一种带有SRAM的驱动IC金属层结构的制作方法

本实用新型属于驱动芯片技术领域，具体涉及用于驱动芯片的金属层结构，尤其是一种带有SRAM的驱动IC金属层结构。

背景技术：

自半导体集成电路技术发明以来，集成电路产业一直以指数增长迅猛发展，其作为现代高新技术的重要支柱，集成电路技术的进步和更新换代是以所加工的特征尺寸的缩小、硅片尺寸的增加和芯片集成度的增加为标志。其中特征尺寸的缩小最为关键。目前，集成电路技术已经发展到到0.1微米以下技术时代。集成电路芯片的集成度已经高到10⁹以上，为了实现整体功能，集成电路设计需要把这么多的单元器件按需要规律互联，以实现完整的系统功能。

由于器件特征尺寸的进一步微缩，将导致互连引线横截面和线间距的减小，从而不可避免的使得互连延迟效应变得更加严重。随着集成电路的特征尺寸的减小和集成度的提高，金属互联线承受的电流密度越来越高，集成电路发生失效的几率也在提高，其中，金属互联线的损坏是重要的失效原因。

图1示出了现有技术中，一种带有SRAM的驱动IC金属层结构的原结构示意图。

包括，

第一导电层101。

第二导电层102，与所述第一导电层101间隔开，所述第二导电层102形成在所述第一导电层101上方。

第三导电层103，与所述第二导电层102间隔开，所述第三导电层103形成在所述第二导电层102上方。

第四导电层104，与所述第三导电层103间隔开，所述第四导电层104形成在所述第三导电层103上方。

所述第一导电层101和所述第二导电层102之间、所述第二导电层102和所述第三导电层103以及所述第三导电层103和所述第四导电层104之间均形成信号通道105。

第一导电层101和所述第二导电层102之间，所述第二导电层102和所述第三导电层103以及所述第三导电层103和所述第四导电层104之间分别由二氧化硅106填充。在所述第四导电层104上方形成钝化层107，在所述钝化层上形成引脚框108。

所述第四导电层104的厚度明显厚于所述第一导电层101、第二导电层102和第三导电层103。所述第三导电层103和所述第四导电层104之间形成的信号通道105的宽度明显宽于所述第一导电层101和所述第二导电层102之间、所述第二导电层102和所述第三导电层103形成的信号通道105。

传统的集成电路需要四层金属实现电路内部互联，当器件特征尺寸减小时，金属之间的间距随之缩小，当缩小到一定程度时，金属线间的串扰会变得严重；其次，电阻引起的寄生效应会严重影响电路的性能，包括信号传输延迟的增加和信号传输畸变等。因此，为了改善特征尺寸进一步缩小而带来的一系列问题，降低互联金属的电阻率或者增加互联金属的间距十分重要。除此以外，金属层数越多，将导致电流密度的增加，继而影响金属连线的温度，易对芯片的可靠性造成不良后果。

目前，为防止上述缺陷，通常是通过增大金属层面积来实现的，但此种方法既会增加成本，也不利于器件特征尺寸的减小，同时会造成器件的复杂程度增加。

技术实现要素：

针对现有技术存在的技术缺陷，本实用新型的目的是提供一种带有SRAM的驱动IC金属层结构。其特征在于，包括：

第一导电层；

第二导电层，与所述第一导电层间隔开，所述第二导电层形成在所述第一导电层上方；

第三导电层，与所述第二导电层间隔开，所述第三导电层形成在所述第二导电层上方。

所述第一导电层和所述第二导电层之间以及所述第二导电层和所述第三导电层之间均形成信号通道。

优选地，所述第一导电层和所述第二导电层之间以及所述第二导电层及所述第三导电层之间分别由二氧化硅填充。

优选地，在所述第三导电层上方形成钝化层。

优选地，在所述钝化层上形成引脚框。

本实用新型提供了一种带有SRAM的驱动IC金属层结构，包括第一导电层；第二导电层，与所述第一导电层间隔开，所述第二导电层形成在所述第一导电层上方；第三导电层，与所述第二导电层间隔开，所述第三导电层形成在所述第二导电层上方；所述第一导电层和所述第二导电层之间以及所述第二导电层和所述第三导电层之间均形成信号通道。

