專利名稱:用于微電子元件的金屬互連結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及包括微電子布線元件的微電子學(xué)以及具有金屬互連結(jié)構(gòu)的 半導(dǎo)體集成電路。
背景技術(shù):
電遷徙是嚴(yán)重影響微電子元件長(zhǎng)期可靠性的難題。在作為半導(dǎo)體集成電路("IC"或"芯片")的"后段制程"("BEOL")結(jié)構(gòu)的銅互連中,該問 題尤為嚴(yán)重。電遷徙傾向于發(fā)生在水平定向的金屬線路(line)的末端和 垂直定向的過孔被接合到這樣的金屬線路的位置處,其主要因?yàn)樵谶@樣的 位置處金屬線路會(huì)經(jīng)受不同類型的應(yīng)力。失效機(jī)理包括銅線路中的空隙形成以及銅的質(zhì)量輸運(yùn),該質(zhì)量輸運(yùn)在 作為覆蓋銅線路的帽層的介質(zhì)材料層的界面處發(fā)生。這樣的失效的常見原 因包括在電子流動(dòng)("電子風(fēng),,)的力的作用下金屬離子的正向發(fā)散向下游 移動(dòng)。淀積后,銅線路包括空位,該空位是在淀積的顆粒之間的微間隙。施 加熱和/或電流,并經(jīng)過一段時(shí)間,空位傾向于移動(dòng)并積聚到一起以形成大 尺寸的空隙。結(jié)果,在電子的預(yù)定路徑的上游位置處,在金屬互連中易形 成空隙。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面,提供了 一種互連結(jié)構(gòu)和形成所述互連結(jié)構(gòu)的 方法。所述互連結(jié)構(gòu)包括具有構(gòu)圖的開口的介質(zhì)層,設(shè)置在所述構(gòu)圖的開 口中的金屬特征,以及覆蓋所述金屬特征的介質(zhì)帽。所述介質(zhì)帽具有內(nèi)部 拉伸應(yīng)力,這樣的應(yīng)力有助于避免沿離開所述金屬線路的方向的所述金屬 的電遷徙,特別是當(dāng)所述金屬線路具有張應(yīng)力時(shí)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中,通過淀積多個(gè)薄介質(zhì)材料層形成所述介質(zhì)帽,每一個(gè)薄介質(zhì)材料層的厚度小于約50埃。在淀積每一個(gè)后續(xù)的介質(zhì)層 之前,等離子體處理每一個(gè)介質(zhì)層以^1所述介質(zhì)帽具有內(nèi)部拉伸應(yīng)力。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,所述金屬特征包括選自鋁、銅、鎢、銀、 金、和鎳的至少一種金屬。優(yōu)選地,所述金屬特征包括擴(kuò)散阻擋層和銅的填充,所述擴(kuò)散阻擋層 給所述構(gòu)圖的開口的壁和底部加襯里,所述銅的填充覆蓋所述開口內(nèi)的所 述擴(kuò)散阻擋層。在優(yōu)選的實(shí)施例中,所述介質(zhì)層的上表面限定了主表面,所述構(gòu)圖的 開口為沿平行于所述主表面的方向定向的第一構(gòu)圖的開口,以及所述金屬特征是第一金屬特征。所述介質(zhì)層還包括與所述第一構(gòu)圖的開口對(duì)準(zhǔn)并沿 相對(duì)于所述主表面的橫向方向定向的第二構(gòu)圖的開口。所述互連結(jié)構(gòu)還包 括設(shè)置在所述第二構(gòu)圖的開口中的第二金屬特征,所述第二金屬特征被導(dǎo) 電地連接至所述第一金屬特征。所述介質(zhì)帽層包括選自二氧化硅(Si02) 、 Si3N4、 SiCxNyHz的一種或 多種介質(zhì)材料或介質(zhì)材料的組合,其中x、 y、 z是可變的百分比。在一個(gè)實(shí)施例中,以疊層的形式依次形成多個(gè)介質(zhì)帽層,每一個(gè)所述 介質(zhì)帽層具有內(nèi)部拉伸應(yīng)力。所述多個(gè)介質(zhì)帽層包括至少三個(gè)介質(zhì)帽層,每一個(gè)所述介質(zhì)帽層具有 約5埃到50埃之間的厚度。