[发明专利]后道工序互连层上的通孔预填充

权利要求书

1.一种导电互连层，包括：

介电层，设置在衬底上方；

开口，向下延伸穿过所述介电层，所述开口包括水平面以上的上部和水平面以下的下部；

第一导电层，填充所述开口的下部；

上部势垒层，设置在所述第一导电层上方，所述上部势垒层覆盖所述开口的上部的底面和侧壁表面；以及

第二导电层，设置在所述上部势垒层上方，所述第二导电层填充所述开口的上部；

金属氧化物势垒层，邻接所述上部势垒层，并且连续环绕在所述第一导电层的顶部区、底部区和侧壁区周围。

2.根据权利要求1所述的导电互连层，其中，所述金属氧化物势垒层包括氧化锰。

3.根据权利要求1所述的导电互连层，其中，所述金属氧化物势垒层包括锰(Mn)、镁(Mg)、铝(Al)、锆(Zr)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)或钨(W)的氧化物。

4.根据权利要求1所述的导电互连层，其中，所述开口的最大纵向尺寸与最小横向尺寸的比率介于4:1和10:1之间。

5.根据权利要求1所述的导电互连层，其中，所述上部势垒层包括氮化钽(TaN)、氮化钛(TiN)、氮化锰(MnN)、碳化硅(SiC)、氮化硅(SiN)、碳氧化硅(SiOC)或氮氧化硅(SiON)。

6.根据权利要求1所述的导电互连层，其中，所述第一导电层包括钴(Co)、钌(Ru)、铝(Al)、钼(Mo)、钨(W)、CoW或钴钨磷(CoWP)。

7.一种导电互连层，包括：

一个或多个介电层，形成在衬底的上方；

沟槽和下面的通孔，垂直延伸穿过所述介电层，其中，所述通孔的横向尺寸小于所述沟槽的横向尺寸；

第一导电层，填充所述通孔的一部分；

上部势垒层，设置在所述第一导电层上方，所述上部势垒层覆盖所述沟槽的底面和侧壁表面；以及

第二导电层，设置在所述上部势垒层上方且填充所述沟槽；

金属氧化物势垒层，邻接所述上部势垒层，并且连续环绕在所述第一导电层的顶部区、底部区和侧壁区周围。

8.根据权利要求7所述的导电互连层，还包括晶种层，所述晶种层设置在所述上部势垒层和所述第二导电层之间。

9.根据权利要求7所述的导电互连层，其中，所述第一导电层电连接下方的导电互连层。

10.一种填充用于互连件的间隙的方法，所述方法包括：

去除介电层的所选择部分，以形成包括上部和下部的开口；

用第一导电层填充所述开口的下部；

在所述第一导电层上方施加上部势垒层，所述上部势垒层覆盖所述开口的上部的底面和侧壁表面；以及

用第二导电层填充所述开口的上部的剩余空间，

其中，形成所述第一导电层包括下列步骤：

用包括第一金属元素和第二金属元素的合金层填充所述开口的下部；

进行退火以在所述合金层和所述介电层的界面处形成金属氧化物势垒层，其中，所述金属氧化物势垒层包括从所述合金层迁移来的所述第二金属元素。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一导电层还由下列步骤形成：

在所述金属氧化物势垒层上方施加所述上部势垒层，所述上部势垒层覆盖所述开口的上部的底面和侧壁表面；以及

用所述第二导电层填充所述开口的上部的剩余空间。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述合金层的所述第一金属元素是铜，且所述合金层的所述第二金属元素是锰(Mn)、镁(Mg)、铝(Al)、锆(Zr)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)或钨(W)。

13.根据权利要求10所述的方法，其中，通过自下而上的镀工艺或化学汽相沉积工艺填充所述开口的下部。

14.根据权利要求10所述的方法，其中，通过双镶嵌工艺形成所述开口。