專利名稱：含硅和鉭的阻擋件的原位形成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及阻擋件的形成，尤其涉及含硅和鉭的阻擋件的形成。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)引入了具有更佳性能和更多功能性的新生代集成電路(IC)，形成集成電路的電路元件的密度在増加，而尺寸、大小和個(gè)體組件或元件之間的間隔在減小。雖然，在過(guò)去，這種減小主要受到通過(guò)光刻限定結(jié)構(gòu)的能力的限制，但具有更小尺寸的器件幾何形狀帶來(lái)了新的限制因素。例如，對(duì)于兩個(gè)相鄰的導(dǎo)電路徑，因?yàn)閷?dǎo)體之間的距離降低了，得到的電容(絕緣材料的介電常數(shù)(k)除以導(dǎo)電路徑之間的距離的函數(shù))増加了。増加的電容導(dǎo)致導(dǎo)體之間的電容耦合増加，能量功耗增加并且阻容(RC)時(shí)間常數(shù)増加。因此，半導(dǎo)體IC性能和功能性的持續(xù)改進(jìn)取決于低k介電材料的應(yīng)用。
k介電層的功能。氮化鉭(TaN)具有良好的擴(kuò)散-遲滯能力，并常用于形成阻擋層。然而TaN的電阻率比鉭(Ta)的電阻率高約ー個(gè)階。因此，TaN上Ta (或氮化鈦TiN上鈦(Ti))通常用于形成阻擋層。TaN/Ta和TiN/Ti阻擋層具有弊端。金屬Ta和Ti不能很好地與非金屬硅或氧化硅襯底接合，并且TaN和TiN不能很好地與銅接合。結(jié)果，在化學(xué)機(jī)械拋光步驟期間可能發(fā)生分層、剝離和孔隙，該化學(xué)機(jī)械拋光步驟用于形成位于TaN/Ta或TiN/Ti阻擋層上的銅互連結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
為了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)方面，提供了ー種方法，包括在介電層中形成開(kāi)ロ ；在所述開(kāi)口中形成富硅層，并接觸所述介電層；在所述富硅層上方形成含鉭層，并接觸所述富硅層；以及實(shí)施退火，使所述含鉭層與所述富硅層反應(yīng)，從而形成含鉭和娃的層。在該方法中，其中在相同的真空環(huán)境中執(zhí)行形成富硅層的步驟和形成含鉭層的步驟，并且其中在所述形成富硅層的步驟和所述形成含鉭層的步驟之間不發(fā)生真空破壞。在該方法中，其中在相同的真空環(huán)境中執(zhí)行形成含鉭層的步驟和實(shí)施退火的步驟，并且其中在所述形成含鉭層的步驟和所述實(shí)施退火的步驟之間不發(fā)生真空破壞。在該方法中，其中在實(shí)施退火的步驟之后，整個(gè)所述富硅層與所述含鉭層反應(yīng)。在該方法中，其中所述含鉭層基本上不含氮。在該方法中，其中所述含鉭層包含氮化鉭。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了ー種方法，包括在介電層中形成具有側(cè)壁的開(kāi)ロ ；使用含硅前體實(shí)施處理以在所述開(kāi)ロ的所述側(cè)壁上形成富硅層；在所述富硅層上方形成與所述富硅層接觸的含鉭層；實(shí)施退火，使所述含鉭層與所述富硅層反應(yīng)，從而形成含鉭和硅的層，其中在相同的真空環(huán)境中執(zhí)行所述實(shí)施處理、形成所述含鉭層和退火的步驟，在這些步驟之間不發(fā)生真空破壞；在退火步驟之后，將所述含鉭和硅的層的一部分從所述開(kāi)ロ的底部去除；以及將金屬材料填充到所述開(kāi)ロ內(nèi)。在該方法中，其中在所述實(shí)施處理的步驟中使用基于硅烷的前體。