具有使用减材图案化形成的底部部分的堆叠过孔制造技术

本文公开了用于制造IC结构的方法以及所得到的IC结构，该IC结构包括堆叠过孔，该堆叠过孔提供金属化堆叠体的不同层的金属线之间的电连接。示例IC结构包括第一金属化层和第二金属化层，其分别包括底部金属线和顶部金属线。该IC结构还包括具有底部过孔部分和顶部过孔部分的过孔，其中顶部过孔部分堆叠在底部过孔部分上方(因此，该过孔可以被称为“堆叠过孔”)。底部过孔部分耦接到底部导电线并且与其自对准，而顶部过孔部分耦接到顶部导电线并且与其自对准。底部过孔部分使用减材图案化形成，而顶部过孔部分可以使用不同的制造技术形成，例如镶嵌制造。例如镶嵌制造。例如镶嵌制造。

【技术实现步骤摘要】
具有使用减材图案化形成的底部部分的堆叠过孔


[0001]本公开内容总体上涉及半导体器件领域，并且更具体地，涉及具有集成过孔的金属化堆叠体。

技术介绍

[0002]在过去的几十年里，集成电路中特征的缩小已经成为不断增长的半导体工业背后的驱动力。 缩小到越来越小的特征使得能够在半导体芯片的有限基板面积上增加功能单元的密度。例如，缩小 晶体管尺寸允许在芯片上结合更多数量的存储器或逻辑器件，从而有助于制造具有增加容量的产品。 然而，对不断增加的容量的驱动不是没有问题。优化每个器件和每个互连的性能的必要性变得日益 重要。
附图说明
[0003]通过结合附图的以下具体实施方式，将容易理解实施例。为了便于描述，相同的附图标记表 示相同的结构元件。在附图的各图中，通过示例而非限制的方式示出了各实施例。
[0004]图1提供了根据一些实施例的使用减材图案化来形成集成在集成电路(IC)结构的金属化堆 叠体中的堆叠过孔的底部部分的示例方法的流程图。
[0005]图2A
‑
图2P示出了根据一些实施例的在根据图1的方法制造示例IC结构的各个阶段的俯视图 和截面侧视图。
[0006]图3示出了根据一些实施例的根据图1的方法制造的示例IC结构的堆叠过孔的各种视图。
[0007]图4A
‑
图4C示出了根据一些实施例的根据图1的方法制造的IC结构的替代实施例的俯视图和 截面侧视图。
[0008]图5A和图5B分别是根据本文公开的任何实施例的可以包括具有使用减材图案化形成的底部 部分的一个或多个堆叠过孔的晶圆和管芯的俯视图。
[0009]图6是根据本文公开的任何实施例的可以包括具有使用减材图案化形成的底部部分的一个或 多个堆叠过孔的IC封装的截面侧视图。
[0010]图7是根据本文公开的任何实施例的可以包括具有使用减材图案化形成的底部部分的一个或 多个堆叠过孔的IC器件组件的截面侧视图。
[0011]图8是根据本文公开的任何实施例的可以包括具有使用减材图案化形成的底部部分的一个或 多个堆叠过孔的示例计算设备的框图。
具体实施方式
[0012]概述
[0013]本公开内容的系统、方法和设备各自具有若干创新方面，其中没有单个方面单独负责本文公 开的所有期望属性。在以下描述和附图中阐述了本说明书中描述的主题的一
个或多个实施方式的细 节。
[0014]为了说明如本文所述的具有一个或多个堆叠过孔的IC结构，该堆叠过孔具有使用减材图案化 形成的底部部分以便改进后段制程(BEOL)中的过孔集成，可能有用的是首先理解可能在此类装置 中发挥作用的现象。可以将下文的基本信息视为可以适当地解释本公开内容的基础。提供这样的信 息仅仅是出于解释的目的，并且因此，不应以任何方式被解释为限制本公开内容及其潜在应用的宽 泛范围。
