金属化系统
阅读：42发布：2020-05-11
专利汇可以提供金属化系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种有复合介质层的多层集成 电路 金属化 系统，包括金刚石或蓝 宝石 层。在 半导体 衬底上配置多层构图的金属化层。复合介质层配置在一对金属化层间。复合介质层包括金刚石或蓝宝石层。金刚石或蓝宝石层配置在构图的金属化层之一表面上。导电通路穿过复合层，且其一端与金刚石或蓝宝石层 接触 。构图的金刚石或蓝宝石层，在第二金属化层淀积中构成掩模。下一层金属化层的引线将直接淀积到在金属 刻蚀 工艺中将用作刻蚀中止的金刚石或蓝宝石层上边。，下面是金属化系统专利的具体信息内容。
1、一种集成电路金属化系统，包括：
一半导体衬底；
一配置在该衬底上的多层已制成图形的金属化层；
一配置在一对金属化层之间的复合介质层，这样的复合介质层具有一 第一介质层和一第二介质层，该第一介质层具有的热导率至少比该第二介 质层的热导率大两个数量级；
其中一层已制成图形的金属化层配置在该第一介质层上；
穿过复合介质层并与该第一介质层接触的一第一导电通路；
用作散热装置的另一个导电通路，电互连接多个金属化层中的一对； 以及
其中该第一介质层是与该另一个导电通路热接触。
2.根据权利要求1所述的系统，其中第一介质层比第二介质层薄。
3.根据权利要求2所述的系统，其中第二介质层的厚度至少为第一介 质层的五倍。
4.根据权利要求2所述的系统，其中第一介质层是金刚石。
5.根据权利要求2所述的系统，其中第一介质层是蓝宝石。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述另一个导电通路比所述的第 一导电通路宽。
7.一种集成电路金属化系统，包括：
一半导体衬底；
一配置在该衬底上的多层已制成图形的金属化层；
一配置在一对相邻的金属化层之间的复合介质层，这样的复合介质层 具有一第一介质层和一第二介质层，该第一介质层具有的热导率至少比该 第二介质层的热导率大两个数量级；
其中，这些金属化层部分设置于穿过第一介电层的一些开口中进入设 置于下面的第二介电层部分内的沟槽中，这些金属化层部分具有沿着第一 介电层的上表面终止的表面部分和设置为与内设开口的第二介电层的边缘 部分相接触的上侧部分；
穿过复合层并与该第一介质层接触的一第一导电通路；
用作散热装置的另一个导电通路，电互连接多个金属化层中的一对； 以及
其中该第一介质层是与该另一个导电通路热接触。
8.根据权利要求7所述的系统，其中第一介质层比第二介质层薄。
9.根据权利要求8所述的系统，其中第二介质层的厚度至少为第一介 质层的五倍。
10.根据权利要求8所述的系统，其中第一介质层是金刚石。
11.根据权利要求8所述的系统，其中第一介质层是蓝宝石。
12.根据权利要求7所述的系统，其中所述另一个导电通路比所述的 第一导电通路宽。
技术领域
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。
背景技术
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。
发明内容
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。
借助这样的结构，在进行抛光步骤期间，已形成图形的金刚石或蓝宝 石层用作掩模。