在該方法中，進(jìn)ー步包括在實(shí)施處理的步驟之前，在半導(dǎo)體襯底上方形成所述介電層，其中所述介電層包含低k介電材料；以及在所述介電層中形成所述開(kāi)ロ，其中將所述低k介電材料的側(cè)壁暴露于所述開(kāi)ロ。在該方法中，進(jìn)ー步包括在實(shí)施處理的步驟之前，對(duì)半導(dǎo)體襯底的背面實(shí)施減薄エ藝；形成穿透所述半導(dǎo)體襯底的額外的開(kāi)ロ ；以及在所述半導(dǎo)體襯底中的所述額外的開(kāi)口中形成所述介電層。在該方法中，其中所述含鉭層基本上不含氮。 在該方法中，其中所述含鉭層是氮化鉭層。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，又提供了ー種方法，包括在襯底上方形成低k介電層；在所述低k介電層中形成具有側(cè)壁的開(kāi)ロ ；通過(guò)用含硅烷的前體處理所述低k介電層從而在所述開(kāi)ロ的所述側(cè)壁上形成富硅層；在所述富硅層上方形成與所述富硅層接觸的氮化鉭層；實(shí)施退火，使所述氮化鉭層與所述富硅層反應(yīng)，從而形成氮化鉭硅層，其中原位執(zhí)行所述處理、形成所述氮化鉭層和所述退火的步驟，并且在所述步驟之間不發(fā)生真空破壞；在所述退火步驟之后，將所述氮化鉭硅層的一部分從所述開(kāi)ロ的底部去除；以及將金屬材料填充至所述開(kāi)口內(nèi)。在該方法中，其中所述氮化鉭硅層的厚度是在約5 A和約30人之間。在該方法中，其中在所述退火步驟中，所述氮化鉭層完全反應(yīng)。在該方法中，其中在所述退火步驟中，所述氮化鉭層的底部發(fā)生反應(yīng)，而所述氮化鉭層的頂部不發(fā)生反應(yīng)，并且在用所述金屬材料填充之后與所述金屬材料相接觸。在該方法中，其中，在其中包括含鉭靶的腔室中執(zhí)行所述處理、形成所述氮化鉭層和所述退火的步驟，并且其中所述方法進(jìn)ー步包括在處理所述低k介電層的步驟中，將屏蔽板移動(dòng)到所述含鉭靶和所述襯底之間的路徑內(nèi)；以及在形成所述氮化鉭層步驟的過(guò)程中，將所述屏蔽板從所述路徑移開(kāi)。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了ー種器件，包括半導(dǎo)體襯底；互連結(jié)構(gòu)，所述互連結(jié)構(gòu)包括多個(gè)金屬層，其中所述互連結(jié)構(gòu)位于所述半導(dǎo)體襯底的第一面上；開(kāi)ロ，所述開(kāi)ロ從所述半導(dǎo)體襯底的第二面延伸，從而將所述多個(gè)金屬層中的其中ー層暴露出來(lái)；介電層，被設(shè)置在所述開(kāi)口內(nèi)，其中通過(guò)所述介電層中的所述開(kāi)ロ將所述多個(gè)金屬層中的其中ー層暴露出來(lái)；以及氮化鉭硅層，在所述介電層上形成。在該器件中，進(jìn)ー步包括導(dǎo)體層，所述導(dǎo)體層被設(shè)置在所述開(kāi)ロ中，并與所述氮化鉭硅層相接觸。在該器件中，進(jìn)ー步包括導(dǎo)體層，所述導(dǎo)體層被設(shè)置在所述開(kāi)ロ中，并與所述氮化鉭硅層相接觸，該器件進(jìn)ー步包括氮化鉭層，所述氮化鉭層位于所述導(dǎo)體層和所述氮化鉭硅層之間，并接觸所述導(dǎo)體層和所述氮化鉭硅層。在該器件中，進(jìn)ー步包括導(dǎo)體層，所述導(dǎo)體層被設(shè)置在所述開(kāi)ロ中，并與所述氮化鉭硅層相接觸，其中氮化鉭層接觸所述導(dǎo)體層。在該器件中，其中所述氮化鉭硅層從所述半導(dǎo)體襯底的所述第一面延伸至所述第ニ面。
在該器件中，進(jìn)ー步包括圖像傳感器，所述圖像傳感器在所述半導(dǎo)體襯底的表面形成，所述表面位于所述半導(dǎo)體襯底的所述第一面上。


