專利名稱：金屬間導(dǎo)體的制作方法
金屬間導(dǎo)體
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體制造中可實現(xiàn)的最小特征尺寸減小，可并入到給定區(qū)域中的裝置的數(shù)目 以二次冪函數(shù)增加，且布線連接件的數(shù)目可至少快速地增加。為了適應(yīng)連接件增加的數(shù) 目，布線將會越來越精細和/或鄰近的布線之間的空間可能減少。
由于例如機械應(yīng)力和電遷移等現(xiàn)象，細線互連件易于出故障。電遷移為金屬導(dǎo)體的 離子遷移的現(xiàn)象，進而改變導(dǎo)體的電流特性，從而導(dǎo)致(例如)短路或開路。
給定區(qū)域中的布線連接件的增加數(shù)目已導(dǎo)致至少兩個不同發(fā)展。 一個發(fā)展為使用局 部布線層級來連接鄰近和幾乎鄰近的裝置。第二發(fā)展為使用三維解決方案，其中凹穴(例 如，孔或通路)是通過一個層級的介電覆蓋而形成(例如，通過蝕刻)，借此暴露較低 層級上的裝置的金屬觸點。用導(dǎo)電材料填充凹穴且可將額外結(jié)構(gòu)(例如，裝置、互連件 等)涂覆在經(jīng)填充的凹穴上，使得凹穴中的導(dǎo)電材料提供第一層級與第二層級之間的電 連接。
已使用許多不同材料作為金屬互連件。舉例來說，鋁擁有高導(dǎo)電率且與許多制造方 法兼容。然而，鋁容易產(chǎn)生電遷移。銅還擁有高導(dǎo)電率。然而，銅與某些制造技術(shù)極不 兼容(例如，光致抗蝕劑遮蔽和等離子體蝕刻不能順利執(zhí)行以將銅圖案化)且在硅中擁 有高擴散系數(shù)。鎢具有較高的抗電遷移性且不容易擴散到硅中。然而，鎢擁有相對低的 導(dǎo)電率且不良好地粘附到硅。其它可能元素(例如，鉬和鉭)呈現(xiàn)其它問題。舉例來說， 鉬形成容易被移除的氧化物，借此使其能夠與環(huán)境反應(yīng)。
一種用以減少對列出材料用作金屬互連件的限制(例如，電遷移、擴散、粘附)的 方法包括在互連件的至少部分上形成一層功能材料。視功能材料層的組成而定，所述層 可充當障壁層以減少電遷移和/或擴散，充當襯墊以增加導(dǎo)體到襯底的粘附，和/或使導(dǎo) 體免受環(huán)境影響。當然，所述層的存在增加互連件的尺寸，其在某種程度上否定使用細 線互連件的益處且增加制造復(fù)雜性。


圖1A展示沉積在襯底組合件的表面上的第一金屬層的橫截面圖。 圖1B展示沉積在圖1A中所示的襯底組合件的第一金屬層上的第二金屬層的橫截面圖。
圖1C展示沉積在圖1B中所示的襯底組合件的第二金屬層上的任選第三金屬層的橫 截面圖。
圖2展示形成于圖1A-1C中所示的襯底組合件的表面上的金屬間導(dǎo)電層的橫截面圖。 圖3展示沉積在襯底組合件的表面上的金屬混合物層的橫截面圖。
具體實施例方式
已發(fā)現(xiàn)某些金屬間化合物可用作集成電路(例如，存儲器裝置、處理器等)的導(dǎo)電 線中的導(dǎo)電材料，例如用于(例如)消費型產(chǎn)品和系統(tǒng)(例如，相機、電話、無線裝置、 顯示器、芯片組、機頂盒、游戲機、車輛等)中的導(dǎo)電材料。優(yōu)于需要障壁層的材料(例 如，金、銅)，在導(dǎo)電線中使用金屬間導(dǎo)電材料可限制導(dǎo)體到(例如)由硅制成的半導(dǎo) 體襯底中的電遷移和擴散。優(yōu)于需要襯墊的金屬(例如，鎢)，包括金屬間導(dǎo)電材料的 導(dǎo)電線還可粘附到半導(dǎo)體襯底。包括金屬間導(dǎo)電材料的導(dǎo)電線還可比需要襯墊來保護導(dǎo) 體的材料(例如，鉬、銅)更具環(huán)境穩(wěn)定性。因此，包括金屬間導(dǎo)電材料的導(dǎo)電線可特 別適于用作(例如)細線互連件。
