本發(fā)明的實施例一般地涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及集成電路。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體集成電路(ic)使用金屬化互連件來連接芯片上的單獨器件。ic技術(shù)的持續(xù)按比例縮放的主要挑戰(zhàn)是金屬化互連件的電遷移失敗。電遷移是指電流引起的金屬自擴散的現(xiàn)象。簡而言之，電遷移是由于電子電流(“電子風(fēng)”力)之間動量交換所產(chǎn)生的導(dǎo)體材料的傳輸。電遷移引起的材料耗盡將導(dǎo)致拉伸應(yīng)力的產(chǎn)生，同時材料累積會導(dǎo)致阻擋邊界處的壓縮應(yīng)力的產(chǎn)生?；亓魍吭从趹?yīng)力梯度并且計算電遷移通量。如果應(yīng)力超過空隙成核所需要的臨界值時，線將發(fā)生故障。因為電路互連件具有的高電流密度，所以評估ic金屬化可靠性是非常重要的。例如，薄膜ic互連件具有在10⁵至10⁶a/cm²的范圍內(nèi)的相對較高的電流密度，這會導(dǎo)致電子流的方向上的大原子通量。因此，需要設(shè)計和/或制造能承受電遷移沖擊的ic，以在目標(biāo)電流密度下具有目標(biāo)產(chǎn)品壽命。

在一種方法中，偽通孔(或通孔塞)添加到導(dǎo)體中。偽通孔是非功能性的，它不形成信號線的一部分。偽通孔也是無源的，它不偏置連接到任何電壓。偽通孔在一端連接于導(dǎo)體，而在另一端處保持浮置。偽通孔成為用于導(dǎo)體的無源原子供應(yīng)源。因為導(dǎo)體的頂面不是主要的電遷移擴散路徑，所以這種方法一般對電遷移具有較小影響。研究表明，通孔是原子通量發(fā)散的地方，使得通孔的主要電遷移可靠性受到關(guān)注。在另一種方法中，偽線通過在不同位置處延伸導(dǎo)體的寬度而被添加到導(dǎo)體中。這些偽線成為導(dǎo)體的無源原子供應(yīng)源。這種方法具有其自身的缺點。當(dāng)導(dǎo)體的電流改變方向時，先前的無源原子供應(yīng)源可以成為無源原子接收器，從而使電遷移的壽命惡化。因此，需要在這些方面的改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種集成電路(ic)，包括：第一導(dǎo)體，位于所述集成電路的一層中；第二導(dǎo)體，位于所述集成電路的另一層中；第一金屬塞，連接所述第一導(dǎo)體和所述第二導(dǎo)體；原子源導(dǎo)體(asc)，位于所述集成電路的一層中且接合至所述第一導(dǎo)體；以及第二金屬塞，將所述原子源導(dǎo)體連接至所述集成電路的電壓源，其中，所述第一導(dǎo)體和所述原子源導(dǎo)體被配置為偏置連接至不同的電壓，以建立從所述第二金屬塞到所述第一金屬塞的電子路徑，使得所述原子源導(dǎo)體充當(dāng)用于所述第一導(dǎo)體的有源原子源。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種集成電路(ic)，包括：第一導(dǎo)體，位于所述集成電路的一層中；第一金屬塞、第二金屬塞和第三金屬塞，將所述第一導(dǎo)體連接至所述集成電路的一個或多個其他導(dǎo)體；第一原子源導(dǎo)體(asc)，位于所述集成電路的一層中，且在鄰近所述第一金屬塞處接合至所述第一導(dǎo)體；第四金屬塞，將所述第一原子源導(dǎo)體連接至所述集成電路的電壓源；第二原子源導(dǎo)體，位于所述集成電路的一層中，且在鄰近所述第二金屬塞處接合至所述第一導(dǎo)體；以及第五金屬塞，將所述第二原子源導(dǎo)體連接至所述集成電路的電壓源，其中，所述第一導(dǎo)體、所述第一原子源導(dǎo)體和所述第二原子源導(dǎo)體被配置為偏置連接至不同的電壓，以建立從所述第四金屬塞到所述第一金屬塞以及從所述第五金屬塞到所述第二金屬塞的電子路徑，使得所述第一原子源導(dǎo)體和所述第二原子源導(dǎo)體充當(dāng)用于所述第一導(dǎo)體的有源原子源。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種集成電路(ic)包括：第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體，位于所述集成電路的一層中，其中，所述第一導(dǎo)體和所述第二導(dǎo)體被配置為分別偏置連接到所述集成電路的第一電壓源和第二電壓源；第一金屬塞和第二金屬塞，分別將所述第一導(dǎo)體和所述第二導(dǎo)體連接至所述集成電路的其它導(dǎo)體；第一原子源導(dǎo)體(asc)，位于所述集成電路的一層中，且在鄰近所述第一金屬塞處接合至所述第一導(dǎo)體；第二原子源導(dǎo)體(asc)，位于所述集成電路的一層中，且在鄰近所述第二金屬塞處接合至所述第二導(dǎo)體；第三金屬塞和第四金屬塞，分別將所述第一原子源導(dǎo)體和所述第二原子源導(dǎo)體連接至所述集成電路的第三電壓源和第四電壓源的電源軌；其中，所述第一電壓源和所述第三電壓源被配置為建立從所述第三金屬塞到所述第一金屬塞的電子路徑，使得所述第一原子源導(dǎo)體充當(dāng)用于所述第一導(dǎo)體的有源原子源；所述第二電壓源和所述第四電壓源被配置為建立從所述第四金屬塞到所述第二金屬塞的電子路徑，使得所述第二原子源導(dǎo)體充當(dāng)用于所述第二導(dǎo)體的有源原子源。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖進行閱讀時，根據(jù)下面詳細(xì)的描述可以最佳理解本發(fā)明。需要強調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實踐，各個部件未按比例繪制，并且僅用于說明目的。實際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增加或減少。