為了更充分地理解實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在將結(jié)合附圖所進(jìn)行的以下描述作為參考，其中圖I至圖7是根據(jù)實(shí)施例的制造互連結(jié)構(gòu)的中間階段的橫截面視圖，其中該互連結(jié)構(gòu)包括在低k介電層上形成的含鉭和娃的層；圖8至圖IOB是根據(jù)各個(gè)可選實(shí)施例的制造金屬連接件的中間階段的橫截面視圖，其中該金屬連接件穿透半導(dǎo)體襯底，在該半導(dǎo)體襯底上形成圖像傳感器；以及圖11示出了根據(jù)實(shí)施例的用于實(shí)施富硅層、含鉭層和含鉭和硅的層的原位形成 的腔室的示意性橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式下面，詳細(xì)討論本公開(kāi)實(shí)施例的制造和使用。然而，應(yīng)該理解，實(shí)施例提供了許多可以在各種具體環(huán)境中實(shí)現(xiàn)的可應(yīng)用的概念。所討論的具體實(shí)施例僅僅是示例性的，而不用于限制本公開(kāi)的范圍。根據(jù)實(shí)施例提供了與介電材料和銅具有良好接合能力的阻擋層，以及形成該阻擋層的方法。舉例說(shuō)明了制造各個(gè)實(shí)施例的中間階段。然后討論實(shí)施例的變化。在全文各個(gè)視圖和示例性實(shí)施例中，相同的參考編號(hào)用于指示相同的元件。圖I示出了晶圓10的一部分，其包括襯底12。襯底12可以是半導(dǎo)體襯底，諸如硅襯底?？梢栽谝r底12的表面形成半導(dǎo)體器件諸如晶體管(未顯示)。在襯底12的上方形成介電層20和導(dǎo)電部件22。導(dǎo)線22可以是包含銅、鎢、鋁、銀、金、其合金、其化合物、和其組合的金屬部件。介電層20可以是層間介電(ILD)層或金屬層間介電(MD)層，并且可能具有低的k值，例如該k值可以低于約2. 5。在介電層20和導(dǎo)電部件22上方形成蝕刻停止層(ESL) 24。ESL 24可以包含氮化物、基于硅-碳的材料、碳摻雜的氧化物、及其組合。圖2示出了低k介電層28的形成，該低k介電層28在導(dǎo)線22和隨后將形成的上面的導(dǎo)線之間提供絕緣。因此，低k介電層28有時(shí)被稱為金屬層間介電(MD)層。低k介電層28的介電常數(shù)(k值)可以低于約3. 5，或者低于約2. 5。低k介電層28的材料可以包括例如含碳材料和/或含氟材料。可以采用化學(xué)汽相沉積(CVD)方法諸如等離子體增強(qiáng)CVD (PECVD)、低壓CVD (LPCVD)和原子層CVD (ALCVD)沉積低k介電層28，但是也可以使用其他常用的沉積方法諸如旋涂。可以可選地形成ESL 25。圖3示出了低k介電層28中的通孔開(kāi)ロ 30和溝槽開(kāi)ロ 32的形成。在低k介電層28上方形成并圖案化光刻膠(未顯示)，從而有助于形成通孔開(kāi)ロ 30和溝槽開(kāi)ロ 32。在實(shí)施例中，采用各向異性蝕刻以蝕刻穿過(guò)低k介電層28，并在ESL 24停止，從而形成通孔開(kāi)ロ 30。然后形成溝槽開(kāi)ロ 32。在可選實(shí)施例中，采用先溝槽方法，在該方法中在形成通孔開(kāi)ロ 30之前形成溝槽開(kāi)ロ 32。然后穿過(guò)通孔開(kāi)ロ 30蝕刻ESL 24，從而將下面的導(dǎo)電部件22暴露出來(lái)。參考圖4，在低k介電層28的暴露表面形成富硅層34，并使其物理接觸低k介電層28的暴露表面。富硅層34具有比低k介電層28更高的硅濃度。在實(shí)施例中，形成エ藝包括處理低k介電層28的暴露表面，從而將額外的硅原子加入到低k介電層28的表層內(nèi)及其上方。在通孔開(kāi)ロ 30的底部也可以沉積硅層，并使該硅層與金屬部件22相接觸。低k介電層28的表層被轉(zhuǎn)化為富硅層34?？