[发明专利]铝互连装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件，更具体而言，涉及铝互连装置。

背景技术

由于各种电子元件(例如，晶体管、二极管、电阻器、电容器等)的集成密度不断增大，半导体产业经历了快速发展。大多数情况下，集成密度的这种提高来自最小部件尺寸的不断减小，这实现了在给定的区域内集成更多的元件。近来随着对甚至更小电子器件的需求的增长，对具有可靠的铝基互连结构的半导体器件的需求增加。

半导体器件的铝基互连结构可以包括多个诸如金属线的横向互连件和多个诸如通孔的垂直互连件。可以通过由垂直和横向互连件形成的各种导电沟道将半导体的各种有源电路连接至外部电路。

可以采用诸如蚀刻、镶嵌等合适的半导体制造技术制造半导体器件的铝基互连结构。在蚀刻铝基互连件制造工艺中，在半导体衬底上方形成铝层。根据铝互连结构的图案，对铝层实施蚀刻工艺以形成多个开口。在开口中填充介电材料以隔离其余的铝层。

可选地，可以通过镶嵌工艺形成铝基互连结构。可以将镶嵌工艺分类，即单镶嵌工艺和双镶嵌工艺。在单镶嵌技术中，金属通孔及其邻近的金属线可以具有不同的工艺步骤。结果，每一个步骤都可能需要化学机械平坦化工艺来清洁表面。相比之下，在双镶嵌技术中，可以在单镶嵌沟槽内形成金属通孔及其邻近的金属线。结果，在形成金属通孔及其邻近的金属线的双镶嵌工艺中只需要一次CMP工艺。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，根据本发明的一方面，提供了一种装置，包括：金属结构，形成在衬底上方，其中，所述金属结构由铜铝合金形成；第一合金层，形成在所述金属结构下方；以及第一阻挡层，形成在所述第一合金层下方，其中，通过在热工艺期间所述第一合金层和邻近的第一介电层之间的第一反应产生所述第一阻挡层。

在所述的装置中，所述金属结构是金属线。

在所述的装置中，所述金属结构是金属线，所述的装置还包括：在所述金属结构上方形成的第二合金层；以及在所述第二合金层上方形成的第二阻挡层，其中，通过在热工艺期间所述第二合金层和邻近的第二介电层之间的第二反应产生所述第二阻挡层。

在所述的装置中，所述金属结构是T型镶嵌结构，包括：在第一金属间介电层中形成的通孔部分；以及在第二金属间介电层中形成的沟槽部分，其中，所述第二金属间介电层形成在所述第一金属间介电层上。

在所述的装置中，所述第一阻挡层由金属氧化物材料形成。

在所述的装置中，所述第一阻挡层由金属硅化物材料形成。

在所述的装置中，所述金属结构的铝原子具有{111}晶面。

根据本发明的另一方面，提供了一种器件，包括：衬底，包含硅；第一金属间介电层，形成在所述硅上方；金属通孔，形成在所述第一金属间介电层中，其中，所述金属通孔由铝铜合金形成，并且，所述铝铜合金的铝原子具有{111}晶面；第二金属间介电层，形成在所述第一金属间介电层上方；以及金属线，形成在所述第二金属间介电层中，其中，所述金属线由所述铝铜合金形成。

在所述的器件中，所述金属通孔和所述金属线形成T型金属结构。

在所述的器件中，所述金属通孔和所述金属线形成T型金属结构，所述的器件还包括：在所述T型金属结构下方形成的第一合金层；以及在所述第一合金层下方形成的第一阻挡层。

在所述的器件中，所述金属通孔和所述金属线形成T型金属结构，所述的器件还包括：在所述T型金属结构下方形成的第一合金层；以及在所述第一合金层下方形成的第一阻挡层，其中，通过在第一热工艺期间所述第一合金层和邻近的介电材料之间的反应形成所述第一阻挡层。

所述的器件还包括：在所述金属线下方形成的第二合金层；在所述第二合金层下方形成的第二阻挡层；在所述金属线上方形成的第三合金层；以及在所述第三合金层上方形成的第三阻挡层。

所述的器件还包括：在所述金属线下方形成的第二合金层；在所述第二合金层下方形成的第二阻挡层；在所述金属线上方形成的第三合金层；以及在所述第三合金层上方形成的第三阻挡层，其中：所述第二阻挡层通过在热工艺期间所述第二合金层和邻近的介电材料之间的第二反应而产生；以及所述第三阻挡层通过在所述热工艺期间所述第三合金层和邻近的介电材料之间的第三反应而产生。