[發明專利]鋁互連裝置

有效

• 申請號: 201210457689.1
• 申請日: 2012-11-14
• 公開（公告）號: CN103681608B
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 葉菁馥;李香寰
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L23/532
• 分類號: H01L23/532;H01L23/528;H01L21/768
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司11409
• 代理人: 章社杲,孫征

技術領域

本發明涉及半導體器件，更具體而言，涉及鋁互連裝置。

背景技術

由于各種電子元件(例如，晶體管、二極管、電阻器、電容器等)的集成密度不斷增大，半導體產業經歷了快速發展。大多數情況下，集成密度的這種提高來自最小部件尺寸的不斷減小，這實現了在給定的區域內集成更多的元件。近來隨著對甚至更小電子器件的需求的增長，對具有可靠的鋁基互連結構的半導體器件的需求增加。

半導體器件的鋁基互連結構可以包括多個諸如金屬線的橫向互連件和多個諸如通孔的垂直互連件?？梢酝ㄟ^由垂直和橫向互連件形成的各種導電溝道將半導體的各種有源電路連接至外部電路。

可以采用諸如蝕刻、鑲嵌等合適的半導體制造技術制造半導體器件的鋁基互連結構。在蝕刻鋁基互連件制造工藝中，在半導體襯底上方形成鋁層。根據鋁互連結構的圖案，對鋁層實施蝕刻工藝以形成多個開口。在開口中填充介電材料以隔離其余的鋁層。

可選地，可以通過鑲嵌工藝形成鋁基互連結構?？梢詫㈣偳豆に嚪诸悾磫舞偳豆に嚭碗p鑲嵌工藝。在單鑲嵌技術中，金屬通孔及其鄰近的金屬線可以具有不同的工藝步驟。結果，每一個步驟都可能需要化學機械平坦化工藝來清潔表面。相比之下，在雙鑲嵌技術中，可以在單鑲嵌溝槽內形成金屬通孔及其鄰近的金屬線。結果，在形成金屬通孔及其鄰近的金屬線的雙鑲嵌工藝中只需要一次CMP工藝。

發明內容

為了解決現有技術中的問題，根據本發明的一方面，提供了一種裝置，包括：金屬結構，形成在襯底上方，其中，所述金屬結構由銅鋁合金形成；第一合金層，形成在所述金屬結構下方；以及第一阻擋層，形成在所述第一合金層下方，其中，通過在熱工藝期間所述第一合金層和鄰近的第一介電層之間的第一反應產生所述第一阻擋層。

在所述的裝置中，所述金屬結構是金屬線。

在所述的裝置中，所述金屬結構是金屬線，所述的裝置還包括：在所述金屬結構上方形成的第二合金層；以及在所述第二合金層上方形成的第二阻擋層，其中，通過在熱工藝期間所述第二合金層和鄰近的第二介電層之間的第二反應產生所述第二阻擋層。

在所述的裝置中，所述金屬結構是T型鑲嵌結構，包括：在第一金屬間介電層中形成的通孔部分；以及在第二金屬間介電層中形成的溝槽部分，其中，所述第二金屬間介電層形成在所述第一金屬間介電層上。

在所述的裝置中，所述第一阻擋層由金屬氧化物材料形成。

在所述的裝置中，所述第一阻擋層由金屬硅化物材料形成。

在所述的裝置中，所述金屬結構的鋁原子具有{111}晶面。

根據本發明的另一方面，提供了一種器件，包括：襯底，包含硅；第一金屬間介電層，形成在所述硅上方；金屬通孔，形成在所述第一金屬間介電層中，其中，所述金屬通孔由鋁銅合金形成，并且，所述鋁銅合金的鋁原子具有{111}晶面；第二金屬間介電層，形成在所述第一金屬間介電層上方；以及金屬線，形成在所述第二金屬間介電層中，其中，所述金屬線由所述鋁銅合金形成。

在所述的器件中，所述金屬通孔和所述金屬線形成T型金屬結構。

在所述的器件中，所述金屬通孔和所述金屬線形成T型金屬結構，所述的器件還包括：在所述T型金屬結構下方形成的第一合金層；以及在所述第一合金層下方形成的第一阻擋層。

在所述的器件中，所述金屬通孔和所述金屬線形成T型金屬結構，所述的器件還包括：在所述T型金屬結構下方形成的第一合金層；以及在所述第一合金層下方形成的第一阻擋層，其中，通過在第一熱工藝期間所述第一合金層和鄰近的介電材料之間的反應形成所述第一阻擋層。

所述的器件還包括：在所述金屬線下方形成的第二合金層；在所述第二合金層下方形成的第二阻擋層；在所述金屬線上方形成的第三合金層；以及在所述第三合金層上方形成的第三阻擋層。

所述的器件還包括：在所述金屬線下方形成的第二合金層；在所述第二合金層下方形成的第二阻擋層；在所述金屬線上方形成的第三合金層；以及在所述第三合金層上方形成的第三阻擋層，其中：所述第二阻擋層通過在熱工藝期間所述第二合金層和鄰近的介電材料之間的第二反應而產生；以及所述第三阻擋層通過在所述熱工藝期間所述第三合金層和鄰近的介電材料之間的第三反應而產生。