本实用新型能够在不改变金属层面积的情况下，减少金属层的层数，延长互联线的长度，降低器件复杂性，有效提升集成电路性能，降低成本。本实用新型结构简单，具有极高的商业价值。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出了现有技术中，一种带有SRAM的驱动IC金属层结构的原结构示意图；

图2示出了本实用新型的具体实施方式的，一种带有SRAM的驱动IC金属层结构的优化后结构示意图。

具体实施方式

下面，详细论述多个实施例的制造和使用。然而，应该理解，本实用新型提供了许多可以在各种具体环境中实现的可应用的发明概念。所论述的具体实施例是制造和使用的具体方式的实例，而不用于限制本实用新型的范围。另外，本实用新型可以在多个实例中重复参考标号和/或字符或利用好最后相同两位数字而不同的前面的数字(或多个数字)来指定相应的部件。这种重复用于简单和清楚地表达相应的对象，并且其本身不表示所述多个实施例和/或配置之间的关系。此外，在本实用新型的下文中，一个部件形成在另一个部件上、连接至和/或耦合至另一个部件可以包括以直接接触的方式形成部件的实施例，也可以包括可以在部件之间形成附加部件使得部件不直接接触的实施例。并且，可以使用诸如“下面的”、“上面的”、“水平的”、“垂直的”、“在···之上、“在···之下”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”和类似的术语以及其衍生词(例如“水平地”、“向下地”、“向上地”等)的空间关系术语，以容易地描述如本实用新型中所示的一个部件与另一个部件之间的关系。应当理解，空间关系术语预期覆盖包括部件的器件的不同方位。

图2示出了本实用新型的具体实施方式的，一种带有SRAM的驱动IC金属层结构的优化后结构示意图。

优化后带有SRAM的驱动IC金属层结构，包括，

第一导电层201。

第二导电层202，与所述第一导电层201间隔开，所述第二导电层202形成在所述第一导电层201上方；

第三导电层203，与所述第二导电层202间隔开，所述第三导电层203形成在所述第二导电层202上方。

所述第一导电层201和所述第二导电层202之间以及所述第二导电层202和所述第三导电层203之间均形成信号通道204。

具体地，所述导电层金属，在目前的半导体制造业中，最普遍的材料为铝，铝在20摄氏度时具有较低电阻率，且不易被腐蚀，同时，铝易与二氧化硅反应，加热形成氧化铝，能够促进氧化硅和铝之间的附着。但铝的抗电迁移性能较差，因此在制造高性能IC工艺中，铜互联金属有望取代铝，铜比铝有更好的电迁移特性及电导率，铜互联技术的应用将改善集成电路的可靠性及速度。在一些实施例中，芯片制造过程中，在绝缘介质上沉积金属薄膜，通过光刻技术形成互联金属线，以及将集成电路的孔填充塞，金属线被夹在两个介质层中间形成电整体。例如，采用铝作为集成电路互联金属材料，进行的热处理，在的热处理过程中，与铝接触的硅原子融入铝并沿铝布线扩散。

本领域普通技术人员理解，金属层数目的增加，会导致金属层间的距离减小，在相同条件下，将导致电流密度的增加，继而使多层金属连线上的温度也有所增加。具体地，假定芯片表面的温度分布仅由芯片表面的热源决定，金属线上产生的焦耳热分两部分，距通孔以内的焦耳热由通孔直接传递到下一层金属上，距通孔以外产生的焦耳热由介质层向下传递。散热方式只考虑热传导，且互联材料的热传导率不受温度的影响，所有金属线间和金属层间使用同质材料使用同种材料，金属连线上的热量都是由它本身的焦耳热产生的，而上层金属以介质层传递给它的热量是通过附加的电流密度产生的焦耳热增量来等效。根据能量守恒定律，利用多层金属互联线的温度分布解析表达式进行模拟计算。结果表明随着金属层的增加，多层金属的平均温度随之增加。例如，当集成电路金属布线层层数分别为3层和4层时，在相邻两层金属导电层之间的介质层厚度相同的条件下，即相邻两层金属导电层间距相等时，层数为4层金属互联线的平均温度将高于层数为3层的金属互联线。