在一個實施例中，本發(fā)明提供一種包括一段具有縱向尺寸的連續(xù)金屬間導(dǎo)電材料的 導(dǎo)電線，所述縱向尺寸由可連接到集成電路的第一組件的第一末端和可連接到集成電路 的第二組件的第二末端界定。
包括金屬間導(dǎo)電材料的導(dǎo)電線可用于建構(gòu)互連件的第一層級(例如，局部互連件)、 水平互連件(例如，層間電介質(zhì)之間的互連件)，和/或?qū)踊虿煌瑢蛹壷g的垂直連接件 (例如，觸點、通路等)。如本文中所使用，關(guān)于襯底組合件的基礎(chǔ)半導(dǎo)體層來解釋方向 (例如，上、下等)和定向(例如，水平、垂直等)，而與襯底組合件在三維空間中的定 向無關(guān)。另外，本文中關(guān)于互連件而使用的術(shù)語"垂直"和"水平"未必意味著互連件 沿著相對于基礎(chǔ)半導(dǎo)體層水平或垂直的單一平面放置，而是，當互連件是水平(但未必 平行)時，其在與基礎(chǔ)半導(dǎo)體層相同的方向上(例如，沿一層級)延伸，且當互連件是 垂直時，其在形成于基礎(chǔ)半導(dǎo)體層上的一個或一個以上層或引線之間延伸。舉例來說， 水平互連件可沿著一層級形成于不規(guī)則結(jié)構(gòu)上，以使水平互連件不沿單一平面放置。因 此，包括金屬間導(dǎo)電材料的導(dǎo)電線可形成局部互連件、層間電介質(zhì)之間的互連件、通路、 觸點等。
6本文中所使用的"半導(dǎo)體襯底"或"襯底組合件"指代半導(dǎo)體襯底，例如基礎(chǔ)半導(dǎo) 體層或上面形成有一個或一個以上層、結(jié)構(gòu)或區(qū)域的半導(dǎo)體襯底?；A(chǔ)半導(dǎo)體層通常為 晶片上最下面的硅材料層或沉積在另一材料上的硅層(例如，藍寶石上硅)。當參考半 導(dǎo)體襯底或襯底組合件時，可能先前已使用各種工藝步驟來形成或界定一個或一個以上 集成電路組件。如本文中所使用，術(shù)語"集成電路組件"通常指代區(qū)域、結(jié)、結(jié)構(gòu)、特 征和/或開口，例如觸點(包括第一層級觸點)、電極、源極、漏極、晶體管、有效區(qū)、 植入?yún)^(qū)域、通路、互連件(包括區(qū)域互連件或形成于層間介電層之間的互連件)、觸點 開口、高縱橫比開口、電容器板、用于電容器的障壁等。
廣泛多種材料可用于形成襯底組合件，例如氧化硅、硼磷硅玻璃(BPSG)、硅(例 如，經(jīng)導(dǎo)電摻雜的多晶硅、單晶硅等)(對于本發(fā)明，將硅的適當形式簡稱為"硅"，例 如以硅晶片的形式)、正硅酸乙酯(TEOS)氧化物、旋涂玻璃(即，任選地摻雜、通過 旋涂工藝沉積的Si02薄層)、TiN、 TaN、 W、 Ru、 Al、 Cu、貴金屬等。襯底組合件還可 含有包括以下材料的層鉑，銥，氧化銥，銠，釕，氧化釕，釕酸鍶，鎳酸鑭，氮化鈦， 氮化鉭，氮化鉭硅，二氧化硅，鋁，砷化鎵，玻璃等，和構(gòu)造(例如)動態(tài)隨機存取存 儲器(DRAM)裝置、靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)裝置和鐵電存儲器(FERAM)裝 置中所使用的其它現(xiàn)有或待開發(fā)的材料。襯底組合件的所述層可直接形成于基礎(chǔ)半導(dǎo)體 層的表面上，或所述層可形成于多種層(即，表面)中的任一者(如在經(jīng)圖案化的晶片 中)上。
