[发明专利]包括包含MXene的互连结构的半导体器件及其制造方法

说明书

提供一种半导体器件以及制造半导体器件的方法。半导体器件包括：第一导电层，该第一导电层包含第一金属；第二导电层，该第二导电层电连接到第一导电层并且包含第二金属；以及互连结构，该互连结构对第一导电层与第二导电层的连接部分是共同的。互连结构包括：晶种层，该晶种层在第一导电层上，并且包含石墨烯；以及金属迁移阻挡层，该金属迁移阻挡层在晶种层上，并且包含MXene。

相关申请的交叉引用

本申请要求2021年10月18日在韩国知识产权局提交的申请号为10-2021-0138869的韩国专利申请的优先权，其通过引用整体合并于此。

技术领域

本公开总体上涉及一种包括互连结构的半导体器件，并且更具体地，涉及一种具有包括MXene的互连结构的半导体器件。

背景技术

半导体器件包括用于器件之间的电连接的多个金属布线。接触电阻可能出现在不同金属布线彼此连接的连接部分处。为了使电信号顺畅地穿过连接部分，需要降低在连接部分处的接触电阻。此外，当连接部分的温度由于在半导体器件的运行期间接触电阻产生的热量而升高时，可能会发生电迁移，在该电迁移中金属布线中的金属以离子的形式扩散。因为电迁移现象使金属布线的结构稳定性和电可靠性劣化，所以有必要防止或抑制电迁移现象。

近来，随着半导体器件的特征尺寸连续减小，能够提高金属布线之间的连接部分中的结构稳定性和电可靠性的技术的需求量很大。

发明内容

根据本公开的实施例的半导体器件包括：第一导电层，该第一导电层包含第一金属；第二导电层，该第二导电层电连接到第一导电层，并且包含第二金属；以及互连结构，该互连结构设置在第一导电层与第二导电层之间的连接部分中。互连结构可以包括：晶种层，该晶种层被设置在第一导电层上并且包含石墨烯；以及金属迁移阻挡层，该金属迁移阻挡层被设置在晶种层上并且包含MXene。

根据本公开的另一个实施例的半导体器件包括：衬底；第一导电层，该第一导电层包含第一金属，该第一导电层在衬底上；层间绝缘层，该层间绝缘层被设置在第一导电层上并且包含接触图案；晶种层，该晶种层包含石墨烯，该晶种层被设置为在接触图案中与第一导电层接触；金属迁移阻挡层，该金属迁移阻挡层包含MXene，该金属迁移阻挡层被设置在所述晶种层上；以及第二导电层，该第二导电层包含第二金属并且被设置为与金属迁移阻挡层接触。

在根据本公开的另一个实施例的制造半导体器件的方法中，提供了衬底。在衬底上形成包含第一金属的第一导电层。在第一导电层的至少一部分上形成包含石墨烯的晶种层。在晶种层上形成包含MXene的金属迁移阻挡层。在金属迁移阻挡层上形成包含第二金属的第二导电层，以将第二导电层电连接到第一导电层。

附图说明

图1是示意性地示出根据本公开的实施例的半导体器件的截面图。

图2是示意性地示出根据本公开的另一个实施例的半导体器件的截面图。

图3是示意性地示出根据本公开的另一个实施例的半导体器件的截面图。

图4A至图4D是示意性地示出根据本公开的实施例的制造半导体器件的方法的截面图。

图5A至图5E是示意性地示出根据本公开的另一个实施例的制造半导体器件的方法的截面图。

具体实施例

在下文中，将参考附图详细描述本公开的实施例。在附图中，为了清楚地表达每个器件的部件，部件的尺寸(诸如部件的宽度和厚度)被放大了。本文中所使用的术语可以对应于在实施例中考虑到它们的功能而选择的词语，并且根据实施例所属领域的普通技术人员可以将术语的含义解释为不同。如果明确详细定义，则可以根据定义来解释这些术语。除非另有定义，否则本文中所使用的术语(包括技术术语和科学术语)具有与实施例所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。