專利名稱：互連結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法。更具體地說，本發(fā)明涉及具有增強貴金屬襯里和鄰近的介質(zhì)材料之間的粘附的互連結(jié)構(gòu)。通過表面處理化學(xué)蝕刻介質(zhì)材料以形成疏水表面提供增強的粘附性。在介質(zhì)材料上的該疏水表面又增強了用于隨后設(shè)置的貴金屬襯里的介質(zhì)材料的粘附強度。
背景技術(shù)：
通常，半導(dǎo)體器件包括形成在半導(dǎo)體襯底上形成的集成電路(IC)的多個電路。一般布線信號通路的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)以連接分布在襯底的表面上的電路元件。經(jīng)過器件的這些信號的有效布線需要形成多級或多層的方案，例如，單或雙鑲嵌布線結(jié)構(gòu)。布線結(jié)構(gòu)典型地包括銅，Cu，因為與鋁，Al基互連相比，Cu基互連在復(fù)雜半導(dǎo)體芯片上的大量晶體管之間提供較高速度的信號傳輸。
在典型的互連結(jié)構(gòu)中，金屬過孔與半導(dǎo)體襯底垂直，金屬線與半導(dǎo)體襯底平行。在今天的IC生產(chǎn)芯片中，通過在具有小于4.0的介電常數(shù)的介質(zhì)材料中嵌入金屬線和金屬過孔(例如，導(dǎo)電特征)實現(xiàn)了信號速度的進一步提高和在鄰近金屬線中信號(眾所周知的“串?dāng)_”)的減小。
在現(xiàn)在的互連結(jié)構(gòu)中，將等離子體氣相沉積(PVD)的TaN層和PVDCu籽晶層分別用作Cu擴散阻擋和鍍覆籽晶，用于先進的互連應(yīng)用。然而，隨著臨界尺寸的減小，希望PVD基沉積技術(shù)將遇到保形和覆蓋問題。這些又會導(dǎo)致在鍍覆中的填充問題，例如引起可靠性問題和成品率降低的中間和邊緣空隙。
解決該問題的一種方式是減小PVD材料的總厚度，并利用用作擴散阻擋和鍍覆籽晶的單層襯里材料。解決上述問題的另一種方式是使用與常規(guī)的PVD技術(shù)相比產(chǎn)生較好的臺階覆蓋和保形的化學(xué)氣相沉積(CVD)或原子層沉積(ALD)。CVD或ALD釕，Ru，和銥，Ir，對于先進的互連應(yīng)用具有取代現(xiàn)在PVD基阻擋/鍍覆籽晶的潛力。參見，例如，M.Lane等人的“Liner Materials for Direct Electrodeposition of Cu”，Appl.Phys.Letters，83，n12，2330(2003)和M.Lane等人的“Interfacial Relationshipsin Microelectronic Devices”，Mat.Res.Soc.Symp.Proc.，766，153(2003)。
使用CVD或ALD Ru，Ir或其它類似貴金屬還具有優(yōu)勢，因為Cu和其它類似金屬導(dǎo)體具有與貴金屬，例如，Ru很好的粘附性。而且，貴金屬Cu系統(tǒng)是熱力學(xué)穩(wěn)定的并顯示基本上是不融和的。此外，貴金屬，例如Ru不能輕易地氧化并具有相當(dāng)?shù)偷捏w電阻率。該貴金屬的低電阻率是其實現(xiàn)直接電鍍Cu的重要特征。
盡管上述優(yōu)勢可以通過使用貴金屬襯里獲得，最近的試驗結(jié)果顯示貴金屬襯里和介質(zhì)界面之間較差的粘附。貴金屬，例如Ru，與C和O微弱地接合，是在介質(zhì)表面上直接沉積貴金屬的重要的問題。因為較差的貴金屬/介質(zhì)粘附問題，晶片剝離問題在Cu電鍍和化學(xué)機械拋光(CVD)時變得明顯。
通過上述描述，需要提供一種增強貴金屬襯里和鄰近的介質(zhì)材料之間的粘附的互連結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了互連結(jié)構(gòu)及其制造方法，其中增強了化學(xué)蝕刻的介質(zhì)材料和貴金屬襯里之間的粘附，實現(xiàn)了在先進的互連技術(shù)中結(jié)合貴金屬襯里。本發(fā)明的互連結(jié)構(gòu)及其制造方法還因為提供了更多的導(dǎo)電特征而提供了比常規(guī)互連結(jié)構(gòu)更好的電性能。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是本發(fā)明的互連結(jié)構(gòu)使用單薄膜層(即，貴金屬襯里)作為擴散阻擋/鍍覆籽晶層，取代了常規(guī)互連結(jié)構(gòu)技術(shù)中要求的常規(guī)擴散阻擋和鍍覆籽晶層。這樣，由于使用貴金屬擴散阻擋取代擴散阻擋層和鍍覆籽晶層而提供了較低成本的互連結(jié)構(gòu)。