进一步地，金属层数目增加导致电流密度增加，继而影响多层金属的平均温度。当电流密度增加到一定程度就会对集成电路芯片性能以及可靠性造成不良后果。具体地，金属化电迁移就是直流电流通过导体时，金属中产生的质量输运现象，在高温、强电场下易引起金属电迁移失效。通常是指金属层因金属离子的迁移在局部区域由质量堆积而出现小丘或品须，或由质量亏损出现空洞而造成的器件或互联性能退化或失效。电流密度较大时，产生的焦耳热不能忽略，会直接影响电迁移的寿命值。电迁移引起器件失效的形式包括短路、断路、参数退化等。因此，金属层数越多，电迁移失效的可能性越大。本领域技术人员理解，所述优化后带有SRAM的驱动IC金属层层数减少到3层，且面积与优化前大致相同，厚度可以是3000至6000埃。优选地，第一导电层201、第二导电层202、第三导电层203的长度和宽度均相同，更为优选地，第一导电层201、第二导电层202、第三导电层203的厚度也相同。

所述信号通道的作用在于实现各金属层之间的电连接，其结构包括三部分：筒状孔壁、焊盘、反焊盘。其中筒状孔壁是保证各层金属层之间的电连接而对钻孔进行填充的导电材料，常用的导电材料是铜。焊盘的作用在于把孔壁和元件或者走线相连，反焊盘是指焊盘和周围不需要连接的金属之间的间隔。所述第三导电层通过信号通道与所述第二导电层实现电连接，所述第二导电层通过信号通道与所述第一导电层实现电连接。根据成本和信号质量两方面的考虑，选择合理尺寸的信号通道，必要时可以使用尺寸不同的信号通道。

优选地，所述的金属层结构，其特征在于，所述第一导电层201和所述第二导电层202之间以及所述第二导电层202及所述第三导电层203之间分别由二氧化硅205填充。所述二氧化硅介质材料具有介电性能稳定、电容温度系数小和介质损耗角正切值小等优点。

优选地，所述的金属层结构，其特征在于，在所述第三导电层203上方形成钝化层206。

具体地，所述钝化层用于将器件与周围环境隔离开来，增强器件对外来离子沾污的阻挡能力，保护器件内部的互联以及防止器件机械和化学损伤。常见材料包括氧化硅、氧化铝、氮化硅等。其中，氧化铝薄膜的抗辐射能力强，常用的是铝的阳极氧化工艺。在淀积金属化层后，用光刻胶作掩膜，在硼酸等酸溶液中直流阳极氧化，使硅上铝互联图形之外的铝层彻底转化为透明有空的三氧化二铝。再用光刻胶保护所有压焊区域，在硼酸等阳极氧化液中通电进行阳极氧化，使压焊区之外的全部铝上覆盖一层三氧化二铝薄膜；氮化硅薄膜是半导体集成电路中最具应用前景的表面钝化材料，可通过低温的热CVD工艺来沉积氮化硅表面钝化膜。

优选地，所述的金属层结构，其特征在于，在所述钝化层206上形成引脚框207。

本领域普通技术人员应该理解，本实用新型可以具有许多实施例的变型例。尽管已经详细地描述了实施例及其优势，但应该理解，在不背离实施例的精神和范围的情况下，可以对本实用新型做各种不同的改变、替换和更改。而且，本申请的范围不意欲限于本说明书中描述的工艺、机器、制造、材料组分、装置、方法和步骤的特定实施例。作为本领域普通技术人员应理解，根据本实用新型，可以利用现有的或今后将开发、与根据本实用新型所述的相应实施例执行基本相同的功能或实现基本相同结果的工艺、机器、制造、材料组分、装置、方法或步骤。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。