圖1是集成電路(ic)的透視圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的各個方面所構(gòu)建的圖1的ic互連結(jié)構(gòu)的一部分的透視圖。

圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9和圖10是根據(jù)一些實施例的圖1的ic的互連結(jié)構(gòu)的一部分的頂視圖。

圖11是示出本發(fā)明的一個實施例的電遷移可靠性改進的曲線圖。

具體實施方式

以下公開內(nèi)容提供了許多用于實現(xiàn)所提供主題的不同特征的不同實施例或?qū)嵗Ｒ韵旅枋鼋M件和布置的具體實例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅僅是實例而不旨在進行限制。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件以直接接觸方式形成的實施例，也可以包括額外的部件形成在第一部件和第二部件之間，使得第一部件和第二部件不直接接觸的實施例。而且，本發(fā)明可以在各個實例中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。該重復(fù)是出于簡明和清楚的目的，而其本身并未指示所討論的各個實施例和/或配置之間的關(guān)系。

而且，為便于描述，在此可以使用諸如“在...之下”、“在...下方”、“下部”、“在...之上”、“上部”等的空間相對術(shù)語，以描述如圖所示的一個元件或部件與另一個(或另一些)元件或部件的關(guān)系。除了圖中所示的方位外，空間相對位置術(shù)語旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。裝置可以以其他方式定向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位上)，并且本文使用的空間相對描述符可以同樣地作相應(yīng)的解釋。

本發(fā)明總體上涉及半導(dǎo)體器件。更具體地說，本發(fā)明涉及用于集成電路(ic)的多層互連件。本發(fā)明的一個目的是根據(jù)電遷移，提供有源原子供應(yīng)源以用于改進ic互連件的可靠性。有源原子供應(yīng)源(activeatomicreservoir)包括偏置連接到ic的某些電壓，但不形成為ic的信號線的一部分的導(dǎo)體。相反，它們作為其所接合的其它導(dǎo)體的原子源。其它導(dǎo)體可以是易受電遷移影響的ic的電源軌和/或信號線。例如，當(dāng)ic運行時，它們可以具有高電流密度。在下面的討論中，有源原子供應(yīng)源的導(dǎo)體被稱為原子源導(dǎo)體(asc)，而asc接合的導(dǎo)體被稱為目標(biāo)導(dǎo)體。目標(biāo)導(dǎo)體可包括電源軌和信號線。在一個方面，asc是具有相對小的電流密度的短導(dǎo)體。asc和目標(biāo)導(dǎo)體偏置連接到不同電壓，使得電子總是從asc流到對弈的目標(biāo)導(dǎo)體。這有效地使asc能主動供給金屬化離子，提高目標(biāo)導(dǎo)體的電遷移壽命。通過涉及ic中多層互連件的實施例的描述，下文中將對本發(fā)明的有源原子供應(yīng)源的多個方面進行討論。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的各個方面構(gòu)成的ic100的透視圖。參考圖1，ic100包括襯底102和形成在襯底102上的布線層104。布線層104包含導(dǎo)線(由虛線表示)和通孔(未示出)。各個導(dǎo)線和通孔形成連接襯底102中的有源器件(如晶體管)和/或無源器件(如電阻器器)的互連結(jié)構(gòu)105。值得注意的是，在各個實施例中，ic100可包括任何數(shù)量的布線層104，例如四個、五個、六個、七個、或者甚至更多的布線層。

在實施例中，襯底102包括硅襯底(諸如晶圓)?？蛇x地，襯底102可以包括諸如鍺的另一元素半導(dǎo)體；包括碳化硅、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、砷化銦和/或銻化銦的化合物半導(dǎo)體；包括sige、gaasp、alinas、algaas、gainas、gainp和/或gainasp的合金半導(dǎo)體；或它們的組合。在又一可選方式中，襯底102是絕緣體上半導(dǎo)體(soi)。襯底102包括有源器件，例如p型場效應(yīng)晶體管(pfet)、n型fet(nfet)、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(mosfet)、互補金屬氧化物半導(dǎo)體(cmos)晶體管、雙極晶體管、高壓晶體管、和高頻晶體管。晶體管可以是平面晶體管或諸如finfet的多柵極晶體管。襯底102還可以包括無源器件，例如電阻器、電容器和電感器。