概括地說，本申請的互連結(jié)構(gòu)包括介質(zhì)材料，在其中包括至少一個開口，其中所述至少一個開口內(nèi)的所述介質(zhì)材料的表面部分是疏水的；貴金屬襯里，在所述至少一個開口內(nèi)；以及互連導(dǎo)電材料，在所述貴金屬擴散襯里上。
所述至少一個開口包括線區(qū)域，過孔區(qū)域和其組合。本發(fā)明中使用了單和雙鑲嵌互連結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還使用了閉過孔底部結(jié)構(gòu)，開過孔底部結(jié)構(gòu)和固定(anchored)過空底部結(jié)構(gòu)。
除了上述互連結(jié)構(gòu)，本發(fā)明還提供了制造該結(jié)構(gòu)的方法。概括地說，本發(fā)明的方法包括以下步驟在介質(zhì)材料中形成至少一個開口；處理至少在所述至少一個開口內(nèi)的所述介質(zhì)材料的暴露表面以使所述暴露表面疏水；在所述至少一個開口內(nèi)形成貴金屬襯里；以及在所述至少一個開口內(nèi)的所述貴金屬襯里上形成互連導(dǎo)電材料。
根據(jù)本發(fā)明，處理步驟包括硅烷化，UV硬化，或其組合。


圖1是(通過截面圖)示出在介質(zhì)材料中提供至少一個開口的經(jīng)過本發(fā)明方法的早期階段的初始互連結(jié)構(gòu)的圖示。
圖2是(通過截面圖)示出在形成修改的介質(zhì)表面層后的圖1的結(jié)構(gòu)的圖示。
圖3是(通過截面圖)示出在所述修改的介質(zhì)表面層上形成貴金屬襯里后的圖2的結(jié)構(gòu)的圖示。
圖4是(通過截面圖)示出在沉積互連導(dǎo)體材料后的圖3的結(jié)構(gòu)的圖示。
圖5是(通過截面圖)示出在平面化后的圖4的結(jié)構(gòu)的圖示。
具體實施例方式
本發(fā)明提供了在介質(zhì)材料和貴金屬襯里之間具有增強的粘附的互連結(jié)構(gòu)及其制造方法，現(xiàn)在將通過參考結(jié)合本申請的下述描述和附圖更加詳細(xì)地描述本發(fā)明。下面詳細(xì)描述的本申請的附圖是為了示例的目的，因此并沒有按比例示出。
為了更好地理解本發(fā)明，在下面的描述中提供了許多具體說明，例如具體結(jié)構(gòu)，元件，材料，尺寸，處理步驟和技術(shù)。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到本發(fā)明沒有這些具體說明也可以實踐。在其它示例中，為了不使本發(fā)明晦澀，沒有詳細(xì)描述公知結(jié)構(gòu)或處理步驟。
可以理解當(dāng)作為層，區(qū)域或襯底的元件被稱為“在其它元件上”或“在其它元件上面”時，其直接在其它元件上或還存在中間元件。相反，當(dāng)元件被稱為“直接在其它元件上”或“直接在其它元件上面”時，沒有中間元件存在。還可以理解當(dāng)元件被稱為“在其它元件下”或“在其它元件下面”時，其可以直接在其它元件下或下面，或存在中間元件。相反，當(dāng)元件被稱為“直接在其它元件下”或“直接在其它元件下面”時，則不存在中間元件。
本發(fā)明的處理流程以提供圖1中示出的初始互連結(jié)構(gòu)10開始。具體地說，圖1中示出的初始互連結(jié)構(gòu)10包括多層互連，其包括下互連層12和上互連層16，它們可選地，但一般不必需地，通過介質(zhì)覆層14分開。位于包括一個或多個半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體襯底上的下互連層12，包括具有通過阻擋層22與第一介質(zhì)材料18分開的至少一個導(dǎo)體特征(例如，導(dǎo)體區(qū)域)20的第一介質(zhì)材料18。上互連層16包括在其中具有至少一個開口的第二介質(zhì)材料24。
