專利名稱：作為用于銅金屬化的阻擋層的原子層沉積氮化鉭和α相鉭的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的實施例涉及用于制備集成電路器件的方法。更具體地，本發(fā) 明的實施例涉及利用一個或多個循環(huán)沉積工藝來形成金屬互連結構。
背景技術：
由于集成電路(IC)器件的結構尺寸按比例降至亞1/4微米的范圍， 所以電阻和電流密度已成為急需考慮并改善的因素。多層互連結構提供了 貫穿IC器件的導電路徑，其中的IC器件被形成在高寬比(aspect ratio) 較高的構造(feature)中，包括接頭、插塞、通孔、線(line)、導線和其 他構造。在襯底(substrate)上形成互連的典型方法包括沉積一層或多 層，蝕刻其中的至少一層來形成一個或多個構造，在構造中沉積阻擋層， 并沉積一層或多層來填滿構造。通常，構造在設置于下層導電層和上層導 電層之間的介電層內形成。互連在構造內形成以連接上層導電層和下層導 電層?？煽康匦纬蛇@些互連構造對電路的生成，以及單個襯底和模片 (die)上的電路密度和質量的提高是重要的。
近來，由于銅及其合金的電阻率小于鋁，所以銅已成為填充亞微米、 高寬比較高的互連構造的首選金屬。但是，銅更容易擴散進周圍的材料 內，并能改變相鄰層的電子器件特性(例如形成層間的導電路徑)，從而 降低了整個電路的可靠性，并可能導致器件損壞。
因此，在銅金屬化之前沉積阻擋層來防止或阻礙銅原子的擴散。阻擋 層通常含有難熔金屬，例如鎢、鈦、鉭及其氮化物，所有這些材料的電阻 率都大于銅。為在構造內沉積阻擋層，阻擋層必須沉積在構造的底面及其
側壁上。因此，構造底部上的阻擋層的附加量不僅增加了構造的總電阻， 而且成為多層互連結構的上層金屬互連和下層金屬互連之間的障礙。
因此，需要一種使互連的電阻最小的形成金屬互連結構的改進方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種用于在襯底上形成金屬互連的方法。 一方面，本方 法包括沉積含難熔金屬的阻擋層，所述阻擋層的厚度呈現(xiàn)類晶體結構，并 足以抑制至少一部分金屬層上的原子遷移。通過交替地引入一次或多次含 金屬化合物的脈沖和一次或多次含氮化合物的脈沖，在至少一部分阻擋層 上沉積晶種層，并在至少一部分晶種層上沉積第二金屬層來生成互連。
另一方面，本方法包括在襯底表面上沉積第一金屬層；通過交替地引
入一次或多次含鈦化合物的脈沖、 一次或多次含硅化合物的脈沖和一次或 多次含氮化合物的脈沖，在至少一部分第一金屬層上沉積厚度小于約20 埃的鈦硅氮化物層；沉積雙合金晶種層，并在至少一部分雙合金晶種層上 沉積第二金屬層。
另一方面，本方法還包括在至少一部分金屬層上沉積厚度小于約20
埃的雙層阻擋，沉積雙合金晶種層，并在至少一部分雙合金晶種層上沉積 第二金屬層。雙層阻擋包括通過交替地引入一次或多次含鉭化合物的脈沖
和一次或多次含氮化合物的脈沖而沉積的第一氮化鉭層和第二a相鉭層。 另一方面，本方法包括在襯底表面上沉積第一金屬層；通過交替地引
入一次或多次含鉭化合物的脈沖和一次或多次含氮化合物的脈沖，在至少
一部分第一金屬層上沉積厚度小于約20埃的氮化鉭阻擋層；沉積雙合金 晶種層，其包括銅和選自鋁、鎂、鈦、鋯、錫及其組合的金屬；并在至少 一部分雙合金晶種層上沉積第二金屬層。


為能詳細地獲悉并理解本發(fā)明的上述特征，可參照在附圖中所說明的 其實施例，從而對以上簡短概括的本發(fā)明進行更具體的描述。但是，應該 注意附圖僅說明了本發(fā)明的典型實施例，因此不應認為是限制其范圍，因
為本發(fā)明包括其他等效的實施例。
圖1圖示了根據(jù)這里所描述的各種實施例的處理工藝順序。
圖2A-2D是根據(jù)這里所描述的實施例的互連制備的不同階段的示例性
晶片的示意性橫截面視圖。
圖3圖示了根據(jù)這里所描述循環(huán)沉積技術用來形成薄阻擋層的示例性 處理室200的示意性部分橫截面。
圖4圖示了適于進行這里所描述的互連制備順序的示例性集束工具的 示意性平面圖。
圖5是其中具有根據(jù)這里所描述的沉積技術而沉積的氮化鈦阻擋層的 構造的透射電子顯微鏡(TEM)圖像。
圖6是表示多層互連結構的部分橫截面視圖的TEM圖像。
具體實施例方式
本發(fā)明提供了形成一個或多個互連結構的工藝過程序列。與現(xiàn)有技術 的互連相比較，根據(jù)這里所描述的實施例而形成的互連結構具有更低的總 電阻率和更好的電性能，尤其適用于制造存儲器以及集成電路制備中用到 的邏輯結構。所述互連結構的形成包括至少部分沉積在底層(underlying) 金屬層上的薄阻擋層、至少部分沉積在所述阻擋層上的晶種層、以及至少 部分沉積在所述晶種層上的本體金屬層的形成。這里所用的術語"互連" 指集成電路內形成的任意導電路徑。這里所用的術語"本體金屬(bulk metal)"指相對于用來形成互連結構所沉積的其他金屬，這里沉積的金屬 量更大。
圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的工藝流程順序。首先，例如如步驟 480所示，薄阻擋層至少部分沉積在底層襯底表面上，例如下層金屬互連 或金屬柵。根據(jù)這里所描述的循環(huán)層沉積技術進行阻擋層沉積，以便提供 優(yōu)異的阻擋性能，并允許底層金屬層持續(xù)生長穿過阻擋層而進入上層金屬 互連或隨后沉積的金屬層內。 一方面，阻擋層是含難熔金屬層，例如鉭、 鈦和鴿，并且可包括難熔金屬氮化物材料，例如氮化鉭(TaN)。另一方 面，阻擋層是TaN和a相鉭的薄雙層。另一方面，阻擋層還可以是由含難 熔金屬的化合物、含硅化合物和含氮化合物而形成的三元材料。阻擋層也 可作為后續(xù)的金屬化過程的潤濕層、粘合層或膠層。