金屬間化合物為金屬合金的子集。金屬間化合物為由兩種或兩種以上類型的金屬原 子以界定的組成而構(gòu)成的材料，其作為均質(zhì)的復(fù)合物質(zhì)而存在，所述物質(zhì)形成通過相界 與其金屬組分和/或這些組分的混合晶體分隔的不同晶體種類。因此，金屬間化合物不同 于作為金屬相的混合物而存在的其它金屬合金。
此外，金屬間化合物通常在相對界定的組成范圍內(nèi)存在，所述組成范圍通常對應(yīng)于 金屬間化合物中的原子的比率。因此，例如，可通過提供鋁對鈦的約3:1的原子比率(即， 含約60重量％到約63重量％的鋁的組分)且接著對鋁和鈦進行熱處理以形成金屬間化 合物來形成金屬間化合物TiAl3。類似地，可通過提供鋁對銅的約2:1的原子比率(即， 含約45重量％到約47重量％的鋁的組分)且接著對鋁和銅進行熱處理以形成金屬間化 合物來形成金屬間化合物Al2Cu。在一些實施例中，金屬間化合物可以約1:1的原子比 率包括兩種 元素。在其它實施例中，金屬間化合物可以至少2:1的原子比率(例如，2:1、 3:2、 5:3、 3:1、 4:1或5:1的原子比率)包括兩種元素。金屬間化合物可具有至多約20:1 (例如，至多10:1、至多5:1或至多4:1)的原子比率。已將金屬間化合物用作(例如)導(dǎo)電金屬線的障壁層和/或粘合襯墊層。如本文中所使用，"層"指代可根據(jù)形成工藝(例如，例如濺鍍等工藝)由一個或一個以上前驅(qū)體和/或反應(yīng)物形成于襯底或襯底組合件上的任何層。術(shù)語"層"意指包括半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)專有的層，例如(但明顯不限于)障壁層、.介電層(例如，具有高介電常數(shù)的層)和導(dǎo)電層。
當已將金屬間化合物用于形成常規(guī)導(dǎo)電線的功能層時，與功能層(例如，下伏導(dǎo)電金屬層)結(jié)合使用的導(dǎo)電線的材料為主要導(dǎo)電路徑。就金屬間層與一段(例如)下伏導(dǎo)電金屬層共同延伸且沿其連續(xù)來說，金屬間層可提供次要導(dǎo)電路徑。即，金屬間層的電阻率大于下伏導(dǎo)電金屬層的電阻率，且因此，下伏導(dǎo)電金屬層的導(dǎo)電率大于金屬間層。
相比而言，將包括一段連續(xù)的如本文中所述的金屬間材料的導(dǎo)電線用作主要導(dǎo)電路線。導(dǎo)電線可具有安置在其長度的某一部分、甚至可能整個長度上的非金屬間功能材料層。然而，在與連接兩個集成電路組件的導(dǎo)電線中的金屬間材料共同延伸的任何層中的材料中，金屬間材料是導(dǎo)電線中的主要導(dǎo)電路徑。在導(dǎo)電線包括一段金屬間導(dǎo)電材料和與所述段金屬間導(dǎo)電材料共同延伸且沿其連續(xù)的非金屬間材料層的構(gòu)造中，金屬間導(dǎo)電材料擁有小于所述非金屬間材料層的電阻率。
導(dǎo)電線擁有由兩個末端界定的縱向尺寸，所述兩個末端中的每一者可連接到集成電路組件。在集成電路組件處于集成電路結(jié)構(gòu)的相同層級的實施例中，導(dǎo)電線可形成組件之間的水平連接。在集成電路組件處于集成電路結(jié)構(gòu)的不同層級上的實施例中，金屬間導(dǎo)電線可形成組件之間的垂直連接。
導(dǎo)電線包括在界定縱向尺寸的兩個末端之間連續(xù)的一段金屬間化合物。即，所述段金屬間化合物連續(xù)導(dǎo)電，能夠提供從導(dǎo)電線的一個末端到另一末端的不間斷電流。