根据本发明的一个方面，提供一种集成电路金属化系统，包括：一半 导体衬底；一配置在该衬底上的多层已制成图形的金属化层；一配置在一 对金属化层之间的复合介质层，这样的复合介质层具有一第一介质层和一 第二介质层，该第一介质层具有的热导率至少比该第二介质层的热导率大 两个数量级，其中一层已制成图形的金属化层配置在该第一介质层上；穿 过复合介质层并与该第一介质层接触的一第一导电通路；用作散热装置的 另一个导电通路，电互连接多个金属化层中的一对；以及其中该第一介质 层是与该另一个导电通路热接触。
根据本发明的一个方面，提供一种集成电路金属化系统，包括：一半 导体衬底；一配置在该衬底上的多层已制成图形的金属化层；一配置在一 对相邻的金属化层之间的复合介质层，这样的复合介质层具有一第一介质 层和一第二介质层，该第一介质层具有的热导率至少比该第二介质层的热 导率大两个数量级，其中，这些金属化层部分设置于穿过第一介电层的一 些开口中进入设置于下面的第二介电层部分内的沟槽中，这些金属化层部 分具有沿着第一介电层的上表面终止的表面部分和设置为与内设开口的第 二介电层的边缘部分相接触的上侧部分；穿过复合层并与该第一介质层接 触的一第一导电通路；用作散热装置的另一个导电通路，电互连接多个金 属化层中的一对；以及其中该第一介质层是与该另一个导电通路热接触。
附图说明
同附图一起作出的下述详细说明，将使本发明这些和其它的特点变得 更清楚。
图1A到1G示出一个根据本发明在其制造的各阶段用于集成电路的金 属化系统；以及
图2A到2C示出另一个根据本发明在其制造的各阶段用于集成电路的 金属化系统。
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。
借助这样的结构，在进行抛光步骤期间，已形成图形的金刚石或蓝宝 石层用作掩模。
根据本发明的一个方面，提供一种集成电路金属化系统，包括：一半 导体衬底；一配置在该衬底上的多层已制成图形的金属化层；一配置在一 对金属化层之间的复合介质层，这样的复合介质层具有一第一介质层和一 第二介质层，该第一介质层具有的热导率至少比该第二介质层的热导率大 两个数量级，其中一层已制成图形的金属化层配置在该第一介质层上；穿 过复合介质层并与该第一介质层接触的一第一导电通路；用作散热装置的 另一个导电通路，电互连接多个金属化层中的一对；以及其中该第一介质 层是与该另一个导电通路热接触。
根据本发明的一个方面，提供一种集成电路金属化系统，包括：一半 导体衬底；一配置在该衬底上的多层已制成图形的金属化层；一配置在一 对相邻的金属化层之间的复合介质层，这样的复合介质层具有一第一介质 层和一第二介质层，该第一介质层具有的热导率至少比该第二介质层的热 导率大两个数量级，其中，这些金属化层部分设置于穿过第一介电层的一 些开口中进入设置于下面的第二介电层部分内的沟槽中，这些金属化层部 分具有沿着第一介电层的上表面终止的表面部分和设置为与内设开口的第 二介电层的边缘部分相接触的上侧部分；穿过复合层并与该第一介质层接 触的一第一导电通路；用作散热装置的另一个导电通路，电互连接多个金 属化层中的一对；以及其中该第一介质层是与该另一个导电通路热接触。
附图说明
同附图一起作出的下述详细说明，将使本发明这些和其它的特点变得 更清楚。
图1A到1G示出一个根据本发明在其制造的各阶段用于集成电路的金 属化系统；以及
图2A到2C示出另一个根据本发明在其制造的各阶段用于集成电路的 金属化系统。
具体实施方式
参照图1A，示出了集成电路(IC)的剖面图。这样IC包括存储电路，例 如随机存取存储器(RAM)、动态的(DRAM)、同步的DRAM(SDRAM)、或静 态的RAM(SRAM)。该IC还可以是逻辑器件，例如可编程的逻辑阵列(PLA)、 专用IC(ASIC)、合并DRAM-逻辑电路、或任何电路。