布線層104包括互連結(jié)構(gòu)105的導(dǎo)線和通孔嵌入其中的介電材料。在實施例中，介電材料可包括：低k介電材料，例如原硅酸四乙酯(teos)的氧化物、未摻雜的硅酸鹽玻璃或摻雜氧化硅(如硼磷硅玻璃(bsg)、熔融石英玻璃(fsg)、磷硅酸鹽玻璃(psg)、摻硼硅玻璃(bsg))；和/或其他合適的介電材料。在實施例中，多根導(dǎo)線均可以包括作為外層的導(dǎo)電金屬擴散阻擋層和作為內(nèi)層的金屬導(dǎo)體。例如，金屬擴散阻擋層可以包括鉭(ta)或氮化鉭(tan)，金屬導(dǎo)體可包括銅(cu)、鋁(al)、鎢(w)、鈷(co)、銀(ag)、金(au)和其它合適的金屬。類似地，多個通孔均可以包括作為外層的金屬擴散阻擋層和作為內(nèi)層的金屬塞。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的各個方面所構(gòu)建的互連結(jié)構(gòu)105的一部分的實例。參考圖2，互連結(jié)構(gòu)105包括一個布線層104(圖1示出)中的第一導(dǎo)體106和另一布線層104(圖1示出)中的第二導(dǎo)體107?；ミB結(jié)構(gòu)105還包括連接第一導(dǎo)體106和第二導(dǎo)體107的金屬塞108(通孔的一部分)。在實施例中，第一導(dǎo)體106，第二導(dǎo)體107和金屬插件108均可以包括銅(cu)、鋁(al)、鎢(w)、鈷(co)、銀(ag)、金(au)或其它合適的金屬。金屬部件106、107和108均可以被金屬擴散阻擋層圍繞(或覆蓋)。金屬擴散阻擋層防止部件106、107和108的金屬材料擴散到布線層104的介電材料層中。金屬擴散阻擋層可以是不經(jīng)受電遷移的難熔金屬。為了簡化的目的，未示出金屬擴散阻擋層和介電材料層。

在一個實施例中，第一導(dǎo)體106、第二導(dǎo)體107和金屬塞108設(shè)置在相鄰的布線層104中。例如，第二導(dǎo)體107設(shè)置在第一金屬層(簡稱m1)中，金屬塞108設(shè)置在m1層上方的第一通孔層(簡稱通孔1)中，并且第一導(dǎo)體106設(shè)置于通孔1層上方的第二金屬層(m2)中。在一個特定實例中，可使用雙鑲嵌工藝在一個布線層104中形成金屬塞108和第一導(dǎo)體106。在各個實施例中，第一導(dǎo)體106可以設(shè)置在多個布線層104中的任意一個布線層中，如m0、m1、m2、...mn金屬層?？梢栽谂c設(shè)置有第一導(dǎo)體106的布線層不同的任何布線層104中設(shè)置第二導(dǎo)體107。此外，在各個實施例中，第一導(dǎo)體106可設(shè)置在第二導(dǎo)體107之上或之下。

圖2進一步示出了穿過金屬塞108、沿著第一導(dǎo)體106并且朝向頁面右側(cè)的電子路徑109(未示出電子的接收器)。當(dāng)ic100運行時，電子沿著路徑109流動。值得注意的是，電流沿著與電子相反的方向流動。為了便于討論，本發(fā)明中使用電子流動的方向。電子可以拖動(drag)來自金屬部件106、107和108的金屬離子以與電子一起流動。研究表明，在導(dǎo)體/通孔區(qū)域中，電子路徑改變方向最容易受到電遷移的影響。在圖2中用虛線示出了位于金屬塞108之上的第一導(dǎo)體106上的這樣的區(qū)域110。如果電遷移的問題沒有妥善處理，則隨著時間推移，區(qū)域110中或附近的金屬離子可以被耗盡，以導(dǎo)致“開路”故障。本發(fā)明提供一種有源原子供應(yīng)源111，以幫助減輕電遷移的影響。圖2示出了有源原子供應(yīng)源111的實施例。