這里所用的"薄層"指沉積在襯底表面上的材料層，厚度約20?；?更少，例如約IOA。阻擋層的厚度如此薄以致相鄰的金屬互連的電子能夠
隧穿過阻擋層。因此，阻擋層通過降低總電阻率，提供優(yōu)良的器件可靠性 從而顯著提高了金屬互連的電性能。
根據(jù)這里所述的循環(huán)沉積方法而沉積的薄阻擋層顯示出外延生長的現(xiàn) 象。換句話說，阻擋層呈現(xiàn)與底層相同或基本相同的結晶特性。結果，生 長出的基本是單晶，使得阻擋層和底層之間的界面沒有空隙形成。同樣， 隨后沉積在阻擋層上的金屬層呈現(xiàn)相同或基本相同的外延生長特性，即繼 續(xù)形成單晶。因此，在這個界面處沒有生成空隙。所得的類似單晶的結構 消除了空隙的形成，從而顯著增加了器件的可靠性。單晶結構在仍能提供 優(yōu)異的阻擋性能的同時，還減小了互連的總電阻。而且，我們相信由于互 連材料界面上相似且均勻的晶體取向，單晶的生長減小了對電遷移和應力 遷移的敏感度。
這里所用的"循環(huán)沉積"指連續(xù)地引入兩種或多種反應性化合物以在 襯底表面上沉積出單層材料。這兩種或多種反應性化合物是交替地引入處 理室的反應區(qū)的。通過時間延遲來分開各種反應性化合物，以使每種化合 物粘附在襯底表面上并/或在襯底表面上反應。 一方面，第一前體或化合物
A被脈沖輸入反應區(qū)內后，進行第一時間延遲。接著，第二前體或化合物 B被脈沖輸入反應區(qū)內后，進行第二時間延遲。如果例如鈦硅氮化物的三 元材料是所期望的，則例如第三化合物(C)被定量/脈沖輸入反應區(qū)內 后，進行第三時間延遲。在每次時間延遲期間，例如氬氣的惰性氣體被引 入處理室內，來清洗反應區(qū)或去除反應區(qū)的任意殘留反應性化合物?；?者，清洗氣在整個沉積過程中可連續(xù)地流動，使得在反應性化合物脈沖輸 入之間的時間延遲期間僅有清洗氣流動。反應性化合物被交替地脈沖輸 入，直至在襯底表面上形成所期望的膜或膜層厚度。
這里所用的"襯底表面"指在其上進行膜處理的任意襯底表面。例 如，取決于應用，襯底表面可包括硅、硅氧化物、摻雜硅、鍺、砷化鎵、
玻璃、藍寶石和例如金屬、金屬氮化物、金屬合金和其他導電材料的任意 其他材料。襯底表面還可包括例如二氧化硅和碳摻雜硅氧化物的介電材 料。
這里所用的"脈沖輸入"或"定量輸入"意指一定量的特定化合物被 間歇地或非連續(xù)地引入處理室的反應區(qū)內。取決于脈沖的持續(xù)時間，每次 脈沖內的特定化合物的量可隨時間變化。每次脈沖的持續(xù)時間是可變的， 這取決于許多因素，例如所用的處理室的體積容量、耦合到所述處理室的 真空系統(tǒng)及特定化合物本身的揮發(fā)性/反應性。
術語"化合物"意在包括一種或多種前體、氧化劑、還原劑、反應物 和催化劑，及其組合。術語"化合物"也意在包括一組化合物，例如當兩 種或多種化合物同時被引入處理裝置時。例如， 一組化合物可包括一種或 多種催化劑，以及一種或多種前體。術語"化合物"還意在包括例如通過 解離或離子化而呈活化態(tài)或激發(fā)態(tài)的一種或多種前體、氧化劑、還原劑、 反應物、和催化劑，或其組合。
我們相信在襯底表面上物理吸附、吸附、吸收或化學吸附單層反應物 所用的表面吸引力是自限式的，這是因為由于襯底表面具有有限個反應物 可利用的位點，所以在給定脈沖期間僅有一個單層被沉積在襯底表面上。 一旦有限個位點被反應物占據(jù)，則反應物的進一步沉積將受阻?？芍貜瓦@ 個循環(huán)來達到所期望厚度的層。
仍參照圖1，如步驟485所示的，晶種層至少部分沉積在阻擋層上。 可利用任意傳統(tǒng)沉積技術，例如化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積 (PVD)、電鍍、或無電鍍來沉積晶種層。優(yōu)選地，晶種層保形地 (conformally)沉積在底層阻擋層上，所形成的厚度在約100A-500A之 間。 一方面，晶種層是傳統(tǒng)的銅晶種層。另一方面，晶種層是雙合金晶種 層。示例性的雙合金晶種層包括1)利用含有未摻雜的銅的目標材料而 沉積的未摻雜的銅，2)利用含有約2.0原子百分比的鋁的銅-鋁目標材料 而沉積的含有約2.0原子百分比的鋁的銅合金，3)利用含有約2.0原子百 分比的錫的銅-錫目標材料而沉積的含有約2.0原子百分比的錫的銅合金， 及4)利用含有約2.0原子百分比的鋯的銅-鋯目標材料而沉積的含有約2.0
原子百分比的鋯的銅合金。
如步驟487所示的，本體金屬層至少被部分沉積在晶種層上。也可利 用任意傳統(tǒng)沉積技術，例如化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積
(PVD)、電鍍、或無電鍍來沉積金屬層。金屬層優(yōu)選包括任意導電材 料，例如鋁、銅、鉤或其組合。
圖2A-2D是在制備的不同階段的示例性互連結構的示意圖。圖2A示 出了其上形成有介電層112的底層金屬層110。圖2B示出了至少部分沉積 在底層金屬層110上的阻擋層130。底層金屬層110可含有任意導電金 屬，例如鋁、銅、鎢或其組合，并且可形成為互連構造的一部分，例如插 塞、通孔、接頭、線、導線，而且還可作為金屬柵電極的一部分。圖2C 示出了至少部分沉積在阻擋層130上的晶種層140，且圖2D示出了至少部 分沉積在晶種層140上的本體金屬層142。