通常，在半导体衬底，例如硅圆片上以并行方式制造许多IC。在加工 后，将圆片进行划片以便把IC分开成许多单个芯片。然后把芯片封装，得 到最终产品，用于例如用户产品，诸如计算机系统、蜂窝电话、个人数字 助理(PDAs)、以及其它电子产品。如图所示，提供一个衬底。该衬底10， 例如包括硅圆片。其它半导体衬底如砷化镓、锗、绝缘体上硅(SOI)、或其 它半导体材料也可以使用。该衬底，例如，可以包括：形成于其上的各种 器件层(未示出)。如这里所用的术语衬底，可包括衬底和各种器件层。
说明性地，以任何常规方式在衬底10上形成第一金属化层12。把光刻 胶层14配置到第一金属化层12上并制成有窗口的图形，如所示，采用常规 光刻技术露出部分第一金属化层12。在曝露于适当的刻蚀加工中之后，该 第一金属化层12被制作成金属导体18图形，如图1B所示，而后除去光刻 胶层。
除去了光刻胶层14后，在整个结构上淀积介质层20，这里淀积低K介 质的旋涂玻璃或有机介质，如有需要则进行平坦化，如图1B所示。在这里， 例如，介质层的厚度为5000～15000，具有2.5到3的介质常数和0.1到 0.5W/m°K的热导率。在该介质层20的上表面上边形成金刚石或蓝宝石的层 22，这里为薄膜。这里，例如，该层22是金刚石薄膜或用化学汽相淀积法 淀积厚度100到1000的层22。介质层20和金刚石或蓝宝石的层22，一 起形成复合介质层24，如所示。金刚石的热导率约为1000W/m°K。所以， 层22的热导率至少比介质层20的热导率要大两个数量级，这里为三个数量 级。
其次，如图所示，用常规的光刻技术，将光刻胶层26淀积在整个金刚 石层22上并制作有如所示的窗口28的图形。该已形成图形的光刻胶层26 窗口28与已制作成图形于第一金属化层12的一个或多个金属导体18对准 (图1A)。于是该窗口28使金刚石层22的上表面部分30露出来，如图1B所 示。用具有含氟化学性质的反应离子刻蚀法，对金刚石层22的已露出部分 30进行刻蚀。因而除去了该金刚石层22的部分就露出底下的介质层20部 分。用已形成图形的光刻胶层26和该已制成图形的金刚石层22作为掩模， 除去底下已露出的介质层20部分，这里例如用氟反应离子刻蚀法，因此露 出在第一金属化层中已制成图形的一个或多个的上表面部分。于是，参照图 1B，穿过复合介质层24的部分形成通路28，使选定的第一金属化层12中 已制成图形的一个或多个金属导体18的上表面部分33露出来。接着除去制 成图形的光刻胶层26(图1C)。
在除去制成图形的光刻胶层26之后，将金属34，这里为钨(图1C)淀积 在整个金刚石层22的上表面上并且经过通路32到已露出的导体18的上表 面部分上边。其次，用化学机械抛光法(CMP)，对淀积的钨层34的上面部分 进行抛光，直至金刚石层22的上表面。应注意的是，该金刚石层22作为CMP 的中止层。于是，如图1D所示，形成了钨插塞34。接着，如图1E所示， 将金属层35，这里为钛、氮化钛、铝、钛、氮化钛层淀积到图1D所示的整 个结构上表面上边。而后，如图1E所示，在金属层35的上表面上形成光刻 胶层36，由于已制成图形的光刻胶层36与穿过复合介质层24形成的通路 32(图1C)进行对准。因此使形成该结构的上表面露出在氟反应离子刻蚀(RIE) 加工中，以除去通过已制成图形的光刻胶层36中的窗口38所露出的金属层 35部分。因而，由钨插塞34和金属层35构成的导体，形成已制成图形于第 二层次的金属导体40中的第二金属化层，如图1F所示。除去光刻胶层36(图 1E)，留下图1F所示的结构。应注意的是，在RIE加工过程期间该金刚石层 22作为硬的、刻蚀中止，掩蔽保护底下的介质层20。