梢圆捎没瘜W(xué)汽相沉積(CVD)エ藝諸如等離子體增強(qiáng)CVD進(jìn)行該處理。處理的前體包括含硅氣體，該含硅氣體可以是基于硅烷的氣體諸如硅烷、甲基硅烷(IMS)、ニ甲基硅烷(2MS)、三甲基硅烷(3MS)及其組合。此外，可以加入與前體不反應(yīng)的載氣，其中該載氣可以包括惰性氣體諸如氦氣、氬氣等。前體氣體可以包括或者可以不包括與含硅氣體反應(yīng)的其他氣體。作為處理的結(jié)果，加入的硅原子與介電層28中的原子接合以形成富硅層34。富硅層34的位于低k介電層28的暴露表面上的部分(但不包括金屬部件22上的部分)可以是基本上共形的層，其中橫向部分的厚度Tl與縱向部分的厚度T2彼此接近，例如，差值小于約20% (或小于約10% )厚度Tl和T2。在一些實(shí)施例中，厚度Tl和T2可以小于約20人。接下來(lái)，如圖5中所示，在富硅層34上方形成含鉭層38，并使其接觸富硅層34。含鉭層38可以是氮化鉭(TaN)層或基本上不包含氮的鉭(Ta)層。在含鉭層38包含TaN的實(shí)施例中，處理氣體可以包括含氮?dú)怏w，諸如氨氣。形成含鉭層38的エ藝可以包括物理 汽相沉積(PVD)。厚度T3和T4分別為含鉭層38的水平厚度和垂直厚度，二者都可以大于約20 A?？梢栽谙嗤恼婵窄h(huán)境中實(shí)施富硅層34的形成和含鉭層38的形成。在形成富硅層34的步驟和形成含鉭層38的步驟之間和過(guò)程中不發(fā)生真空破壞。在實(shí)施例中，在相同處理腔室中形成富硅層34和含鉭層38。例如，圖11示意性地示出了示例性處理腔室100，其包括鉭靶102和晶圓10。在示例性設(shè)置中，當(dāng)形成富硅層34吋，將屏蔽板104移動(dòng)到靶102和晶圓10之間的路徑中，從而使無(wú)Ta原子從Ta靶102中噴濺出來(lái)，并且也無(wú)Ta原子在晶圓10上沉積。當(dāng)形成含鉭層38吋，將屏蔽板104從路徑中挪開(kāi)，從而使Ta原子從Ta靶102中噴濺出來(lái)，并沉積在晶圓10上。因此，可以使用相同的腔室100實(shí)施富硅層34和含鉭層38的原位形成。在可選實(shí)施例中，可以在處于相同真空環(huán)境中的不同腔室(未顯示)中形成富硅層34和含鉭層38。因此，當(dāng)將晶圓10從用于形成富硅層34的第一腔室中運(yùn)輸?shù)接糜谛纬珊g層38的第二腔室時(shí)，不發(fā)生真空破壞。圖6示出了用于形成含鉭和硅的層40的原位退火エ藝。在實(shí)施例中，在形成含鉭層38的步驟和退火步驟之間和過(guò)程中不發(fā)生真空破壞。可以在約100°C和約400°C之間的溫度下實(shí)施退火。期望的退火時(shí)間取決于退火溫度，并且采用較高的退火溫度，可以減少退火時(shí)間。示例性退火時(shí)間可以在約10秒和2分鐘之間。退火后，富硅層34與含鉭層38完全反應(yīng)以形成含鉭和硅的層40。在其中含鉭層38是鉭層的實(shí)施例中，得到的含鉭和硅的層40是硅化鉭層。在其中含鉭層38是氮化鉭層的實(shí)施例中，得到的含鉭和硅的層40是氮化鉭硅層。退火后可能存在或可能不存在剩余的含鉭層38。如果存在的話，剩余的含鉭層38 (使用虛線示出的)將位于含鉭和硅的層40的正上方并接觸含鉭和硅的層40。含鉭和硅的層40的厚度T5可以小于約35 A，以及可以在約5 A和約30 A之間。含鉭和硅的層40可以是在掃描電子顯微鏡(SEM)下明顯可見(jiàn)的區(qū)分于低k介電層28和隨后形成的通孔42和金屬線44(在圖6中未顯示，請(qǐng)參考圖7)的層。當(dāng)含鉭和硅的層40包含氮化鉭硅時(shí)，因?yàn)榈g硅具有高電阻率，將含鉭和硅的層40位于通孔開(kāi)ロ 30底部的部分去除以形成底部開(kāi)ロ。使用虛線41標(biāo)記含鉭和硅的層40的被去除的部分?？