參照圖2A，介電層112可以是任意介電材料，包括無論是目前已知 的或是將要被發(fā)現(xiàn)的低介電常數(shù)的介電材料(k《4.0)。例如，介電層 112可以是硅的氧化物或碳摻雜的硅氧化物。利用傳統(tǒng)的公知技術，介電 層112己被蝕刻來形成其中的構造114。構造114可以是插塞、通孔、接 頭、線、導線、或任意其他互連元件。 一般地，構造114具有垂直的側壁 116和底面118，其高寬比約4: l或更大，例如約6: 1。底面118暴露出 下層金屬互連110的至少一部分。
參照圖2B，阻擋層130保形地沉積在構造114的底面118及側壁116 上。優(yōu)選地，通過向其內設置有襯底的反應區(qū)以約100 sccm-1000 sccm的 流速在約1.0秒或更短的時段內提供一個或多個含鉭化合物的脈沖，并以 約100 sccm-1000 sccm的流速在約1.0秒或更短的時段內提供一個或多個 含氮化合物的脈沖，阻擋層含有沉積厚度約20A或更薄的氮化鉭，優(yōu)選約 IOA。示例性含鉭化合物包括t-丁基亞氨基-三(二乙基氨基)鉭
(TBTDET);五(乙基甲基氨基)鉭(PEMAT);五(二甲基氨基)鉭
(PDMAT);五(二乙基氨基)鉭(PDEAT) ; t-丁基亞氨基-三(二乙 基甲基氨基)鉭(TBTMET) ; t-丁基亞氨基-三(二甲基氨基)鉭
(TBTDMT) ; 二 (環(huán)戊二烯基)鉭化三氫((Cp)2TaH3) ; 二 (甲基環(huán)戊
二烯基)鉭化三氫((CpMe)2TaH3);其衍生物；及其組合。示例性含氮
化合物包括氨；肼；甲基肼；二甲基肼；t-丁基肼；苯肼；偶氮基異丁
垸(azoisobutane);疊氮基乙烷；其衍生物；及其組合。
應該理解，這些化合物或任意其他以上未列出的化合物在室溫下可以
是固體、液體或氣體。例如，PDMAT在室溫下是固體，而TBTDET在室 溫下是液體。因此，在引入處理室之前，非氣相前體要經過升華或蒸發(fā)步 驟，而這都是本領域公知的。如本領域公知的，例如氬氣、氦氣、氮氣、 氫氣或其混合物的載氣也可用來幫助將化合物輸入處理室內。
按順序進行每個脈沖輸入，并伴隨著速度在約200 sccm-1000 sccm之 間的單獨的非反應性氣體流。單獨的非反應性氣體流可在每個反應性化合 物的脈沖輸入之間脈沖地輸入，或者可在整個沉積過程中連續(xù)地引入單獨 的非反應性氣體流。無論是脈沖的還是連續(xù)的，單獨的非反應性氣體流起 到去除反應區(qū)的任意多余反應物的作用，從而防止反應性化合物進行不需 要的氣相反應，并且也起到去除處理室的任意反應副產物的作用，類似于 清洗氣。除了這些作用，連續(xù)的非反應性氣體的單獨流動幫助將反應性化 合物脈沖地傳輸?shù)揭r底表面，類似于載氣。這里所用的術語"非反應性氣 體"指不會參與金屬層形成的一種氣體或氣體混合物。示例性的非反應性 氣體包括氬氣、氦氣、氮氣、氫氣或其組合。
"反應區(qū)"意在包括與正在被處理的襯底表面流體連接的任意空間。 反應區(qū)可包括在氣源和襯底表面之間的處理室內的任意空間。例如，反應 區(qū)包括襯底設置在其中的定量閥下游的任意空間。
每次脈沖輸入/定量輸入的持續(xù)時間是可變的，并可被調節(jié)，例如可借 此來適應處理室的體積容量及與其耦合的真空系統(tǒng)的容量。此外，化合物 的定量輸入時間可根據(jù)化合物的流速、化合物的壓力、化合物的溫度、定 量閥的類型、所用控制裝置的類型、及化合物在襯底表面上的吸附能力而 變化。定量輸入時間也可基于正被形成的層的類型和正被形成的器件的幾 何結構而變化。
一般地，每次脈沖輸入的持續(xù)時間或"定量輸入時間" 一般為1.0秒 或更少。但是，定量輸入時間可在幾微秒到幾毫秒，到幾秒，甚至到幾分 鐘的范圍內。 一般，定量輸入時間應足夠長，從而為一定體積的化合物提 供充足的時間吸附/化學吸附到襯底的整個表面上，并在其上形成化合物 層。
圖3圖示了示例性處理室200的示意性部分橫截面，該處理室能夠利 用循環(huán)層沉積、原子層沉積、數(shù)字化學氣相沉積和快速化學氣相沉積技術 來形成阻擋層。術語"循環(huán)層沉積"、"原子層沉積"、"數(shù)字化學氣相 沉積"和"快速化學氣相沉積"這里可互相交換地使用，指氣相沉積技 術，通過該技術兩種或多種化合物被按順序引入處理室的反應區(qū)內，并在 襯底表面上沉積出薄層材料。這種處理室200可從位于加利福尼亞的圣克 拉拉的應用材料公司獲得，其簡短說明如下。更詳細的說明可在2001年 12月21日提交的題為"Gas Delivery Apparatus and Method For Atomic Layer Deposition"的共同受讓的美國專利申請No. 10/032,284中找到，作 為參考資料這里引用了其內容。
處理室200可被集成進集成處理平臺內，例如也可從應用材料公司獲 得的EnduraTM平臺。EnduraTM平臺的細節(jié)在1999年11月30日提交的題 為"Integrated Modular Processing Platform"的共同受讓的美國專利申請 No. 09/451,628中有描述，作為參考資料這里引用了其內容。
參照圖3，室200包括室體202和設置在其內的襯底支架212，室體 202具有在其側壁204中形成的條閥208。襯底支架212安裝在提升電機 214上，來升高和降低襯底支架212及設置在其上的襯底210。襯底支架 212也可包括在處理過程中用來將襯底210固定在襯底支架212上的真空 吸盤、靜電吸盤、或夾持環(huán)。而且，可利用嵌入的加熱元件，例如電阻加 熱器來加熱襯底支架212，或可利用例如設置在襯底支架212上的加熱燈 的輻射熱來加熱襯底支架212。清洗環(huán)222可設置在襯底支架212上，從 而限定出清洗通道224，其提供清洗氣以防止在襯底210的周邊部分上的 沉積。