在一些實施例中，金屬間化合物可在所述段金屬間導(dǎo)電線中始終大體上均勻。換句話說，大部分金屬間導(dǎo)電線可由相對均勻的金屬間合金構(gòu)成。在所述實施例中，歸因于制造的某些限制，可預(yù)期金屬間導(dǎo)電線內(nèi)的一些不均勻性。舉例來說，在由金屬A和金屬B形成金屬間化合物中，預(yù)期除金屬間化合物AxBy外，將留下過量的金屬A和/或金屬B。而且，多個金屬可能夠形成一系列金屬間化合物， 一些金屬間化合物具有極窄的組成范圍，而其它金屬間化合物在相當大的組成范圍內(nèi)存在。舉例來說，鈦和鋁可形成包括(例如)YTiAb和STiAl3的金屬間化合物。如本文中所使用，術(shù)語"大體上均勻"允許存在一系列金屬間化合物的替代成員和/或包括不重要的量的過量金屬。在所要金屬間化合物的溶解度范圍大于組成元素的沉積工藝的控制程度的情況下，則化合物可以其純狀態(tài)使用?？蓪⑵渌鈦黼s質(zhì)元素保持為可實現(xiàn)的低的組分(例如，通常小于約百分之一)。
8在一些實施例中，金屬間導(dǎo)電線包括一系列金屬間化合物的兩個或兩個以上金屬間化合物。在某種程度上可通過用以形成金屬間化合物的金屬的原子比率來控制一系列內(nèi)占主要地位的金屬間化合物的特定種類。舉例來說，如果化合物是由具有鋁對鈦的約3:1原子比率的組分(即，含從約60重量％到62重量％的鋁的組分)形成，則預(yù)期金屬間化合物TiAl3占主要地位。在這些實施例中的一些實施例中， 一種金屬間化合物為存在的金屬間化合物的至少95%。在其它實施例中， 一種金屬間化合物為存在的金屬間化合物的至少99%。在其它實施例中， 一種金屬間化合物為存在的金屬間化合物的至少99.9%。在另外其它實施例中， 一種金屬間化合物為存在的金屬間化合物的至少99.99%。
術(shù)語"大體上均勻"用于描述金屬間導(dǎo)電材料的組分(即，沿所述段線、但未必沿著整個導(dǎo)電線形成主要導(dǎo)電路線的金屬間材料)。導(dǎo)電線可包括額外結(jié)構(gòu)和/或特征，其無需為金屬間的。舉例來說，可將可由并非"大體上均勻"的金屬間材料的材料制成的功能層涂布在金屬間導(dǎo)電材料上或附著到金屬間導(dǎo)電材料，或另外并入到導(dǎo)電線的至少一部分中。即使所述結(jié)構(gòu)或特征局部地修改下伏金屬間導(dǎo)電材料的化學性質(zhì)，但預(yù)期所述局部化的修改處于大體上均勻的金屬間材料的范圍內(nèi)。
經(jīng)選擇以用作金屬間導(dǎo)龜材料的金屬間化合物在裝置在制造和使用期間將暴露到的溫度的范圍上應(yīng)是穩(wěn)定的。如本文中所使用，"穩(wěn)定"意指化合物在形成后不應(yīng)在后續(xù)處理或使用條件期間分解成不同化合物或元素和化合物。在一些實施例中，金屬間化合物在高達75(TC的溫度下是穩(wěn)定的。在其它實、施例中，金屬間化合物在高達55(TC的溫度下是穩(wěn)定的。在另外其它實施例中，金屬間化合物在高達35(TC的溫度下是穩(wěn)定的。
金屬間化合物應(yīng)具有足夠的導(dǎo)電率(即，足夠低的電阻率)以如所要地工作。結(jié)構(gòu)的直流電阻率通常與其長度成比例。因此，具有相對較大特定電阻的金屬間化合物可適于短距離連接。舉例來說，適于用作金屬間導(dǎo)電材料的金屬間化合物可具有高達1000 !iQcm的特定電阻。在一些實施例中，適合的金屬間化合物可具有高達100 u Qcm的特定電阻。在另外其它實施例中，適合的金屬間化合物可具有高達10 " Qcm的特定電阻。
當連接距離較短時，金屬間導(dǎo)電線的電阻與結(jié)和/或晶體管所提供的電阻相比可為不
重要的。因此，金屬間化合物可適于用于較短連接中。實際限制至少部分取決于所使用
的特定工藝和所制造的特定設(shè)計。當設(shè)計中可實現(xiàn)的最小光刻尺寸已從1微米縮小到0.1
