專利名稱：用于互連的自對準(zhǔn)阻擋層的制作方法
用于互連的自對準(zhǔn)阻擋層相關(guān)申請本專利公開要求2008年3月21日提交的美國專利申請No. 61/038，657 ;2008 年4月8日提交的美國專利申請No.61/043，236 ;2008年6月20日提交的美國專利申請 No. 61/074, 467的權(quán)益，在此通過引用這些申請將其全文并入本文。版權(quán)聲明該專利公開可能包含受版權(quán)保護的材料。當(dāng)其在美國專利和商標(biāo)局的專利文件或 記錄中出現(xiàn)時，版權(quán)擁有人對專利文獻的任何人的傳真復(fù)制或?qū)＠_沒有異議，但另外 保留任何及所有版權(quán)。通過引用而并入在此引用的所有專利、專利申請和公開均通過引用而以全文并入本文，以便更全 面地描述截止在此描述的本發(fā)明的日期之前本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)。
背景技術(shù)：
銅(Cu)正在取代鋁作為微電子器件如微處理器和存貯器的布線所選用的材料。 然而，半導(dǎo)體例如硅中銅的存在引起了可妨礙半導(dǎo)體中形成的晶體管正常工作的缺陷。銅 還提高通過置于銅導(dǎo)線之間的絕緣體例如二氧化硅的電流泄漏。因此，銅布線的使用需要 包圍銅導(dǎo)線的有效擴散阻擋體，以保持銅限定在其合適的位置。銅還具有沿電子在電路中流動的方向移動的傾向。如果在銅互連中形成足夠大的 空位，則該電子遷移過程可導(dǎo)致提高的電阻或甚至開路。大多數(shù)這種不希望的移動沿銅的 表面發(fā)生。因此，關(guān)鍵是用抑制電遷移的材料包圍銅互連來維持長的壽命。金屬鉭(Ta)在 目前使用的銅互連的底部和側(cè)部起到這種作用。銅布線的頂部(未通過過孔連接到上級的 那些部分)典型地被SiC或Si3N4覆蓋，盡管這些材料在阻止銅的電遷移方面不如Ta有效。 SiC或Si3N4還具有缺點，它們具有比絕緣體的余部更高的介電常數(shù)，所以它們增加了電路 的電容，并減少了信號可通過線路傳輸?shù)乃俣?。阻止電遷移提高壽命已經(jīng)通過含磷的鈷鎢合金(CoWP)或含硼的鈷鎢合金(CoWB) 選擇地?zé)o電沉積在銅導(dǎo)線頂部實現(xiàn)。期望這種選擇方法避免這些導(dǎo)電合金在絕緣體表面上 的任何沉積。因此，它應(yīng)在通過CMP步驟暴露的銅的所有表面的頂部形成自對準(zhǔn)導(dǎo)電擴散 阻擋體。然而，這種選擇性的故障(breakdown)引起Cu導(dǎo)線之間的絕緣體上方的一些電短 路，使得該方法對大規(guī)模生產(chǎn)來說不可靠。該自對準(zhǔn)方法的另一個缺點是合金阻擋體保留 在隨后由填充Cu的過孔接觸的部分Cu上。在這些區(qū)域，CoffP或CoWB合金變成電路的一 部分，并增加了其電阻值，該電阻值高于在過孔和合金層下的Cu之間沒有合金層時電路將 具有的較低電阻值。銅過孔和下方的銅之間的直接、低阻值接觸已經(jīng)證明，通過使用濺射Cu-Mn合金 籽晶層隨后電鍍和然后熱退火以在Cu-Mn合金和絕緣體之間界面上的形成自對準(zhǔn)MnSixOy 擴散阻擋層。假定熱退火從Cu-Mn層除去Mn，使得余下的較純Cu具有低電阻。Mn擴散或 者在絕緣體上形成MnSixOy層，或者Mn擴散到Cu的頂部自由表面，在那里其通過在退火氣氛下與氧氣反應(yīng)形成MnOx層(可能χ =幻。