仍然參照圖2，在本實施方式中，有源原子供應(yīng)源111包括是原子源導(dǎo)體(asc)的導(dǎo)體112和將asc112連接到電源軌116的金屬塞114。asc112設(shè)置在與第一導(dǎo)體106相同的布線層104中。電源軌116是ic100的電壓源。在一個實施例中，asc112和金屬塞114包括分別與第一導(dǎo)體106和金屬塞108基本相同的材料。asc112和金屬塞114均可以被金屬擴散阻擋層(未示出)圍繞。電源軌116和第二導(dǎo)體107可以設(shè)置在相同的布線層104或在不同的布線層中。圖2還示出了電子從asc112流動到第一導(dǎo)體106的電子路徑117。在本實施例中，asc112的電壓源和第一導(dǎo)體106的電壓源被配置為使得電子路徑117在ic100的所有操作模式中保持同一方向。在一個實施例中，沿著電子路徑117的電流密度jasc等于或小于沿著電子路徑109的電流密度jc(jasc≤jc)。在各個實施例中，可以根據(jù)設(shè)計需求調(diào)整jasc/jc的比率。當(dāng)比率增加(降低)時，第一導(dǎo)體106的電遷移壽命增加(減少)，但有源原子供應(yīng)源111的電遷移壽命減少(增加)。此外，asc112的長度可以小于第一導(dǎo)體106的長度。在一個實施例中，asc112的長度在0.02μm(微米)至2μm的范圍內(nèi)。asc112在界面118處接合第一導(dǎo)體106。在一個實施例中，通過相同的工藝和相同的材料來形成第一導(dǎo)體106和asc112。在這樣的情況下，界面118僅是虛構(gòu)邊界，而不是可區(qū)分的界面。在本實施例中，asc112具有與第一導(dǎo)線106相同的寬度。asc112在第一導(dǎo)體106的一端處與第一導(dǎo)體106接合，并且沿著第一導(dǎo)體106的縱軸延伸。

當(dāng)ic100運行時，電子根據(jù)ic100的操作模式而沿著路徑109流動。例如，第一導(dǎo)體106的金屬離子被電子一起拖行并在區(qū)域110中可能耗盡。同時，asc112的金屬離子沿路徑117移動并注入到第一導(dǎo)線106，以補充失去的金屬離子。這可以通過兩種力來完成。首先，沿著路徑117移動的電子攜帶有一些金屬離子。其次，隨著區(qū)域110中的金屬離子耗盡，沿路徑117形成濃度梯度。合力(combinedforce)使有源原子供應(yīng)源111比未偏置連接到(bias)任何電壓源(換句話說，浮置)的偽原子供應(yīng)源更有效。此外，利用偽原子供應(yīng)源，如果電子路徑109反轉(zhuǎn)其方向(例如，由于ic100的重新配置)，則偽原子供應(yīng)源可能成為無源原子接收器，從而使電遷移對第一導(dǎo)體10的影響惡化。在本發(fā)明中，ic100的所有操中，有源原子供應(yīng)源111保持電子路徑117的方向相同。因此，有源原子供應(yīng)源111無法成為原子供給庫。這可以通過適當(dāng)配置用于asc112和第一導(dǎo)體106的對應(yīng)的電壓源來實現(xiàn)原子供給庫。

在一個實施例中，在形成互連結(jié)構(gòu)105的其他部分的相一工藝中形成有源原子供應(yīng)源111。例如，可以由相同工藝并在同一布線層104中形成電源軌116和第二導(dǎo)體107，可以由相同工藝并在同一布線層104中形成金屬塞114和108，并且可以由相同工藝并在同一布線層104中形成asc112和第一導(dǎo)體106。在一個實例中，可以通過以下步驟來形成電源軌116和第二導(dǎo)體107：在襯底102上方沉積介電層(圖1示出)(例如，作為第一布線層104的一部分)；蝕刻介電層以在其中形成溝槽；用導(dǎo)電金屬擴散阻擋層和金屬導(dǎo)體過填充溝槽；以及平坦化ic100的頂面，以除去過量的阻擋層和金屬導(dǎo)體。剩余的金屬導(dǎo)體成為第二導(dǎo)體107和電源軌116。

在一個實例中，通過下文中簡要描述的雙鑲嵌工藝來形成金屬塞114/108和導(dǎo)體112和106。首先，將介電層沉積在包含電源軌116和第二導(dǎo)體107的布線層104上方。然后，通過光刻工藝和蝕刻工藝圖案化介電層，以在其中形成溝槽。溝槽的下部限定用于金屬塞108和114的通孔，溝槽的上部限定用于第一導(dǎo)體106和asc112的軌道溝槽。隨后，一個或多個導(dǎo)電金屬擴散阻擋層沉積在通孔和軌道溝槽的側(cè)壁上，金屬導(dǎo)體沉積在阻擋層上方。阻擋層和金屬導(dǎo)體過填充溝槽。隨后執(zhí)行化學(xué)機械平坦化(cmp)工藝，以除去過量的材料，并平坦化ic100的頂面。剩余的金屬導(dǎo)體成為金屬塞108和114、第一導(dǎo)體106和asc112。