具體地說，圖1中示出了兩個開口；參考標(biāo)號26表示用于單鑲嵌結(jié)構(gòu)的線開口，而參考標(biāo)號28A和28B表示分別用于雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的過孔開口和線開口。盡管圖1示出了分開的線開口和用于過孔和線的開口，本發(fā)明仍包含只存在線開口的情況或存在用于組合的過孔和線的開口的情況。
圖1中示出的初始互連結(jié)構(gòu)10利用本領(lǐng)域中眾所周知的標(biāo)準(zhǔn)互連工藝形成。例如，初始互連結(jié)構(gòu)10可以通過首先將第一介質(zhì)材料18施加到襯底(未示出)的表面形成。未示出的襯底包括半導(dǎo)體材料，絕緣材料，導(dǎo)電材料或其組合。當(dāng)襯底由半導(dǎo)體材料構(gòu)成時，可以使用任意半導(dǎo)體，例如Si，SiGe，SiGeC，SiC，Ge合金，GaAs，InAs，InP和其它III/V或II/VI化合物半導(dǎo)體。除了這些列出的半導(dǎo)體材料的類型，本發(fā)明還包含半導(dǎo)體襯底是層狀半導(dǎo)體，例如Si/SiGe，Si/SiC，絕緣體上硅(SOI)或絕緣體上硅鍺(SGOI)的情況。
當(dāng)襯底是絕緣材料時，絕緣材料可以是有機絕緣體，無機絕緣體和其包括多層的組合。當(dāng)襯底是導(dǎo)電材料時，襯底包括，例如，多晶Si，單質(zhì)金屬，單質(zhì)金屬的合金，金屬硅化物，金屬氮化物和其包括多層的組合。當(dāng)襯底包括半導(dǎo)體材料時，可以在其上形成一個和多個半導(dǎo)體器件，例如，互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)器件。
下互連層12的第一介質(zhì)材料18包括含有無機介質(zhì)或有機介質(zhì)的任何層內(nèi)或?qū)娱g介質(zhì)。第一介質(zhì)材料18是多孔或非多孔的。用于第一介質(zhì)材料18的適合的介質(zhì)的一些實例包括，但不限于SiO2，倍半硅氧烷，包括Si，C，O和H原子的C摻雜氧化物(例如，有機硅酸鹽)，熱固性聚芳基醚，或其多層。本申請中使用的術(shù)語“聚芳基”表示芳基部分或通過鍵，稠環(huán)，或例如氧，硫，砜，亞砜，羰基等的惰性鏈接團鏈接在一起的惰性替代的芳基部分。
第一介質(zhì)材料18典型地具有約4.0或更小的介電常數(shù)，更典型地具有約2.8或更小的介電常數(shù)。這里涉及的所有的介電常數(shù)都相對于真空。與具有高于4.0的介電常數(shù)的介質(zhì)材料相比這些介質(zhì)通常具有較低的寄生串?dāng)_。第一介質(zhì)材料18的厚度根據(jù)使用的介質(zhì)材料和下互連層12內(nèi)介質(zhì)的具體數(shù)量而改變。典型地，對于一般的互連結(jié)構(gòu)，第一介質(zhì)材料18具有從約200到約450nm的厚度。
下互連層12還具有嵌入(即，位于其中)第一介質(zhì)材料18的至少一個導(dǎo)電特征20。導(dǎo)電特征20包括通過阻擋層22與第一介質(zhì)材料18分開的導(dǎo)電區(qū)域。導(dǎo)電特征20通過光刻(即，將光致抗蝕劑施加到第一介質(zhì)材料18的表面，將光致抗蝕劑暴露到要求的輻射圖形，并利用常規(guī)抗蝕劑顯影劑顯影暴露的抗蝕劑)，在第一介質(zhì)材料18中蝕刻(干蝕刻和濕蝕刻)開口并用阻擋層22填充蝕刻的區(qū)域，隨后用導(dǎo)電材料形成導(dǎo)電區(qū)域。通過沉積工藝，例如，原子層沉積(ALD)，化學(xué)氣相沉積(CVD)，等離子體增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)，濺射，化學(xué)溶液沉積，或鍍覆形成包括Ta，TaN，Ti，TiN，Ru，RuN，W，WN或用作阻擋的任意其它材料的阻擋層22以防止導(dǎo)電材料穿過其中擴散。