該MnOx層隨后與其余過量銅一起在CMP過程 中被除去。該方法的缺點是，在假定增加晶粒尺寸從而降低Cu電阻的退火過程中，Cu中存 在Mn雜質(zhì)。退火過程中Mn雜質(zhì)的存在可限制晶粒生長，從而增加了 Cu的最終電阻，高于 沒有Mn雜質(zhì)存在時Cu可能具有的電阻。該方法的另一個缺點是，即使在退火后一些Mn雜 質(zhì)仍可能留在銅中，從而增加了其電阻，該電阻高于純Cu的電阻。還提出的是，為了形成可以作為擴散阻擋層的MnOx層，在含氧氣氛中將Mn擴散到 銅互連的上表面。然而，這樣的MnOx層對銅附著性很弱，因此這樣的結(jié)構(gòu)的電遷移壽命是 不希望的短的。進一步提出的是，使用CVD或ALD以及含錳金屬有機前體和含氧氣體形成用于銅 的氧化錳阻擋層。然而，這樣的氧化錳阻擋層在絕緣體表面形成，而不是擴散到絕緣體內(nèi)。 因此，MnO阻擋層占用了否則可以被導(dǎo)電銅金屬所占用的空間，因此不希望地增加了銅導(dǎo)線 的電阻。此外，銅對這樣的氧化錳阻擋體的附著性可能低于抵抗電遷移的機械穩(wěn)定性和長 壽命所需的值。概述本技術(shù)涉及在微電子學(xué)中使用的銅互連，更特別地，涉及確保銅與周圍材料之間 牢固附著的材料和技術(shù)，提供阻擋體以防止銅從布線擴散出來，保持氧氣和水不向銅內(nèi)擴 散，保持銅導(dǎo)線不受其所承載的電流損害。描述了一種方法，該方法用于在微電子器件中形成自對準(zhǔn)擴散阻擋體，而沒有退 火期間或退火后于Cu中存在金屬雜質(zhì)的缺點。在一個實施方案中，在含Cu籽晶層沉積之 前，使金屬如MruCr或V與過孔和溝槽內(nèi)的絕緣體表面反應(yīng)。優(yōu)選地，將MruCr或V通過保 形化學(xué)氣相沉積(CVD)方法輸送到表面，該方法不涉及使用任何含氧共反應(yīng)物以及Mn、Cr 或V的前體。因此，通過在過孔底部形成金屬氧化物，該方法不增加過孔電阻。金屬反應(yīng)之 后，優(yōu)選通過CVD沉積Cu籽晶層。籽晶層還可以以銅化合物如銅氧化物(Cu2O),銅氮化物 (Cu3N)或銅氧氮化物(CuOzNw)的形式沉積，隨后將銅化合物還原為銅。在本發(fā)明另一個方面，剛好在CMP步驟后，將MruCr或V沉積在部分完成的互連的 平坦表面上。在表面的絕緣部分頂部，使MruCr或V與絕緣體中所含的硅和氧反應(yīng)，以形成 絕緣金屬硅酸鹽層，例如MnSixOy層，其中金屬是錳。在金屬Mn在Cu線頂部(填充有Cu的溝 槽頂部)沉積的區(qū)域，使錳溶解到Cu的頂層中以形成Cu-Mn合金。然后，在Cu-Mn和MnSixOy 區(qū)域上方，形成用于下一較高級絕緣體的絕緣體的包覆沉積(blanket exposition)。在其 中該絕緣體的最初沉積的部分是Si3N4的實施方案中，在沉積期間和/或隨后的退火期間， Cu-Mn表面層中的Mn向上擴散以與絕緣體反應(yīng)，從而在Cu和絕緣體之間形成MnSixNy擴散 阻擋體。該MnSixNy層的存在還增加了銅和其上方的絕緣體之間的附著。這些方面的結(jié)合導(dǎo)致強有力的粘附擴散阻擋層和在Cu所有表面包圍Cu的附著 層。這些MnSixOy和MnSixNy層提供用于例如生產(chǎn)電子元件、電路、器件和系統(tǒng)的高導(dǎo)電性、 強粘附性和耐久的銅層。