[发明专利]一种集成电路铜互连结构及其制备方法无效
申请号: | 201110030627.8 | 申请日: | 2011-01-28 |
公开(公告)号: | CN102117796A | 公开(公告)日: | 2011-07-06 |
发明(设计)人: | 丁少锋;屈新萍;陈飞;蒋玉龙;茹国平 | 申请(专利权)人: | 复旦大学 |
主分类号: | H01L23/532 | 分类号: | H01L23/532;H01L21/768;C22C27/04;C22C19/07 |
代理公司: | 上海正旦专利代理有限公司 31200 | 代理人: | 陆飞;盛志范 |
地址: | 200433 *** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 集成电路 互连 结构 及其 制备 方法 | ||
技术领域
本发明属于微电子技术领域,具体涉及一种新型的集成电路铜互连结构及其制备方法。
背景技术
随着器件尺寸进一步缩小,为了减薄Cu扩散阻挡层厚度,增加互连线电导率,超薄Cu扩散阻挡层/粘附层/籽晶层的研究越来越受到重视。TaN/Ta双层结构在大规模集成电路中已经广泛的被用作Cu扩散阻挡层/粘附层/籽晶层。然而,随着集成电路尺寸的持续减小,为了能够使得电镀Cu能够有良好的填充特性,并且保证良好的可靠性,要求Cu的扩散阻挡层/粘附层/籽晶层的厚度非常薄,根据国际半导体发展路线ITRS2009 更新版,在32nm技术节点,扩散阻挡层的厚度2.6nm左右,在15nm节点进一步减小至1.3nm左右。寻找既有良好的Cu扩散阻挡性能,又有良好的Cu粘附性能的材料是目前研究的热点。合金扩散阻挡层//粘附层是非常有潜力的材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的集成电路铜互连结构及其制备方法。
本发明提供的集成电路铜互连结构,是利用Co和Mo的合金作为Cu扩散阻挡层/粘附层/籽晶层,其中,Co和Mo的合金的表达式为CoxMoy,x 和y分别是Co和Mo的组分含量,取值范围为0.05-0.95,X和Y的和为1。
本发明提供的集成电路铜互连结构的制备方法,其具体步骤为:在衬底上直接用PVD,CVD或者ALD技术淀积一层CoxMoy 合金,然后沉积Cu籽晶层或直接电镀铜,得到铜互连结构。
上述方法中,也可先在衬底上利用PVD、CVD或者ALD技术淀积一层扩散阻挡层,比如TaN,TiN等氮化物;然后再淀积一层CoxMoy 合金,最后沉积Cu籽晶层或直接电镀铜,得到铜互连结构。
上述方法中,在淀积CoxMoy 合金层时,可采用Co靶和Mo靶共溅射技术,或采用Co、Mo合金靶材,或者在原子层淀积的先体中使用两种金属Co、Mo的先体,通过混和源的方法获得合金。
本发明所述的CoxMoy合金扩散阻挡层,是在介质、或者Si或者SiO2衬底上淀积CoxMoy合金做为Cu扩散阻挡层/粘附层/籽晶层,淀积的方法包括原子层淀积、化学气相淀积、物理气相淀积等任何一种方法。如采用溅射这一物理气相淀积方法时,可以采用多靶共溅射的方法,即Co靶和Mo靶,既可以采用RF射频磁控溅射,也可以采用DC直流磁控溅射。也可以采用单一的CoxMoy合金靶作为靶源。溅射仍然是目前大规模集成电路工艺制备互连阻挡层/籽晶层的最主流的方法。当采用原子层淀积方法时,先体采用有机金属氧化物源时,采用两种金属的先体,利用混合先体的方法制备Co、Mo合金。最后用溅射方法或者电镀方法继续制备铜薄膜,完成一层互连工艺。
本发明可根据实际需要,通过调节Co、Mo配比而获得最佳的Cu扩散阻挡性能和粘附性能,同时该层可作为Cu电镀籽晶层。
如果体系希望具有更好的扩散阻挡层特性,也可以在CoxMoy合金层与介质层之间用PVD、或者ALD制备一层超薄的TaN或者其他氮化物的扩散阻挡层。凡是利用CoxMoy合金在Cu多层结构中的,均在本发明保护范围内。
附图说明
图1.样品结构示意图,Cu/CoxMoy合金/Si或介质。
图2.样品结构示意图,Cu/CoxMoy合金/TaN/Si或介质。
图3. 样品 Cu(30nm)/Co(5nm)/TaN(5nm)/Si 表面Cu在(a)400 oC (b)500 oC (c)600 oC 30 min N2气氛退火后的SEM图。
图4. 样品 Cu(30nm)/Co0.5Mo0.5(5nm)/TaN(5nm)/Si 表面Cu在(a)400 oC (b)500 oC (c)600 oC 30 min N2气氛退火后的SEM图。
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