微米時，垂直尺寸(即，膜厚度)不一定以相同速率縮小。因此，等于可以最小光尺寸
實現(xiàn)的導(dǎo)體的最大合意長度的最小光尺寸的最大數(shù)目可隨所用導(dǎo)體的厚度以及導(dǎo)體材
料的特定電阻而變化。因此，任何設(shè)計限制隨許多因素(包括(例如)材料特性、最小
光尺寸、可用的交替布線層級和特定電路設(shè)計)而變。在一些實施例中，包括金屬間導(dǎo)電材料的導(dǎo)電線可具有高達250個最小光尺寸的長
度。在其它實施例中，包括金屬間導(dǎo)電材料的導(dǎo)電線可具有高達ioo個最小光尺寸的長
度。在另外其它實施例中，包括金屬間導(dǎo)電材料的導(dǎo)電線可具有高達50個最小光尺寸的長度。
金屬間材料可包括滿足特定應(yīng)用的制造和性能要求的任何金屬間化合物。在許多實施例中，金屬間化合物可包括鋁、金、鈷、銅、鉻、鐵、鈮、鉿、鈀、鉑、鉭、鈦、釩、鋯的原子，或兩種或兩種以上前述原子的任何組合。具有鉿、鈀、鉑、鉭、鈦、釩或鋯的金屬間鋁合金作為多個化合物的系列而存在。
在某些實施例中，金屬間化合物可為金屬間鋁合金，例如Al2Au、 Al2Cu、 AlCu、FeAl3和Al3Nb。在一個特定實施例中，金屬間化合物可為Al2Cu。 Al2Cu具有對硅來說低到可忽略的溶解度，擁有合理的導(dǎo)電率，在50(TC以上的溫度下穩(wěn)定，且可由含有從約31.9重量％到約33重量％的銅的組分形成。此外，銅在Al2Cu與硅之間或在銅于鋁中的固態(tài)溶體與硅之間的配分函數(shù)是如此使得銅不易于擴散到硅中，且因此，使用Al2Cu作為金屬間導(dǎo)電材料不可能導(dǎo)致結(jié)中毒。
在其它實施例中，本發(fā)明提供形成包括兩種或兩種以上金屬(例如，第一金屬和第二金屬)的金屬間化合物的金屬間導(dǎo)電線的方法。通常，所述方法包括提供具有表面的襯底或襯底組合件；將所述金屬的層沉積在所述表面的至少一部分上；以及在足夠溫度下將所述層加熱足夠時間以形成包括所沉積金屬的金屬間化合物的層。
在一些實施例中，所述方法可包括將開口 (例如，溝槽)的圖案蝕刻到所述襯底表面中。在其它實施例中，上面沉積金屬的表面可為穿過襯底組合件的表面形成的凹穴(例如，孔、觸點開口或通路)的表面。
圖1A展示具有表面14 (例如，界定溝槽或觸點開口的表面，介電材料的表面等)的襯底組合件12。第一金屬可在表面14上沉積在第一層16中。圖1B展示作為第二層18而沉積在第一金屬層16的至少一部分上的第二金屬。如果金屬間化合物包括兩種以上金屬，則可沉積一個或一個以上任選層20，如圖1C中所示。在已沉積所述金屬層之后，在針對所述金屬層的足夠溫度下將所述層加熱足夠時間以形成圖2中所示的金屬間導(dǎo)電材料20。
再次參看圖1C，可沉積任何適合數(shù)目的任選金屬層20。任選額外層20可提供形成所要金屬間導(dǎo)電材料所必需的一種或一種以上額外金屬。在其它情況下，任選額外層20可提供先前層中已沉積的額外數(shù)量的金屬，以便(例如)提供金屬原子的所要化學當量，以形成一系列的特定金屬間種類。圖3展示一實施例，其中包括形成所要金屬間導(dǎo)電材料所需的金屬混合物的單一層22作為混合物而沉積在襯底組合件12的表面14的至少一部分上。
在通過交替層沉積形成金屬間材料的實施例中，可管理每一層的厚度，使得可以適度的時間溫度暴露(例如，小于45(TC，小于三小時)實現(xiàn)均衡的化合物組分。
無論形成為單獨層(例如，且接著進行熱處理)還是形成為混合物，可通過任何適合技術(shù)(包括(但不限于)原子層沉積(ALD)、化學氣相沉積(CVD)、電鍍、無電電鍍、蒸鍍和濺鍍)來沉積金屬。
