专利名称：金属导线结构及其制程的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种超大型集成电路(integrated circuits；ICs)的制程技术，特别是有关于一种多层金属导线结构与制程，能够降低因电流通过导线所产生的焦耳热(joule heating)，以提升集成电路长久可靠度(long term reliability)表现。
背景技术：
随着半导体工业进入了超大型集成电路(integratedcircuits；ICs)的时代后，对于电路密度的持续提升，元件尺寸不断缩小，而传统后段金属连线结构的信号传递速度已明显跟不上前段元件的信号传播速度，并成为整体电路系统的速度或效率瓶颈。
而利用金属导线所形成的后段金属连线结构可分为两部分一为负责电路单元内的元件与元件间的信号传导的下层导线金属，另一则为负责电路单元与单元间长距离的电气信号传输的上层导线金属。上层金属导线需有较低的电阻，因此通常会将导线的截面积予以增大，以减少信号的延迟与损耗；而下层金属导线，因通过路径较短，电阻较小，使得截面积可以大幅缩小以增加电路的集成密度。而其金属导线结构，多采用位于同一介电层内的浮置(floating)导线，经由适当的配置方向与适当的接触结构形成由不同层导线所连接而成的后段金属连线(Backend of the line；BEOL)。
请参照图1A，为依据已知技术的多层金属导线结构的上视图，为简化图示在此仅以一双层金属导线结构表示。首先请先参照图1B，为沿图1A内A-A’切线内的剖面图，以解说此双层金属导线结构及其制程。
请参照图1B，首先提供一半导体基底10，其上具有既有的元件结构或金属导线结构，在此为简化图示，故以一平整的半导体基底10表示。接着形成一第一介电层12，且于其内形成多个金属导线，在此以第一导线14表示，其布置(layout)方向为垂直于纸面的第一方向。接着，形成一第二介电层16于上述的第一介电层12上，且于第二介电层16内形成多个位于适当位置的接触插栓18，其作用为提供与上层金属导线的接触插栓(contactplugs)。接着，形成一第三介电层20于第二介电层16上，且于第三介电层20内形成有多个金属导线，在此仅以第二导线22表示，其配置(layout)方向为平行于纸面的第二方向。上述的第二导线22可经由其下方的接触插栓18与较下方的第一介电层12中的第一导线14连结，以形成一双层的导线结构。
而利用以上技术，可更依实际电路设计，增加介电层的层数，并于介电层内完成所需的金属导线与接触插栓结构，以更形成一较多层的导线结构。如上视1A内所示，其中第一导线14(较下层，以虚线表示)与第二导线22(较上层)，皆为位于不同介电层内的浮置(floating)导线，是借由改变配置(layout)方向，并配合位于两导线间介电层内适当位置的接触插栓(在此为接触插栓18)以形成导线间的电性接触。
然而，随着集成电路元件尺寸的缩小化，导线的连结层数需大幅地提升至六、七层以上，故明显地，除了改善金属导线与介电层的材料外，亦需改善其结构，以符合而后的技术需求。
而铜制程的应用已成为目前连结技术的主流，而搭配低介电常数(low k)材料更为当今连结技术应用的必然趋势。然而，所应用的铜金属，虽较已知的铝金属具有较低的电阻值(铜1.67μΩ-cm；铝2.7μΩ-cm)，但于导线通过电流(I)时仍因铜金属本身具有的电阻值(R)，无可避免地产生如焦耳定律(Joule’s law)中所教导的由电能转换成热能的现象，其所产生的热能即称为焦耳热(joule heating)，所产生的总热能(Q)可依公式(1)估计，亦与电流通过时间(t)有正比关系。
Q＝I2×R×t(1)而因电流通过导线所产生的热能，由于结构因素，只能储存于导线与其邻近的介电层中，并利用热传导方式(heatconduction)，借由元件内材质间的热传导，将所产生的热能往半导体基底方向传导并最后经由半导体基底将热能散去，倘若不能顺利地将导线所产生的焦耳热散去，将会影响整体集成电路的可靠度表现。
