[發明專利]一種銅互連擴散阻擋層及其制備方法

無效

• 申請號: 201410107226.1
• 申請日: 2014-03-21
• 公開（公告）號: CN103928440A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 盧紅亮;張遠;丁士進;張衛
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01L23/532
• 分類號: H01L23/532;H01L21/768
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

1.?一種銅互連擴散阻擋層，其特征在于使用PEALD技術交替生長Co_xN與Ru原子層，形成Ru-Co-N的交疊結構，作為Cu擴散阻擋層/粘附層/籽晶層；其表達式為：

Ru_y(Co_xN)_1-y

其中，x的取值范圍是1-10；y的取值范圍是0.05-0.95。

2.?如權利要求1所述的銅互連擴散阻擋層,其特征在于通過調節x與y的值來調節Cu擴散阻擋能力與粘附能力，并改善銅互連的導電性能；其中，x值通過調節Co_xN反應源的通入時間來控制，y值通過調節生長n1層Co_xN與n2層Ru時的n1和n2的值來控制。

3.?一種如權利要求1所述的銅互連擴散阻擋層的制備方法，其特征在于具體制備步驟為：

（1）采用RCA工藝清洗硅基襯底，然后在硅襯底上依次生成刻蝕阻擋層與絕緣介質層，使用光刻、離子刻蝕工藝，定位互連位置，形成用于互連結構的金屬溝槽、接觸孔或通孔；

（2）在金屬溝槽、接觸孔或通孔中，使用PEALD技術交替生長n1層Co_xN與n2層Ru，形成Ru-N-Co_xN薄膜；不斷重復上述過程，最終形成Ru-Co-N薄膜，其中n1、n2為大于等于1的整數；

（3）在Ru-Co-N薄膜結構表面使用電鍍法或ALD等方法生長Cu，獲得銅互連結構；

（4）對于所得的銅互連結構，使用化學機械拋光工藝，得到平整的晶片表面，即最終的銅互連擴散阻擋層。

4.?如權利要求3所述的銅互連擴散阻擋層的制備方法，其特征在于所述Ru-Co-N的厚度1-5nm，填入溝槽的深寬比3-10。

5.?如權利要求3所述的銅互連擴散阻擋層的制備方法，其特征在于制備Co_xN所需的生長源中，Co源為雙（N，N'-二異丙基乙脒基)鈷或雙（N-叔丁基-N'-乙?基-丙脒基）鈷；?N源為氨氣NH₃或氮氫混合氣體N₂/H₂。

6.?如權利要求3所述的銅互連擴散阻擋層的制備方法，其特征在于制備Ru需要的生長源為Ru(Cp)₂、Ru(EtCp)₂或Ru(OD)₃；還原氣體為氧氣O₂、臭氧O₃或O₂等離子氣體。

7.?如權利要求3所述的銅互連擴散阻擋層的制備方法，其特征在于在所述PEALD方法的沉積過程中，Co?源溫度應為60~150℃，Ru源溫度應為60~140℃，反應腔溫度應保持在100~300℃。