[发明专利]用于铜互连件的种晶层

说明书

本文描述用于形成具有改进的抗迁移性质的铜种晶层的方法。在一个实施方式中，一种方法包括：在特征中形成第一铜层；在特征中的第一铜层上形成钌层，和在特征中的钌层上形成第二铜层。钌层实质上将在其下方的铜层锁定在特征中的适当位置中，从而防止其大量的物理迁移。

技术领域

本文所述的实施方式总体涉及半导体装置制造的领域，并且更特别地涉及形成用于铜互连件的种晶层的方法。

背景技术

随着下一代装置的电路密度增大且晶体管尺寸继续缩小，接线互连件的电阻和导电性开始主导装置性能的大部分装置性能指标，包括功耗、电阻-电容(RC)延迟和可靠性。铜是用于先进USLI和VSLI技术中的接线互连件的一种材料，因为铜一般呈现相对低电阻率和高导电性。通常，在将块体铜电镀到铜种晶层上之前或在块体铜回流到铜种晶层中之前，通过将铜种晶层沉积到形成在基板的材料表面中的开口中来形成铜互连件。

典型地，铜种晶层携带所需电流用于后续的电镀工艺或用作润湿层以促进铜回流到形成在基板的材料表面中的开口中。铜种晶层在开口的壁或基部上的覆盖物中的间隙将导致互连结构的块体铜材料中的不期望的空隙。块体铜材料中的空隙或覆盖间隙造成铜结构的电迁移失败，这可能会使得所得装置无用或能力降低。铜种晶层覆盖间隙的起因包括铜附聚或不连续的沉积中的一者或两者。铜附聚在沉积的铜通过将铜从周围区域拉走而在一些区域中聚结成更厚的覆盖物时发生。在开口的壁上的不连续的沉积典型地是由于针对一些开口几何形状的铜种晶物理气相沉积(PVD)工艺所固有的阴影效应。

沉积在铜种晶层上的导电衬里，诸如金属衬里，填充开口的壁或基部上的种晶层的覆盖物中的间隙，这减少了在后续的电镀工艺期间的块体铜材料中的空隙。然而，设置在铜种晶层与块体铜层之间的导电衬里非期望地在铜种晶层和块体铜层之间形成界面衬里/铜层。此界面层非期望地降低总铜线宽度，并且因此非期望地增大后续形成的铜互连件的线电阻率。

因此，本领域中需要的是改进的铜种晶层和形成改进的铜种晶层的方法。

发明内容

本公开内容大体上描述了形成钌掺杂的种晶层的方法。

在一个实施方式中，提供一种形成互连结构的方法。方法包括：将图案化基板定位在第一处理腔室中，图案化基板具有形成在其材料层中的开口；和在开口的壁上形成种晶层。在开口的壁上形成种晶层包括：形成第一铜层；在第一铜层上形成钌层；和在钌层上形成第二铜层。

在另一实施方式中，一种形成装置的方法包括：在图案化基板上沉积第一铜层，图案化基板包括其中形成有开口的材料层和设置在材料层上的阻挡层；在第一铜层上沉积钌层；和在钌层上沉积第二铜层。在一些实施方式中，方法进一步包括使用电沉积工艺、回流间隙填充工艺或以上项的组合来将铜层沉积到开口中。

在另一实施方式中，一种形成铜互连件的方法包括：将图案化基板定位在处理腔室中，图案化基板具有形成在其材料层中的开口；和在开口的壁上形成种晶层。在开口的壁上形成种晶层包括：在图案化基板上沉积第一铜层；在第一铜层上沉积钌层；和在钌层上沉积第二铜层。沉积第一铜层包括将图案化基板顺序地暴露于包含含铜有机金属的第一反应性前驱物和包含氢的第二反应性前驱物。沉积钌层包括将第一铜层顺序地暴露于包含含钌有机金属的第三反应性前驱物和包含氢的第四反应性前驱物。沉积第二铜层包括将钌层顺序地暴露于第一反应性前驱物和第二反应性前驱物。

在一些实施方式中，本文所述的方法进一步包括使用电沉积工艺、回流间隙填充工艺或以上项的组合来将铜层沉积到开口中。

在另一实施方式中，一种装置包括：基板，具有图案化表面，图案化表面具有形成在其材料层中的多个开口；和种晶层，设置在开口的壁上。在此，种晶层包括：第一铜层；钌层，设置在第一铜层上；和第二铜层，设置在钌层上。

附图说明