梢圆捎玫入x子體(如箭頭43所標(biāo)記的)實(shí)施底部開(kāi)ロ。結(jié)果，在通孔開(kāi)ロ 30的底部沒(méi)有含鉭和硅的層40，同時(shí)在溝槽開(kāi)ロ 32的底部和低k介電層28的側(cè)壁保留含鉭和硅的層40。參考圖7，用金屬材料填充通孔開(kāi)ロ 30和溝槽開(kāi)ロ 32，該金屬材料可以是銅或銅合金。也可以使用其他金屬和金屬合金諸如鋁、鎢、銀和金。然后實(shí)施化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)以去除位于低k介電層28頂面上方的含鉭層38、金屬材料和含鉭和硅的層40的多余部分。結(jié)果，形成通孔42和金屬線44。在得到的結(jié)構(gòu)中，如果沒(méi)有保留含鉭層38，則通孔42和金屬線44可以物理接觸含鉭和硅的層40 ;或者通孔42和金屬線44可以物理接觸剰余的含鉭層38。之前討論的實(shí)施例舉例說(shuō)明了雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成。含鉭和硅的層40也可以以單鑲嵌結(jié)構(gòu)形成。此外，可以作為其他器件的阻擋層形成含鉭和硅的層40。例如，圖8至圖10示出了在圖像傳感器芯片中形成含鉭和硅的層40的中間階段，該圖像傳感器芯片可以包括互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器或光電ニ極管。參考圖8，示出了圖像傳感器芯片200，其可能是圖像傳感器晶圓的一部分。圖像傳感器芯片200包括半導(dǎo)體襯底(其可以是硅襯底)202。在硅襯底202的表面形成圖像傳感器204，其可以是光敏MOS晶體管或光敏ニ極管。在硅襯底202上方形成互連結(jié)構(gòu)206，并使用該互連結(jié)構(gòu)206互連圖像傳感器芯片200中的器件。互連結(jié)構(gòu)206包括介電層中的金屬和通孔?；ミB結(jié)構(gòu)206包括多個(gè)金屬層，這些金屬層可以由銅或銅合金形成。例如，圖8示意性示出了金屬層Ml (底部金屬
層)、M2......和Mttjp，其中金屬層Mtop是互連結(jié)構(gòu)206的頂部金屬層。可以將圖像傳感器
204與金屬部件216電連接,該金屬部件216可以位于金屬層Ml至Mttjp的任意層中。通過(guò)金屬層Ml至Mtop的任意層可以建立圖像傳感器204和金屬部件216之間的電連接。例如，在圖8中的示例性實(shí)施例中，通過(guò)金屬層Ml至Mtop的每ー層中的金屬部件建立圖像傳感器204和金屬部件216之間的電連接。參考圖9A和圖9B，將圖像傳感器芯片200倒裝，并與載具210接合，使硅襯底 202面朝上。實(shí)施機(jī)械減薄從而使硅襯底202變薄，直到傳感器芯片200的厚度T6小于約20 μ m。在該厚度下，光可以穿透剩余的硅襯底202，并到達(dá)圖像傳感器204。然后蝕刻硅襯底202以形成開(kāi)ロ 212。開(kāi)ロ 212可以是穿透娃襯底202的襯底(through-substrate)開(kāi)ロ。而且，開(kāi)ロ 212可以延伸至互連結(jié)構(gòu)206中的介電層內(nèi)，從而將金屬部件216暴露出來(lái)。金屬部件216可以是金屬線或金屬焊盤，并可以與圖像傳感器204電連接。在實(shí)施例中，如圖9A中所示，金屬部件216位于底部金屬層Ml中。在可選實(shí)施例中，如圖9B中所示，金屬部件216可以位于金屬層Ml上方的任意金屬層中，包括金屬層M2至Mtop。然后在剩余的硅襯底202上形成介電層214，并延伸至開(kāi)ロ 212內(nèi)。將位于開(kāi)ロ212底部的介電材料去除，從而將金屬部件216暴露給開(kāi)ロ 212。