[发明专利]半导体结构

说明书

一种半导体结构，包括互连级介电层，包含介电材料并覆盖于基板上，以及金属互连结构，嵌入至互连级介电层中并包括渐变金属合金层以及金属填充材料部分。渐变金属合金层包含第一金属材料与第二金属材料的渐变金属合金。第二金属材料的原子浓度随着渐变金属合金与互连级介电层之间的界面的距离而增加。可通过同时进行或者周期性进行第一金属材料及第二金属材料的沉积来形成渐变金属合金层。第一金属材料可提供阻隔特性，而第二金属材料可提供粘合特性。

技术领域

本发明实施例涉及金属互连结构，尤其涉及包含渐变金属衬层的金属互连结构。

背景技术

金属互连结构(metal interconnect structures)被用来为半导体芯片中的半导体装置之间提供电性连接。金属互连结构的结构完整性对于提供可靠的半导体芯片来说是必要的。此外，应考虑金属互连结构的整体电阻，以考虑电阻电容延迟(RC delay)以及显着的电压下降。

发明内容

本发明实施例提供一种半导体结构，包括互连级介电层，包括介电材料并覆盖于基板上；以及金属互连结构，嵌入至互连级介电层中并包括渐变金属合金层以及金属填充材料部分，其中渐变金属合金层包含第一金属材料与不同于第一金属材料的第二金属材料的渐变金属合金；以及第二金属材料的原子浓度随着渐变金属合金与互连级介电层之间的界面的距离而增加。

本发明实施例提供一种半导体结构，包括互连级介电层，包括介电材料并覆盖于基板上；以及金属互连结构，嵌入至互连级介电层中并包括渐变金属合金层以及嵌入至渐变金属合金层中的金属填充材料部分，其中渐变金属合金层包含第一金属材料与不同于第一金属材料的第二金属材料的渐变金属合金，第一金属材料包括至少一第一元素金属，第二金属材料包括至少一第二元素金属，且渐变金属合金基本上不含氮原子。

本发明实施例提供一种半导体结构的形成方法，包括形成包括介电材料的互连级介电层于基板上方；形成凹孔于互连级介电层中；沉积渐变金属合金层于凹孔的多个表面上，其包括第一金属材料与不同于第一金属材料的第二金属材料的渐变金属合金，其中第二金属材料的原子浓度随着渐变金属合金与互连级介电层之间的界面的距离而增加；沉积金属填充材料于渐变金属合金上；以及自互连级介电层上方移除金属填充材料与渐变金属合金的多个部分，以形成金属互连结构于凹孔中，金属互连结构包括金属填充材料与渐变金属合金的多个剩余部分。

附图说明

由以下的详细叙述配合所附附图，可最好地理解本发明实施例。应注意的是，依据在业界的标准做法，各种特征并未按照比例绘制且仅用于说明。事实上，可任意地放大或缩小各种元件的尺寸，以清楚地表现出本发明实施例的特征。

图1是根据本发明实施例，示出包含半导体装置以及金属互连结构的例示性结构的垂直剖面示意图。

图2A是根据本发明实施例，示出形成底层导电材料部分、蚀刻停止介电层以及导线与导孔级介电材料层之后的例示性结构的一部分的垂直剖面示意图。

图2B是根据本发明实施例，示出形成导线与导孔集成凹孔之后的例示性结构的一部分的垂直剖面示意图。

图2C是根据本发明实施例，示出形成渐变金属合金层之后的例示性结构的一部分的垂直剖面示意图。

图2D是根据本发明实施例，示出形成金属填充材料层之后的例示性结构的一部分的垂直剖面示意图。

图2E是根据本发明实施例，示出形成金属导线与导孔集成结构之后的例示性结构的一部分的垂直剖面示意图。

图2F是根据本发明实施例，示出形成金属导线与导孔集成结构之后的例示性结构的一部分的替代配置的垂直剖面示意图。

图3A是根据本发明实施例，示出形成底层导电材料部分、蚀刻停止介电层、导孔级介电材料层以及导孔凹孔之后的例示性结构的一部分的垂直剖面示意图。