[發明專利]用于在擴散阻擋層上的銅膜的粘合增強的材料

無效

• 申請號: 200910173396.9
• 申請日: 2009-08-14
• 公開（公告）號: CN101673706A
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發明（設計）人: 程漢頌;雷新建;D·P·斯彭斯;J·A·T·諾曼;D·A·羅伯茨;韓波;周成剛;吳金平
• 申請（專利權）人: 氣體產品與化學公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L23/532;C23C16/18;C23C16/44
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 徐厚才;韋欣華

技術領域

[0000]本發明涉及用于在擴散阻擋層上的銅膜的粘合增強的材料。

背景技術

[0001]在半導體器件的制造中，增加的密度和速度已導致金屬化體系中從鋁(Al)到銅(Cu)的轉變，以減少導體的電阻。為了減少相鄰金屬線之間的電容耦合，具有低k介電常數的材料被用來在相鄰金屬線之間形成介電層(dielectric?layers)。此外，為了防止含銅材料擴散進入周圍的低k介電層，在金屬層和介電層之間置入了擴散阻擋層。

[0002]然而，由于電遷移耐力(electromigration?resistance)和空洞形成的可靠性問題，銅和擴散阻擋層之間的粘合是主要的問題。對于現有的典型銅擴散阻擋層，銅對阻擋層的粘合小于所希望的值，并且對于未來的技術節點如22nm以及超出的未來尺寸具有附聚的趨勢。

[0003]US?6271131公開了通過化學氣相沉積形成含銠(Rh)層如鉑-銠(Pt-Rh)合金作為擴散阻擋層的方法。但是Pt和Rh是非常昂貴的貴金屬，這使得它們不可能在半導體工業中采用。

[0004]US?1063687描述了用于與互連膜如Cu一起使用的鈦-鉭(Ti-Ta)阻擋層膜。富Ti/貧Ta的部分提供對介電膜的良好粘合，并且富Ta/貧Ti的部分形成與所述互連膜的異質外延界面并抑制金屬間化合物的形成。

[0005]US?5942799公開了多層擴散阻擋層，包括高熔點金屬如鎢(W)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鉬(Mo)；和[0006]高熔點金屬氮化物如WN_x、TiN、TaN；和由高熔點金屬氮化物、高熔點金屬硅氮化物如TiSi_xN_y、TaSi_xN_y、WSi_xN_y形成的第二子層(sublayer)。

[0007]US?20050070097公開了非常薄的用于半導體器件的多層擴散阻擋層以及它們的制造方法。該多層擴散阻擋層通過形成由甚至更薄的子層組成的非常薄的多層擴散阻擋層而制造，其中所述子層只有幾個原子厚。

[0008]US?2006001306披露了使用由Ti前體和Ta前體組成的前體、通過形成利用原子層沉積而沉積的混雜型納米復合材料擴散阻擋層來增強熱穩定性和可靠性的方法。

[0009]US?2006115476涉及釕合金作為銅擴散阻擋層，包含釕和周期表中第IV、V或Ⅵ族或它們的組合的至少一種元素。

[0010]US20070264816A1公開了用于形成金屬互連的方法以在阻擋層上使用Cu-Al合金層。該Cu-Al合金層可通過鋁層和銅層的順序ALD或CVD沉積、接著進行退火過程而形成?？蛇x擇地，該Cu-Al合金層可通過共脈沖(co-pulsing)鋁和銅前體而原位形成。

[0011]US?20070123043描述了在銅互連中作為擴散阻擋層的含錫和鎳的銅合金。該含錫和鎳的銅合金可在氣態環境中基于氫化錫和鎳、一氧化碳在熱驅動反應中形成。

[0012]Maury，F和F.Ossola(1992).“Evaluation?of?Tetra-AlkylchromiumPrecursors?for?Organometallic?Chemical?Vapor-Deposition.2.UnusualLow-Temperature?Chromium?Carbide?Deposition?from?Cr[C(CH₃)₃]₄.”Thin?SolidFilms，219(1-2)：24-29。

[0013]Ossola，F和F.Maury(1997).″MOCVD?route?to?chromium?carbonitridethin?films?using?Cr(NEt2)(4)as?single-source?precursor：Growth?and?mechanism.″，Chemical?Vapor?Deposition，3(3)：137-143。

[0014]因此，仍然需要改進的粘合方法、或金屬化方法，其控制銅的附聚(agglomeration)并改善阻擋層和其后沉積的金屬層之間的粘合。還需要增進粘合的材料或膠層材料，它們增進阻擋層和其后沉積的金屬層之間的粘合。

發明內容