在某些實施方案中，本申請描述了形成集成電路互連結(jié)構(gòu)的方法。該方法包括提 供部分完成的互連的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括電絕緣區(qū)和導(dǎo)電含銅區(qū)，部分完成的互連結(jié)構(gòu)具有 基本上平坦的表面；將選自錳、鉻和釩的金屬(M)沉積在至少一部分的導(dǎo)電含銅區(qū)之上或 之中；將絕緣膜沉積在至少一部分的沉積金屬上，其中與所述至少一部分的沉積金屬接觸的沉積的絕緣膜區(qū)域基本上是不含氧的；和使至少一部分的沉積金屬與絕緣膜反應(yīng)以形成 阻擋層，其中導(dǎo)電含銅區(qū)基本上是不含金屬元素(M)的。在其它實施方案中，該方法包括提供具有過孔或溝槽的部分完成的互連的結(jié)構(gòu)， 該過孔或溝槽包括由一種或多種電絕緣材料限定的側(cè)壁和導(dǎo)電含銅底部區(qū)；將選自錳、鉻 和釩的金屬(M)沉積在部分完成的互連結(jié)構(gòu)上；通過使沉積金屬與所述一種或多種電絕緣 材料反應(yīng)形成第二絕緣側(cè)壁區(qū)；將金屬從底部區(qū)移除或擴散出去，以暴露導(dǎo)電含銅底部區(qū)； 和用銅填充過孔或溝槽。在其它實施方案中，錳可以由鉻或釩取代。由以下描述和附圖以及由權(quán)利要求，將清楚本發(fā)明的其它的特征和優(yōu)點。附圖簡要說明

圖1是化學(xué)機械拋光(CMP)步驟后根據(jù)本發(fā)明的部分完成的互連布線結(jié)構(gòu)的示意 橫截面圖。圖2是在金屬沉積后的圖1的結(jié)構(gòu)。圖3是除去金屬硅酸鹽后的圖2的結(jié)構(gòu)。圖4是沉積包覆絕緣體后的圖3的結(jié)構(gòu)。圖5是光刻和蝕刻絕緣體中的過孔和溝槽后的圖4的結(jié)構(gòu)。圖6是退火后的圖5的結(jié)構(gòu)。圖7是另一金屬沉積后的圖6的結(jié)構(gòu)。圖8是退火后的圖7的結(jié)構(gòu)。圖9是籽晶層沉積和填充銅后的圖8的結(jié)構(gòu)。圖10是化學(xué)機械拋光后的圖9的結(jié)構(gòu)。圖11是在Cu/Si02/Si襯底上CVD Mn的結(jié)果的橫截面高分辨率的透射顯微照片。圖12 是在 500°C下退火和蝕刻掉 Cu 后(a)Cu/Si02/Si 和(b)Cu/MnSixOy/Si 的掃 描電鏡照片及表面元素分析。圖13顯示在400°C下退火之前和之后試樣(a)Cu/Si02/Si和(b) Cu/MnSix0y/Si02/ Si的電容-電壓曲線。圖14顯示在lMV/cm電場強度下在250°C下退后之前和之后，試樣(a) Cu/Si02/Si 和(b)Cu/MnSix0y/Si02/Si的電容-電壓曲線。圖15顯示通過CVD在低k絕緣體上形成的MnSixOy層的橫截面圖。本發(fā)明的詳細說明圖1顯示了用于微電子器件的部分完成的多級布線結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)包括基本上平坦 的表面，該平坦表面包括絕緣區(qū)域10 (例如氧化硅)和形成完成的較低級布線頂部的導(dǎo)電 區(qū)域20 (例如銅)，這兩個區(qū)域由擴散阻擋體25分隔。在一些實施方案中，該擴散阻擋體可 以包括硅酸錳。典型地，在該階段的器件已經(jīng)通過CMP及隨后的清潔而被處理。接下來，將Mn金屬沉積在表面上。