圖3-11示出了根據(jù)本發(fā)明各個方面所構(gòu)建的具有一個或多個有源原子供應(yīng)源的互連結(jié)構(gòu)105的各個實施例。這些實施例是非限制性實例。即使這樣的組合未明確示出，關(guān)于一個實施例所描述的特征和/或組件也可以與關(guān)于本發(fā)明的其它實施例所描述的特征和/或部件結(jié)合，以根據(jù)本發(fā)明形成器件、系統(tǒng)或方法的又一實施例。此外，與本發(fā)明相關(guān)的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，通常會發(fā)生完全預(yù)期所描述器件的任何修改和本發(fā)明原理的任何進一步應(yīng)用。

參照圖3，其在頂視圖中示出了互連結(jié)構(gòu)105的一部分的實施例，其中，互連結(jié)構(gòu)具有第一導(dǎo)體106和兩個有源原子供應(yīng)源111a和111b。第一導(dǎo)體106通過兩個金屬塞108a和108b連接到ic100的其他導(dǎo)體或的器件。金屬塞108a和108b設(shè)置為鄰近第一導(dǎo)體106兩端。電子沿著第一導(dǎo)體106的兩部分，從金屬塞108a和108b分別流動到兩個其他通孔。金屬塞108a和108b以及它們的附近是電遷移的關(guān)注點。有源原子供應(yīng)源111a包括asc112a和將asc112a連接到ic100的電壓源(未示出)的金屬塞114a。有源原子供應(yīng)源111b包括asc112b和將asc112b連接到ic100的另一個電壓源(未示出)的金屬塞114b。用于有源原子供應(yīng)源111a和111b的電壓源可以是相同的或不同的。asc112a和112b連接在兩個對應(yīng)端部處連接至第一導(dǎo)體106，并且沿著第一導(dǎo)線106的縱軸延伸。asc112a和112b與第一導(dǎo)體106具有相同的寬度。圖3的互連結(jié)構(gòu)105的其他方面與已在圖2中描述的相同或相似。

參照圖4，其從頂視圖中示出了互連結(jié)構(gòu)105的一部分的另一實施例，其中，互連結(jié)構(gòu)具有第一導(dǎo)體106和兩個有源原子供應(yīng)源111a和111b。有源原子供應(yīng)源111a和111b的金屬塞114a和114b分別結(jié)合至金屬塞108a和108b，以形成兩個矩形金屬塞。換句話說，金屬塞114a和108a并行設(shè)置且彼此接觸，而且金屬塞114b和108b并行設(shè)置且彼此接觸。研究表明，矩形金屬塞比正方形金屬塞具有更高的電遷移可靠性。圖4的互連結(jié)構(gòu)105的其他方面，與已在圖3中描述的相同或相似。

參照圖5，其從頂視圖中示出了互連結(jié)構(gòu)105的一部分的另一實施例，其中，互連結(jié)構(gòu)具有第一導(dǎo)體106和兩個有源原子供應(yīng)源111a和111b?；ミB結(jié)構(gòu)105包括將第一導(dǎo)體106連接至ic100的一個或多個其他導(dǎo)體或器件的三個金屬塞108a、108b和108c。金屬塞108c設(shè)置在金屬塞108a和108b之間。通過設(shè)計并在如圖所示的操作模式中，電子從金屬塞108a和108b流動到金屬塞108c。在與第一導(dǎo)體106的相同層中，有源原子供應(yīng)源111a和111b分別包括asc112a和112b。asc112a和112b分別在靠近金屬塞108a和108b處并且沿著垂直于第一導(dǎo)體106的縱軸的方向接合至第一導(dǎo)體106。在示出的實施例中，asc112a和112b設(shè)置在第一導(dǎo)體106的同一側(cè)。在可選實施例中，asc112a和112b設(shè)置在第一導(dǎo)體106的相對側(cè)。圖5的互連結(jié)構(gòu)105的其他方面與已在圖3中描述的相同或相似。

參照圖6，其從頂視圖中示出了互連結(jié)構(gòu)105的一部分的實施例，其中，該互連結(jié)構(gòu)具有第一導(dǎo)體106和兩個有源原子供應(yīng)源111a和111b。兩個有源原子供應(yīng)源111a和111b分別包括“l(fā)”形的asc112a和112b。在“l(fā)”形的asc112a和112b的每個中，asc的一個部分平行于第一導(dǎo)體106，并且asc的另一部分接合至第一導(dǎo)體106以形成直角。圖6的互連結(jié)構(gòu)105的其他方面與已在圖5中描述的相同或相似。研究表明，“l(fā)”形的asc和直線asc(如圖5所示)具有可比較的電遷移壽命性能。當(dāng)對于特定互連結(jié)構(gòu)調(diào)整asc的寬度和長度時，這增強了設(shè)計靈活性。