目前，搭配低介电常数材料(low k dielectric)的铜制程，虽可借由铜导线周围较低介电常数的材料以降低邻近寄生电容的产生，然而随着所使用的介电材料其介电常数的降低，材料本身的热传导系数(thermal conductivity coefficient)亦跟着降低，材料散热效果不如以往使用材质，故集成电路于长时间操作下，将因导线所产生的焦耳热无法散去而导致导线的操作温度有增加的趋势，较严重者，更会影响集成电路的可靠度(reliability)表现。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的就是提供一种金属导线结构与制程，具有位于不同介电层内的导线片段，具有较佳的焦耳热(joule heating)散热效果，可使导线工作温度维持一定，具有提升整体集成电路的长久可靠度(long term reliability)的功效。
为达上述目的，本发明提供了一种金属导线结构，包括下列结构至少两上层导线片段，沿第一方向延伸，且位于介电层中的同一层内；以及至少一下层导线片段，沿第一方向延伸，且位于上层导线片段下方的介电层中，并经由至少两接触插栓与上层导线片段形成电性接触。
本发明所述的金属导线结构，该上层导线片段更与至少一主导线经由一接触插栓形成电性接触，而该主导线沿一第二方向延伸。
本发明所述的金属导线结构，该第二方向与该上层导线片段所延伸的该第一方向互为垂直。
本发明另提供一种金属导线结构，所述金属导线结构包括一半导体基底；多层介电层，层叠于该半导体基底上；至少两上层导线片段，沿第一方向延伸，且位于该介电层中的同一层内；以及至少一下层导线片段，沿第一方向延伸，且位于该上层导线片段下方的介电层中，并经由至少两接触插栓与该上层导线片段形成电性接触。
本发明所述的金属导线结构，更包括至少一主导线，沿第二方向延伸，位于该上层导线片段下方的介电层中，并利用一接触插栓与该上层导线片段形成电性接触。
本发明所述的金属导线结构，该第二方向与该上层导线片段所延伸的该第一方向互为垂直。
本发明所述的金属导线结构，该下层导线片段于其所在的该介电层中为电性独立。
本发明所述的金属导线结构，更包括多个下层导线片段，沿第一方向延伸，分别位于该上层导线片段下方的不同层的介电层中，并利用多个接触插栓与该上层导线片段形成电性接触。
本发明所述的金属导线结构，该下层导线片段于其所位置的不同层的该介电层中为电性独立。
为达上述目的，本发明亦提供了一种金属导线制程，包括下列步骤(a)提供一半导体基底；(b)形成一下层介电层半导体基底上，且于下层介电层形成至少一下层导线片段，且下层导线片段沿第一方向延伸；(c)形成至少一中间层介电层于下层介电层上，且于该中间层介电层内形成至少两接触插栓(plugs)与下层介电层中的下层导线片段形成电性接触；以及(d)形成一上层介电层于中间层介电层上，且于上层介电层内形成至少两上层主导线片段与位于中间层介电层内的接触插栓形成电性接触，且该等上层导线片段亦沿第一方向延伸。
本发明所述的金属导线制程，于步骤(c)更包括形成多个中间层介电层于下层介电层上，且于中间层介电层内各形成至少两接触插栓(plugs)以连接较下层的中间层介电层中的接触插栓并与下层导线片段形成电性接触。
本发明所述的金属导线制程，于步骤(c)更包括于中间层介电层内形成至少两个位于中间层介电层同一层内的中层导线片段与至少两接触插栓(plugs)形成电性接触，且中层导线片段沿第一方向延伸。
本发明所述的金属导线制程，该步骤(c)与步骤(d)是利用单镶嵌制程或利用双镶嵌制程完成。
本发明所述的金属导线制程，该下层介电层、该中间层介电层及该上层介电层的材质为低介电常数材料。
本发明所述的金属导线制程，该低介电常数材料为黑钻石薄膜。
本发明能够降低因电流通过导线所产生的焦耳热，以提升集成电路长久可靠度表现。
图1A为依据已知技术的多层金属导线结构的上视图；图1B为沿图1A内A-A’切线的剖面图；