[0015]IC通常包括导电微电子结构，在本领域中称为互连，以提供各种部件之间的电连接。在此上 下文中，术语“金属化堆叠体”可以用于描述除了其可能需要电连接的时间/地方之外，彼此电绝缘 的导电线(有时称为“金属线”)的堆叠系列层。在典型的金属化堆叠体中，金属化堆叠体的不同层 的金属线(有时将这些层称为“金属层”或“金属化层”)之间的电连接是通过填充有一种或多种导 电材料的过孔来实现的，所述过孔在基本上垂直于金属线的平面的方向上延伸(即，如果金属线的 平面被认为是水平面，则在垂直方向上延伸)。因此，这样的过孔被集成在金属化堆叠体内。
[0016]过去，对于至少一些类型的IC(例如，高级微处理器、芯片组部件、图形芯片等)，诸如金属 线和过孔的互连的尺寸和间隔已逐渐减小，并且预期在将来互连的尺寸和间隔将继续逐渐减小。金 属线的尺寸的一个度量是线宽的临界尺寸。金属线的间隔的一个度量是线间距，其表示金属化堆叠 体的给定层的最接近的相邻金属线之间的中心到中心距离。
[0017]互连的越来越小的尺寸和间隔要求每个互连的性能都得到优化。特别具有挑战性的是所谓的
ꢀ“
过渡过孔(transition via)”，其是在不同间距的金属层之间提供电连接的过孔。通常，下金属层(即， 更接近前段制程(FEOL)器件(例如晶体管)的金属化堆叠体的层)比上金属层更密集(即，具有 更小的间距)，这可以归因于下金属层必须提供到大量FEOL器件的各个部分的电连接。例如，下金 属层可以具有18
‑
22纳米量级的间距，而上金属层可以具有35
‑
40纳米量级的间距。需要设计过渡过 孔以允许间距过渡，以及改变用于形成下金属层和上金属层的金属线的图案化策略(例如，下更密 集的金属线可能要求创新的和成本更高的制造工艺，而上层的金属衬层可能使用经典的镶嵌 (Damascene)制造)。
[0018]本文开一种用于制造IC结构的方法以及所得到的IC结构，该IC结构包括堆叠过孔，该堆叠 过孔提供金属化堆叠体的不同层的金属线之间的电连接。一种示例IC结构包括提供在支撑结构(例 如，衬底、晶圆或芯片)上方的第一金属化层和第二金属化层，其中，第一金属化层包括底部金属 线，第二金属化层包括顶部金属线，并且第一金属化层在支撑结构与第二金属化层之间。该IC结构 还包括具有底部过孔部分和顶部过孔部分的过孔，其中，顶部过孔部分堆叠在底部过孔部分上方(因 此，该过孔可以被称为“堆叠过孔”)。底部过孔部分耦接到底部导电线并且与其自对准，而顶部过 孔部分耦接到顶部导电线并且与其自对准。底部过孔部分使用减材图案化形成，而顶部过孔部分可 以使用不同的制造技术(例如镶嵌(例如，双镶嵌)制造)形成。当用作过渡过孔时，这种具有使 用减材图案化形成的底部部分的堆叠过孔可能是特别有益的。然而，一般而言，本文所述的堆叠过 孔并不限于提供不同间距的金属化层的金属线之间的电连接(即，在各种实施例中，如本文所述的 包括底部金属线的第一金属化层的间距可以与如本文所述的包括顶部金属线的第二金属化层的间距 相同或不同)。因此，本文中提供的关于“过渡过孔”的描述同样适用于在相同间距的不同金属化层 的金属线之间提供电连接的堆叠过孔。
[0019]如本文所使用，术语“底部金属线”是指提供在金属化堆叠体的比金属化堆叠体的另一层更 接近支撑结构的层中的任何导电结构/线，而术语“顶部金属线”是指提供在金属化堆叠体的在底部 金属线的层之上的层中的任何导电结构/线。即，底部金属线被提供在金属化堆叠体的在支撑结构与 其中提供顶部金属线的层之间的层中。在各种实施例中，这种底部金属线和顶部金属线可以包括除 线/沟槽以外的导电结构(例如，底部金属线的至少一部分可以是栅极触点)，和/或可以形成或包括 除金属以外的导电材料。