輸氣裝置230設置在室體202的上部，用來向室200提供氣，例如處 理氣和/或清洗氣。真空裝置278與抽吸通道279相連，用來抽空室200中 的氣體，并幫助維持室200的抽吸區(qū)266內所期望的壓力或所期望的壓力
范圍。
輸氣裝置230包括室蓋232，其具有在其中間部分內形成的膨脹通道 234。室蓋232還包括從膨脹通道234延伸到室蓋232的周邊部分的底面 260。底面260的大小和形狀可充分地覆蓋設置在襯底支架212上的襯底 210。膨脹通道234的內徑從上部237向鄰近室蓋232的底面260的下部 235逐漸增加。隨著氣體流過膨脹通道234，由于氣體的膨脹，通過它流 動的氣體速度會減小。減小的氣速降低了吹走吸附在襯底210的表面上的 反應物的可能性。
輸氣裝置230還包括至少兩個具有一個或多個端口的高速啟動閥 242。至少一個閥242是每種反應性化合物專用的。例如，第一閥是含難 熔金屬的化合物專用的，例如鉭和鈦，而第二閥是含氮化合物專用的。如 果希望三元材料，則第三閥是另一種化合物專用的。例如，如果硅化物是 所期望的，則另一種化合物可以是含硅的化合物。
閥242可以是任意能夠精確并重復地將短脈沖的化合物輸入室體202 內的閥。在某些情況下，閥242的開/關循環(huán)周期或脈沖可約為100毫秒或 更短。閥242可由系統(tǒng)計算機直接控制，例如大型機，或由面向特定的室/ 應用的專用控制器來控制，例如在2001年3月7日提交的題為"Valve Control System For ALD Chamber "的共同待審的美國專利申請No. 09/800,881中詳細描述的可編程邏輯計算機(PLC)，作為參考資料這里 引用了其內容。例如，閥242可以是電控(EC)閥，如日本Fujikin公司 市售的部件號為FR-21-6.35 UGF-APD的閥。
為方便控制并自動操作整個裝置，集成處理裝置可包括含有中央處理 單元(CPU) 142、存儲器144和支持電路146的控制器140。 CPU 142可 以是一種任意形式的計算機處理器，其用在工業(yè)環(huán)境中來控制各種傳動和 壓力。存儲器144與CPU 142連接，可以是一種或多種容易獲得的存儲 器，例如隨機訪問存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、軟盤、硬 盤、或任意其他形式的數(shù)字存儲器、本地或遠程存儲器。軟件指令和數(shù)據(jù) 可被編碼，并存儲在存儲器144內，用來指示CPU 142。支持電路146也 與CPU 142連接，用來以傳統(tǒng)方式支持處理器142。支持電路146可包括
緩存、電源、時鐘電路、輸入/輸出電路、子系統(tǒng)等。
在具體實施例中，通過向襯底表面循環(huán)地引入PDMAT和氨而形成 TaN阻擋層。為開始TaN層的循環(huán)沉積，例如氬氣的載氣/惰性氣體被引 入處理室200內以穩(wěn)定其壓力和溫度。在沉積過程中允許載氣連續(xù)地流 動，使得僅有氬氣在每種化合物的脈沖輸入之間流動。在室內溫度和壓力 已分別穩(wěn)定在約200。C-300。C和約1 Torr誦5 Torr之后，由氣源238以約100 sccm-400 sccm的流速，脈沖時間約為0.6秒或更短來提供PDMAT的第一 脈沖輸入。然后由氣源239以約200 sccm-600 sccm的流速，脈沖時間約為 0.6秒或更短來提供氨的脈沖輸入。
PDMAT和氨的脈沖輸入之間可暫停約l.O秒或更短，優(yōu)選暫停約0.5 秒或更短，更優(yōu)選暫停約0.1秒或更短。在各個方面，脈沖輸入之間的時 間減少至少提供了更高的處理量。結果，脈沖輸入氨之后也暫停約1.0秒 或更短，約0.5秒或更短，或者約0.1秒或更短。氣源240通過各個閥242 連續(xù)地提供在約100 sccm-1000 sccm之間流動的氬氣，例如約100 sccm-400 sccm。 一方面，當氨的脈沖進入時，PDMAT的脈沖可能仍在室內。 一般，載氣和/或抽吸排空的持續(xù)時間應足夠長以防止在反應區(qū)中PDMAT 和氨的脈沖混合在一起。
室壓約1.0-5.0 Torr時，加熱器的溫度維持在約100°C-300°C。優(yōu)選 地，沉積溫度在約200'C-25(TC之間。由PDMAT的脈沖輸入、暫停、氨 的脈沖輸入和暫停組成的每個循環(huán)周期提供了每循環(huán)厚度在約0.3A-1.0A 之間的鉅氮化物層。可重復這個交替的順序，直至達到所期望的厚度，即 少于約20A，例如約10A。因此，該沉積方法需要10-70個循環(huán)周期，更 具體地是20-30個循環(huán)周期。
另一方面，通過提供一個或多個含難熔金屬的化合物的脈沖輸入、一 個或多個含氮化合物的脈沖輸入及一個或多個含硅化合物的脈沖輸入，沉 積出厚度小于約20A (例如10A)的三元阻擋層。調節(jié)每次脈沖以提供所 期望的組成、含硅量、厚度、密度和難熔金屬-硅的氮化物層的階梯覆蓋 (step coverage)。這里所用的"三元阻擋層"指包括三種主要元素的組 合物的材料，例如鈦、氮和硅。示例性的"三元阻擋層"也可包括鉭、氮和硅。
在上述相同的工藝條件下，按順序進行每次脈沖輸入，并伴隨有單獨 的載氣/惰性氣體流。單獨的載氣/惰性氣體流可在每次反應性化合物的脈 沖輸入之間脈沖地引入，或者可在整個沉積工藝過程中連續(xù)地引入。
優(yōu)選地，三元阻擋層含有鈦硅氮化物。在這個實施例中，每個循環(huán)周 期包括含鈦化合物的脈沖輸入、暫停、含硅化合物的脈沖輸入、暫停、含 氮化合物的脈沖輸入和暫停。示例性的含鈦化合物包括四(二甲基氨基)