Mn與絕緣體10的暴露區(qū)域反應(yīng)以形成圖2中 標(biāo)記為30的絕緣MnSixOy層。在表面20的暴露的Cu區(qū)，Mn擴散到Cu的上部以形成CuMn 合金40。沉積之前的上表面的位置用箭頭45、45'表示。典型地，將Mn沉積在加熱的襯底 上。如果襯底溫度足夠高(典型地超過150°C )且Mn的沉積足夠慢，那么Mn的反應(yīng)和擴散 可能在沉積結(jié)束時完成。如果沉積期間與絕緣體的反應(yīng)以及向Cu中的擴散未完成，那么沉積后的退火可用于完成反應(yīng)和擴散?？梢酝ㄟ^任何常規(guī)的方法沉積Mn，包括化學(xué)和物理方法?；瘜W(xué)方法包括化學(xué)氣相 沉積(CVD)和原子層沉積(ALD)。物理方法包括濺射和蒸發(fā)。因為襯底是平坦的，所以沉積 方法的階梯(st印)覆蓋性對該步驟來說不重要。因此具有差的階梯覆蓋性的物理方法，對 該沉積步驟來說是合適的。CVD法也可用在該步驟中，不論特定的CVD法是否具有良好的階
梯覆蓋性。Mn沉積后MnSixOy層30可以任選地除去，如圖3所示。在上一步驟中形成的MnSixOy 層30是電絕緣體，但在一些應(yīng)用中其泄漏電流可能高于預(yù)期。在這種情況下，該金屬硅酸 鹽層30可以被除去，以便減少器件中的泄漏電流。硅酸鹽層30可以通過任何方便的方法 如拋光、濕蝕刻或干蝕刻除去。除去可能是非選擇性的，從而與除去硅酸鹽同樣的速度除去 銅，由此保持平的表面?；蛘?，硅酸鹽層30可以選擇性地被除去而不除去銅，如圖3所示。 由此產(chǎn)生的不平表面要求保形方法來在下一步驟中沉積包覆絕緣體。如圖4所示，接著將包覆絕緣體50沉積在該結(jié)構(gòu)上。注意，圖4中的結(jié)構(gòu)包括絕緣 層10上方的硅酸鹽層30?？梢允褂帽绢I(lǐng)域中已知的任何方法制備該絕緣層，這些方法包括 等離子增強CVD或旋涂?？梢允褂冒琒i和0的絕緣體組合物。在某些實施方案中，可以 使用包括Si但是基本上不含0的絕緣體組合物，例如SiN、SiC、SiCN等。在某些實施方案 中，絕緣體層可以通過沉積多個絕緣材料的子層構(gòu)建，每個都為整個絕緣層添加特定功能。 例如，可以使用第一絕緣子層51，例如Si3N4，該層增強了與其下的錳摻雜的銅層的附著。在 某些實施方案中，子層51基本上不含氧。在某些實施方案中，相比通過含氧的子層51的附 著所獲得的與錳摻雜銅層的附著，基本不含氧的子層51可以增強與錳摻雜的銅層的附著。 接下來，止蝕(etch-stop)子層52例如碳化硅可以沉積在子層51的頂部。止蝕子層52可 有助于限定用于蝕刻孔洞(過孔)的合適深度。在某些實施方案中，接下來的絕緣子層53 可以是具有非常低的介電常數(shù)(典型地k小于約2. 5)的多孔電介質(zhì)。最終的絕緣子層M 可以是具有較高介電常數(shù)(k大于約2. 5)的較致密的非多孔電介質(zhì)，這可有助于保護較脆 弱的多孔電介質(zhì)層免于機械損害，以及保持水免于進入多孔電介質(zhì)的孔中。在某些實施方 案中，子層53和M可以包含Si和0。子層53的另一功能可以是作為止蝕層，用于限定貫 穿子層M的溝槽的底部。如本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的，特定絕緣體層50的許多變體(例 如厚度、層組合、材料組成等)都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。