[发明专利]形成镶嵌互连结构的机构

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求于2011年11月22日提交的美国临时专利申请第61/562,705号的优先权，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

一般而言，本发明涉及集成电路(IC)器件的金属化，更具体而言，涉及互连结构的形成方法。

背景技术

半导体器件使用互连件，其包括金属线和接触件/通孔，以提供有源和/或无源器件与外部接触件之间的连接。通常，不同金属化层的金属图案通过通孔电互连。根据当前技术，为满足器件连接和几何尺寸要求，具有互连电路的半导体器件可以包括八层或更多层金属化层。在形成用于先进器件技术的互连件方面存在挑战。

发明内容

为解决上述技术问题，一方面，本发明提供了一种互连结构，包括：第一沟槽；以及第二沟槽，其中，所述第二沟槽比所述第一沟槽宽，这两个沟槽均衬有扩散阻挡层，并且第一导电层沉积在所述扩散阻挡层上方，金属保护层沉积在所述第一导电层上方，以及第二导电层沉积在所述第二沟槽中的所述金属保护层上方。

在所述的互连结构中，所述第二导电层也沉积在所述第一沟槽中的所述金属保护层上方。

在所述的互连结构中，所述第一导电层在所述第一沟槽中的厚度大于在所述第二沟槽中的厚度。

在所述的互连结构中，所述第一导电层和所述第二导电层均包含铜。

在所述的互连结构中，所述金属保护层包含钴、镍、钨、钼、硅、锌、铬、硼、磷、氮或这些的组合中的至少一种。

在所述的互连结构中，所述金属保护层的厚度在约0.5nm到约20nm的范围内。

7在所述的互连结构中，所述第一沟槽的宽度在约10nm到约100nm的范围内。

在所述的互连结构中，所述第一沟槽和所述第二沟槽是至少一个双镶嵌结构的一部分。

在所述的互连结构中，从所述第二沟槽的顶面到所述第一导电层的距离在约1nm到约50nm的范围内。

另一方面，本发明还提供了一种互连结构，包括：第一沟槽；以及第二沟槽，其中，所述第二沟槽比所述第一沟槽宽，并且这两个沟槽都衬有扩散阻挡层，以及导电层沉积在所述扩散阻挡层上方，并且所述导电层在所述第一沟槽中的厚度大于在所述第二沟槽中的厚度。

又一方面，本发明提供了一种形成互连结构的方法，包括：在衬底上的介电层中形成第一开口和第二开口，其中，所述第一开口比所述第二开口窄；沉积扩散阻挡层作为所述第一开口和所述第二开口的衬层；以及在所述扩散阻挡层作为所述第一开口和所述第二开口的衬层之后，形成回流金属层以填充至少部分的所述第一开口和所述第二开口，其中，所述回流金属层在所述第一开口中的厚度大于在所述第二开口中的厚度。

在所述的方法中，所述回流金属层包括铜。

在所述的方法中，形成所述回流金属层包括：沉积金属层；以及回流所述金属层以使衬底表面上的所述金属层移动到所述第一开口和所述第二开口中，从而形成所述回流金属层。

在所述的方法中，在配置成加热所述衬底至约150℃到约450℃的温度的沉积中形成所述回流金属层。

所述的方法进一步包括在所述回流金属层上方沉积金属保护层。

所述的方法进一步包括在所述回流金属层上方沉积金属保护层，以及沉积另一金属层，以填充所述第一开口和所述第二开口的剩余部分。

所述的方法进一步包括在所述回流金属层上方沉积金属保护层，其中，所述金属保护层的厚度在约0.5nm到约20nm的范围内。

所述的方法进一步包括在所述回流金属层上方沉积金属保护层，其中，所述金属保护层包括钴、镍、钨、钼、硅、锌、铬、硼、磷、氮或这些的组合中的至少一种。

在所述的方法中，所述第一开口的宽度在约5nm到约100nm的范围内。

所述的方法进一步包括在所述回流金属层上方沉积金属保护层，以及沉积另一金属层以填充所述第一开口和所述第二开口的剩余部分，该方法还包括实施去除工艺以去除位于所述介电层上方的所述另一金属层、所述金属保护层以及扩散阻挡层。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其优点，现在结合附图所进行的以下说明作为参照，其中：

图1是根据一些实施例的互连结构的横截面图。

图2A至图2K是根据一些实施例的制造互连结构的中间阶段的横截面图。

图3是根据一些实施例的具有双镶嵌结构的互连结构的横截面图。

具体实施方式