重复进行如上述所述的加工，示范性的最终结构为图1G所示。应注意 的是，如图所示，该最终示范性的结构是多层集成电路金属化系统，具有一 对复合介质层24、24′，而各自又包括金刚石层22、22′和相应的介质层 20、20′。各个金刚石层22、22′配置在已制成图形的金属化层之一的表面 上，即，在金属化层35(图1E)中已制成图形的导体40和在配置于金刚石层 22′上的第三金属中已制成图形的的导体40′的表面上。如图所示，导电通路 34、34′，分别穿过复合介质层24、24′。如图所示，导电通路34、34′的 一端，即，上端分别与金刚石层22、22′接触。借助这样的结构，该金刚石 层22、22′分别从复合介质层24、24′，沿横向把热量传递到以导电通路 34′a、34a方式提供的散热装置中去。因而，热量通过导体18a耦合到衬底 10上。应当注意，金刚石22′未提供横向热传导，导体40′a不靠近一个通路， 则其上产生的热必须可以垂直通过介质层到该衬底。这样的路径对导体40′a 中产生的热量可以不提供适当的散热。最后，应该注意的是，导电通路34′a、 34a的宽度也可以比用于电层间连接的通路上的宽度宽。该导电通路34′a、 34a，在这里用作散热装置，或把热量传递给衬底10。在结构上还可淀积钝 化层41。
现在参照图2A，一半导体衬底，这里为硅，以100示出，且具有由较 低的二氧化硅介质层104制作的复合介质层102，这里如同有关图1A到1G 上述的介质层20而且上层，即较薄的金刚石层或蓝宝石层，或者薄膜106， 这里如同有关图1A到1G上述的金刚石层22，如图所示，配置在二氧化硅 介质层102的上表面上边。穿过金刚石层106的部分形成窗口108图形和在 底下介质层104部分中的通路上形成槽110。在已制成图形的描述的第一金 属化层112中构图槽110。更详细地说，将第一金属化层112淀积在该结构 的上表面，第一金属化层112的部分穿过通过金刚石层106形成的窗口108 并到在介质层104中形成的槽110中。应注意的是，第一金属化层112的上 部114在金刚石层106的上表面上延伸，如图所示。用化学机械抛光法除去 该第一金属化层112的上部114，使得第一金属化层112的上表面与金刚石 层106上表面为同层次，如图2B所示。这样把第一金属化层112构图成为 介质分离的导体120，如图2B所示。应注意的是，在制作第一金属化层112 图形中，该金刚石层106用作硬掩模，这里用作抛光中止层。
可以重复进行上述的工艺过程，形成如所要求那样多的金属层次。示范 性的最终结构示于图2C中。这又是，如图所示，范性结构为多层集成电路 金属化系统，该系统具有三层复合介质层102、102′、102″，而各自分别包 括金刚石层106、106′、106″和介质层104、104′、104″。金刚石层106、 106′、106″，已被配置在一个已制成图形的金属化层的边缘表面122上。正 如所示的结构和有关图1G所述的一样，用第一光刻/化学刻蚀步骤，通过复 合介质层102、102′、102″，首先形成通路孔123。但是，这里，用第二光 刻/化学刻蚀步骤，在与较窄的通路孔123上并与之对准的复合介质层102′、 102″的上部中，形成较宽的槽125，如图所示。配置于通路孔123和槽125 中是导电层127，这里为铝。应注意的是，进入通路孔123的铝层127部分 122的一端与金刚石层106、106′接触。借助这样的结构，金刚石层106、 106′把热量，从配置于其上的金属化层127沿横向传导到由导电通路104提 供的散热装置。在结构上边还可以淀积钝化层141。
尽管本发明已具体地示出了和描述了有关各实施例，本领域的技术人员 要认识到，对本发明作出的修改和改变将不会脱离其范围。因此确定本发明 的范围与权利要求书以及其全部的等效范围有关。