鈦(TDMAT)、四(乙基甲基氨基)鈦(TEMAT)、四(二乙基氨基) 鈦(TDEAT)、四氯化鈦(TiCU)、四碘化鈦(Til4)、四溴化鈦 (TiBf4)和其他鈦的鹵化物。示例性的含硅化合物包括硅烷、乙硅烷、甲 基硅烷、二甲基硅烷、氯代硅烷(SiH3Cl) 、 二氯代硅烷(SiH2Cl2)和三 氯代硅垸(SiHCl3)。示例性的含氮化合物包括氨、肼；甲基肼；二甲 基肼；t-丁基肼；苯肼；偶氮基異丁垸；疊氮基乙垸；其衍生物；及其組
合o
為開始TixSiyN層的循環(huán)沉積，將氬氣引入處理室200來穩(wěn)定其中的 壓力和溫度。這種單獨的氬氣流在整個沉積工藝過程中連續(xù)地流動，使得 在每種化合物的脈沖輸入之間僅有氬氣流動。單獨的氬氣流以約lOOsccm-1000 sccm流動，例如在約100 sccm-400 sccm之間。 一方面，在室內溫度 和壓力已分別穩(wěn)定在約25(TC和約2 Torr之后，以約10 sccm-1000 sccm的 流速，脈沖時間約為0.6秒或更短來提供TDMAT的脈沖輸入。然后以約 5 sccm-500 sccm的流速，脈沖時間約為1秒或更短來提供硅烷的脈沖輸 入。然后以約100 sccm-5000 sccm的流速，脈沖時間約為0.6秒或更短來 提供氨的脈沖輸入。
TDMAT和硅烷的脈沖輸入之間可暫停約1.0秒或更短，優(yōu)選暫停約 0.5秒或更短，更優(yōu)選暫停約0.1秒或更短。硅烷和氨的脈沖輸入之間可暫 停約1.0秒或更短，優(yōu)選暫停約0.5秒或更短，更優(yōu)選暫停約0.1秒或更 短。脈沖輸入氨之后也暫停約l.O秒或更短，約0.5秒或更短，或者約O.l 秒或更短。 一方面，當硅烷的脈沖進入時，TDMAT的脈沖可能仍在室 內，且當氨的脈沖進入時，硅烷的脈沖可能仍在室內。
室壓約1.0-5.0 Torr下，加熱器的溫度維持在約100°C-300°C。由 TDMAT的脈沖輸入、暫停、硅垸的脈沖輸入、暫停、氨的脈沖輸入和暫 停組成的每個循環(huán)周期提供了每循環(huán)厚度在約0.3A-1.0A之間的鈦硅氮化 物層?？芍貜瓦@個交替的工藝順序，直至達到所期望的厚度，即少于約 20A，例如約10A。因此，該沉積方法需要10-70個循環(huán)周期。
另一方面，厚度約為20A或更少，例如約10A的a相鉭(a-Ta)層 可沉積在至少一部分已先沉積的二元層(TaN)或三元層(TiSiN)上。可 利用傳統(tǒng)技術，例如PVD和CVD來沉積a-Ta層，以形成雙層疊層。例 如，雙層疊層可包括通過上述循環(huán)層沉積而沉積的TaN部分，和通過高密 等離子物理氣相沉積(HDP-PVD)而沉積的a-Ta部分。相對于(3相鉭， 由于a相鉭的電阻較低，所以(x相是優(yōu)選的。
進一步說明，疊層的cx-Ta部分可利用離子化金屬等離子(IMP)室沉 積，例如可從加利福尼亞的圣克拉拉的應用材料公司獲得的VectraTM室。 IMP室包括目標材料、線圈和偏置襯底支架部件，并也可被集成進也可從 應用材料公司獲得的EndumTM平臺內。約0.5 kW-5 kW的功率應用在目標 材料上，約0.5 kW-3 kW的功率應用在線圈上。頻率約13.56 MHz，約 200 W-500 W的功率還應用在襯底支架部件以使襯底偏置。氬氣以約35 sccm-85 sccm的速率流進室內，并以約5 sccm-100 sccm的速率向室內加入 氮氣。室壓通常在約5 mTorr-100 mTorr之間，而室溫在約20。C-30(TC之 間。
上述阻擋層膜可從后沉積處理工藝中受益，例如等離子處理工藝或化 學處理工藝。等離子處理工藝可降低電阻，提高產率。典型的等離子處理 可包括氬等離子、氮等離子、或氮和氫等離子。等離子處理可在發(fā)生阻擋 層沉積的同一沉積室中或不同的室中進行。如果等離子處理在同一室中發(fā) 生，則等離子體可以是原位等離子體或由遠程等離子源發(fā)送的等離子體， 例如遠程感應耦合源或微波源。
雖然不希望被理論所限，但我們相信例如氮化鉭膜的等離子處理通過 噴濺出氮而降低了一個或多個亞層的氮含量，從而降低了電阻率。例如， 我們認為相對于非等離子處理過的氮化鉭層，等離子處理使得氮化鉭層含
有更多的鉭。換句話說，利用等離子處理工藝，1: 1的Ta: N膜可轉變 為2: 1的Ta: N膜。可獲得對于0.004微米(40埃)厚的膜，其層電阻 約等于1200微歐姆厘米或更低的氮化鉭膜。
因此，其他非化學反應性氣體可用來從阻擋層物理地置換氮，例如氖 氣(Ne)、氙氣(Xe)、氦氣(He)和氫氣(H2)。 一般地，為了優(yōu)先 噴射出N，更希望等離子氣體原子或分子的原子質量接近N的原子質量， 而不是接近Ta。但是，如果特定氣體優(yōu)先進行反應來去除N，而留下Ta 時，則可利用化學反應工藝過程。
化學處理工藝過程也能降低電阻，提高產率。典型的化學處理可包括 暴露于鋁化合物或硅化合物。這些化合物可包括但不限于DMAH、 TMA、硅烷、二甲基硅垸、三甲基硅烷和其他有機硅垸化合物?；瘜W處理 通常在約1 Torr-lO Torr的壓力下、約200。C-40(TC的溫度下進行。化學處 理之后，已觀察到根據(jù)上述方法沉積的氮化鉭膜相對于未進行化學處理的 膜，其去濕能力得以改善。
后續(xù)沉積處理工藝過程可在形成阻擋層之后進行。或者，該處理可在 各個單層的沉積之間進行，或在每個循環(huán)周期的沉積之間進行。例如，處 理工藝過程可在每形成約0.003-0.005微米(30-50埃)的層之后進行，或 在約每7-10個循環(huán)周期后進行。
而且，在沉積阻擋層130之前，可清洗已圖案化的或蝕刻過的襯底介 電層112來去除表面的自然氧化物或其他污染物。例如，在遠程等離子源 (例如可從位于加利福尼亞的圣克拉拉的應用材料公司獲得的反應預清洗 室)內，反應性氣體被激發(fā)成等離子體。通過將遠程等離子源連接到金屬 CVD或PVD室，也可在這些室內完成預清洗?；蛘?，具有輸氣裝置的金 屬沉積室可改為通過現(xiàn)有的氣體入口 (例如位于襯底上方的氣體分配噴 頭)來傳送預清洗氣體等離子體。
