[發明專利]集成電路及其制造方法

有效

• 申請號: 201310628390.2
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103855081A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: C·小凱波勒;S·U·恩格爾曼;B·L·弗萊徹;M·S·戈登;E·A·約瑟夫
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L23/52
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 賀月嬌;于靜

技術領域

本發明一般而言涉及集成電路，更具體地，涉及用于制造集成電路的金屬構圖方法。

背景技術

集成電路（IC）通常使用銅互連（或“線路（line）”）來連接IC上的晶體管和其它半導體器件。然而，隨著這些互連的尺寸按比例縮小，制造工藝方面的挑戰增加。例如，在32納米節點，人們可能不得不與電鍍期間的不完全填充、溝槽反應離子蝕刻（RIE）期間對電介質的損傷以及由于與線路加帽蓋（line?capping）相關聯的困難導致的短路作斗爭。互連的進一步按比例縮小不僅加劇了這些問題，而且還引入了新問題。

此外，即使假設與制造相關聯的技術障礙能夠被克服，預期在某個尺度上，銅將簡直不能有效導電。

發明內容

一個用于在集成電路中制造導電線路的方法的實施例包括：對過渡金屬層進行構圖（pattern）以形成所述導電線路；以及在一條或多條導電線路當中的至少一部分（at?least?some）上沉積保護帽蓋（cap）。

另一個用于在集成電路中制造導電線路的方法的實施例包括：對過渡金屬層進行構圖以形成所述導電線路，其中所述導電線路具有亞80納米（sub-eighty?nanometer）的間距，以及在所述導電線路當中的至少一部分上沉積保護帽蓋，其中所述保護帽蓋具有在約5到15納米之間的厚度。

另一個用于在集成電路中制造導電線路的方法的實施例包括：對過渡金屬層進行構圖以形成所述導電線路，其中所述導電線路具有亞80納米的線路寬度，以及在所述導電線路當中的至少一部分上沉積保護帽蓋，其中所述保護帽蓋具有在約5到15納米之間的厚度。

另一個集成電路的實施例包括：多個半導體器件；以及連接所述多個半導體器件的多條導電線路，其中所述多條導電線路當中的至少一部分包括：過渡金屬層；以及沉積在所述過渡金屬層上的保護帽蓋。

另一個集成電路的實施例包括：多個半導體器件；以及連接所述多個半導體器件并且具有亞80納米間距的多條導電線路，其中所述多條導電線路當中的至少一部分包括：過渡金屬層；以及沉積在所述過渡金屬層上的保護帽蓋，其中所述保護帽蓋具有在約5到15納米之間的厚度。

另一個集成電路的實施例包括：多個半導體器件；以及連接所述多個半導體器件并且具有亞80納米線路寬度的多條導電線路，其中所述多條導電線路當中的至少一部分包括：過渡金屬層；以及沉積在所述過渡金屬層上的保護帽蓋，其中所述保護帽蓋具有在約5到15納米之間的厚度。

附圖說明

為了更詳細地理解本發明的上述特征，通過參考實施例可獲得對本發明的更具體的描述，在附圖中示例出了一些所述實施例。然而，注意，附圖僅僅示例出了本發明的典型實施例，因此不應當被認為是限制本發明的范圍，因為本發明承認其它等效實施例。

圖1A-1B是示例出根據本發明的金屬互連或線路的實施例的示意圖；

圖2A-2B是繪制出各種過渡金屬的電阻率與線路寬度的關系的線圖；

圖3是繪制出根據本發明的實施例已被加有氮化鉭帽蓋的過渡金屬線路的電阻率與線路寬度之間的關系的線圖；以及

圖4是示例出根據本發明用于在集成電路中對過渡金屬進行構圖的方法400的一個實施例的流程圖。

具體實施方式

在一個實施例中，本發明是用于在集成電路（IC）中對過渡金屬進行構圖的方法和設備。本發明的實施例由過渡金屬（即，在周期表的至少d區（其包括周期表上的3族到12族）的元素，并且在一些情況下，諸如鑭系元素和錒系元素的f區中的特定金屬）產生具有極小尺寸（例如，亞80納米線路寬度和亞80納米間距）的金屬互連。因此，在一些實施例中，所述互連可以由如下材料中的任何一種或多種形成：鈧、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、釔、鋯、鈮、鉬、釕、銠、鈀、銀、鉿、鉭、鎢、錸、鋨、銥、鉑、金、鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿或镥及其合金。在一個實施例中，所述過渡金屬是非銅過渡金屬。

過渡金屬的相對較低的電子平均自由程（例如，在5到10納米的量級，相對照而言，銅為39納米）允許過渡金屬在超過32納米節點的互連尺寸下有效導電，因此完全繞開了常規銅互連的物理限制。很大程度上避免了與帽蓋、電介質反應離子蝕刻和電鍍填充有關的制造問題。過渡金屬具有容易在反應離子化學中形成揮發性物種（species）的額外優點，而銅在反應離子化學中不容易形成揮發性物種（并且因此不能容易地在反應離子化學中被蝕刻）。