[發(fā)明專利]互連結構及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110184546.7
• 申請日: 2021-02-10
• 公開（公告）號: CN113284876A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設計）人: 李回;黃柏翔;黃文社;王仁宏;宋述仁;紀志堅;李佩璇
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L23/528
• 分類號: H01L23/528;H01L23/532;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;李偉

本文公開了沿接觸蝕刻停止層(CESL)和互連件之間的界面表現出減少的銅空位累積的互連結構以及制造方法。方法包括：在介電層中形成銅互連件；以及在銅互連件和介電層上方沉積金屬氮化物CESL。金屬氮化物CESL和銅互連件之間的界面具有第一表面氮濃度、第一氮濃度和/或第一數量的氮?氮結合。實施氮等離子體處理以修改金屬氮化物CESL和銅互連件之間的界面。氮等離子體處理將第一表面氮濃度增大至第二表面氮濃度，將第一氮濃度增大至第二氮濃度和/或將第一數量的氮?氮結合增大至第二數量的氮?氮結合，它們的每個可以最小化界面處銅空位的累積。

技術領域

本申請的實施例涉及互連結構及其制造方法。

背景技術

集成電路(IC)工業(yè)經歷了指數級增長。IC材料和設計中的技術進步已經產生了多代IC，其中每一代都具有比上一代更小且更復雜的電路。在IC發(fā)展的過程中，功能密度(即，每芯片面積的互連IC器件的數量)普遍增加，而幾何尺寸(即，IC部件和/或這些IC部件之間的間隔的尺寸和/或大小)已經減小。通常，按比例縮小僅由光刻技術以不斷減小的幾何尺寸限定IC的能力的限制。但是，隨著實施減小的幾何尺寸以實現具有更快工作速度的IC(例如，通過減小電信號傳播的距離)，電阻電容(RC)延遲已經成為顯著的挑戰(zhàn)，從而抵消了按比例縮小和限制IC進一步按比例縮小所獲得的一些優(yōu)勢。RC延遲通常表示電阻(R)(即，材料對電流流動的反作用)和電容(C)(即，材料的存儲電荷能力)的乘積導致通過IC的電信號速度的延遲。因此，期望減小電阻和電容，以減小RC延遲并且優(yōu)化按比例縮小的IC的性能。物理和/或電連接IC的IC組件和/或IC部件的IC互連件在它們對RC延遲的影響上尤其成問題?？梢詼p小互連對RC延遲影響的互連解決方案帶來了新的挑戰(zhàn)。例如，改善的互連結構有時不能充分防止金屬從互連件擴散至周圍的介電材料中，這導致在互連件中形成不期望的空隙，從而降低IC性能。因此，需要改善IC的互連件和/或制造互連件的方法。

發(fā)明內容

本申請的一些實施例提供了一種集成電路器件的多層互連部件的互連結構，所述互連結構包括：第一層間介電(ILD)層；第二層間介電層，設置在所述第一層間介電層上方；第一銅互連件，設置在所述第一層間介電層中；第二銅互連件，設置在所述第二層間介電層中；以及氮化鋁接觸蝕刻停止層(CESL)，設置在所述第一銅互連件的部分和所述第二層間介電層之間以及所述第一層間介電層和所述第二層間介電層之間，其中，所述第二銅互連件延伸穿過所述氮化鋁接觸蝕刻停止層以物理接觸所述第一銅互連件，并且進一步其中，所述氮化鋁接觸蝕刻停止層和所述第一銅互連件之間的界面處的表面氮濃度大于或等于約20at％。

本申請的另一些實施例提供了一種集成電路器件的多層互連部件的互連結構，所述互連結構包括：第一互連件，設置在介電層中，其中，所述第一互連件具有：銅主體層，第一金屬氮化物層，設置為沿所述銅主體層的側壁，其中，所述第一金屬氮化物層設置在所述銅主體層和所述介電層之間，第二金屬氮化物層，設置為沿所述銅主體層的頂部，其中，所述第一金屬氮化物層包括第一金屬，并且所述第二金屬氮化物層包括第二金屬，以及第三金屬氮化物層，設置在所述第二金屬氮化物層上方，其中，所述第三金屬氮化物層包括第三金屬，其中，所述第三金屬、所述第二金屬以及所述第一金屬不同；以及第二互連件，設置在所述介電層中并且穿過所述第三金屬氮化物層延伸至所述第一互連件。

本申請的又一些實施例提供了一種制造互連結構的方法，包括：在層間介電(ILD)層中形成銅互連件；在所述銅互連件和所述層間介電層上方沉積金屬氮化物接觸蝕刻停止層(CESL)，其中，所述金屬氮化物接觸蝕刻停止層和所述銅互連件之間的界面區(qū)域具有第一表面氮濃度；以及實施氮等離子體處理以修改所述金屬氮化物接觸蝕刻停止層和所述銅互連件之間的界面區(qū)域，其中，所述氮等離子體處理將所述第一表面氮濃度增大至最小化界面區(qū)域中銅空位的累積的第二表面氮濃度。

附圖說明

當結合附圖實施閱讀時，從以下詳細描述可最佳理解本發(fā)明。需要強調，根據工業(yè)中的標準實踐，各個部件未按比例繪制，僅用于說明目的。實際上，為了清楚的討論，各個部件的尺寸可以任意地增大或減小。