[发明专利]一种铜互连扩散阻挡层及其制备方法

权利要求书

1. 一种铜互连扩散阻挡层，其特征在于使用PEALD技术交替生长Co_xN与Ru原子层，形成Ru-Co-N的交叠结构，作为Cu扩散阻挡层/粘附层/籽晶层；其表达式为：

Ru_y(Co_xN)_1-y

其中，x的取值范围是1-10；y的取值范围是0.05-0.95。

2. 如权利要求1所述的铜互连扩散阻挡层,其特征在于通过调节x与y的值来调节Cu扩散阻挡能力与粘附能力，并改善铜互连的导电性能；其中，x值通过调节Co_xN反应源的通入时间来控制，y值通过调节生长n1层Co_xN与n2层Ru时的n1和n2的值来控制。

3. 一种如权利要求1所述的铜互连扩散阻挡层的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）采用RCA工艺清洗硅基衬底，然后在硅衬底上依次生成刻蚀阻挡层与绝缘介质层，使用光刻、离子刻蚀工艺，定位互连位置，形成用于互连结构的金属沟槽、接触孔或通孔；

（2）在金属沟槽、接触孔或通孔中，使用PEALD技术交替生长n1层Co_xN与n2层Ru，形成Ru-N-Co_xN薄膜；不断重复上述过程，最终形成Ru-Co-N薄膜，其中n1、n2为大于等于1的整数；

（3）在Ru-Co-N薄膜结构表面使用电镀法或ALD等方法生长Cu，获得铜互连结构；

（4）对于所得的铜互连结构，使用化学机械抛光工艺，得到平整的晶片表面，即最终的铜互连扩散阻挡层。

4. 如权利要求3所述的铜互连扩散阻挡层的制备方法，其特征在于所述Ru-Co-N的厚度1-5nm，填入沟槽的深宽比3-10。

5. 如权利要求3所述的铜互连扩散阻挡层的制备方法，其特征在于制备Co_xN所需的生长源中，Co源为双（N，N'-二异丙基乙脒基)钴或双（N-叔丁基-N'-乙 基-丙脒基）钴； N源为氨气NH₃或氮氢混合气体N₂/H₂。

6. 如权利要求3所述的铜互连扩散阻挡层的制备方法，其特征在于制备Ru需要的生长源为Ru(Cp)₂、Ru(EtCp)₂或Ru(OD)₃；还原气体为氧气O₂、臭氧O₃或O₂等离子气体。

7. 如权利要求3所述的铜互连扩散阻挡层的制备方法，其特征在于在所述PEALD方法的沉积过程中，Co 源温度应为60~150℃，Ru源温度应为60~140℃，反应腔温度应保持在100~300℃。