可以提供介質(zhì)墊層,所述介質(zhì)墊層在所述多個(gè)介質(zhì)帽層之下并覆蓋所 述金屬特征,所述介質(zhì)墊層具有基本上大于50埃的厚度。擴(kuò)散阻擋層與所述金屬特征對(duì)準(zhǔn)并接觸所述金屬特征,并且所述介質(zhì) 帽層覆蓋所述擴(kuò)散阻擋層。優(yōu)選地,所述擴(kuò)散阻擋層具有在約10埃到約 500埃之間的厚度。根據(jù)本發(fā)明的另一方面,提供了一種集成電路。所述集成電路包括互 連結(jié)構(gòu),所述互連結(jié)構(gòu)包括具有構(gòu)圖的開口的介質(zhì)層和設(shè)置在所述構(gòu)圖的 開口中的金屬特征。在所述金屬特征之上設(shè)置介質(zhì)帽,所述介質(zhì)帽具有內(nèi)部拉伸應(yīng)力。根據(jù)本發(fā)明的另一方面,提供了一種用于形成互連結(jié)構(gòu)的方法。根據(jù) 這樣的方法,在介質(zhì)層中構(gòu)圖開口。在所述構(gòu)圖的開口中形成金屬特征。 在所述金屬特征之上形成介質(zhì)帽,所述介質(zhì)帽具有內(nèi)部拉伸應(yīng)力。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例,可以在形成所述介質(zhì)帽之前,淀積與所述金屬特征 的上表面接觸的金屬阻擋層。根據(jù)本發(fā)明的所述方面,所述金屬阻擋層包括鈷的合金。在所述實(shí)施例中,所述金屬阻擋層具有約10埃到約500埃之 間的厚度。
現(xiàn)在將通過實(shí)例,并參考下列附圖,描述本發(fā)明的實(shí)施例,在附圖中 圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在制造期間的半導(dǎo)體芯片結(jié)構(gòu)的截面視圖;圖2是根椐本發(fā)明的實(shí)施例的在圖i的制造步驟之后的制造步驟期間的半導(dǎo)體芯片結(jié)構(gòu)的截面視圖;圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在圖2的制造步驟之后的制造步驟期間 的半導(dǎo)體芯片結(jié)構(gòu)的截面;f見圖;圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片結(jié)構(gòu)的截面視圖;圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片結(jié)構(gòu)的截面視圖;以及圖6是才艮據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片結(jié)構(gòu)的截面一見圖。
具體實(shí)施方式
根據(jù)這里的本發(fā)明的實(shí)施例, 一個(gè)目的是減小銅自芯片的金屬線路向 外的不希望的輸運(yùn)。另一個(gè)目的是在過孔與金屬線路之間的界面處避免或 減小空隙的發(fā)生。圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的微電子元件或芯片的一部分的截面視 圖,其中通過在構(gòu)圖的開口 105中形成的金屬填充101來提供多個(gè)金屬互 連。圖1示例了這樣的制造步驟,其中已形成了層間介質(zhì)層或"ILD"102。典型地,ILD覆蓋半導(dǎo)體芯片100的有源半導(dǎo)體層110,該有源半導(dǎo)體層 包括通過稱為"前段制程,,的處理形成的一個(gè)或多個(gè)有源器件和導(dǎo)電互連 (未示出),這樣的導(dǎo)電互連為至金屬填充101的連接提供了基底。典型 地,在ILD內(nèi)以這樣的線路圖形的形式設(shè)置多個(gè)構(gòu)圖的開口 105,該線路 圖形沿介質(zhì)層102的上表面所限定的主表面108水平延伸,或沿平行于這 樣的表面的方向延伸。在每一個(gè)構(gòu)圖的開口內(nèi),淀積擴(kuò)散阻擋層103以為 每一個(gè)開口的壁和底部加襯里,之后淀積金屬101以填充在每一個(gè)開口內(nèi) 的剩余空間。