通常，在半导体衬底，例如硅圆片上以并行方式制造许多IC。在加工 后，将圆片进行划片以便把IC分开成许多单个芯片。然后把芯片封装，得 到最终产品，用于例如用户产品，诸如计算机系统、蜂窝电话、个人数字 助理(PDAs)、以及其它电子产品。如图所示，提供一个衬底。该衬底10， 例如包括硅圆片。其它半导体衬底如砷化镓、锗、绝缘体上硅(SOI)、或其 它半导体材料也可以使用。该衬底，例如，可以包括：形成于其上的各种 器件层(未示出)。如这里所用的术语衬底，可包括衬底和各种器件层。
说明性地，以任何常规方式在衬底10上形成第一金属化层12。把光刻 胶层14配置到第一金属化层12上并制成有窗口的图形，如所示，采用常规 光刻技术露出部分第一金属化层12。在曝露于适当的刻蚀加工中之后，该 第一金属化层12被制作成金属导体18图形，如图1B所示，而后除去光刻 胶层。
除去了光刻胶层14后，在整个结构上淀积介质层20，这里淀积低K介 质的旋涂玻璃或有机介质，如有需要则进行平坦化，如图1B所示。在这里， 例如，介质层的厚度为5000～15000，具有2.5到3的介质常数和0.1到 0.5W/m°K的热导率。在该介质层20的上表面上边形成金刚石或蓝宝石的层 22，这里为薄膜。这里，例如，该层22是金刚石薄膜或用化学汽相淀积法 淀积厚度100到1000的层22。介质层20和金刚石或蓝宝石的层22，一 起形成复合介质层24，如所示。金刚石的热导率约为1000W/m°K。所以， 层22的热导率至少比介质层20的热导率要大两个数量级，这里为三个数量 级。
其次，如图所示，用常规的光刻技术，将光刻胶层26淀积在整个金刚 石层22上并制作有如所示的窗口28的图形。该已形成图形的光刻胶层26 窗口28与已制作成图形于第一金属化层12的一个或多个金属导体18对准 (图1A)。于是该窗口28使金刚石层22的上表面部分30露出来，如图1B所 示。用具有含氟化学性质的反应离子刻蚀法，对金刚石层22的已露出部分 30进行刻蚀。因而除去了该金刚石层22的部分就露出底下的介质层20部 分。用已形成图形的光刻胶层26和该已制成图形的金刚石层22作为掩模， 除去底下已露出的介质层20部分，这里例如用氟反应离子刻蚀法，因此露 出在第一金属化层中已制成图形的一个或多个的上表面部分。于是，参照图 1B，穿过复合介质层24的部分形成通路28，使选定的第一金属化层12中 已制成图形的一个或多个金属导体18的上表面部分33露出来。接着除去制 成图形的光刻胶层26(图1C)。
在除去制成图形的光刻胶层26之后，将金属34，这里为钨(图1C)淀积 在整个金刚石层22的上表面上并且经过通路32到已露出的导体18的上表 面部分上边。其次，用化学机械抛光法(CMP)，对淀积的钨层34的上面部分 进行抛光，直至金刚石层22的上表面。应注意的是，该金刚石层22作为CMP 的中止层。于是，如图1D所示，形成了钨插塞34。接着，如图1E所示， 将金属层35，这里为钛、氮化钛、铝、钛、氮化钛层淀积到图1D所示的整 个结构上表面上边。而后，如图1E所示，在金属层35的上表面上形成光刻 胶层36，由于已制成图形的光刻胶层36与穿过复合介质层24形成的通路 32(图1C)进行对准。因此使形成该结构的上表面露出在氟反应离子刻蚀(RIE) 加工中，以除去通过已制成图形的光刻胶层36中的窗口38所露出的金属层 35部分。因而，由钨插塞34和金属层35构成的导体，形成已制成图形于第 二层次的金属导体40中的第二金属化层，如图1F所示。除去光刻胶层36(图 1E)，留下图1F所示的结构。应注意的是，在RIE加工过程期间该金刚石层 22作为硬的、刻蚀中止，掩蔽保护底下的介质层20。
