[发明专利]包括含金属导线的半导体器件及其制造方法

权利要求书

1.一种半导体器件，包括：

半导体基板，其中具有沟槽；

含金属阻挡层，沿所述沟槽的内壁延伸并定义所述沟槽中的布线空间，该布线空间具有沿第一方向的第一宽度；以及

含金属导线，在所述含金属阻挡层上且在所述布线空间中，并包括至少一个金属颗粒，所述至少一个金属颗粒具有沿所述第一方向的大约所述第一宽度的颗粒直径。

2.如权利要求1所述的半导体器件，其中所述至少一个金属颗粒包括W、Mo、Pt和Rh中的至少一种。

3.如权利要求2所述的半导体器件，其中所述含金属导线还包括硼（B）。

4.如权利要求1所述的半导体器件，其中所述含金属阻挡层包括Ti、Ta、TiN、TaN和TiSiN中的至少一种。

5.如权利要求1所述的半导体器件，其中所述含金属导线通过如下形成：

形成沿所述沟槽的所述内壁延伸的至少两个金属层，所述至少两个金属层的每个具有多个第一金属颗粒，所述多个第一金属颗粒的每个在所述第一方向上具有小于所述第一宽度的1/2的颗粒直径；以及

增大所述多个第一金属颗粒中至少一个的尺寸以形成具有沿所述第一方向的大约所述第一宽度的颗粒直径的所述至少一个金属颗粒。

6.如权利要求1所述的半导体器件，其中所述第一宽度是所述含金属阻挡层的在所述内壁相对于所述沟槽的中央的相对两侧的两部分之间的距离。

7.一种制造半导体器件的方法，该方法包括：

在基板上形成含金属堆叠结构，该含金属堆叠结构包括：

至少两个籽层，和

至少一个金属层，设置在所述至少两个籽层之间且包括多个金属颗粒；

蚀刻所述含金属堆叠结构的一部分以形成包括所述含金属堆叠结构的剩余部分的含金属布线图案；以及

退火所述含金属布线图案。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述至少两个籽层包括硼（B）。

9.如权利要求7所述的方法，其中所述多个金属颗粒包括W、Mo、Pt和Rh中的至少一种。

10.如权利要求7所述的方法，其中所述含金属布线图案的退火在800至1000℃的温度进行。

11.如权利要求7所述的方法，其中所述含金属布线图案的退火在H₂、N₂和Ar气中的至少一个的气体气氛中进行。

12.如权利要求7所述的方法，其中直到蚀刻所述含金属堆叠结构的一部分以形成所述含金属布线图案，实质上没有去除所述至少一个金属层的部分。

13.一种制造半导体器件的方法，该方法包括：

在半导体基板中形成沟槽；

形成沿所述沟槽的内壁延伸并定义所述沟槽中的布线空间的下层，该布线空间具有沿第一方向的第一宽度；

形成含金属堆叠结构，该含金属堆叠结构包括:

在所述下层上沿所述沟槽的内壁延伸的多个籽层，和

至少一个金属层，在所述多个籽层之一上沿所述沟槽的内壁延伸并具有多个金属颗粒，所述多个金属颗粒的每个具有在所述第一方向上的小于第一宽度的1/2的颗粒直径；

蚀刻所述含金属堆叠结构的一部分以形成包括所述含金属堆叠结构的剩余部分的含金属布线图案；以及

增大所述含金属布线图案中多个金属颗粒中至少一些的尺寸。

14.如权利要求13所述的方法，其中增大所述多个金属颗粒中至少一些的尺寸包括退火所述含金属布线图案。

15.如权利要求13所述的方法，其中增大所述多个金属颗粒中至少一些的尺寸被进行，使得所述含金属布线图案包括具有沿所述第一方向的大约第一宽度的颗粒直径的至少一个金属颗粒。

16.如权利要求13所述的方法，其中形成所述含金属堆叠结构包括：

在所述下层上形成包括硼（B）的第一籽层；

通过使用化学气相沉积工艺形成第一金属层，使得所述第一金属层在所述第一籽层上沿所述沟槽的内壁延伸并包括多个金属颗粒，所述多个金属颗粒的每个具有沿所述第一方向的小于第一宽度的1/2的颗粒直径；以及

在所述第一金属层上形成包括硼（B）的第二籽层。