典型地,在這些步驟之后是平坦化工藝,例如化學(xué)^拋光 ("CMP,,)工藝,該工藝去除了在構(gòu)圖的開口 105的外部的接觸ILD 102 的上表面108的任何的多余金屬。用于填充介質(zhì)層102中的每一個(gè)開口的金屬101優(yōu)選為不易發(fā)生石皮壞 性腐蝕并具有良好的導(dǎo)電特性的金屬,例如貴金屬。然而,在集成電路或 芯片的BEOL制造期間,幾種金屬和金屬合金特別適合于形成導(dǎo)電互連線 路。這樣的金屬包括鋁、銅、鎢、銀、金、鋁-銅以及鎳。在特定的實(shí)施例 中,用于填充介質(zhì)層102中的構(gòu)圖的開口 105的金屬101基本上由銅構(gòu)成。 當(dāng)金屬填充IOI包括易擴(kuò)散穿過介質(zhì)層的銅或其它金屬時(shí),即當(dāng)金屬具有 "高擴(kuò)散系數(shù)"時(shí),優(yōu)選在作為阻擋層的金屬或金屬化合物層之上形成層 101。擴(kuò)散阻擋層阻止銅從金屬填充101擴(kuò)散到鄰近金屬線路的壁和底部的 ILD102中。優(yōu)選通過濺射形成阻擋層,^使用化學(xué)氣相淀積("CVD")、 或原子層淀積("ALD")淀積不與銅反應(yīng)的金屬或金屬的化合物,使阻擋 層不影響銅的導(dǎo)電特性或不與ILD102的介質(zhì)材料發(fā)生反應(yīng)從而不影響其 介質(zhì)特性。公知這樣的阻擋層并不需要進(jìn)一步討論。接下來,參考圖2, 使ILD102的暴露的主表面108和金屬填充的線 路圖形101經(jīng)受等離子體處理,優(yōu)選使用氨和氮種(species ) (NH3和N2 ), 或可選的氫(H2)的組合。在等離子體處理之后,淀積介質(zhì)帽層215。第一介質(zhì)帽層215包括能夠保持相對(duì)于金屬填充的線路圖形的應(yīng)力的任何的介質(zhì)材料或介質(zhì)材料的 組合。優(yōu)選地,第一介質(zhì)帽層基本上由這樣的一種或多種介質(zhì)材料或介質(zhì)材料的組合構(gòu)成,該一種或多種介質(zhì)材料或介質(zhì)材料的組合選自二氧化硅(Si02)、氮化硅(Sb]NU)、或其它硅的化合物介質(zhì)例如SiCxNyHz,其中 x、 y、 z是可變的百分比。優(yōu)選原位(iVi^7m)進(jìn)行等離子體處理和介質(zhì)帽 淀積,即,在同一工藝腔或在具有一個(gè)或多個(gè)連接的腔的同一工具中進(jìn)行 等離子體處理和介質(zhì)帽淀積。以這樣的方式,可以進(jìn)行上述處理而不必在 等離子體處理ILD的表面之后為淀積介質(zhì)帽人工地從腔中移出襯底。在一 個(gè)實(shí)施例中,將第一介質(zhì)帽層215淀積至小于約50埃的厚度以覆蓋ILD102 的上表面108。在淀積之后,使第一介質(zhì)帽層215的暴露的上表面225經(jīng) 受第二等離子體處理。第二等離子體處理將拉伸應(yīng)力賦予第一介質(zhì)帽層 215。之后,參考圖3,淀積第二介質(zhì)帽層226以覆蓋第一介質(zhì)帽層的上表 面225。與第一介質(zhì)帽層215相似,優(yōu)選將第二介質(zhì)帽層226形成至小于 約50埃的厚度。與第一介質(zhì)帽層215相似,第二介質(zhì)帽層包括能夠保持應(yīng) 力的任何的介質(zhì)材料或介質(zhì)材料的組合。優(yōu)選地,第二介質(zhì)帽層基本上由 這樣的一種或多種介質(zhì)材料或介質(zhì)材料的組合構(gòu)成,該一種或多種介質(zhì)材 料或介質(zhì)材料的組合選自二氧化硅、氮化硅、以及硅、碳、氮和氫的化合 物,該硅、碳、氮和氫的化合物的形式為SiCxNyHz,其中x、 y、 z是可變 的百分比。優(yōu)選地,第二介質(zhì)帽層基本上由與第一介質(zhì)帽層相同的介質(zhì)材 料構(gòu)成。與第一介質(zhì)帽層相似,在淀積之后優(yōu)選使用與在第一介質(zhì)帽層的 等離子體處理期間所使用的種相同的種,使第二介質(zhì)帽層226的上表面230 同樣經(jīng)受等離子體處理以控制淀積的第二介質(zhì)帽層的拉伸應(yīng)力。例如,等 離子體處理可以包括作為反應(yīng)種的氨和氮或可選的氫的混合物。