在一些實施例中，這里沒有具體示出，第一介質(zhì)材料18包括具有減小的疏水性的修改的介質(zhì)表面層，其在形成下互連層12的阻擋層22之前形成。如果存在，修改的介質(zhì)表面層位于阻擋層22和第一介質(zhì)材料18之間，該修改的表面層利用硅烷化，UV硬化或其組合形成。在介質(zhì)材料上提供疏水表面層的該介質(zhì)表面處理技術(shù)將在下文中詳細(xì)描述。
阻擋層22的厚度根據(jù)沉積工藝的具體方法以及使用的材料而改變。典型地，阻擋層22具有從約4到約40nm的厚度，從約7到約20nm的厚度更加典型。
在形成阻擋層22之后，用形成導(dǎo)電區(qū)域的導(dǎo)電材料填充第一介質(zhì)材料18內(nèi)的開口的保留區(qū)域。在形成導(dǎo)電區(qū)域中使用的導(dǎo)電材料包括，例如，多晶Si，導(dǎo)電金屬，包括至少一種導(dǎo)電金屬的合金，導(dǎo)電金屬硅化物或其組合。優(yōu)選地，在形成導(dǎo)電區(qū)域中使用的導(dǎo)電材料是導(dǎo)電金屬，例如Cu，W或Al，本發(fā)明更優(yōu)選Cu或Cu合金(例如，AlCu)。導(dǎo)電材料利用常規(guī)沉積工藝包括，但不限于CVD，PECVD，濺射，化學(xué)溶液沉積或鍍覆填充在第一介質(zhì)材料18中的保留開口中。在這些沉積后，使用常規(guī)平面化工藝?yán)纾瘜W(xué)機械拋光(CMP)提供阻擋層22和導(dǎo)電特征20都具有與第一介質(zhì)材料18的上表面基本上共面的上表面的結(jié)構(gòu)。
在形成至少一個導(dǎo)電特征20后，利用常規(guī)沉積工藝，例如，CVD，PECVD，化學(xué)溶液沉積或蒸發(fā)，在下互連層12的表面上可選地，但一般不必需地形成介質(zhì)覆層14。介質(zhì)覆層14包括任意合適的介質(zhì)覆蓋材料，例如，SiC，Si4NH3，SiO2，碳摻雜氧化物，氮和氫摻雜硅碳化物SiC(N，H)或其多層。覆層14的厚度根據(jù)用于形成其的技術(shù)以及層的材料構(gòu)成而改變。典型地，覆層14具有從約15到約55nm的厚度，從約25到約45nm的厚度更加典型。
接著，上互連層16通過將第二介質(zhì)材料24施加到如果存在的可選覆層14的上暴露表面上，或第一介質(zhì)材料18的表面上。第二介質(zhì)材料24包括與下互連層12的第一介質(zhì)材料18相同或不同，優(yōu)選相同的介質(zhì)材料。用于第一介質(zhì)材料18的工藝技術(shù)和厚度范圍在此也適用于第二介質(zhì)材料24。接著，如上所述，利用光刻，和蝕刻在第二介質(zhì)材料24中形成至少一個開口。蝕刻包括干蝕刻工藝，濕化學(xué)蝕刻工藝或其組合。術(shù)語“干蝕刻”在這里用于表示蝕刻技術(shù)，例如反應(yīng)離子蝕刻，粒子束蝕刻，等離子體蝕刻或激光燒蝕。
在圖1中，示出了兩個開口；參考標(biāo)號26表示用于單鑲嵌結(jié)構(gòu)的線開口，而參考標(biāo)號28A和28B分別表示用于雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的過孔開口和線開口。再次強調(diào)本發(fā)明的預(yù)期結(jié)構(gòu)只包括開口26或開口28A和28B。
在實例中，當(dāng)形成過孔開口28A和線開口28B時，蝕刻步驟還除去部分在導(dǎo)電特征20上面的介質(zhì)覆層14。
現(xiàn)在參考示出形成修改的介質(zhì)表面層30后圖1的結(jié)構(gòu)的圖2。如所示，修改的介質(zhì)表面層30位于第二介質(zhì)材料24的暴露的表面上。根據(jù)本發(fā)明，修改的介質(zhì)表面層30是疏水介質(zhì)表面，其增強了隨后形成的貴金屬襯里的粘附強度。注意到現(xiàn)有工藝互連結(jié)構(gòu)中的介質(zhì)材料具有親水表面。
修改的介質(zhì)表面層30利用硅烷化，UV硬化或其組合形成。