一方面，反應預清洗工藝過程形成來自一種或多種反應性氣體的等離 子體的自由基，例如氬氣、氦氣、氫氣、氮氣、含氟化合物及其組合。例 如，反應性氣體可包括四氟化碳(CF4)和氧氣(02)的混合物，或氦氣 (He)和三氟化氮(NF3)的混合物。更優(yōu)選地，反應性氣體是氦氣和三氟化氮的混合物。
氬氣等離子處理之后，室壓增加到約140mTorr，基本由氫氣和氦氣 組成的處理氣體被引入處理區(qū)。優(yōu)選地，這種處理氣體包括約5%的氫氣 和約95%的氦氣。通過應用約50瓦-500瓦的功率來產生氫等離子體。將 氫等離子體維持約10秒-300秒。
再參照圖2C，可利用高密等離子物理氣相沉積(HDP-PVD)來沉積 晶種層140，以能實現(xiàn)較好的保形覆蓋。HDP-PVD室的一個實例是可從加 利福尼亞的圣克拉拉的應用材料公司獲得的自離子化等離子SIPTM室，可 將其集成進從應用材料公司獲得的EndumTM平臺。當然，也可利用其他技 術，例如物理氣相沉積、化學氣相沉積、無電鍍和電鍍。
典型的SIPTM室包括目標材料、線圈和偏置襯底支架部件。為形成銅 晶種層，約0.5 kW-5 kW的功率應用在目標材料上，約0.5 kW-3 kW的功 率應用在線圈上。并應用頻率約13.56 MHz下約200 W-500 W的功率來偏 置襯底。氬氣以約35 sccm-85 sccm的速率流進室內，并以約5 sccm-100 sccm的速率向室內加入氮氣。室壓通常在約5 mTorr-100 mTorr之間。
或者，可通過任意合適技術，例如物理氣相沉積、化學氣相沉積、無 電沉積或其組合技術，來沉積含有銅合金的晶種層140。優(yōu)選地，銅合金 晶種層140含有鋁，且是利用上述PVD技術沉積的。在沉積過程中，處 理室的壓力維持在約0.1 mtorr-10 mtorr之間。目標材料包括銅和原子重量 百分比在約2-10之間的鋁。目標材料可以是在約5 kW-100 kW的功率下 直流偏置的。支架可以是在約IO W-1000 W的功率下射頻偏置的。銅合金 晶種層140的沉積厚度至少約5A，且在約5A-500A之間。
參照圖2D，可利用化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積 (PVD)、電鍍或其組合來形成金屬層142。例如，由含有二甲基氫化鋁 (DMAH)和氫氣(H2)或氬氣(Ar)的氣體混合物或其他含DMAH的 混合物的反應可沉積鋁(Al)層，由含有Cu+2(hfaC)2 (六氟乙酰丙酮 銅)、Cu+2(fod)2 (七氟二甲基辛二烯烴銅)、Cu+1hfac TMVS (六氟乙酰 丙酮銅三甲基乙烯基硅烷)或其組合的氣體混合物可沉積CVD銅層，并 且由含有六氟化鎢(WF6)和還原氣體的氣體混合物可沉積CVD鎢層。由
銅目標材料、鋁目標材料或鎢目標材料可沉積PVD層。
而且，金屬層142可以是難熔金屬化合物，包括但不限于鈦(Ti)、 鉤(W)、鉭(Ta)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、鉬(Mo)、鈮(Nb)、釩 (V)和鉻(Cr)等。通常，難熔金屬與反應組分結合，例如氯(Cl)或 氟(F)，并與另一種氣體一起提供以形成難熔金屬化合物。例如，四氯 化鈦(TiCl4)、六氟化鎢(WF6)、五氯化鉭(TaCl5)、四氯化鋯 (ZrCU)、四氯化鉿(HfCU)、五氯化鉬(MoCls)、五氯化鈮 (NbCls)、五氯化釩(VC15)或四氯化鉻(CrCl4)可作為含難熔金屬的 化合物氣體。
優(yōu)選地，金屬層142是銅，在電鍍單元內形成，例如可從加利福尼亞 的圣克拉拉的應用材料公司獲得的Electm Cu ECP裝置。Electra Cu ECP裝置也可集成進也可從應用材料公司獲得的Endum 平臺。
在題為"Electro-deposition Chemistry"的共同受讓的美國專利No. 6,113,771中描述了銅電解質溶液和銅電鍍技術，作為參考文獻這里引用了 其內容。 一般地，電鍍浴的銅濃度大于約0.7 M，硫酸銅濃度約為0.85， pH值約為1.75。電鍍浴也可包含各種本領域公知的添加劑。浴溫在約15 。C-25i:之間。偏壓在約-15伏到15伏之間。 一方面，正偏壓在約0.1伏到 IO伏之間，而負偏壓在約-0.1到-10伏之間。
可選地，金屬層142沉積之后，可進行熱退火工藝過程，使晶片處于 約10(TC-40(TC溫度下約10分鐘到1小時，優(yōu)選約30分鐘。以約100 sccm-10000 sccm的速率引入例如氦氣、氫氣、氮氣或其混合物的載氣/清 洗氣。室壓維持在約2Torr-10Torr之間。射頻功率在約13.56 MHz的頻率 下約為200 W-1000 W，且襯底間距優(yōu)選在約300密爾-800密爾之間。
沉積之后，可對所得結構的頂部進行平坦化。可用化學機械拋光 (CMP)裝置，例如可從加利福尼亞的圣克拉拉的應用材料公司獲得的 MirraTM裝置?？蛇x地，在上述后續(xù)層的沉積之間可對結構的中間表面進行 平坦化。
圖4是示例性多室處理裝置600的示意性俯視圖，其適于用來進行以 上公開的沉積序列。這種處理裝置600可以是加利福尼亞的圣克拉拉的應
用材料公司市售的EnduraTM裝置。在1993年2月16日授權的題為"Stage Vacuum Wafer Processing System and Method"的美國專利No. 5,186,718中
