[發(fā)明專利]用來減少角落接口的接口材料的可濕性的方法及相關(guān)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310325245.7
• 申請(qǐng)日: 2013-07-30
• 公開（公告）號(hào): CN103579098A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張洵淵;H·金;V·W·瑞安
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 格羅方德半導(dǎo)體公司
• 主分類號(hào): H01L21/768
• 分類號(hào): H01L21/768;H01L23/532
• 代理公司: 北京戈程知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;王錦陽(yáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大致上是關(guān)于半導(dǎo)體裝置制造的領(lǐng)域，尤其是關(guān)于一種用來減少角落接口處的釕襯里的可濕性的方法及依據(jù)該方法所作成的裝置。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的集成電路裝置(例如，微處理器)通常包含數(shù)以千計(jì)的半導(dǎo)體裝置(例如，晶體管)，其形成在半導(dǎo)體基底的表面上方。為了使該集成電路裝置能作用，該等晶體管必需透過導(dǎo)電的互連結(jié)構(gòu)而彼此電性連接。后端工藝(back?end?of?line,BEOL)為集成電路制程的第二部分，在該第二部分中，個(gè)別裝置(晶體管、電容器、電阻器等)互連至裝置上的電線。后端工藝通常于第一層金屬設(shè)置在該晶圓上時(shí)開始，其包含接點(diǎn)、絕緣層(介電質(zhì))、金屬層及用于芯片-至-封裝件連接的打線位置。許多現(xiàn)代的集成電路裝置是非常緊密的包裝，也就是在該基底的上方所形成的晶體管之間僅有非常小的空間。因此，這些導(dǎo)體的互連結(jié)構(gòu)必需作成許多層，以在該半導(dǎo)體基底上保留繪圖空間。

該導(dǎo)電的互連結(jié)構(gòu)通常是通過在該裝置上所形成的不同介電材料層中形成多個(gè)導(dǎo)電線和導(dǎo)電栓(通常稱為接點(diǎn)或通孔)來完成。本領(lǐng)域中的熟習(xí)技術(shù)者皆知，該導(dǎo)電栓是不同層的導(dǎo)電線及/或半導(dǎo)體裝置得以彼此電性連接的構(gòu)件。連接不同互連結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電線通常是在定義在介電層中的溝槽中形成。

接點(diǎn)通常是用來定義至下方多晶硅層(例如，晶體管的源極/漏極或柵極區(qū)域)的互連結(jié)構(gòu)(例如，使用多晶硅或金屬)，但通孔卻是指至金屬互連結(jié)構(gòu)的金屬。在任何一種案例中，接點(diǎn)開口是形成在該導(dǎo)電組件上方的絕緣層中。第二導(dǎo)電層接著形成在該接點(diǎn)開口上方，并建立與該導(dǎo)電組件的電性通訊。

一種用來減少該半導(dǎo)體裝置上所形成的特征的尺寸的技術(shù)，涉及使用銅作為襯里和互連，并連同新的介電材料，新的介電材料所具有的介電常數(shù)低于先前用一般介電材料選擇所完成者。標(biāo)準(zhǔn)的介電材料(例如，二氧化硅、TEOS和F-TEOS)具有大于3的介電常數(shù)。該新的介電材料(通稱為低介電常數(shù)介電質(zhì))具有小于3的介電常數(shù)，因此，可由于其較有效的隔離能力而允許較大的裝置密度。一種這樣的低介電常數(shù)介電質(zhì)是由應(yīng)用材料公司以Black?Diamond這個(gè)名稱販賣。

通常的互連特征包含阻障層和晶種層，其中，該阻障層是用來抑制電子遷移，而該晶種層則提供完成該互連所需的大塊銅填充的起始模板。由于持續(xù)地縮減至較小尺寸，因此，后端工藝金屬特征的制作程序必需緊密地控制，以因應(yīng)次奈米等級(jí)的幾何學(xué)。已提出釕(Ru)作為一種晶種強(qiáng)化層，以改進(jìn)該銅晶種覆蓋，從而強(qiáng)化該銅填充。釕層允許直接的鍍銅，但釕上的銅可濕性太好，以致于在該金屬特征的上外部角落處的銅和釕接口處沒有銅凹部。這些區(qū)域(稱為“三重點(diǎn)”(triple?points))對(duì)可靠性有負(fù)面影響。該銅與該釕襯里可具有相同的高度，或者該銅可甚至在該釕的頂部的上方，并沿著該內(nèi)層-介電質(zhì)接口遷移，以減少早期失敗。

此文件的這個(gè)部分打算引進(jìn)不同態(tài)樣的技術(shù)，這些技術(shù)是關(guān)于以下所描述及/或請(qǐng)求的本發(fā)明的不同態(tài)樣。此部分提供背景信息，以促進(jìn)本發(fā)明的不同態(tài)樣的更佳了解。應(yīng)了解到此文件的這個(gè)部分的陳述應(yīng)以這種觀點(diǎn)加以閱讀，而并非承認(rèn)為先前技術(shù)。本發(fā)明是關(guān)于克服、或至少減少以上所提出的一個(gè)或多個(gè)問題的效應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容

下文呈現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例的一些態(tài)樣的簡(jiǎn)化總結(jié)，以為了提供本發(fā)明的一些態(tài)樣的基本了解。此總結(jié)并非本發(fā)明的詳盡綜觀。并不打算識(shí)別本發(fā)明的關(guān)鍵或重要組件、或描繪本發(fā)明的范圍。其唯一的目的僅在于以簡(jiǎn)化的形式呈現(xiàn)一些概念，以作為接下來所討論的更詳細(xì)描述的序文。

本發(fā)明的一個(gè)態(tài)樣見諸于用來形成互連結(jié)構(gòu)的方法。該方法包含在基底的介電層中形成凹部。第一轉(zhuǎn)換金屬層是形成在該凹部的角落部分上的該凹部中。第二轉(zhuǎn)換金屬層是形成在該第一轉(zhuǎn)換金屬層上方的該凹部中，以作為該凹部的襯里。該凹部以填充層填充。該基底被退火。該第一轉(zhuǎn)換金屬層和該第二轉(zhuǎn)換金屬層在該退火期間，形成靠近該角落部分的合金部分。該合金部分對(duì)于該填充層的材料具有較該第二轉(zhuǎn)換金屬低的可濕性。該基底被研磨，以移除該填充層在該凹部上方延伸的部分。

本發(fā)明還提供一種方法，包含：在基底的介電層中形成凹部；在該凹部的角落部分上的該凹部中形成鈦層；在該鈦層上方形成釕層，以作為該凹部的襯里；以銅填充該凹部；退火該基底，其中，該鈦層和該釕層在該退火期間，形成靠近該角落部分的合金部分；以及研磨該基底，以移除該銅在該凹部上方延伸的部分。