為簡化起見，對本發(fā)明中的絕緣層50 的任何參照都應(yīng)當(dāng)理解為包括一個或多個在此描述的子層。使用光刻和蝕刻將孔(過孔)100和溝槽110摹刻(pattern)到絕緣體層50中。 最終結(jié)構(gòu)的示意橫截面圖如圖5所示。將該結(jié)構(gòu)退火以在絕緣氧化硅層50和CuMn合金層40之間的界面處形成MnSixNy 層60 (假設(shè)使用Si3N4作為子層51)，如圖6所示。MnSixNy層60充當(dāng)阻擋體，抵抗Cu擴散 出層20，還提供Cu 20和絕緣體50之間的強附著。MnSixNy還可以用來防止氧或水由絕緣 體層50擴散到Cu層20中。退火后，將來自于Mn-Cu合金層40的大多數(shù)Mn置于MnSixNy 層60中；然而，一些Mn可能在退火期間遷移到層20的上表面以形成氧化錳層(未顯示)。 可以通過定向濺射、或通過由氣體例如甲酸或由液體酸溶液選擇性地蝕刻來除去保留在Cu 表面上的任何氧化錳。這由Cu層20的上表面和接鄰的MnSixNy層60之間的輕微凹處65 所顯示。
接下來，優(yōu)選通過保形方法例如CVD或ALD沉積另一 Mn層。該步驟在過孔和溝槽 的壁上形成層80，如果采用氧化硅作為子層M，氮化硅作為子層51，那么該層80可在頂部 附近的MnSixOy和底部附近的MnSixOy之間變化。該步驟可以進一步在絕緣體層50的上表 面形成MnSixOy頂層90，如圖7所示。最初在層20的暴露銅表面上形成CuMn合金層70，但 是Mn然后擴散形成多個的絕緣體表面例如層60。如果在沉積結(jié)束時不能完成這些層的形 成，則可以采用另外的退火和可能的酸蝕刻以形成圖8中所示的結(jié)構(gòu)，其中銅20層基本無 Mn雜質(zhì)。接下來，優(yōu)選通過保形方法例如CVD、ALD或IPVD形成Cu的籽晶層。然后，通過電 鍍填充過孔和溝槽以形成圖9中所示的結(jié)構(gòu)。將該純Cu層120退火以增加晶粒尺寸并減 小電阻。最后，通過CMP除去多余的銅以構(gòu)成圖10中所示的結(jié)構(gòu)。本階段與圖1的結(jié)構(gòu)相 對應(yīng)，而又完成一個階段的布線。在一個或多個實施方案中，使用氣相沉積來沉積選自Mn、Cr和V的金屬M。式 [M(AMD)Jn的脒基金屬(metal amidinate)化合物可以用作前體，其中AMD是脒基配位體， 典型地m = 2或3和m= 1或2。在m = 2和η = 1的情況下，這些化合物可具有以下結(jié)
構(gòu)
權(quán)利要求
1.一種用于形成集成電路互連結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括a)提供部分完成的互連結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括電絕緣區(qū)和導(dǎo)電含銅區(qū)，所述部分完成的互 連結(jié)構(gòu)具有基本上平坦的表面；b)將選自錳、鉻和釩的金屬(M)沉積在至少一部分的導(dǎo)電含銅區(qū)之上或之中；c)將絕緣膜沉積在至少一部分的沉積金屬上，其中與所述至少一部分的沉積金屬接觸 的沉積的絕緣膜區(qū)基本上是不含氧的；d)使至少一部分的沉積金屬與絕緣膜反應(yīng)以形成阻擋層，其中導(dǎo)電含銅區(qū)基本上是不 含金屬元素(M)的。
