[发明专利]金属化系统

说明书

本发明一般涉及一种金属化系统，更详细地说，涉及用于半导体集成电路的金属化系统。

正如本领域所公知，现代集成电路中的金属化系统，一般包括多层电导体图形，或由介质，通常二氧化硅所隔离的引线。一个明显衍生的问题是上层次发生的热传导到衬底，一般地说传到硅中去。各个层次中的引线，由穿过待电互连的引线之间介质的导电通路被电互连起来。同时这些导电通路也构成为在上层引线的热传导到下层引线，然后把热输送到更导热的衬底上去，而在集成电路的某些区域，有些引线靠近通路较少。这种情况，对用低介质常数膜，象旋涂玻璃、有机聚合物或干凝胶之类用作金属化层介质材料甚至变得更明显，因为其热导率至少比等离子增强化学汽相淀积(PECVD)的二氧化硅低一个数量级。例如，等离子增强的四乙氧基硅烷(PETEOS)的氧化物具有热导率约1w/m°k。介质象旋涂玻璃、有机聚合物和干凝胶之类具有降低了的介质常数，例如，小于3，但其热导率大约也小一个数量级。因此，同时要求具有低介质常数的介质材料来提供层叠金属引线之间的较低电容，这些较低介质常数材料具有较低的热导率，因而降低了使热从靠近导电通路较少的引线传导到衬底的有效性。

根据本发明的一个特点，提供一种多层集成电路金属化系统具有一复合介质层。该复合层包括：一第一介质层和第二介质层。第一层的热导率至少比第二层之一的热导率要大两个数量级。在一个实施例中，该第一层是金刚石或蓝宝石。

根据本发明的另一个特点，提供一种多层集成电路金属化系统在不同的由一复合介质层隔离的层次上具有金属引线。该复合层包括：一第一介质层和一第二介质层。第一层的热导率至少比第二层的热导率要大两个数量级。在一个实施例中，该第一层是金刚石或蓝宝石。

根据本发明的另一个特点，提供一种集成电路具有配置在一半导体衬底上边的复合介质层。该复合层包括：一第一介质层和一第二介质层。第一层的热导率至少比第二层的热导率要大两个数量级。在一个实施例中，该第一层是金刚石或蓝宝石。金属引线被配置在该第一层上。

根据本发明的另一个特点，提供一种集成电路金属化系统其中把多个已形成图形的金属化层配置在半导体衬底上。一复合介质层被配置在一对金属化层之间。该复合层包括：一第一介质层和一第二介质层。第一层的热导率至少比第二层的热导率要大两个数量级。在一个实施例中，该复合介质层包括金刚石层或蓝宝石层。该第一层配置在该已形成图形的金属化层之一的表面上。

根据本发明的另一个特点，一导电通路穿过该复合层。该导电通路是与第一层接触的。

借助这样的结构，该第一层使热从配置于其上的金属化层沿横向传递到以导电通路方式设置的散热装置。

根据本发明的另一个特点，提供一种方法，用于对一金属化层进行构图。该方法包括：在一半导体衬底上边形成一介质层的步骤。在该介质层上形成金刚石或蓝宝石层。在金刚石或蓝宝石层上形成金属层。把该金属层制作成导电体图形。

借助这样的结构，该金刚石或蓝宝石层在该金属层构图的工艺过程中用以保护介质层。

根据本发明的另一个特点，提供一种方法，用于形成一集成电路金属化系统。该方法包括将第一金属层制作成导电体图形的步骤。在该已形成图形的第一金属层上形成介质层。在该介质层上形成金刚石或蓝宝石层。通过该金刚石或蓝宝石层的一部分和通过底下的该介质层的一部分形成通路，以露出在该第一金属层中已形成图形的导电体之一的一部分。在该金刚石或蓝宝石层形成导体。该导体的一部分穿过通路，而且被淀积在所述的露出在该第一金属层中已形成图形的导电体之一的部分上。在一个实施例中，穿过通路的导体部分是一种与配置于该金刚石或蓝宝石层上的导体部分不同的材料。该导体被制作成多个导电体图形。使在这样的导电体中产生的热量通过金刚石或蓝宝石层传递到穿过通路到所述露出的导电体之一的该第二金属层部分。

借助这样的结构，在第二金属化淀积期间该已形成图形的的金刚石或蓝宝石层提供掩模。进而，将下一金属化层的引线直接淀积在该金刚石或蓝宝石层上，在金属刻蚀加工期间将用作刻蚀中止层。

根据本发明的另一个特点，提供一种方法，用于将一金属层制作成图形。该方法包括在整个衬底上形成介质层。在该介质层上形成金刚石或蓝宝石层。穿过该金刚石或蓝宝石层的一部分到底下的该介质层部分形成通路和在该介质层上部形成槽。将金属层形成在该金刚石或蓝宝石层上，以及该部分金属层穿过通路并到介质层上形成的槽中，该金属的上部在该金刚石或蓝宝石层的上表面上延伸。对该金属层的上部进行抛光以使该金属表面平面化到该金刚石或蓝宝石层上表面的水平。因此，该复合介质层将金属层的部分隔离成为分离的导体。