图2A为依据本发明的一较佳实施例中金属导线结构的上视图；图2B为沿图2A内A-A’切线的剖面图；图2C为依据本发明的另一结构的剖面图；图2D为依据本发明的另一结构的剖面图；图2E为依据本发明的另一结构的剖面图；图3A为依据已知技术中的金属导线结构，于不同电流密度下，导线的焦耳热(Joule heating)影响评估；图3B为依据已知技术中的金属导线结构，利用软件模拟(simulation)于不同电流密度下，导线的焦耳热(Joule heating)影响评估；图4A为依据本发明由导线片段形成的导线结构，利用软件模拟(simulation)于不同电流密度下，导线的焦耳热(Joule heating)影响评估；图4B为依据本发明的由导线片段形成的导线结构，利用电脑软件模拟(simulation)于不同电流密度下，导线的焦耳热(Jouleheating)影响评估；图5A为依据本发明由导线片段形成的导线结构，利用电脑软件模拟(simulation)，于固定的电流密度下，改变导线周围的介电层材料对于导线的焦耳热(Joule heating)影响评估；图5B为依据由导线片段形成的导线结构，利用电脑软件模拟(simulation)，于固定的电流密度下，改变导线周围的介电层材料对于导线的焦耳热(Joule heating)影响评估。
具体实施例方式
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下
请参照图2A，为依据本发明的一较佳实施例中金属导线结构的上视图，为简化图示在此仅以一双层金属导线结构表示。首先请先参照图2B，为沿图2A内A-A’切线的剖面图，以解说此双层金属导线结构及其制程。
于图2B中，首先提供一半导体基底100，其上已存有既有元件结构或金属导线结构，在此为简化图示，故以一平整的半导体基底100表示。接着形成一介电层120于半导体基底100上，且于此介电层120内形成两金属导线及一导线片段，在此以第一导线140(金属导线)以及第一导线片段160(导线片段)表示，其中第一导线140所配置(layout)方向依垂直于图面的第一方向延伸，而第一导线片段160，其配置(layout)方向依平行于图面的第二方向延伸，其于介电层120内为电性独立，并不与介电层120中其他结构(例如第一导线140)形成直接电性接触。
接着，形成一介电层180于上述的第一介电层120上，且于介电层180内形成多个位于适当位置的接触插栓200，其中部分接触插栓200作为与第一导线140电性接触的接触插栓(contactplugs)，其余的接触插栓200则作为第一导线片段160与较上层的导线片段电性接触的接触插栓。
接着，更形成一介电层220于介电层180上，且于介电层220形成两个导线片段，在此仅以第二导线片段240表示，其配置(layout)方向依平行于图面的第二方向延伸，与位于介电层120内的第一导线片段160相同。其中，第二导线片段240除了经由介电层180内适当位置的接触插栓200与第一介电层内的第一导线140形成电性接触外，亦经由接触插栓200与先前形成于介电层120内的第一导线片段160形成电性接触。
其中，位于上层介电层内(在此为介电层220)内的第二导线片段240可视为一上层导线片段，而位于下层介电层(在此为介电层120)内的第一导线片段160则可视为一下层导线片段，透过位于中间层介电层(在此为介电层180)内适当位置的接触插栓(此为接触插栓200)与上层导线片段形成电性接触，此外上述的上层导线片段更与第一导线140(可视为主导线)亦经由连接的中间层介电层内适当位置的接触插栓形成电性接触，而形成一具有多个导线片段的双层金属导线结构。
此时，其上视结构请参照图2A所示，沿A-A’线段内，具有位于介电层120内(未显示于图中)的第一导线140及下层导线片段(在此为第一导线片段160，以虚线表示)以及位于介电层220内的上层导线片段(在此为第二金属片段240)，以及位于中间层间介电层内作为电性接触的接触插栓(在此为接触插栓200，以虚线表示)。