2.權(quán)利要求1的方法，還包括進行光刻以在所述絕緣膜中形成至少一個過孔和/或溝槽。
3.權(quán)利要求2的方法，還包括沉積第二金屬，該第二金屬可以與沉積的金屬相同或不 同，并使至少一部分的沉積第二金屬與絕緣膜反應(yīng)以形成第二阻擋層。
4.權(quán)利要求3的方法，還包括用銅填充至少一個過孔和/或溝槽。
5.權(quán)利要求4的方法，還包括拋光銅從而獲得具有基本上平坦表面的第二個部分完成 的互連結(jié)構(gòu)，其中所述第二個部分完成的互連結(jié)構(gòu)包括電絕緣區(qū)和導(dǎo)電含銅區(qū)。
6.權(quán)利要求5的方法，其中將所述沉積金屬、所述沉積絕緣膜、所述反應(yīng)、所述進行光 刻、所述填充和所述拋光中的至少一者進行重復(fù)。
7.權(quán)利要求1的方法，其中采用CVD或ALD進行沉積金屬(M)。
8.權(quán)利要求1的方法，其中采用物理沉積方法進行沉積金屬(M)。
9.權(quán)利要求1的方法，還包括將所述沉積金屬擴散到至少一部分的導(dǎo)電區(qū)以形成銅金 屬合金。
10.權(quán)利要求9的方法，其中所述擴散包括熱退火過程。
11.權(quán)利要求1的方法，還包括在所述沉積絕緣膜之前除去沉積在所述電絕緣區(qū)上或 與所述電絕緣區(qū)反應(yīng)的任何金屬。
12.權(quán)利要求11的方法，其中所述除去采用拋光進行。
13.權(quán)利要求11的方法，其中所述除去采用化學(xué)蝕刻進行。
14.權(quán)利要求1的方法，其中所述沉積的絕緣膜包括硅和氮。
15.權(quán)利要求1的方法，其中所述反應(yīng)包括熱退火過程。
16.權(quán)利要求1的方法，其中金屬是錳。
17.權(quán)利要求1的方法，其中使用具有式[M(AMD)1Jn的脒基金屬來沉積金屬，其中AMD 是脒基，m = 2或3，n在1至3范圍內(nèi)。
18.權(quán)利要求17的方法，其中脒基金屬具有結(jié)構(gòu)
19.權(quán)利要求18的方法，其中IMR3J1',R2'和R3'各自獨立地是烷基或氟烷基 或甲硅烷基烷基或烷基酰胺基。
20.權(quán)利要求18的方法，其中脒基金屬包括二(N，N'-二異丙基戊基脒基)合錳(II)， 其中R1H'和R2'為異丙基，R3和R3'為正丁基。
21.權(quán)利要求1的方法，其中用具有式(Cp)t^(CO)s的環(huán)戊二烯基羰基金屬沉積金屬， 其中Cp為被至多五個基團取代的環(huán)戊二烯基，q、r和s是正整數(shù)。
22.權(quán)利要求21的方法，其中環(huán)戊二烯基羰基金屬具有結(jié)構(gòu)
23.權(quán)利要求22的方法，其中R1、R2、R3、R4和R5各自獨立地是烷基或氟烷基或甲硅燒 基烷基或烷基酰胺基。
24.權(quán)利要求21的方法，其中環(huán)戊二烯基羰基金屬包括三羰基甲基環(huán)戊二烯基猛 (MeCp)Mn(CO)3O
25.權(quán)利要求1的方法，其中用具有式M(Cp)2的環(huán)戊二烯基金屬沉積金屬，其中Cp是 被至多五個基團取代的環(huán)戊二烯基。
26.權(quán)利要求25的方法，其中環(huán)戊二烯基金屬具有結(jié)構(gòu)