接下來(lái)，形成富硅層34和含鉭層38。參考圖IOA和10B，實(shí)施退火，在富硅層34和含鉭層38之間引起反應(yīng)，從而形成含鉭和硅的層40。形成エ藝可以與圖4至圖7中的實(shí)施例中的形成エ藝基本上相同。然后可以將含鉭和硅的層40的底部去除，并用金屬220填充到開(kāi)ロ 212內(nèi)。金屬220因此充當(dāng)與圖像傳感器204電連接的襯底通孔(TSV)。在實(shí)施例中，金屬220由導(dǎo)電材料諸如銅或銅合金形成。根據(jù)金屬部件216的金屬層，金屬220可以延伸至并接觸金屬層Ml至Mtop任意層中的金屬線或金屬焊盤。金屬220被含鉭和硅的層40圍繞，并且可能被含鉭層38圍繞。而且，含鉭和硅的層40和可選的含鉭層38具有接觸金屬部件216的底端。由于含鉭和硅的層40的形成，改進(jìn)了互連結(jié)構(gòu)的機(jī)械和電性能。含鉭和硅的層40與低k介電層28(和其他一些介電材料)、鉭、和銅具有更好的粘合性，并因此減少互連結(jié)構(gòu)中的分層。含鉭和硅的層40具有非晶結(jié)構(gòu)，并且對(duì)于阻止銅穿透含鉭和硅的層40是有效的阻擋件。此外，含鉭和硅的層40比鉭和氮化鉭引起更小的應(yīng)力，并因此對(duì)于易于翹曲的薄的圖像傳感器芯片是有益的，該翹曲是由應(yīng)力引起的。根據(jù)實(shí)施例，ー種方法包括在介電層中形成開(kāi)ロ，以及在該介電層的表面上形成富硅層。該富硅層的一部分延伸至開(kāi)口內(nèi)并接觸介電層。在富硅層上方形成含鉭層，并使其接觸該富硅層。實(shí)施退火，使含鉭層與富硅層反應(yīng)，從而形成含鉭和硅的層。根據(jù)其他實(shí)施例，ー種方法包括使用含硅前體對(duì)具有開(kāi)ロ的介電層的暴露表面進(jìn)行處理，其中該處理將介電層的表層轉(zhuǎn)化成富硅層；該富硅層的一部分延伸至開(kāi)口中的 介電層側(cè)壁上；在該富硅層上方形成含鉭層，并使其接觸該富硅層；該含鉭層接觸開(kāi)口中的富硅層的側(cè)壁部分；實(shí)施退火，使含鉭層與富硅層反應(yīng)，從而形成含鉭和硅的層；在相同真空環(huán)境下實(shí)施進(jìn)行該處理、形成該含鉭層、和該退火的步驟，并且在所述步驟之間不發(fā)生真空破壞；在退火步驟之后，將含鉭和硅的層的一部分從開(kāi)ロ底部去除；然后將金屬材料填充到該開(kāi)ロ內(nèi)。根據(jù)又ー些實(shí)施例,ー種方法包括在襯底上方形成低k介電層；在該低k介電層中形成開(kāi)ロ ；以及使用含硅烷的前體處理該低k介電層的表面；結(jié)果，在低k介電層的該表面上形成富硅層；在該富硅層上方形成氮化鉭層，并使其接觸該富硅層，其中該氮化鉭層延伸至開(kāi)ロ內(nèi)；實(shí)施退火使氮化鉭層與富硅層反應(yīng)，從而形成氮化鉭硅層，原位執(zhí)行處理、形成氮化鉭層和退火的步驟，在這些步驟之間不發(fā)生真空破壞；退火步驟之后，將氮化鉭硅的一部分從開(kāi)ロ的底部去除；然后將金屬材料置于開(kāi)ロ內(nèi)。根據(jù)又ー些實(shí)施例，一種器件包括半導(dǎo)體襯底；和包括多個(gè)金屬層的互連結(jié)構(gòu)，其中該互連結(jié)構(gòu)位于該半導(dǎo)體襯底的第一面上；開(kāi)ロ，所述開(kāi)ロ從該半導(dǎo)體襯底的第二面延伸，從而將該金屬層中的其中ー層暴露出來(lái)；在該開(kāi)口中設(shè)置的介電層，其中通過(guò)該介電層中的開(kāi)ロ將金屬層中的該其中ー層暴露出來(lái)；在該介電層上形成的氮化鉭娃層。盡管已經(jīng)詳細(xì)地描述了實(shí)施例及其優(yōu)勢(shì)，但應(yīng)該理解，可以在不背離所附權(quán)利要求限定的本公開(kāi)的主g和范圍的情況下，進(jìn)行各種不同的改變、替換和更改。