然其上述内容并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，更可依实际所需，适当地增加位于上层介电层、下层介电层内的导线片段数量以及接触插栓数量，而形成如图2C的双层金属导线剖面结构。
此外，亦可依照实际电路设计，增加中间层介电层(如介电层180)的层数，并于此中间层介电层内形成配置(layout)方向与前述的上下层导线片段相同的中层导线片段(在此为第三导线片段240’)以及接触插栓200以连接下层导线片段(在此为第一导线片段160)以及上层导线片段(在此为第二导线片段240)，以形成如图2D的具有位于不同的介电层内导线片段的剖面结构，而上述各导线片段间，利用适当的接触插栓连接而成一如阶梯般的结构，此外亦可于所增加的中间层介电层内只形成适当的接触插栓200，以形成与下层导线片段(在此为第一导线片段160)的电性接触，其结构如图2E所示。
于图2D与图2E中仅讨论此片段导线的连结结构，故于图示中略去主导线及其连接的接触插栓结构。且上述内容并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，更可依实际所需，适当地改变下层导线片段所在的介电层及相关接触插栓的位置，而不局限于上述图示中所揭露的连结结构。
而上述形成金属导线、导线片段与接触插栓的制程，可为已知此技艺者，利用传统的金属制程(先形成金属导线，再形成邻近的介电层)搭配接触窗(contact via)制程或利用单镶嵌(damascene)制程(先形成图案化的介电层或接触窗，再填入金属材料)或双镶嵌(dual damanscene)制程(先形成图案化的介电层及接触窗，再填入金属材料)等方式完成，故其详细的制程内容并不在此赘述。
而上述金属导线、导线片段(主导线片段)及副导线片段其材质可为铜、铝或钨等材质，而上述接触插栓其材质可为铜、钨或钛等材质。而上述介电层材质可为如黑钻石薄膜(应用材料公司出品)的低介电常数材料(low k dielectric)。
焦耳热评估1请参考图3A，为依据已知技术，使用浮置(floating)导线结构的多层金属导线结构，观察于不同电流密度下，导线产生的焦耳热(Joule heating)对于导线操作温度的影响。
其中，采用特定较大线宽的单一(isolated)宽铜导线为测试对象，导线层数共有6层(Mx～Mx-5)，通入不同的直流电流密度一预定时间，观察因电流通过导线所产生的焦耳热，对于此导线层的实际操作温度与环境温度间的温度上升量(℃ )。此时，邻近导线周围的介电层材质为介电常数约为2.9～3.1的低介电常数材料。
如图3A中的测试结果可得出一趋势，位于最上层的导线层，其于不同电流密度的电流通入后，所产生的焦耳热导致导线的实际操作温度与设计温度的温度上升量皆具有一最大值。而其余的导线层，亦依照其相对位置，位于较上层的导线层，于相同的电流密度下，其实际操作温度与设计温度间的温度上升量皆较位于较下层的导线层来得高，且当电流密度超过特定值，此温度上升量值皆超过10℃，已与半导体业界对于导线设计方面，对于焦耳热影响导线操作温度的温度上升量容忍范围10～15℃接近，而当电流密度更高值，则已超过业界的容忍范围，其温度上升原因，为采用低介电材料作为铜导线旁的介电层材料，因其材料本身的热传导系数不高，散热性不佳，进而导致因焦耳热所形成的导线操作温度上升的结果。
请继续参考图3B，为依据已知技术，使用浮置(floating)导线结构的多层金属导线，利用软件模拟(simulation)于不同电流密度下，导线的焦耳热(Joule heating)影响评估。利用电脑软件ANSYS模拟(simulation)于不同电流密度下，导线产生的焦耳热(Joule heating)对于导线操作温度的影响。
其中，采用具有线宽及间距均为最小设计规范的多条窄铜导线的导线层为测试对象，导线层数共有6层(Mx～Mx-5，由上至下排列)，通入不同的直流电流密度，观察因电流通过的焦耳热导致的导线层实际温度与环境温度间的温度上升量(℃)，此时邻近于导线周围的介电层材质为介电常数约为2.9～3.1的低介电常数材料。