27.權(quán)利要求26的方法，其中！ 1，! 2、! 3、! 4、! 5、! 1，、! 2，、! 3，、! 4，和R5，各自獨立地是燒 基或氟烷基或甲硅烷基烷基或烷基酰胺基。
28.權(quán)利要求1的方法，其中所述絕緣膜包括至少一個絕緣子層。
29.權(quán)利要求觀的方法，其中所述子層包括增強附著性的子層、止蝕子層、多孔介電子 層和較致密介電子層。
30.權(quán)利要求四的方法，其中所述增強附著性的子層是氮化硅，所述止蝕子層是碳化 娃，所述多孔介電子層具有低于2. 5的介電常數(shù)，且所述較致密介電子層具有超過2. 5的介 電常數(shù)。
31.一種用于形成集成電路互連結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括a)提供具有過孔或溝槽的部分完成的互連結(jié)構(gòu)，所述過孔或所述溝槽包括由一種或多 種電絕緣材料限定的側(cè)壁和導(dǎo)電含銅底部區(qū)；b)將選自錳、鉻和釩的金屬(M)沉積在部分完成的互連結(jié)構(gòu)上；c)通過沉積金屬與所述一種或多種電絕緣材料反應(yīng)形成第二絕緣側(cè)壁區(qū)；和d)將金屬從底部區(qū)移除或擴散出去，以暴露所述導(dǎo)電含銅底部區(qū)；及e)用銅填充所述過孔或所述溝槽。
32.權(quán)利要求31的方法，還包括f)將填充到所述過孔或所述溝槽內(nèi)的任何過量銅除去，從而獲得具有基本上平坦表面 的第二個部分完成的互連結(jié)構(gòu)，所述第二個部分完成的互連結(jié)構(gòu)包括電絕緣區(qū)和導(dǎo)電含銅 區(qū)。
33.權(quán)利要求32的方法，還包括g)將選自錳、鉻和釩的第二金屬(M)沉積在至少一部分的導(dǎo)電含銅區(qū)之上或之中；h)將絕緣膜沉積在至少一部分的沉積第二金屬上，其中與所述至少一部分的沉積第二 金屬接觸的絕緣膜區(qū)基本上不含氧；i)使至少一部分的沉積第二金屬與絕緣膜反應(yīng)以形成阻擋層，其中導(dǎo)電含銅區(qū)基本上 不含金屬元素(M)。
34.權(quán)利要求33的方法，還包括j)進行光刻以在所述絕緣膜中形成過孔或溝槽，以便獲得具有過孔或溝槽的部分完成 的互連結(jié)構(gòu)。
35.權(quán)利要求34的方法，還包括將所述沉積金屬、所述形成第二絕緣側(cè)壁、所述移除或擴散出、所述填充、所述沉積第二金屬、所述沉積絕緣膜、所述反應(yīng)和所述進行光刻中的 至少一者進行重復(fù)。
36.權(quán)利要求31的方法，其中采用CVD或ALD進行沉積所述金屬(M)。
37.權(quán)利要求31的方法，其中采用物理沉積方法進行所述沉積金屬(M)。
38.權(quán)利要求33的方法，還包括將所述的沉積第二金屬擴散到至少一部分的導(dǎo)電區(qū)， 以形成銅金屬合金。
39.權(quán)利要求38的方法，其中所述擴散包括熱退火過程。
40.權(quán)利要求31的方法，還包括在所述沉積絕膜之前除去沉積在所述電絕緣區(qū)上或與 所述電絕緣區(qū)反應(yīng)的任何第二金屬。
41.權(quán)利要求40的方法，其中所述除去采用拋光進行。
42.權(quán)利要求40的方法，其中所述除去采用化學(xué)蝕刻進行。
43.權(quán)利要求31的方法，其中電絕緣材料包括硅和氧。
44.權(quán)利要求31的方法，其中電絕緣材料包括硅和氮。
