仅仅在连接区域中将该主电流划分成多个单独的电流I1至I4，所述单独的电流I本文档来自技高网...

【技术保护点】
互连连接结构，其包括　　　　被构成在第一互连平面中的第一互连（Ｍ１）；　　　　被构成在第二互连平面中的第二互连（Ｍ２）；　　　　将所述第一互连（Ｍ１）电连接到所述第二互连（Ｍ２）的多个连接元件（Ｖ），　　　　其特征在于，相对于重叠的互连的重叠定位（Ｉ），所述多个连接元件（Ｖ）在侧面被构成在所述第一和第二互连（Ｍ１，Ｍ２）的至少一个侧面区域（Ｓ）中，而中心区域（Ｚ）没有连接元件（Ｖ）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2003-9-25 10344605.21.互连连接结构，其包括被构成在第一互连平面中的第一互连(M1)；被构成在第二互连平面中的第二互连(M2)；将所述第一互连(M1)电连接到所述第二互连(M2)的多个连接元件(V)，其特征在于，相对于重叠的互连的重叠定位(I)，所述多个连接元件(V)在侧面被构成在所述第一和第二互连(M1，M2)的至少一个侧面区域(S)中，而中心区域(Z)没有连接元件(V)。2.如权利要求1所述的互连连接结构，其特征在于，所述连接元件(V)被布置为预定的布局栅格，并且具有预定的结构宽度(F)以及还具有预定的结构间距(P)。3.如权利要求1或2所述的互连连接结构，其特征在于，没有连接元件的所述中心区域(Z)的宽度大于所述至少一个侧面区域(S)的宽度。4.如权利要求1至3之一所述的互连连接结构，其特征在于，所述第一和第二互连(M1，M2)被相互垂直或相互平行地布置，此外，所述互连的表面被相互平行地定位并且具有基本上相同的互连宽度。5.如权利要求1至4之一所述的互连连接结构，其特征在于，所述连接元件(V)具有矩形的、圆形的、椭圆形的或细长孔的形状。6.如权利要求1至5之一所述的互连连接结构，其特征在于，所述连接元件(V)具有不同于所述互连(M1，M2)的材料。7.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：K戈勒，R温策尔，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]