[发明专利]金属结构、器件和方法

说明书

本文提供金属结构，所述金属结构可以包括钴合金、镍合金或镍，以及有关的设备和方法。所述金属结构可以通过化学气相沉积（CVD）来被形成，并且可以包括在CVD过程期间所使用的前体材料的痕量。

背景技术

集成电路（IC）器件通常包括电路元件、诸如晶体管、电容器和电阻器，其被形成在半导体衬底内或其上。互连结构用于将分立的电路元件电耦合或连接到功能电路中。

附图说明

图1A-1F是根据各种实施例的金属互连的制造中不同阶段的侧截面视图。

图2是金属互连的实施例的侧截面视图。

图3是包括覆盖层（overburden）的实施例的金属互连的实施例的侧截面视图。

图4是包括帽盖（cap）的实施例的金属互连的实施例的侧截面视图。

图5是流程图，其描绘了形成金属互连的方法的一个实施例。

图6是可以包括根据本文中所公开的实施例中任一个的金属互连的晶圆和管芯的顶视图。

图7是可以包括根据本文中所公开的实施例中任一个的金属互连的集成电路（IC）器件的侧截面视图。

图8是可以包括根据各种实施例的金属互连的IC封装的侧截面视图。

图9是可以包括根据本文中所公开的实施例中任一个的金属互连的IC器件组件的侧截面视图。

图10是可以包括根据本文中所公开的实施例中任一个的金属互连的示例电气设备的框图。

具体实施方式

常规互连结构可以由铜（Cu）或钨（W）形成。然而，当尝试缩减互连的大小的时候，铜和钨可呈现困难。例如，当使用铜或钨的时候，特别是在互连在大小方面减小时，互连的无空隙制造是困难的。当使用钨的时候，还可以使用屏障/粘附层（例如钽（Ta）屏障）和成核层；然而，成核层倾向于具有相对高的电阻，并且钨的处理通常依赖于化学气相沉积（CVD）或共形过程，其可引起互连结构中不合期望的接缝、锁眼或其组合。当使用铜的时候，互连结构的电阻率可随着结构尺寸减小而增大，并且不合期望的电迁移可恶化。

在互连中可以使用其它材料。例如，钴（Co）可具有比钽屏障和钨成核层更低的电阻率，比铜更高的熔点（其导致用于扩散的相对高的激活能量，从而减轻电迁移并且改善可靠性），在退火时再结晶的能力（从而实现用于更好间隙填充的回流），和/或比铜更好的用于氧化的粘附强度。

尽管如此，使用钴作为金属互连材料由于以下事实而可能是具有挑战性的：钴互连易受腐蚀，尤其是在小于9的pH下。然而，采用在制造期间具有较高pH的解决方案可能不实际或不可能。可以与基于钴的互连结构相关联的其它挑战可包括应力引发的空隙化。

本文中所提供的是包括与钴相比可能更不易受腐蚀的钴合金、镍、镍合金或其组合的金属互连，以及用于制造这样的互连的技术和前体材料。本文中所提供的金属互连的一些实施例与先前的钴互连相比可能更不易受腐蚀，而同时具有或维持低电阻、可靠性或其组合。本文中所提供的金属互连的一些实施例与先前的钴互连相比可能更不易受应力引发的空隙化或电迁移中的至少一个。在特定的实施例中，本文中所提供的互连的金属合金具有比先前的钴互连更高的熔点。本文中所公开的金属互连的一些实施例可具有比先前的钴互连更高的激活能量，从而减小相互扩散、应力引发的空隙化和/或电迁移。本文中所提供的金属合金的一些实施例与先前的钴互连相比可能更不易受腐蚀和空隙迁移，其可导致经改善的线端产出。

在以下的详细描述中，参考附图，所述附图形成本文的一部分，其中类似的数字自始至终指代类似的部分，并且其中作为图示而示出可以实施的实施例。要理解的是，可以利用其它实施例，并且可以作出结构或逻辑改变而不偏离本公开内容的范围。因此，下面的详细描述不要以限制性意义被理解。