與第一介 質(zhì)帽層的情況相同,優(yōu)選地,原位進(jìn)行這些淀積和等離子體處理工藝。在第二介質(zhì)帽層226的淀積和等離子體處理之后,淀積第三介質(zhì)帽層 236以覆蓋第二介質(zhì)帽層的上表面230。與第一和第二介質(zhì)帽層215和226 相似,將第三介質(zhì)帽236層形成至小于約50埃的厚度。與第一和第二介質(zhì) 帽層215和226相似,第三介質(zhì)帽層包括能夠保持應(yīng)力的任何的介質(zhì)材料 或介質(zhì)材料的組合。優(yōu)選地,第三介質(zhì)帽層基本上由這樣的一種或多種介質(zhì)材料或介質(zhì)材料的組合構(gòu)成,該一種或多種介質(zhì)材料或介質(zhì)材料的組合選自二氧化硅、氮化硅、以及形式為SiCxNyHz的硅、碳、氮和氫的化合物。 此外,優(yōu)選地,第三介質(zhì)帽層236基本上由與第一和第二介質(zhì)帽層相同的 介質(zhì)材料構(gòu)成。與用于第一和第二介質(zhì)帽層的等離子體處理相同,在淀積 之后優(yōu)選使用與在第 一和第二介質(zhì)帽層的等離子體處理期間所使用的種相 同的種,使第三介質(zhì)帽層236的上表面240同樣經(jīng)受等離子體處理以控制 或產(chǎn)生笫三介質(zhì)帽層的拉伸應(yīng)力。例如,等離子體處理包括作為反應(yīng)種的 氨和氮或可選的氫的混合物。與第一和第二介質(zhì)帽層的情況相同,優(yōu)選原 位進(jìn)行這些淀積和等離子體處理工藝。依次淀積各介質(zhì)帽層和等離子體處理的目的是獲得具有內(nèi)部拉伸應(yīng)力 的介質(zhì)帽層。具有內(nèi)部拉伸應(yīng)力的介質(zhì)帽層將在其接觸的金屬填充材料 101的表面處施加壓縮應(yīng)力。結(jié)果,金屬填充例如銅填充不易對(duì)其接觸的 金屬特征施加拉伸應(yīng)力,而拉伸應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致上述背景技術(shù)中的問題。注意, 使用的介質(zhì)帽層的數(shù)目和與其制造相關(guān)的參數(shù)不是最重要的。更具體而言, 介質(zhì)帽的內(nèi)部拉伸應(yīng)力的大小和穩(wěn)定性具有較高的重要性。因此,如果淀 積單層的介質(zhì)帽材料來獲得所需要的具有希望的量值和特性的內(nèi)部拉伸應(yīng) 力,那么單個(gè)的這樣的介質(zhì)帽層便可以滿足要求。另一方面,如果需要三 個(gè)以上的這樣的介質(zhì)帽層來獲得這些特性,那么需要根據(jù)上述方法淀積和 等離子體處理三個(gè)以上的這樣的介質(zhì)帽層。圖4是截面視圖,示例了包括根據(jù)上述方法制造的金屬互連的有源半 導(dǎo)體芯片100的優(yōu)選實(shí)施例。在該實(shí)施例中,金屬線路115沿水平方向定 向,即沿圖4中進(jìn)入和穿出紙張的方向,該方向還平行于ILD102的上表 面108。垂直定向的導(dǎo)電過孔118導(dǎo)電接觸覆蓋有源半導(dǎo)體層110的有源 區(qū)域112的金屬硅化物層122,以在有源區(qū)域112與金屬線路115之間提 供導(dǎo)電通訊。ILD102電隔離過孔118和金屬線路115與半導(dǎo)體芯片100 的其它特征。在一個(gè)實(shí)施例中,使用金屬例如鎢或與用于填充金屬線路115 的金屬相同金屬例如銅,來填充導(dǎo)電過孔118。在具有金屬線路的情況下, 當(dāng)使用金屬例如具有高擴(kuò)散系數(shù)的銅填充過孔118時(shí),優(yōu)選地使用阻擋材料119為過孔118的壁加襯里??蛇x地,可以用摻雜的多晶硅或硅的化合物,例如導(dǎo)電的或金屬硅化物填充導(dǎo)電過孔118,或者可以使用摻雜的多 晶硅與導(dǎo)電的硅的化合物的組合來填充過孔118。在該情況下,當(dāng)不必阻止這樣的包含硅的導(dǎo)電填充從過孔擴(kuò)散到ILD中時(shí),阻擋層119可以存在 也可以不存在。