參照圖7，其從頂視圖中示出了互連結(jié)構(gòu)105的一部分的實施例，其中，互連結(jié)構(gòu)具有第一導(dǎo)體106和四個有源原子供應(yīng)源111a、111b、111c和111d?；ミB結(jié)構(gòu)105包括三個金屬塞108a、108b和108c。金屬塞108c設(shè)置在金屬塞108a和108b之間。通過設(shè)計并在如圖所示的操作模式中，電子從金屬塞108a和108b流動到金屬塞108c。有源原子供應(yīng)源111a-111d分別包括asc112a、112b、112c和112d。asc112a-112d分別通過金屬塞114a、114b、114c和114d連接到ic100的一個或多個電壓源。asc112a和112c在金屬塞108a鄰近處并且在第一導(dǎo)體106的相對側(cè)處接合至第一導(dǎo)體106。asc112a和112c沿著與第一導(dǎo)體106的縱軸垂直的方向被定向為長度方向。相比于單個asc112a或112c，asc112a和112c為第一導(dǎo)體106的電遷移性能提供更強的提升。asc112b和112d在鄰近金屬塞108b處接合至第一導(dǎo)體106。asc112b沿與第一導(dǎo)體106的縱軸垂直的方向被定向為長度方向。asc112d接合至第一導(dǎo)體106的一端，并且沿著在第一導(dǎo)體106的縱軸延伸。相比于單個asc112b或112d，asc112b和112d為第一導(dǎo)體106的電遷移性能提供更強的提升。

參照圖8，其從頂視圖中示出了互連結(jié)構(gòu)105的一部分的另一實施例，其中，互連結(jié)構(gòu)具有第一導(dǎo)體106和三個有源原子供應(yīng)源111a、111b和111c?；ミB結(jié)構(gòu)105包括四個金屬塞108a、108b、108c和108d。金屬塞108a和108d設(shè)置為鄰近第一導(dǎo)體106的兩端，并且金屬塞108b和108c設(shè)置在第一導(dǎo)體106的中間部分。通過設(shè)計并且在如圖所示的操作模式中，，電子從金屬塞108a、108b和108c，沿著第一導(dǎo)體106的三個部分，流動到金屬塞108d。有源原子供應(yīng)源111a-111c分別包括asc112a、112b和112c。asc112a-112c中的每個沿著垂直于第一導(dǎo)體106的縱軸的對應(yīng)方向都接合至第一導(dǎo)體106。asc112a、112b和112c根據(jù)asc112a-112c接合至第一導(dǎo)體106的三部分的電遷移性能的需求，可以具有相同尺寸(寬度、長度、形狀)，或者不同尺寸。

參照圖9，其從頂視圖中示出了互連結(jié)構(gòu)105的一部分的又一實施例，其中，互連結(jié)構(gòu)具有第一導(dǎo)體106和六個有源原子供應(yīng)源111a、111b、111c、111d、111e和111f。與圖8中的實施例類似地，本實施例的互連結(jié)構(gòu)105包括四個金屬塞108a、108b、108c和108d。有源原子供應(yīng)源111a-111f分別包括asc112a、112b、112c、112d、112e和112f。asc112a、112b和112c分別通過金屬塞114a、114b和114c連接至第一電源軌116a。asc112d、112e和112f分別通過金屬塞114d、114e和114f連接至第二電源軌116b。一對asc112b和112d在鄰近金屬塞108a處接合至第一導(dǎo)體106。一對asc112b和112e在鄰近金屬塞108b處接合至第一導(dǎo)體106。asc112c和112f在鄰近金屬塞108c處接合至第一導(dǎo)體106。兩個電源軌116a和116b可以設(shè)置在相同布線層104或不同布線層104中(如圖1所示)。有源原子供應(yīng)源(111a/111d、111b/111e、和111c/111f)中的每一對都提升第一導(dǎo)體106的對應(yīng)部分的電遷移性能。

參照圖10，其在頂視圖中示出了互連結(jié)構(gòu)105的一部分的又一實施例?；ミB結(jié)構(gòu)105包括標(biāo)記為v1、v2、v3和v4的四個電壓源。互連結(jié)構(gòu)105還包括導(dǎo)體106a、106b、106c和106d。導(dǎo)體106a和106c連接(或偏置連接)到電壓源v1，使得這些導(dǎo)體用于電壓源v1的電源軌。類似地，導(dǎo)體106b和106d連接(或偏置連接)到電壓源v2，使得這些導(dǎo)體用于電壓源v2的電源軌?；ミB結(jié)構(gòu)105還包括導(dǎo)體116a、116b、116c和116d。導(dǎo)體116a和116c是用于電壓源v3的電源軌。導(dǎo)體116b和116d是用于電壓源v4的電源軌。導(dǎo)體106a-106d及116a-116d沿著“y”方向定向為長度方向。在一個實施例中，導(dǎo)線106a-106d設(shè)置在相同的布線層104(如圖1所示)(例如，m2層)中，導(dǎo)體116a和116c設(shè)置在相同布線層104(例如，m0層)中，并且導(dǎo)體116b和116d設(shè)置在相同布線層104(例如，m3層)中。在另一個實施例中，導(dǎo)體106a-106d及116a-116d的全部或一部分設(shè)置在相同布線層104中。