45.權(quán)利要求33的方法，其中所述反應(yīng)包括熱退火過程。
46.權(quán)利要求31的方法，其中金屬是錳。
47.權(quán)利要求31的方法，其中使用具有結(jié)構(gòu)[M(AMD)Jn的脒基金屬來沉積金屬，其中 AMD是脒基，m=2或3，n在1至3范圍內(nèi)。
48.權(quán)利要求47的方法，其中脒基金屬具有結(jié)構(gòu)
49.權(quán)利要求48的方法，其中IMR3J1',R2'和R3'各自獨立地是烷基或氟烷基 或甲硅烷基烷基或烷基酰胺基。
50.權(quán)利要求48的方法，其中脒基金屬包括二(N，N'-二異丙基戊基脒基)合錳(II)， 其中R1H'和R2'為異丙基，R3和R3'為正丁基。
51.權(quán)利要求31的方法，其中使用具有結(jié)構(gòu)(Cp)t^(CO)s的環(huán)戊二烯基羰基金屬來沉 積金屬，其中Cp為被至多五個基團取代的環(huán)戊二烯基，q、r和s是正整數(shù)。
52.權(quán)利要求51的方法，其中環(huán)戊二烯基羰基金屬具有結(jié)構(gòu)
53.權(quán)利要求52的方法，其中R1、R2、R3、R4和R5各自獨立地是烷基或氟烷基或甲硅燒 基烷基或烷基酰胺基。
54.權(quán)利要求53的方法，其中環(huán)戊二烯基羰基金屬包括三羰基甲基環(huán)戊二烯基猛 (MeCp)Mn(CO)3O
55.權(quán)利要求31的方法，其中使用具有結(jié)構(gòu)M(Cp)2的環(huán)戊二烯基金屬來沉積金屬，其 中Cp是被至多五個基團取代的環(huán)戊二烯基。
56.權(quán)利要求55的方法，其中環(huán)戊二烯基金屬具有結(jié)構(gòu)
57.權(quán)利要求56的方法，其中！ 1、! 2、! 3、! 4、! 5、! 1，、! 2，、! 3，、! 4，和R5，各自獨立地是燒 基或氟烷基或甲硅烷基烷基或烷基酰胺基。
58.權(quán)利要求33的方法，其中所述的絕緣膜包括至少一個絕緣子層。
59.權(quán)利要求58的方法，其中所述的子層包括增強附著性的子層、止蝕子層、多孔介電 子層，以及較致密介電子層。
60.權(quán)利要求59的方法，其中所述增強附著性的子層為氮化硅，所述止蝕子層為碳化 娃，所述多孔介電子層具有低于2. 5的介電常數(shù)，所述較致密介電子層具有高于2. 5的介電 常數(shù)。
全文摘要
用于集成電路的互連結(jié)構(gòu)，其包括完全包圍集成電路中的銅線的硅酸錳和氮化硅錳層，并提供用于制備這種互連結(jié)構(gòu)的方法。硅酸錳形成抵抗銅從布線擴散出的阻擋層，從而保護絕緣體過早斷裂，保護晶體管免于被銅降解。硅酸錳和氮化硅錳還增進了銅和絕緣體之間的強有力的附著，因此在制造和使用過程中保持了器件的機械完整性。在銅-硅酸錳和氮化硅錳界面上的強有力的附著還防止器件使用過程中由銅電子遷移引起的失效。含錳包覆層(sheath)還保護銅免于被環(huán)境中的氧氣或水腐蝕。
文檔編號H01L21/768GK102132398SQ200980112816
公開日2011年7月20日 申請日期2009年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月21日
發(fā)明者H·金, R·G·戈登 申請人:哈佛學(xué)院院長等