[发明专利]互连结构及其形成方法

说明书

本发明公开了一种改进的互连结构及其形成方法，这允许互连结构实现较低Rc。为了降低互连结构的Rc，将α相诱导金属层引入到β相的第一Ta阻挡层上，从而诱导随后沉积在其上的Ta形成α相Ta阻挡层。与β相Ta阻挡层相比，随后沉积的主要的晶体结构为α相的Ta阻挡层具有较低的Rc。

本申请是2014年6月26日提交的优先权日为2013年6月27日的申请号为201410301605.4的名称为“互连结构及其形成方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及互连结构及其形成方法。

背景技术

半导体集成电路(IC)工业已经经历了快速发展。现代集成电路由数百万诸如晶体管和电容器的有源器件制成。IC材料和设计中的技术进步已经产生了多代IC，其中，每一代都具有比上一代更小和更复杂的电路。这些器件最初是彼此隔离的，但是之后通过多个金属层互连在一起以形成功能电路。随着IC变得越来越复杂，互连结构也变得更复杂，导致金属层的数量的增加。

典型的互连结构包括诸如金属线(接线)的横向互连件和诸如导电通孔和接触件的垂直互连件。复杂的互连件可以限制现代集成电路的性能和密度。钽(Ta)已经用作围绕铜导体的阻挡层材料以阻止导电性的铜扩散到周围的层间介电(ILD)层内。铜容易在操作期间扩散，这种现象称为电迁移。电迁移可以产生能够使邻近的导电部件短路的卷须状物。然而，当使用当前技术沉积时，Ta显示出比铜的接触电阻率(Rc)高得多的接触电阻率(Rc)。因此，Ta阻挡层限制了整体线路电阻。因此，需要的是具有Ta阻挡层的阻塞优势而没有较低Rc性能的劣势的互连结构及其形成方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种互连结构，包括：衬底；介电材料层，位于所述衬底上；以及导电部件，位于所述介电层中，所述导电部件具有：含铜(Cu)金属；α相钽(Ta)阻挡层，至少部分地、周边地环绕所述含Cu金属；α相诱导金属层，周边地环绕所述α相Ta阻挡层；以及β相Ta阻挡层，周边地环绕所述α相诱导金属层。

在上述互连结构中，所述α相诱导金属层的厚度在约5埃与60埃之间。

在上述互连结构中，其中，所述α相Ta阻挡层的厚度在约5埃和约60埃之间。

在上述互连结构中，其中，所述β相Ta阻挡层的厚度在约10埃和约100埃之间。

在上述互连结构中，其中，所述含Cu金属选自由Cu、铜镁(CuMg)、铜铝(CuAl)、铜锰(CuMn)、铜钛(CuTi)、铜硅(CuSi)、铜钨(CuW)、铜钽(CuTa)、铜锆(CuZr)、铜钼(CuMo)和它们的组合组成的组。

在上述互连结构中，其中，所述α相诱导金属层至少位于开口底部的所述β相Ta阻挡层的上方。

在上述互连结构中，还包括覆盖所述导电部件或位于所述导电部件下面的另一个导电部件。

在上述互连结构中，其中，所述α相诱导金属层由选自由Cu、钴(Co)、钛(Ti)和钌(Ru)组成的组中的金属制成。

根据本发明的另一方面，还提供了一种集成电路器件，包括：衬底；多个层间介电层，位于所述衬底上；以及多个导电部件，各个导电部件相应地位于各自的介电层中，每个导电部件均具有：β相Ta阻挡层；α相诱导金属层，位于所述β相Ta阻挡层上；α相Ta阻挡层，位于所述α相诱导金属层上；以及含Cu金属，位于所述α相Ta阻挡层上。

根据本发明的又一方面，还提供了一种用于形成互连结构的方法，所述方法包括：在衬底上沉积介电材料层；在所述介电材料层中形成开口以露出下面的导电材料；以及形成导电部件，包括：在所述开口中沉积第一Ta阻挡层；在所述第一Ta阻挡层上形成α相诱导金属层；在所述α相诱导金属层上沉积第二Ta阻挡层；在所述第二Ta阻挡层上形成第一含Cu金属的晶种层；以及使用第二含Cu金属填充所述开口。