圖4還示例了在第二層間介質(zhì)層("ILD2") 302中設(shè)置的第二層金屬 線路315的結(jié)構(gòu),其中該第二層間介質(zhì)層302覆蓋形成在第一層間介質(zhì)層 (ILD 102)中的金屬互連,在第二層金屬線路315上覆蓋以三個(gè)介質(zhì)帽 層415、 426以及436的形式設(shè)置的介質(zhì)帽。在示例性的設(shè)置中,沿平行于 第一ILD 102的上表面108的水平方向定向金屬互連線路315,金屬互連 線路315沿相對(duì)于金屬線路115的方向的橫向方向。與第一金屬線路115 相似,在介質(zhì)層ILD2 (302)的構(gòu)圖的開口中淀積第二層金屬線路315。 依次淀積和等離子體處理介質(zhì)帽層415、426以及436以覆蓋第二層金屬線 路從而在作為界面的第二金屬線路315的上表面308處施加壓縮應(yīng)力。優(yōu) 選地,通過導(dǎo)電過孔318將第二層金屬線路315導(dǎo)電連接至設(shè)置在第一 ILD102中的金屬線路的金屬填充101。優(yōu)選地,通過在ILD2 302和存在的介質(zhì)帽層215、 226和236中蝕刻 垂直定向的開口來提供導(dǎo)電過孔318。之后,優(yōu)選地,淀積擴(kuò)散阻擋層319 以給過孔318的壁加襯里和給在過孔之上的水平定向的開口的壁和底部加 襯里。然后,以與上迷用于在第一 ILD102中形成金屬線路的方式相同的 方式,淀積金屬層以填充剩余的開口,隨后進(jìn)行CMP工藝以形成金屬線 路。隨后,如圖4所進(jìn)一步示出的,依次淀積和等離子體處理一系列的介 質(zhì)帽層,直到介質(zhì)帽具有希望的內(nèi)部應(yīng)力特性和穩(wěn)定性。介質(zhì)帽層包括能 夠保持應(yīng)力的任何的介質(zhì)材料或介質(zhì)材料的組合。然而,優(yōu)選地,介質(zhì)帽 層基本上由這樣的一種或多種介質(zhì)材料或介質(zhì)材料的組合構(gòu)成,該一種或 多種介質(zhì)材料或介質(zhì)材料的組合選自二氧化硅、氮化硅、以及SiCxNyHz 形式的硅、碳、氮和氫的化合物,其中x、 y、 z是可變的百分比。圖5示例了上述實(shí)施例的變化。在該變化中,在依次淀積和等離子體處理一系列的單獨(dú)的相對(duì)薄的介質(zhì)帽層215、 226和236之前,首先淀積較 厚的介質(zhì)帽層310覆蓋ILD 102和其中的金屬線路圖形101。在該實(shí)施例 中,較厚的介質(zhì)層優(yōu)選具有在約50埃到約500埃之間的厚度。該層310 可以包括能夠保持應(yīng)力的任何的介質(zhì)材料或介質(zhì)材料的組合。優(yōu)選地,層 310基本上由這樣的一種或多種介質(zhì)材料或介質(zhì)材料的組合構(gòu)成,該一種 或多種介質(zhì)材料或介質(zhì)材料的組合選自二氧化硅、氮化硅、或根據(jù)公式 SiCxNyHz的硅、碳、氮和氫的化合物,其中x、 y、 z是可變的百分比。優(yōu) 選地,介質(zhì)層310基本上由與形成覆蓋介質(zhì)帽層215、 226和236的材料相 同的材料構(gòu)成。在優(yōu)選的實(shí)施例中,通過淀積一種或多種介質(zhì)材料形成較 厚的介質(zhì)層310,該一種或多種介質(zhì)材料選自二氧化硅、氮化硅、或根據(jù) 公式SiCxNyHz的硅、碳、氮和氫的化合物,其中x、 y、 z是可變的百分比, 之后以上述的方式進(jìn)行等離子體處理。在圖6的截面視圖所示例的另一實(shí)施例中,在形成具有拉伸應(yīng)力的介 質(zhì)帽層215、 226和236之前,選擇性地淀積金屬蓋帽層410以覆蓋每一個(gè) 金屬線路101。優(yōu)選地,這樣的金屬蓋帽層作為擴(kuò)散阻擋層,其有助于防 止金屬線路101內(nèi)的金屬例如具有高擴(kuò)散系數(shù)的銅擴(kuò)散到介質(zhì)帽層或 ILD102中。優(yōu)選地,這樣的金屬蓋帽層基本上由這樣的金屬化合物構(gòu)成, 該金屬化合物與銅匹配并可以被選擇性地淀積到金屬線路101上,例如通 過電鍍敷或無電鍍敷鍍敷到金屬線路101上。