[0020]本文所述的IC结构，特别是具有一个或多个堆叠过孔的IC结构(例如，金属化堆叠体)，所 述一个或多个堆叠过孔具有使用本文所述的减材图案化形成的底部部分，可以用于提供到与IC相关 联的一个或多个部件的电连接和/或在各种这样的部件之间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成电路(IC)结构，包括：支撑结构；第一金属化层和第二金属化层，所述第一金属化层和所述第二金属化层在所述支撑结构上方，其中，所述第一金属化层包括底部导电线，所述第二金属化层包括顶部导电线，并且所述第一金属化层在所述支撑结构与所述第二金属化层之间；以及过孔，所述过孔具有耦接到所述底部导电线的底部过孔部分和耦接到所述顶部导电线的顶部过孔部分；其中：所述底部过孔部分与所述底部导电线自对准，并且所述顶部过孔部分与所述顶部导电线自对准。2.根据权利要求1所述的IC结构，其中，通过以下操作使所述底部过孔部分与所述底部导电线自对准：使所述底部过孔部分的第一面与所述底部导电线的第一侧壁基本上在单个平面中，以及使所述底部过孔部分的第二面与所述底部导电线的第二侧壁基本上在单个平面中。3.根据权利要求1所述的IC结构，其中，通过以下操作使所述顶部过孔部分与所述顶部导电线自对准：使所述顶部过孔部分的第三面与所述顶部导电线的第一侧壁基本上在单个平面中，以及使所述顶部过孔部分的第四面与所述顶部导电线的第二侧壁基本上在单个平面中。4.根据权利要求1所述的IC结构，其中，通过以下操作使所述顶部过孔部分与所述顶部导电线自对准：使所述顶部过孔部分的第三面与所述顶部导电线的第一侧壁对准，以及使所述顶部过孔部分的第四面与所述顶部导电线的第二侧壁对准。5.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的IC结构，其中：所述底部过孔部分和所述顶部过孔部分中的每一个具有第一面、第二面、第三面和第四面，其中，所述第二面与所述第一面相对，并且其中，所述第四面与所述第三面相对，所述底部过孔部分的所述第一面与所述底部导电线的第一侧壁在单个平面中，所述底部过孔部分的所述第二面与所述底部导电线的第二侧壁在单个平面中，所述顶部过孔部分的所述第三面与所述顶部导电线的第一侧壁在单个平面中，并且所述顶部过孔部分的所述第四面与所述顶部导电线的第二侧壁在单个平面中。6.根据权利要求5所述的IC结构，其中，所述底部过孔部分的所述第一面与所述第二面之间的距离小于所述顶部过孔部分的所述第一面与所述第二面之间的距离。7.根据权利要求5所述的IC结构，其中，所述顶部过孔部分的所述第三面与所述第四面之间的距离小于所述底部过孔部分的所述第三面与所述第四面之间的距离。8.根据权利要求5所述的IC结构，其中，所述底部过孔部分的所述第一面和所述第二面中的每个面基本上是平坦的。9.根据权利要求5所述的IC结构，其中，所述顶部过孔部分的所述第三面和所述第四面中的每个面基本上是平坦的。
10.一种电子设备，包括：电路板；以及集成电路(IC)管芯，所述集成电路(IC)管芯耦接到所述电路板，所述IC管芯包括：支撑结构，底部导电线，所述底部导电线在所述支撑结构上方，顶部导电线，所述顶部导电线比所述底部导电线更远离所述支撑结构，以及过孔，所述过孔具有耦接到所述底部导电线的底部过孔部分和耦接到所述顶部导电线的顶部过孔部分，其中：所述底部过孔部分在距所述支撑结构第一距离处具有第一宽度，并且在距所述支撑结构第二距离处具有第二宽度，其中，所述第一距离小于所述第二距离，并且所述底部过孔部分的所述第二宽度小于所述底部过孔部分的所述第一宽度。11.根据权利要求10所述的电子设备，其中，所述顶部过孔部分在距所述支撑结构第三距离处具有第一宽度，并且在距所述支撑结构第四距离处具有第二宽度，其中，所述第三距离小于所述第四距离，并且所述顶部过孔部分的所述第一宽度小于所述顶部过孔部分的所述第二宽度。12.根据权利要求11所述的电子设备，其中：所述底部导电线和所述顶部导电线中的每一个具有长度、...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：