如图3B中的测试结果可得出一趋势，位于最上层的导线(Mx)，其于通入不同电流密度的电流，因电流通过所产生的焦耳热，导致导线的实际操作温度与设计温度的温度上升量具有一最大值。而其余的导线层，亦依照其相对位置，位于较上层的导线层，于相同的电流密度下，因焦耳热导致的温度上升量较位于较下层的导线来得高，且当电流密度超过特定值，各导线层温度上升量皆超过10℃，已与半导体业界对于导线设计方面，对于焦耳热影响导线操作温度的温度上升量容忍范围10～15℃接近，而当电流密度更高，则已超过业界的容忍范围，其温度上升原因，为采用低介电材料作为邻近铜导线的介电层材料，因其材料本身的热传导系数不高，散热性不佳，无法散去导线产生的焦耳热，进而形成导线的操作温度上升。
如图3A与图3B中的测试结果，无论是单一的宽铜导线或多条窄线宽与间距的密(dense)铜导线，当搭配低介电常数材料的使用而形成一多层的导线结构，位于较上层的导线，于相同的电流密度下，皆因焦耳热无法散去，进而导致导线温度上升，且超过业界的设计标准，对于集成电路的长久可靠度(long termreliability)而言，会有不良的影响。
焦耳热评估2请参考图4A，为依据本发明由导线片段形成的导线结构，利用电脑软件ANSYS模拟(simulation)，并观察于不同电流密度下，导线产生的焦耳热(Joule heating)对于导线操作温度的影响。
于本实施例中，采用第三实施例中的铜导线结构，不同之处在于本实施例中，针对最上层的导线层Mx，将一下层导线片段利用实施例中所述的导线片段结构，配置于较下层的任一金属层(Mx-1～Mx-5)所在的介电层中，并配合适当的接触插栓以连结位于导线层Mx内的上层导线片段，通入不同的直流电流密度，观察因电流通过Mx导线层所产生的焦耳热，导致于其实际操作温度与环境温度间的温度上升量(℃)，并与采用已知技术中浮置(floating)导线的结构相比较，此时位于导线层周围的介电层材质为介电常数介于2.9～3.1的低介电常数材料。
测试结果如图4A中所示，可得出一趋势，于通入不同电流密度的电流一预定时间，以采用浮置(floating)导线配置的散热性为最差，因电流通过导线层所产生的焦耳热导致于导线的实际操作温度与设计温度间的温度上升量具有最高值。而其余依照下层导线片段所在的较下层导线层的介电层，当下层导线片段位于越下层导线层所在的介电层内，于相同的电流密度下，其温度上升量越低，受焦耳热影响越低，此由导线片段组合而成的导线结构有助于散去导线所产生的焦耳热。
请继续参考图4B，本发明由导线片段形成的导线结构，利用电脑软件ANSYS模拟(simulation)导线产生的焦耳热(Jouleheating)对于导线操作温度的影响。
于本实施例中，针对最上层的导线层Mx，将三分之二面积的导线层利用实施例中所述的下层与中层导线片段，配置于较下层的任两金属层(Mx-1～Mx-5)所在的介电层中，并配合适当的接触插栓以连结位于导线层Mx内的上层导线片段将，于通入不同的直流电流密度，观察因电流通过所产生的焦耳热，对于实际操作温度与环境温度的温度上升量(℃)，并与已知技术中采用浮置(floating)导线配置的导线结构相比较，而位于上述导线层周围的介电层材质为介电常数介于2.9～3.1的低介电常数材料。
测试结果可得出如图4B中的趋势，于通入不同电流密度的电流一预定时间，以采用浮置(floating)导线配置的散热结果为最差，因电流通过所产生的焦耳热，导致导线的实际操作温度与环境温度的温度上升量为最高。而其余依照中层及下层导线片段所在导线层，当此中层及下层导线片段位于越下层的导线层所在的介电层内，于相同的电流密度下，其因焦耳热产生的温度上升量越低，受焦耳热影响越低，导线散热结果较佳。
如图4A与图4B中的测试结果，采用本发明的导线片段所形成的金属导线结构，当导线片段配置于较下层的单一导线层中以及当多个副导线片段配置于较下层的两不同层导线层中，于相同的电流密度下，其操作温度的上升量越低，受焦耳热影响越低，导线散热结果较佳，即使提升电流密度，其操作温度，受焦耳热影响亦无采用浮置配置的导线层来的严重。