在示例性的實(shí)施例中,金屬 蓋帽層410基本上由選自CoWP、 CoSnP、 CoP、 CoB、 CoSnB、以及CoWB 的一種或多種化合物構(gòu)成。優(yōu)選地,金屬蓋帽層具有約10埃到500埃之間 的厚度。優(yōu)選地,在通過例如CMP工藝去除由形成金屬線路的先前的處 理所產(chǎn)生的過量金屬之后,將金屬蓋帽層選擇性地淀積到金屬線路上。雖然根據(jù)一些優(yōu)選的實(shí)施例描述了本發(fā)明,但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將 理解,可以做出許多修改和改進(jìn)而不背離本發(fā)明的真實(shí)范圍,僅僅由所附 權(quán)利要求限定本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1. 一種互連結(jié)構(gòu),包括介質(zhì)層,具有構(gòu)圖的開口;金屬特征,設(shè)置在所述構(gòu)圖的開口中;以及介質(zhì)帽,覆蓋所述金屬特征,所述介質(zhì)帽具有內(nèi)部拉伸應(yīng)力。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的互連結(jié)構(gòu),其中所述金屬特征包括選自鋁、銅、 鎢、銀、金、以及鎳的至少一種金屬。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l的互連結(jié)構(gòu),其中所述金屬特征包括擴(kuò)散阻擋層和 銅的填充,所述擴(kuò)散阻擋層為所述構(gòu)圖的開口的壁和底部加襯里,所述銅 的填充覆蓋所述開口內(nèi)的所述擴(kuò)散阻擋層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的互連結(jié)構(gòu),其中所述介質(zhì)層的上表面限定了主表 面,所述構(gòu)圖的開口為沿平行于所述主表面的方向定向的第一構(gòu)圖的開口, 所述金屬特征是第一金屬特征,以及所述介質(zhì)層還包括與所述第一構(gòu)圖的 開口對(duì)準(zhǔn)并沿相對(duì)于所述主表面的橫向方向定向的第二構(gòu)圖的開口 ,所述互連結(jié)構(gòu)還包括在所述第二構(gòu)圖的開口中設(shè)置的第二金屬特征,所述第二 金屬特征被導(dǎo)電地連接至所述第一金屬特征。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的互連結(jié)構(gòu),其中所述介質(zhì)帽包括選自二氧化硅 (Si02) 、 Si3N4、以及SiCxNyHz的至少一種材料,其中x、 y、 z是可變的百分比。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l的互連結(jié)構(gòu),其中所述介質(zhì)帽包括以疊層的形式依 次形成的多個(gè)介質(zhì)帽層,每一個(gè)所述介質(zhì)帽層具有內(nèi)部拉伸應(yīng)力。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的互連結(jié)構(gòu),其中所述多個(gè)介質(zhì)帽層包括至少三個(gè) 所述介質(zhì)帽層,每一個(gè)所述介質(zhì)帽層具有約5埃到50埃之間的厚度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的互連結(jié)構(gòu),還包括覆蓋所述金屬特征并在所述多 個(gè)介質(zhì)帽層之下的介質(zhì)墊層,所述介質(zhì)墊層具有基本上大于50埃的厚度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l的互連結(jié)構(gòu),還包括對(duì)準(zhǔn)所述金屬特征并接觸所述 金屬特征的擴(kuò)散阻擋層,其中所述介質(zhì)帽覆蓋所述擴(kuò)散阻擋層。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的互連結(jié)構(gòu),其中所述擴(kuò)散阻擋層具有約10埃到 約500埃之間的厚度。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1的互連結(jié)構(gòu),還包括與所述金屬特征的上表面接 觸的金屬擴(kuò)散阻擋層,所述金屬擴(kuò)散阻擋層包括鈷的合金。