而且，本申請(qǐng)的范圍并不僅限于本說(shuō)明書中描述的エ藝、機(jī)器、制造、材料組分、裝置、方法和步驟的特定實(shí)施例。作為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將很容易地中理解，根據(jù)本公開(kāi)，現(xiàn)有的或今后開(kāi)發(fā)的用于執(zhí)行與根據(jù)本公開(kāi)所述的相應(yīng)實(shí)施例基本相同的功能或獲得基本相同結(jié)果的エ藝、機(jī)器、制造，材料組分、裝置、方法或步驟根據(jù)本公開(kāi)可以被使用。因此，所附權(quán)利要求應(yīng)該包括在這樣的エ藝、機(jī)器、制造、材料組分、裝置、方法或步驟的范圍內(nèi)。此外，每條權(quán)利要求構(gòu)成單獨(dú)的實(shí)施例，并且多個(gè)權(quán)利要求和實(shí)施例的組合在本公開(kāi)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括 在介電層中形成開(kāi)口； 在所述開(kāi)口中形成富硅層，并接觸所述介電層； 在所述富硅層上方形成含鉭層，并接觸所述富硅層；以及 實(shí)施退火，使所述含鉭層與所述富硅層反應(yīng)，從而形成含鉭和硅的層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中在相同的真空環(huán)境中執(zhí)行形成富硅層的步驟和形成含鉭層的步驟，并且其中在所述形成富硅層的步驟和所述形成含鉭層的步驟之間不發(fā)生真空破壞；或者 其中在相同的真空環(huán)境中執(zhí)行形成含鉭層的步驟和實(shí)施退火的步驟，并且其中在所述形成含鉭層的步驟和所述實(shí)施退火的步驟之間不發(fā)生真空破壞；或者 其中在實(shí)施退火的步驟之后，整個(gè)所述富硅層與所述含鉭層反應(yīng)；或者 其中所述含鉭層基本上不含氮；或者 其中所述含鉭層包含氮化鉭。
3.一種方法，包括 在介電層中形成具有側(cè)壁的開(kāi)口； 使用含硅前體實(shí)施處理以在所述開(kāi)口的所述側(cè)壁上形成富硅層； 在所述富硅層上方形成與所述富硅層接觸的含鉭層； 實(shí)施退火，使所述含鉭層與所述富硅層反應(yīng)，從而形成含鉭和硅的層，其中在相同的真空環(huán)境中執(zhí)行所述實(shí)施處理、形成所述含鉭層和退火的步驟，在這些步驟之間不發(fā)生真空破壞； 在退火步驟之后，將所述含鉭和硅的層的一部分從所述開(kāi)口的底部去除；以及 將金屬材料填充到所述開(kāi)口內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中在所述實(shí)施處理的步驟中使用基于硅烷的前體；或者 所述方法，進(jìn)一步包括在實(shí)施處理的步驟之前，在半導(dǎo)體襯底上方形成所述介電層，其中所述介電層包含低k介電材料，且在所述介電層中形成所述開(kāi)口，其中將所述低k介電材料的側(cè)壁暴露于所述開(kāi)口 ；或者 所述方法進(jìn)一步包括在實(shí)施處理的步驟之前，對(duì)半導(dǎo)體襯底的背面實(shí)施減薄工藝，和形成穿透所述半導(dǎo)體襯底的額外的開(kāi)口，以及在所述半導(dǎo)體襯底中的所述額外的開(kāi)口中形成所述介電層。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述含鉭層基本上不含氮；或者其中所述含鉭層是氮化鉭層。