互連結(jié)構(gòu)105還包括導(dǎo)體107，該導(dǎo)體在與設(shè)置有導(dǎo)體106a-106d及116a-116d不同的布線層104中沿著“x”方向定向為長度方向?；ミB結(jié)構(gòu)105還包括分別將導(dǎo)體106a-106d連接至一個或多個導(dǎo)體107的金屬塞108a、108b、108c和108d。

互連結(jié)構(gòu)105還包括有源原子供應(yīng)源111a、111b、111c和111d。有源原子供應(yīng)源111a-111d在與導(dǎo)體106a–106d相同的布線層104中分別包括asc112a、112b、112c和112d。asc112a-112d沿著“x”方向定向為長度方向，并且在鄰近金屬塞108a-108d處分別接合至導(dǎo)體106a-106d。有源原子供應(yīng)源111a-111d還包括金屬塞114a、114b、114c和114d。金屬塞114a-114d分別asc112a-112d連接至電源軌116a–116d。有源原子供應(yīng)源111a-111d與互連結(jié)構(gòu)105的其他部分集成，以形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的各個方面所構(gòu)建的有源原子供應(yīng)源的實施例的一些優(yōu)點。參照圖11，曲線150、152和154示出了通過仿真的三個導(dǎo)體的電遷移性能。水平軸是歸一化的故障時間(time-to-failure)，且垂直軸是由于電遷移所導(dǎo)致的故障的累積概率。三個導(dǎo)體具有相同長度(l＝20μm)和相同寬度，并包括相同材料。與曲線150相關(guān)聯(lián)的第一導(dǎo)體不具有有源或無源原子供應(yīng)源(例如，圖3中的導(dǎo)體106)。該取消用作比較的參照點。與曲線152相關(guān)聯(lián)的第二導(dǎo)體通過長度為10μm的無源原子供應(yīng)源接合(例如，具有金屬塞114a的圖3的導(dǎo)體112a，但沒有偏置電壓)。與曲線154相關(guān)聯(lián)的第三導(dǎo)體通過有源原子供應(yīng)源接合，(例如，在圖3中的有源原子供應(yīng)源111a)，其中asc的長度為10μm。如圖11所示，有源原子供應(yīng)源為導(dǎo)體的電遷移性能提供比無源原子供應(yīng)源更好的提升。

盡管本發(fā)明不意圖限制，但是本發(fā)明的一個或多個實施例提供了半導(dǎo)體器件及其形成的許多益處。例如，本發(fā)明的實施例提供了各種配置的有源原子供應(yīng)源?；谀繕?biāo)ic產(chǎn)品壽命和目標(biāo)電流密度，可以調(diào)整有源原子供應(yīng)源的參數(shù)以用于集成電路(ic)的特定需求。例如，可以根據(jù)設(shè)計需求調(diào)整原子源導(dǎo)體的尺寸(如寬度、長度和形狀)，有源原子供應(yīng)源的金屬塞和目標(biāo)導(dǎo)體之間的間隔，施加到有源原子供應(yīng)源的偏壓電壓，以及分配給目標(biāo)導(dǎo)體的有源原子供應(yīng)源的數(shù)量。

在一個示例性方面中，本發(fā)明涉及一種集成電路(ic)。ic包括第一導(dǎo)體，位于ic的一層中；第二導(dǎo)體，位于ic的另一層中；第一金屬塞，連接第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體。ic還包括原子源導(dǎo)體(asc)，位于ic的一層中并且接合至第一導(dǎo)體；以及第二金屬塞，將asc連接至ic的電壓源。第一導(dǎo)體和asc被配置為偏置連接至不同電壓，以建立從第二金屬塞到第一金屬塞的電子路徑，使得asc充當(dāng)用于所述第一導(dǎo)體的有源原子源。

在一個實施例中，所述原子源導(dǎo)體接合至所述第一導(dǎo)體的端部，且沿著所述第一導(dǎo)體的縱軸延伸。

在一個實施例中，所述原子源導(dǎo)體和所述第一導(dǎo)體具有相同寬度。

在一個實施例中，所述原子源導(dǎo)體沿著與所述第一導(dǎo)體的縱軸垂直的方向接合至所述第一導(dǎo)體。

在一個實施例中，所述原子源導(dǎo)體在鄰近所述第一金屬塞處接合至所述第一導(dǎo)體。

在一個實施例中，所述原子源導(dǎo)體的長度在0.02μm至2μm的范圍內(nèi)。

在一個實施例中，集成電路還包括：另一原子源導(dǎo)體，位于所述集成電路的一層中并接合至所述第一導(dǎo)體；以及第三金屬塞，將所述另一原子源導(dǎo)體連接至所述集成電路的電壓源，其中，所述另一原子源導(dǎo)體充當(dāng)所述第一導(dǎo)體的另一有源原子源。