重复进行如上述所述的加工，示范性的最终结构为图1G所示。应注意 的是，如图所示，该最终示范性的结构是多层集成电路金属化系统，具有一 对复合介质层24、24′，而各自又包括金刚石层22、22′和相应的介质层 20、20′。各个金刚石层22、22′配置在已制成图形的金属化层之一的表面 上，即，在金属化层35(图1E)中已制成图形的导体40和在配置于金刚石层 22′上的第三金属中已制成图形的的导体40′的表面上。如图所示，导电通路 34、34′，分别穿过复合介质层24、24′。如图所示，导电通路34、34′的 一端，即，上端分别与金刚石层22、22′接触。借助这样的结构，该金刚石 层22、22′分别从复合介质层24、24′，沿横向把热量传递到以导电通路 34′a、34a方式提供的散热装置中去。因而，热量通过导体18a耦合到衬底 10上。应当注意，金刚石22′未提供横向热传导，导体40′a不靠近一个通路， 则其上产生的热必须可以垂直通过介质层到该衬底。这样的路径对导体40′a 中产生的热量可以不提供适当的散热。最后，应该注意的是，导电通路34′a、 34a的宽度也可以比用于电层间连接的通路上的宽度宽。该导电通路34′a、 34a，在这里用作散热装置，或把热量传递给衬底10。在结构上还可淀积钝 化层41。
现在参照图2A，一半导体衬底，这里为硅，以100示出，且具有由较 低的二氧化硅介质层104制作的复合介质层102，这里如同有关图1A到1G 上述的介质层20而且上层，即较薄的金刚石层或蓝宝石层，或者薄膜106， 这里如同有关图1A到1G上述的金刚石层22，如图所示，配置在二氧化硅 介质层102的上表面上边。穿过金刚石层106的部分形成窗口108图形和在 底下介质层104部分中的通路上形成槽110。在已制成图形的描述的第一金 属化层112中构图槽110。更详细地说，将第一金属化层112淀积在该结构 的上表面，第一金属化层112的部分穿过通过金刚石层106形成的窗口108 并到在介质层104中形成的槽110中。应注意的是，第一金属化层112的上 部114在金刚石层106的上表面上延伸，如图所示。用化学机械抛光法除去 该第一金属化层112的上部114，使得第一金属化层112的上表面与金刚石 层106上表面为同层次，如图2B所示。这样把第一金属化层112构图成为 介质分离的导体120，如图2B所示。应注意的是，在制作第一金属化层112 图形中，该金刚石层106用作硬掩模，这里用作抛光中止层。
可以重复进行上述的工艺过程，形成如所要求那样多的金属层次。示范 性的最终结构示于图2C中。这又是，如图所示，范性结构为多层集成电路 金属化系统，该系统具有三层复合介质层102、102′、102″，而各自分别包 括金刚石层106、106′、106″和介质层104、104′、104″。金刚石层106、 106′、106″，已被配置在一个已制成图形的金属化层的边缘表面122上。正 如所示的结构和有关图1G所述的一样，用第一光刻/化学刻蚀步骤，通过复 合介质层102、102′、102″，首先形成通路孔123。但是，这里，用第二光 刻/化学刻蚀步骤，在与较窄的通路孔123上并与之对准的复合介质层102′、 102″的上部中，形成较宽的槽125，如图所示。配置于通路孔123和槽125 中是导电层127，这里为铝。应注意的是，进入通路孔123的铝层127部分 122的一端与金刚石层106、106′接触。借助这样的结构，金刚石层106、 106′把热量，从配置于其上的金属化层127沿横向传导到由导电通路104提 供的散热装置。在结构上边还可以淀积钝化层141。
尽管本发明已具体地示出了和描述了有关各实施例，本领域的技术人员 要认识到，对本发明作出的修改和改变将不会脱离其范围。因此确定本发明 的范围与权利要求书以及其全部的等效范围有关。
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