6.一種方法，包括 在襯底上方形成低k介電層； 在所述低k介電層中形成具有側(cè)壁的開(kāi)口； 通過(guò)用含硅烷的前體處理所述低k介電層從而在所述開(kāi)口的所述側(cè)壁上形成富硅層； 在所述富硅層上方形成與所述富硅層接觸的氮化鉭層； 實(shí)施退火，使所述氮化鉭層與所述富硅層反應(yīng)，從而形成氮化鉭硅層，其中原位執(zhí)行所述處理、形成所述氮化鉭層和所述退火的步驟，并且在所述步驟之間不發(fā)生真空破壞；在所述退火步驟之后，將所述氮化鉭硅層的一部分從所述開(kāi)口的底部去除；以及 將金屬材料填充至所述開(kāi)口內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述氮化鉭硅層的厚度是在約5Λ和約30A之間；或者 其中在所述退火步驟中，所述氮化鉭層完全反應(yīng)；或者 其中在所述退火步驟中，所述氮化鉭層的底部發(fā)生反應(yīng)，而所述氮化鉭層的頂部不發(fā)生反應(yīng)，并且在用所述金屬材料填充之后與所述金屬材料相接觸；或者 其中，在其中包括含鉭靶的腔室中執(zhí)行所述處理、形成所述氮化鉭層和所述退火的步驟，并且其中所述方法進(jìn)一步包括在處理所述低k介電層的步驟中，將屏蔽板移動(dòng)到所述含鉭靶和所述襯底之間的路徑內(nèi)，且在形成所述氮化鉭層步驟的過(guò)程中，將所述屏蔽板從 所述路徑移開(kāi)。
8.一種器件，包括 半導(dǎo)體襯底； 互連結(jié)構(gòu)，所述互連結(jié)構(gòu)包括多個(gè)金屬層，其中所述互連結(jié)構(gòu)位于所述半導(dǎo)體襯底的第一面上； 開(kāi)口，所述開(kāi)口從所述半導(dǎo)體襯底的第二面延伸，從而將所述多個(gè)金屬層中的其中一層暴露出來(lái)； 介電層，被設(shè)置在所述開(kāi)口內(nèi)，其中通過(guò)所述介電層中的所述開(kāi)口將所述多個(gè)金屬層中的其中一層暴露出來(lái)；以及 氮化鉭硅層，在所述介電層上形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的器件，進(jìn)一步包括導(dǎo)體層，所述導(dǎo)體層被設(shè)置在所述開(kāi)口中，并與所述氮化鉭硅層相接觸；或者 所述器件進(jìn)一步包括導(dǎo)體層，所述導(dǎo)體層被設(shè)置在所述開(kāi)口中，并與所述氮化鉭硅層相接觸，且所述器件進(jìn)一步包括氮化鉭層，所述氮化鉭層位于所述導(dǎo)體層和所述氮化鉭硅層之間，并接觸所述導(dǎo)體層和所述氮化鉭硅層；或者 所述器件進(jìn)一步包括導(dǎo)體層，所述導(dǎo)體層被設(shè)置在所述開(kāi)口中，并與所述氮化鉭硅層相接觸，且其中氮化鉭層接觸所述導(dǎo)體層。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的器件，其中所述氮化鉭硅層從所述半導(dǎo)體襯底的所述第一面延伸至所述第二面；或者 所述器件進(jìn)一步包括圖像傳感器，所述圖像傳感器在所述半導(dǎo)體襯底的表面形成，所述表面位于所述半導(dǎo)體襯底的所述第一面上。
全文摘要
一種方法包括在介電層中形成開(kāi)口，并在該介電層的表面上形成富硅層；富硅層的一部分延伸至開(kāi)口內(nèi)，并接觸該介電層；在富硅層上方形成含鉭層，并使其接觸該富硅層；實(shí)施退火，使含鉭層與富硅層反應(yīng)，從而形成含鉭和硅的層。本發(fā)明還提供含硅和鉭的阻擋件的原位形成。
文檔編號(hào)H01L27/146GK102842499SQ20111033243
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者張簡(jiǎn)旭珂, 王廷君, 吳斯安 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司