焦耳热评估3请参考图5A，为依据本发明由导线片段形成的导线结构，利用电脑软件ANSYS模拟(simulation)导线产生的焦耳热(Jouleheating)对于导线操作温度的影响。
此时，采用较大线宽的单一(isolated)宽铜导线为测试对象，导线层共有三层(Ma～Ma+2，由下至上排列)，针对最上层的导线层Ma+2，每隔一固定间距，便配置一副导线片段于较下层的导线层内，当配置有副导线片段于Ma导线层内，副导线片段的配置方向便往较上层导线层配置，如此往返依上述方式配置，而各副导线片段间利用接触插栓连接，并于两端与Ma+2导线层内的主导线片段连接，并于通入一固定的直流电流密度，改变邻近于导线周围的介电层材质，观察因于不同介电层材质下，电流通过导线所产生的焦耳热，对于导线的实际操作温度与环境温度间的温度上升量(℃)，在此所使用的介电层材质分为两种一为热导度约为1.0W/m℃的第一金属层间介电材料(IMD1)，其介电常数约为3.6；另一为热导度约为0.3W/m℃，介电常数约为3.0的较低介电常数材料，在此以第二金属层间介电材料(IMD2)表示。
测试结果可得出如图5A中的趋势，对于使用IMD1所形成的介电层，无论于介电层中配置的导线片段间间距为多少(S/10μm～Sμm，其中S为介于10～500的任意数)，因电流通过所产生的焦耳热对于导线的实际操作温度与环境温度的温度上升量影响，皆较使用低介电常数介电材料(IMD2)所形成的介电层低。是由于IMD1较此处的低介电常数介电材料(IMD2)有较佳的热传导系数，故对于Ma+2导线层所产生的焦耳热，有较佳的散热效果，其温度的上升量越低，受焦耳热影响较低。
请继续参考图5B，使用较大线宽的单一(isolated)宽铜导线为测试对象，导线层数共有8层(Mb～Mb+7，由下至上排列)，针对最上层的导线层Mb+7，每隔一固定间距，便配置一导线片段(中层或下层导线片段)于较下层导线层所在的介电层内，当配置有导线片段于Mb导线层所在的介电层内，导线片段的配置方向便往较上层介电层配置，如此往返依上述方式配置，而各副导线片段间利用接触插栓连接，并于两端与Mb+7导线层内的上层导线片段连接，并于通入一较高的直流电流密度，并针对位于导线周围的介电层材质的不同，观察因电流通过导线层所产生的焦耳热，对于此层导线的实际操作温度与环境温度间的温度上升量(℃)，并与已知技术中采用浮置(floating)导线配置的导线结构相比较，在此所使用的介电层材质分为两种一为热导度约为1.0W/m℃的第一金属层间介电材料(IMD1)，其介电常数约为3.6；另一为热导度约为0.3W/m℃、介电常数约为3.0的较低介电常数材料，在此以第二金属层间介电材料(IMD2)表示。
测试结果可得出如图5B中的趋势，对于使用IMD1所形成的介电层，即使是浮置(floating)导线配置的导线结构，其温度上升量远低于使用低介电常数材料的导线结构。
使用低介电常数材料(IMD2)所形成的介电层，当副导线片段的间距小于S/2μm，可降低因电流通过所产生的焦耳热，使其表现与使用热导度较佳的IMD1作为介电层材料相当。
此时，若使用已知技术中的浮置(floating)导线配置的导线结构，无论是采用IMD1或是IMD2作为介电层材料，对于降低焦耳热对导线操作温度的影响都不大，因焦耳热所提升的操作温度可达200℃(对IMD1而言)以及700℃(对于IMD2而言)，如此高的温度提升，以铜导线而言，即使其抗电致变迁(electromigration；EM)的能力已优于铝导线，但瞬间约700℃温度提升，对于铜导线的可靠度亦产生影响，进而影响其长久的可靠度(long termreliability)。
以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。