在一個實施例中，所述原子源導(dǎo)體和所述另一原子源導(dǎo)體在鄰近所述第一金屬塞處并且在所述第一導(dǎo)體的相對側(cè)處接合至所述第一導(dǎo)體。

在一個實施例中，所述原子源導(dǎo)體接合至所述第一導(dǎo)體的端部，并且沿著所述第一導(dǎo)體的縱軸延伸；以及所述另一原子源導(dǎo)體沿著垂直于所述第一導(dǎo)體的縱軸的方向接合至所述第一導(dǎo)體。

在一個實施例中，當(dāng)所述集成電路運行時，所述不同電壓被配置為使得所述電子路徑總是從所述第二金屬塞到所述第一金屬塞。

在一個實施例中，所述第一金屬塞和所述第二金屬塞并行設(shè)置，并且相互接觸。

在另一個示例性方面中，本發(fā)明涉及一種集成電路(ic)。ic包括第一導(dǎo)體，位于ic的一個層中；第一、第二和第三金屬塞，將第一導(dǎo)體連接至ic的一個或多個其他導(dǎo)體。ic還包括第一原子源導(dǎo)體(asc)，位于ic的一層中，且在鄰近第一金屬塞處接合至第一導(dǎo)體；第四金屬塞，將第一asc連接至ic的電壓源。ic還包括第二asc，位于ic的一層中，且在鄰近第二金屬塞處接合至第一導(dǎo)體；以及第五金屬塞，將第二asc連接至ic的電壓源。第一導(dǎo)體、第一asc和第二asc被配置為偏置連接到不同電壓，以建立從第四金屬塞到第一金屬塞，以及從第五金屬塞到第二金屬塞的電子路徑，使得第一asc和第二asc充當(dāng)用于所述第一導(dǎo)體的有源原子源。

在一個實施例中，所述第三金屬塞設(shè)置在所述第一金屬塞和所述第二金屬塞之間。

在一個實施例中，所述第一原子源導(dǎo)體和所述第二原子源導(dǎo)體設(shè)置在所述第一導(dǎo)體的相對側(cè)上。

在一個實施例中，所述第一原子源導(dǎo)體和所述第二原子源導(dǎo)體設(shè)置在所述第一導(dǎo)體的相同側(cè)上。

在一個實施例中，所述第一金屬塞設(shè)置為鄰近所述第一導(dǎo)體的端部；所述第一原子源導(dǎo)體接合至所述第一導(dǎo)體的端部，且沿著所述第一導(dǎo)體的縱軸進行設(shè)置；以及所述第二原子源導(dǎo)體沿著與所述第一導(dǎo)體的縱軸垂直的方向進行設(shè)置。

在一個實施例中，所述第一金屬塞和所述第四金屬塞并行設(shè)置且相互接觸，以及所述第二金屬塞和所述第五金屬塞并行設(shè)置且相互接觸。在又一個示例性方面中，本發(fā)明涉及一種集成電路(ic)。ic包括第一、第二導(dǎo)體，在ic的一個層中，其中，第一、第二導(dǎo)體被配置為分別偏置連接到ic的第一和第二電壓源。ic還包括第一和第二金屬塞，分別將第一和第二導(dǎo)體連接至ic的其它導(dǎo)體。ic還包括第一原子源導(dǎo)體(asc)，在ic的一層中，且在鄰近第一金屬塞處接合至第一導(dǎo)體；第二asc，在ic的一層中，且在鄰近所述第二金屬塞處接合至第二導(dǎo)體。ic還包括第三插塞和第四插塞，分別將第一和第二asc連接至ic的第三和第四電壓源的電源軌。第一和第三電壓源如此配置，以建立從第三金屬塞到第一金屬塞的電子路徑，以使得第一asc充當(dāng)用于所述第一導(dǎo)體的有源原子源。第二導(dǎo)體和第四電壓源如此配置，以建立從第四金屬塞到第二金屬塞的電子路徑，以使得第二asc充當(dāng)用于所述第二導(dǎo)體的有源原子源。

在一個實施例中，所述第三電壓源和所述第四電壓源的電源軌設(shè)置在所述集成電路的均與所述一層不同的不同層中。

在一個實施例中，所述第一導(dǎo)體和所述第二導(dǎo)體沿第一方向定向為長度方向，并且所述第一有源原子源和所述第二有源原子源沿著垂直于所述第一方向的第二方向定向為長度方向。

以上概述了若干實施例的特征，使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以更好地理解本發(fā)明的各個方面。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，他們可以容易地使用本發(fā)明作為設(shè)計或修改其他方法和結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，以執(zhí)行相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)本文所引入的實施例的相同優(yōu)點。本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員也應(yīng)該認(rèn)識到，這樣的等效構(gòu)造不背離本發(fā)明的精神和范圍，并且他們可以在不背離本發(fā)明的精神和范圍的前提下進行各種改變、替換和變更。