公開了類似的多室處理裝置，作為參考文獻這里引用了其內容。
裝置600 —般包括用來將襯底送入裝置600和從裝置600中取出襯底 的負荷固定室602、 604。通常，由于裝置600處于真空條件下，所以負荷 固定室602、 604可將引入裝置600內的襯底"吸出"(pump down)。第 一機械手610可在負荷固定室602、 604與第一套一個或多個襯底處理室 612、 614、 616、 618 (所圖示的有四個)之間傳送襯底。每個處理室 612、 614、 616、 618可配備成能進行許多襯底處理操作，例如循環(huán)層沉 積、化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、蝕刻、預清洗、脫 氣、定位和其他襯底工藝過程。第一機械手610還能將襯底傳遞到一個或 多個傳送室622、 624，并從傳送室中取出襯底。
傳送室622、 624在允許將襯底在裝置600內傳遞的同時，并被用來 維持超高真空狀態(tài)。第二機械手630可在傳送室622、 624與第二套一個 或多個襯底處理室632、 634、 636、 638之間傳送襯底。類似于處理室 612、 614、 616、 618，處理室632、 634、 636、 638可配備成能進行多種 不同襯底處理操作，例如循環(huán)層沉積、化學氣相沉積(CVD)、物理氣相 沉積(PVD)、蝕刻、預清洗、脫氣、定位。襯底處理室612、 614、 616、 618、 632、 634、 636、 638中的任一個如果對于裝置600進行的具體 工藝過程是不需要的，都可從裝置600中除去。
在一種結構方案中，每個處理室632和638可以是適于沉積晶種層的 物理氣相沉積室、化學氣相沉積室或循環(huán)沉積室；每個處理室634和636 可以是適于沉積阻擋層的循環(huán)沉積室、化學氣相沉積室或物理氣相沉積 室；每個處理室612和614可以是適于沉積介電層的物理氣相沉積室、化 學氣相沉積室或循環(huán)沉積室；并且每個處理室616和618可以是配備成能 夠為互連構造蝕刻孔或開口的蝕刻室。裝置600的這種具體結構方案是用 來說明本發(fā)明，并非用來限制本發(fā)明的范圍。
我們相信厚度大于約20埃的難熔金屬氮化物層將終止下層金屬互連 的生長模式。厚度大于或等于約20埃的難熔金屬氮化物層將建立其自身
獨特的生長模式，這種模式將被更高層的互連首先釆用，直至更高層的互 連達到特定厚度并建立其自身的模式，從而形成不同的晶體結構。這種現(xiàn) 象發(fā)生是因為在初始沉積階段，后續(xù)沉積的層的生長模式通常類似于其 底層的生長模式，但是一旦后續(xù)層達到特定厚度，則所述后續(xù)層將呈現(xiàn)其 自身的內在模式。
例如氮化鉭自然趨向于形成厚度不小于20埃的無定形結構。在厚度
小于約20埃時，TaN類似其底層的生長模式。因此，后續(xù)銅互連層令人 驚訝地穿過阻擋層而生長，所述阻擋層是根據(jù)本發(fā)明的方法沉積的，呈現(xiàn) 類似于底層銅互連的生長模式。換句話說，厚度小于或等于約20埃的 TaN阻擋層使得銅粒能夠較好地生長，使得銅粒能夠穿過TaN阻擋層延伸 生長，或簡單地說，就是銅在氮化鉭阻擋層上呈現(xiàn)出外延生長。
圖5是構造300的透射電子顯微鏡(TEM)圖像，構造300具有根據(jù) 上述沉積技術而在其內沉積的氮化鉭阻擋層310。構造300的高寬比為 5: l,并在200 mm的晶片上形成。阻擋層310由氮化鉭組成，并是在250 °C、 2Torr下沉積出的。每個循環(huán)周期持續(xù)約2秒，并進行了30個循環(huán)周 期。氮化鉭阻擋層310的厚度約為15埃。如所示的，阻擋層310是保形的 (conformal)，表明在整個構造300中階梯覆蓋較好。
圖6是表示多層互連結構400的部分橫截面的TEM圖像。多層互連 結構400包括下層銅互連405、氮化鉭阻擋層410和上層銅互連420。下 層銅互連405的銅粒生長穿過阻擋層410，延伸進上層銅互連420內，從 而表明氮化鉭阻擋層410的外延生長。阻擋層410由氮化鉭組成，并是在 250°C、 2Torr下沉積出的。每個循環(huán)周期持續(xù)約2秒，并進行了 30個循 環(huán)周期。阻擋層410的厚度約為10埃，這個厚度足以抑制銅遷移進介電 層內。
利用TEM儀器測量參照圖3和4所示和描述的阻擋層310和410。應 該理解，這種測量技術及任意其他用來測量沉積層厚度的技術都存在邊緣 誤差。因此，這里所提供的厚度是近似的，且是根據(jù)目前已知的最好技術 來量化的，但并非意在限制本發(fā)明的范圍。
下面的實例意在提供本發(fā)明的一個實施例的非限制性說明。 實例
利用循環(huán)沉積在下層銅層上沉積出厚約為20A的TaN層。通過物理 氣相沉積在TaN層上沉積出厚約為IOO;的銅合金晶種層。銅合金晶種層 含有濃度約為2.0個原子百分比的鋁，并且是通過PVD，利用由濃度約為 2.0個原子百分比的鋁組成的銅-鋁目標材料而沉積出的。然后利用ECP沉 積本體銅層來填滿構造。接著在氮氣(N2)和氫氣(H2)的環(huán)境中，約 38(TC的溫度下將襯底熱退火約15分鐘。
構造總電阻顯著降低，上層銅層令人驚訝地呈現(xiàn)出類似于下層銅層的 晶粒生長。與50A的PVD Ta相比較，TaN層的阻擋性能呈現(xiàn)出更長的無 故障工作時間(TTF)。另外，TaN層表現(xiàn)出更低的接觸電阻和緊密的擴 散分布。TaN層還呈現(xiàn)出優(yōu)異的形態(tài)學特性，包括光滑的表面形態(tài)和針孔 自由表面。