在使用硅烷化時，在本發(fā)明中使用在本領(lǐng)域公知的硅烷化試劑。本發(fā)明中使用的一種硅烷化試劑是具有通式(R2N)xSiR′y的化合物，其中x和y是分別從1到3和3到1的整數(shù)，R和R′，是氫，烷基，烷氧基，芳基，烯丙基部分或乙烯基部分中的任何一個。
對于本申請，硅烷化在旋涂，液體，汽體(在爐中或在CVD室中)或超臨界CO2媒介中執(zhí)行，例如，如美國專利申請公開No.2005/0106762中所詳細(xì)描述。
對于各種情況，本發(fā)明的重要目的是解決沒有大氣濕度的總的硅烷化試劑，因為存在的任意濕度會減小硅烷化反應(yīng)的功效。還有，退火后的硅烷化或硅烷化后的退火或高溫(大于200℃)硅烷化的組合優(yōu)選硅烷化自身，由于導(dǎo)致在介質(zhì)膜中硅烷醇含量的最大減小。
在液體媒質(zhì)中使用硅烷化試劑時，它們優(yōu)選地在具有低表面張力的任意非極性有機溶劑中溶解，以有效地穿透孔。該溶劑的實例包括，但不限于己烷，庚烷，二甲苯，碳酸丙烯等。對于有效硅烷化重要的氨基硅烷的濃度可以低至溶液的1重量％，或硅烷化試劑可以其不稀釋液體形式使用。對于最有效硅烷化的要求范圍為在溶液中從2％到10％。溶液可以在介質(zhì)膜上旋涂或在濕化學(xué)槽中使用，其中具有在介質(zhì)中限定的互連特征的晶片浸入的時間范圍從1分鐘到一小時或更多。硅烷化的溫度可以是室溫(20-30℃)或更高。硅烷化后，晶片在純?nèi)軇┲星逑床㈦S后在熱板或在爐中烘烤至高達450℃高溫。在使用退火時，退火溫度典型地約200℃或更高，退火溫度從約200℃到約350℃更加典型。
當(dāng)在本發(fā)明中使用UV硬化時，在常規(guī)UV硬化工具中使用UV硬化并隨后使結(jié)構(gòu)經(jīng)歷從約200℃到約450℃的襯底溫度下的UV暴露步驟。利用產(chǎn)生從約150到約500nm，優(yōu)選地從約190到約250nm波長的光的源執(zhí)行UV暴光步驟以照射表面，特別是介質(zhì)材料的暴露表面。UV暴光步驟持續(xù)的時間范圍從約0.5到約100分鐘。UV暴光可以在環(huán)境氣體，例如惰性氣體，包括，例如，He，Ar，Xe，N2或其混合物例如形成氣體H2/O2中執(zhí)行?？蛇x地，化學(xué)活性氣體可以加到惰性氣體中?？蛇x地在本發(fā)明中使用的化學(xué)活性氣體的實例包括H2，CH4，三甲基硅烷，乙烯或具有公式HSiRR1R2的硅烷衍生物，其中R，R1，R2可以相同或不同，并從包括甲基，乙基，丙基，乙烯基，烯丙基，甲氧基和乙氧基的組中選擇。
修改的介質(zhì)表面層30的厚度根據(jù)使用的初始介質(zhì)材料以及使用的準(zhǔn)確處理步驟而改變。典型地，修改的介質(zhì)材料表面層30具有從約0.5到約8nm的厚度，從約2到約4nm的厚度更典型。
圖3示出在修改的介質(zhì)表面層30的暴露的表面上形成貴金屬襯里32后形成的結(jié)構(gòu)。貴金屬襯里32由來自元素周期表VIIIA族的金屬或金屬合金組成。合適的VIIIA族元素的實例包括，但不限于Ru，Ta，Ir，Rh，Pt和其合金，例如，RuTa。在一些優(yōu)選實施例中，Ru或RuTa用作貴金屬襯里。注意到本申請的貴金屬襯里32用作擴散阻擋，在一些實施例中，還用作鍍覆籽晶層。
貴金屬襯里32通過常規(guī)沉積工藝包括，例如，化學(xué)氣相沉積(CVD)，等離子體增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)，原子層沉積(ALD)，鍍覆，濺射和物理氣相沉積(PVD)形成。貴金屬襯里32的厚度根據(jù)多個因素變化，包括貴金屬襯里32的構(gòu)成材料和在形成其使用的技術(shù)。典型地，貴金屬襯里32具有從約0.5到約10nm的厚度，小于6nm的厚度更典型。
圖4示出在用互連導(dǎo)電材料34填充在第二介質(zhì)材料24內(nèi)的至少一個開口后圖3的結(jié)構(gòu)?；ミB導(dǎo)電材料34包括與在導(dǎo)電特征20中存在的相同或不同的導(dǎo)電材料。優(yōu)選地，使用Cu，Al，W或其合金，Cu或AlCu更優(yōu)選。互連導(dǎo)電材料34利用上述提到的在提供導(dǎo)電特征20中使用的一種沉積工藝形成。