12. —種集成電路,包括權(quán)利要求1至11中的任何一項(xiàng)的互連結(jié)構(gòu)。
13. —種形成互連結(jié)構(gòu)的方法,包括以下步驟 在介質(zhì)層中構(gòu)圖開口; 在所述構(gòu)圖的開口中形成金屬特征;以及在所述金屬特征之上形成介質(zhì)帽,所述介質(zhì)帽具有內(nèi)部拉伸應(yīng)力。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法,其中通過淀積包括介質(zhì)材料的層和等離 子體處理所述淀積的層來形成所述介質(zhì)帽。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法,其中所述金屬特征包括選自鋁、銅、鎢、 銀、金、以及鎳的至少一種金屬。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法,其中形成所述金屬特征的所述步驟包括 淀積擴(kuò)散阻擋層為所述構(gòu)圖的開口的壁和底部加襯里從而形成具有襯里的 開口并使用銅填充所述具有襯里的開口 。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16的方法,其中所述介質(zhì)層的上表面限定了主表面, 所述構(gòu)圖的開口為沿平行于所述主表面的第一方向定向的第一構(gòu)圖的開口 以及所述金屬特征是笫一金屬特征,所述方法還包括構(gòu)圖對(duì)準(zhǔn)所述第一構(gòu) 圖的開口的第二幵口,所述第二開口被定向?yàn)檠氐诙较?,所述第二方?是相對(duì)于所述第一方向的橫向方向,以及形成所述金屬特征的所述步驟包 括在所述第二構(gòu)圖的開口中形成第二金屬特征,所述第二金屬特征被導(dǎo)電 地連接至所述第一金屬特征。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法,其中形成所述介質(zhì)帽的所述步驟包括淀積多個(gè)介質(zhì)帽層中的每一個(gè)介質(zhì)帽層并在淀積每一個(gè)后續(xù)的介質(zhì)帽層之前 等離子體處理每一個(gè)所述介質(zhì)帽層以便每一個(gè)所述介質(zhì)帽層具有內(nèi)部拉伸 應(yīng)力。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18的方法,還包括在形成所述多個(gè)介質(zhì)帽層之前在所述金屬特征之上形成介質(zhì)墊層。
20.根據(jù)權(quán)利要求14的方法,還包括在形成所述介質(zhì)帽之前選擇性地 淀積接觸所述金屬特征的上表面的金屬阻擋層。
全文摘要
提供了一種互連結(jié)構(gòu)以及制造所述互連結(jié)構(gòu)的方法。所述互連結(jié)構(gòu)包括具有構(gòu)圖的開口的介質(zhì)層、在所述構(gòu)圖的開口中設(shè)置的金屬特征、以及覆蓋所述金屬特征的介質(zhì)帽。所述介質(zhì)帽具有內(nèi)部拉伸應(yīng)力,所述應(yīng)力有助于避免產(chǎn)生沿離開所述金屬線路的方向的電遷徙,特別是當(dāng)所述金屬線路具有拉伸應(yīng)力時(shí)。
文檔編號(hào)H01L23/52GK101268549SQ200680034290
公開日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2006年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月19日
發(fā)明者D·楊, K·占達(dá), L·克萊文格, 楊智超, 王允愈 申請(qǐng)人:國際商業(yè)機(jī)器公司