此外，根據(jù)這里所描述的PDMAT和氨工藝過程沉積的TaN膜表現(xiàn)出 不同尋常的膜均勻性。膜厚度與沉積循環(huán)次數(shù)成線性比例，從而保證了精 確的厚度控制。并發(fā)現(xiàn)在200 mm的襯底上，對于10埃，厚度均勻性是 1.8%;對于100埃，厚度均勻性是2.1%。沉積膜呈現(xiàn)出非同尋常的保形 覆蓋，至少在某些結果中接近100%。
最后，銅合金晶種層表現(xiàn)出對TaN層優(yōu)異的粘合/潤濕性能。 (PVD)銅晶種層在沉積的阻擋層上呈現(xiàn)出優(yōu)選的{111}取向。{111}晶體 取向是優(yōu)選的，這是因為這種取向提供了較大的晶粒尺寸，并由于更大的 晶粒尺寸從而呈現(xiàn)出較好的電遷移電阻。
雖然前述部分涉及本發(fā)明的實施例，但在不偏離本發(fā)明的基本范圍以 及由所附的權利要求所確定的范圍的情況下，可設計本發(fā)明的其他進一步 實施例。
權利要求
1.一種在襯底上形成金屬互連的方法，包括在襯底表面上沉積第一金屬層；通過交替地引入一次或多次含金屬化合物的脈沖和一次或多次含氮化合物的脈沖，在至少一部分第一金屬層上沉積含難熔金屬的阻擋層，直至所述含難熔金屬的阻擋層的厚度小于20埃，該阻擋層的厚度使得所述阻擋層呈現(xiàn)類晶體結構，并足以抑制原子遷移；在至少一部分所述阻擋層上沉積含銅晶種層；以及在至少一部分所述含銅晶種層上沉積第二金屬層，其中所述第一金屬層的晶粒生長延伸穿過所述阻擋層進入所述第二金屬層內。
2. 如權利要求1所述的方法，其中所述含難熔金屬的阻擋層包括氮化鉭。
3. 如權利要求1所述的方法，其中重復每次脈沖輸入，直至所述含難 熔金屬的阻擋層的厚度小于10埃。
4. 如權利要求1所述的方法，其中所述交替的脈沖輸入被重復10-70 次來形成所述含難熔金屬的阻擋層。
5. 如權利要求1所述的方法，還包括在每次含金屬化合物的脈沖和每 次含氮化合物的脈沖過程中連續(xù)地流入清洗氣。
6. 如權利要求5所述的方法，其中所述清洗氣包括氬氣、氮氣、氦氣 或其組合。
7. 如權利要求1所述的方法，其中通過一時間延遲把每次含金屬化合 物的脈沖輸入和含氮化合物的脈沖輸入分開。
8. 如權利要求7所述的方法，其中每次時間延遲對于一定量的含金屬 化合物或一定量的含氮化合物吸附在所述襯底表面上是足夠長的。
9. 如權利要求8所述的方法，其中所述時間延遲足夠長以去除所述襯 底表面上的未吸附的分子。
10. 如權利要求1所述的方法，其中所述含氮化合物選自氨；肼；甲 基肼；二甲基肼；t-丁基肼；苯肼；偶氮基異丁烷；疊氮基乙烷；其衍生物；及其組合。
11. 如權利要求1所述的方法，其中所述含金屬化合物選自四(二甲基氨基)鈦；四(乙基甲基氨基)鈦；四(二乙基氨基)鈦；四氯化 鈦)；四碘化鈦；四溴化鈦；t-丁基亞氨基-三(二乙基氨基)鉭；五(乙 基甲基氨基)鉭；五(二甲基氨基)鉭；五(二乙基氨基)鉭；t-丁基亞 氨基-三(二乙基甲基氨基)鉭；t-丁基亞氨基-三(二甲基氨基)鉭；二(環(huán)戊二烯基)鉭化三氫；二 (甲基環(huán)戊二烯基)鉭化三氫；其衍生物； 及其組合。
12. 如權利要求1所述的方法，其中所述第一金屬層和第二金屬層各 個都包括鴿或銅。
13. 如權利要求1所述的方法，其中所述含銅晶種層包括沉積在所述 阻擋層上的第一晶種層和沉積在所述第一晶種層上的第二晶種層。
14. 如權利要求13所述的方法，其中所述第一晶種層包括銅和選自 鋁、鎂、鈦、鋯、錫及其組合的金屬，或者其中所述第一晶種層包括選自 鋁、鎂、鈦、鋯、錫及其組合的金屬。
15. —種在襯底上形成金屬互連的方法，包括 在襯底表面上沉積第一金屬層；通過交替地引入一次或多次含鈦化合物的脈沖、 一次或多次含硅化合 物的脈沖和一次或多次含氮化合物的脈沖，在至少一部分所述第一金屬層 上沉積厚度小于20埃的鈦硅氮化物層；沉積含銅晶種層；以及在至少一部分所述含銅晶種層上沉積第二金屬層，其中所述第一金屬 層的晶粒生長延伸穿過所述鈦硅氮化物層進入所述第二金屬層內。
16. —種在襯底上形成金屬互連的方法，包括在至少一部分金屬層上沉積厚度小于20埃的雙層阻擋層，所述雙層 阻擋層包括通過交替地引入一次或多次含鉭化合物的脈沖和一次或多次含氮 化合物的脈沖而沉積的第一氮化鉭層；和 第二cc相鉅層；沉積含銅晶種層；以及在至少一部分所述含銅晶種層上沉積第二金屬層，其中所述金屬層的 晶粒生長延伸穿過所述雙層阻擋層進入所述第二金屬層內。
17.—種在襯底上形成金屬互連的方法，包括在襯底表面上沉積第一金屬層；通過交替地引入一次或多次含鉭化合物的脈沖和一次或多次含氮化合物的脈沖，在至少一部分所述第一金屬層上沉積厚度小于20埃的氮化鉭 阻擋層；沉積含銅晶種層；以及在至少一部分所述含銅晶種層上沉積第二金屬層，其中所述第一金屬 層的晶粒生長延伸穿過所述氮化鉭阻擋層進入所述第二金屬層內。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于在襯底上形成金屬互連的方法。一方面，本方法包括沉積含難熔金屬的阻擋層，所述阻擋層的厚度小于2nm使得其呈現(xiàn)類晶體結構，并足以抑制至少一部分金屬層上的原子遷移；通過交替地引入一次或多次含金屬化合物的脈沖和一次或多次含氮化合物的脈沖，在至少一部分阻擋層上沉積晶種層；并在至少一部分晶種層上沉積第二金屬層來生成互連。
文檔編號C23C16/34GK101174577SQ20071010171
公開日2008年5月7日 申請日期2002年10月25日 優(yōu)先權日2001年10月26日
發(fā)明者華 仲, 吳典曄, 明 奚, 巴里·金, 弘 張, 文森特·庫, 肖恩·M·瑟特爾, 艾倫·烏業(yè), 諾曼·納卡?，? 邁克爾·X·楊, 嶺 陳 申請人:應用材料公司