圖5示出在執(zhí)行常規(guī)平面化工藝，例如，研磨，化學(xué)機械拋光(CMP)或其組合后圖4的結(jié)構(gòu)。注意到在圖5中，第二介質(zhì)材料24的上表面，修改的介質(zhì)層30，貴金屬襯里32和互連導(dǎo)電材料34基本上是共面的。
還注意到圖5中示出的結(jié)構(gòu)表示閉過孔底部結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的其它實施例中，提供了開過孔底部結(jié)構(gòu)。在開過孔結(jié)構(gòu)中，互連導(dǎo)電材料34與至少一個導(dǎo)電特征20的表面直接連接。利用離子轟擊或其它類似方向性蝕刻工藝從過孔28A的底部除去貴金屬襯里32形成開過孔底部結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還預(yù)期固定過孔底部結(jié)構(gòu)。利用選擇性蝕刻工藝首先在導(dǎo)電特征20中蝕刻凹槽形成固定過孔底部結(jié)構(gòu)。選擇性蝕刻典型地在執(zhí)行上述介質(zhì)表面修改后發(fā)生。在形成貴金屬襯里后，通過方向性蝕刻工藝典型地從過孔和凹槽的底部除去貴金屬襯里。隨后如上所述形成導(dǎo)電材料34。
盡管通過其優(yōu)選實施例具體地示出和描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下可以在形式和細(xì)節(jié)上進行上述和其它修改。因此，本發(fā)明旨在落入所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，而不限于描述和示出的具體形式和細(xì)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種互連結(jié)構(gòu)，包括介質(zhì)材料，在其中包括至少一個開口，其中所述至少一個開口內(nèi)的所述介質(zhì)材料的表面部分是疏水的；貴金屬襯里，在所述至少一個開口內(nèi)；以及互連導(dǎo)電材料，在所述貴金屬擴散襯里上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的互連結(jié)構(gòu)，其中所述介質(zhì)材料具有約4.0或更小的介電常數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的互連結(jié)構(gòu)，其中所述介質(zhì)材料包括SiO2，倍半硅氧烷，包括Si，C，O和H原子的C摻雜氧化物，或熱固性聚芳基醚。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的互連結(jié)構(gòu)，其中所述至少一個開口是線開口，線開口和過孔開口的結(jié)合，或其組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的互連結(jié)構(gòu)，其中所述介質(zhì)材料位于包括至少一個導(dǎo)電特征的互連層上，所述至少一個導(dǎo)電特征嵌入具有約4.0或更小的介電常數(shù)的介質(zhì)內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的互連結(jié)構(gòu)，其中所述貴金屬襯里包括Ru，Ta，Ir，Pt或其合金。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的互連結(jié)構(gòu)，其中所述互連導(dǎo)電材料包括多晶硅，導(dǎo)電金屬，包括至少一種導(dǎo)電金屬的合金，導(dǎo)電金屬硅化物或其組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的互連結(jié)構(gòu)，其中所述貴金屬襯里包括含Ru材料，所述互連導(dǎo)電材料包括含Cu材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的互連結(jié)構(gòu)，其中所述貴金屬襯里存在于所述至少一個開口的底部中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的互連結(jié)構(gòu)，其中所述貴金屬襯里在所述襯里的底部不存在，所述互連導(dǎo)電材料與嵌入下互連層的下面的導(dǎo)電特征直接接觸。
