[发明专利]氮化铝阻挡层

说明书

描述一种在电介质层中形成特征的方法。通孔、沟槽或双镶嵌结构可以在沉积共形氮化铝层前存在于电介质层中。共形氮化铝层被配置成用作阻挡层以便防止跨阻挡层的扩散。形成氮化铝层的方法包括交替地暴露于两个前驱物处理(如ALD)以便实现高共形度。氮化铝阻挡层的高共形度使得厚度减小和后续的填隙金属层的有效导电率增大。

技术领域

本文中公开的实施方式涉及形成用于微电子器件的镶嵌结构。

背景技术

低k电介质是具有比二氧化硅(SiO₂)小的介电常数的那些。二氧化硅具有3.9的介电常数。低k电介质材料被定位在集成电路中的导电元件之间，以便随特征尺寸减小而提高可实现的开关速度并且减小功耗。低k电介质膜通过选择减小介电常数的膜材料和/或在膜内插入孔隙实现。

除了减小介电常数之外，可以增大导电元件(例如，金属线)的导电率。因此，铜替代了许多其他金属以用于更长线路(互连)。铜具有较低的电阻率和较高的载流量。然而，必须采取预防措施以阻止铜扩散到周围材料中。除了抑制扩散到有源半导体区域中的需要之外，应当避免铜进入多孔低k电介质区域而避免短路并且维持低介电常数。

实现铜作为互连材料的集成电路结构的示例是双镶嵌结构。在双镶嵌结构中，将电介质层蚀刻以界定触点/通孔和互连线路两者。金属嵌入在所界定的图案中，并且任何多余金属都会在平面化工艺(诸如化学机械抛光(chemical mechanical polishing；CMP))中从结构的顶部去除。

需要新颖衬层和/或工艺修改，以便实现与低k电介质材料组合的互连连接的高导电性。

发明内容

描述一种在电介质层中形成特征的方法。通孔、沟槽或双镶嵌结构可以在沉积共形氮化铝层前存在于电介质层中。共形氮化铝层被配置成用作阻挡层以便防止跨阻挡层的扩散。形成氮化铝层的方法包括交地替暴露于两个前驱物处理(如ALD)以便实现高共形度。氮化铝阻挡层的高共形度使得厚度减小和后续的填隙金属层的有效导电率增大。

本文所公开的实施方式包括在低k电介质层中形成间隙的方法。方法包括在图案化基板上形成共形阻挡层。图案化基板包括在下层铜层上方的间隙。间隙的侧壁包括低k电介质材料。共形阻挡层通过以下方式形成：将图案化基板暴露于含铝前驱物，并且随后将图案化基板暴露于含氮和氢前驱物，同时将图案化基板暴露于紫外光。方法进一步包括将导体沉积到间隙中。

本文所公开的实施方式包括形成共形氮化铝层的方法。方法包括：在图案化基板上形成共形氮化铝层，图案化基板通过以下方式放置在基板处理区域中：i)使有机铝前驱物流入基板处理区域中；ii)将工艺流出物从基板处理区域去除；iii)使含氮和氢前驱物流入基板处理区域中，同时使紫外光照射在图案化基板上；以及(iv)将工艺流出物从基板处理区域去除。

操作i)、ii)、iii)和iv)可以记载的顺序发生。共形氮化铝层可以被配置成防止铜跨共形氮化铝层的扩散。将操作i)、ii)、iii)和iv)重复整数次数以形成共形氮化铝层。方法可以进一步包括在操作iv)的上述情况后将填隙金属沉积到通孔和沟槽中的操作。

本文所公开的实施方式包括形成双镶嵌结构的方法。方法包括在图案化基板上方形成共形碳氮化硅。图案化基板包括沟槽和在沟槽下方的通孔。通孔在下层铜层上方。沟槽和通孔的侧壁包括低k电介质壁。沟槽流体地耦合至通孔，并且共形碳氮化硅层在沟槽与低k电介质壁之间形成气密密封。方法进一步包括从下层铜层选择性地去除共形碳氮化硅层的底部部分，同时在低k电介质壁上保留共形碳氮化硅层的侧面部分。方法进一步包括将图案化基板放置在基板处理区域中，以及i)使含铝前驱物流入基板处理区域中，ii)将工艺流出物从基板处理区域去除，iii)使含氮和氢前驱物流入基板处理区域中，同时使紫外光照射在图案化基板的双镶嵌结构上，以及(iv)将工艺流出物从基板处理区域去除。