附图中符号的简单说明如下10、100～半导体基底12～第一介电层14、140～第一导线16～第二介电层18、200～接触插栓20～第三介电层22～第二导线120、180、220～介电层160～第一导线片段240～第二导线片段240’～第三导线片段
权利要求
1.一种金属导线结构，其特征在于所述金属导线结构包括至少两上层导线片段，沿第一方向延伸；以及至少一下层导线片段，沿第一方向延伸，且经由至少两接触插栓与该上层导线片段形成电性接触。
2.根据权利要求1所述的金属导线结构，其特征在于该上层导线片段更与至少一主导线经由一接触插栓形成电性接触，而该主导线沿一第二方向延伸。
3.根据权利要求2所述的金属导线结构，其特征在于该第二方向与该上层导线片段所延伸的该第一方向互为垂直。
4.一种金属导线结构，其特征在于所述金属导线结构包括一半导体基底；多层介电层，层叠于该半导体基底上；至少两上层导线片段，沿第一方向延伸，且位于该介电层中的同一层内；以及至少一下层导线片段，沿第一方向延伸，且位于该上层导线片段下方的介电层中，并经由至少两接触插栓与该上层导线片段形成电性接触。
5.根据权利要求4所述的金属导线结构，其特征在于更包括至少一主导线，沿第二方向延伸，位于该上层导线片段下方的介电层中，并利用一接触插栓与该上层导线片段形成电性接触。
6.根据权利要求5所述的金属导线结构，其特征在于该第二方向与该上层导线片段所延伸的该第一方向互为垂直。
7.根据权利要求5所述的金属导线结构，其特征在于该下层导线片段于其所在的该介电层中为电性独立。
8.根据权利要求4所述的金属导线结构，其特征在于更包括多个下层导线片段，沿第一方向延伸，分别位于该上层导线片段下方的不同层的介电层中，并利用多个接触插栓与该上层导线片段形成电性接触。
9.根据权利要求8所述的金属导线结构，其特征在于该下层导线片段于其所位置的不同层的该介电层中为电性独立。
10.一种金属导线制程，其特征在于所述金属导线制程包括下列步骤步骤一提供一半导体基底；步骤二形成一下层介电层于该半导体基底上，且于该下层介电层形成至少一下层导线片段，且该下层导线片段沿第一方向延伸；步骤三形成至少一中间层介电层于该下层介电层上，且于该中间层介电层内形成至少两接触插栓与该下层介电层中的该下层导线片段形成电性接触；以及步骤四形成一上层介电层于该中间层介电层上，且于该上层介电层内形成至少两上层导线片段与位于该中间层介电层内的该接触插栓形成电性接触，且该上层导线片段亦沿第一方向延伸。
11.根据权利要求10所述的金属导线制程，其特征在于于步骤三更包括形成多个中间层介电层于该下层介电层上，且于该中间层介电层内各形成至少两接触插栓以连接较下层的该中间层介电层中的该接触插栓并与该下层导线片段形成电性接触。
12.根据权利要求11所述的金属导线制程，其特征在于于步骤三更包括于该中间层介电层内形成至少两个位于该中间层介电层同一层内的中层导线片段与上述的至少两接触插栓形成电性接触，且该中层导线片段沿第一方向延伸。
13.根据权利要求10所述的金属导线制程，其特征在于该步骤三与步骤四是利用单镶嵌制程或利用双镶嵌制程完成。
14.根据权利要求10所述的金属导线制程，其特征在于该下层介电层、该中间层介电层及该上层介电层的材质为低介电常数材料。
15.根据权利要求14所述的金属导线制程，其特征在于该低介电常数材料为黑钻石薄膜。
全文摘要
本发明是一种金属导线结构及其制程，所述金属导线结构，包括一半导体基底；多层介电层，层叠于半导体基底上；至少两上层导线片段，沿第一方向延伸，且位于介电层中的同一层内；以及至少一下层导线片段，沿第一方向延伸，且位于上层导线片段下方的介电层中，并经由至少两接触插栓与上层导线片段形成电性接触。本发明能够降低因电流通过导线所产生的焦耳热，以提升集成电路长久可靠度表现。
文档编号H01L23/535GK1667825SQ20051000863
公开日2005年9月14日 申请日期2005年2月28日 优先权日2004年3月9日
发明者侯锦珊, 翁烔城, 杨瑞玲, 吴俊毅 申请人:台湾积体电路制造股份有限公司