11.一種互連結(jié)構(gòu)，包括介質(zhì)材料，在其中包括至少一個開口，其中所述至少一個開口內(nèi)的所述介質(zhì)材料的表面部分是疏水的；含Ru襯里，在所述至少一個開口內(nèi)；以及含Cu互連導(dǎo)電材料，在所述含Ru貴金屬襯里上。
12.一種形成互連結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟在介質(zhì)材料中形成至少一個開口；處理至少在所述至少一個開口內(nèi)的所述介質(zhì)材料的暴露表面以使所述暴露表面疏水；在所述至少一個開口內(nèi)形成貴金屬襯里；以及在所述至少一個開口內(nèi)的所述貴金屬襯里上形成互連導(dǎo)電材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述處理包括硅烷化，UV硬化，或其組合。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述處理包括硅烷化，所述硅烷化包括硅烷化試劑，所述硅烷化試劑在選自旋涂，液體，汽體和超臨界CO2的媒介中施加到所述介質(zhì)材料的所述暴露表面。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述硅烷化試劑包括具有通式(R2N)xSiR′y的化合物，其中x和y是分別從1到3和3到1的整數(shù)，R和R′是氫，烷基，烷氧基，芳基，烯丙基部分或乙烯基部分中的任何一個。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述硅烷化包括在硅烷化之前或之后執(zhí)行的退火步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述硅烷化在大于200℃的溫度下執(zhí)行。
18.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述處理包括UV硬化，所述UV硬化在從約200℃到約450℃的襯底溫度下執(zhí)行。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中所述UV硬化利用生成從約150到約500nm波長的光的源執(zhí)行。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中所述UV硬化在惰性氣體中執(zhí)行，所述惰性氣體可選地包括選自如下的化學(xué)活性氣體H2，CH4，三甲基硅烷，乙烯或具有公式HSiRR1R2的硅烷衍生物，其中R，R1，R2相同或不同，并包括甲基，乙基，丙基，乙烯基，烯丙基，甲氧基和乙氧基中的一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了增強在化學(xué)蝕刻的介質(zhì)材料和貴金屬襯里之間的粘附的互連結(jié)構(gòu)及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明，化學(xué)蝕刻介質(zhì)材料經(jīng)歷修改介質(zhì)材料的化學(xué)特性的處理步驟以使處理的表面具有疏水性。處理步驟在沉積貴金屬襯里之前執(zhí)行并輔助增強化學(xué)蝕刻的介質(zhì)材料和貴金屬襯里之間的粘附。
文檔編號H01L21/70GK101079409SQ20071010483
公開日2007年11月28日 申請日期2007年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月25日
發(fā)明者林慶煌, T·A·斯普納, 楊智超, G·博尼拉 申請人:國際商業(yè)機器公司