ALD和CVD為常用于在襯底(例如，半導(dǎo)體裝置中的半導(dǎo)體襯底或介電層)上形成薄的、連續(xù)的、均勻的含金屬層的兩種氣相沉積工藝。ALD準許沉積所形成材料的單一原子層。通過ALD沉積金屬可將形成金屬間材料所必需的時間溫度暴露減到最少。
通常，通過使用任一氣相沉積工藝，在沉積腔室中氣化包括金屬間材料的一者或一者以上金屬的前驅(qū)體組分，且任選地將所述組分與一者或一者以上反應(yīng)氣體組合并引導(dǎo)到襯底和/或與襯底接觸以在襯底上形成金屬層。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易明白，可通過使用例如等離子體輔助、光輔助、激光輔助等各種相關(guān)技術(shù)以及其它技術(shù)來增強氣相沉積工藝。
通常，ALD涉及在處理腔室(即，沉積腔室)中進行的一系列沉積循環(huán)。通常，在每一循環(huán)期間，金屬原子化學吸附到沉積表面(例如，襯底組合件表面或例如來自先前ALD循環(huán)的材料的先前沉積的下伏表面)，從而形成原子的單層。此后，如果需要，可通過重復(fù)沉積工藝來沉積金屬原子的一個或一個以上后續(xù)層，直到得到所要金屬間化合物的組分范圍。
當用前驅(qū)體組分、反應(yīng)性氣體和凈化氣體(例如，惰性載體)的交替脈沖執(zhí)行時，如本文中所使用的ALD還意指包括由相關(guān)術(shù)語表示的工藝，例如"化學氣相原子層沉積"、"原子層外延"(ALE)(參見?？寺?Ackeraian)的第5,256,244號美國專利)、分子束外延(MBE)、氣體源MBE或有機金屬MBE和化學束外延。
典型的CVD工藝可在化學氣相沉積反應(yīng)器中進行，例如，可從基紐斯公司(Germs,
Inc.)(加利福尼亞州桑尼維爾市)(Sunnyvale, CA)購得商標名稱為7000的沉積腔室、
可從應(yīng)用材料公司(Applied Materials, Inc.)(加利福尼亞州圣克拉拉市)(Santa Clara，
CA)購得商標名稱為5000的沉積腔室或可從諾烏拉斯公司(Novelus, Inc.)(加利福尼
亞州圣何塞市)(San Jose, CA)購得商標名稱為Prism的沉積腔室。然而，可使用適于
執(zhí)行CVD的任何沉積腔室。
在形成Al2Cu材料的一個實施例中，使用標準光刻技術(shù)蝕刻二氧化硅(Si02)襯底
11(例如，具有與所要導(dǎo)電冶金術(shù)相同的厚度的絕緣體)以形成溝槽的圖案。在光刻技術(shù) 中使用硬式掩膜(例如，Si3N4)以界定所述圖案且在移除光致抗蝕劑層后使硬式掩膜留 在適當位置。
通過CVD沉積50A的鋁層。使用無電電鍍在所述鋁層上沉積100A的銅層。通過 CVD在所述銅層上沉積253lA的鋁層。最后，在先前的鋁層上沉積2289A的銅層。
將分層的襯底在35(TC下加熱大約一小時以形成Al2Cu。使用化學機械研磨(CMP) 以使用硬式掩膜(例如，Si3N4)作為終止層而從在蝕刻出的溝槽外部的區(qū)域移除Al2Cu。 接著研磨掉Si3N4，以使得在高處暴露氧化物且保留任何低處的氧化物。
當形成垂直連接時，可使用雙鑲嵌工藝。如果需要貫穿式晶片連接，則可蝕刻出通 孔且可通過氧化所述孔來形成絕緣體膜，或可在所述孔中沉積絕緣體并穿過所述絕緣體 蝕刻出較小的孔。可沉積形成金屬間導(dǎo)電材料的元素的交替層，使得可通過熱處理形成 金屬間導(dǎo)電材料?；蛘?，可共同沉積形成金屬間導(dǎo)電材料的元素且接著對其進行熱處理 以形成金屬間材料。
在一些實施例中，本發(fā)明提供一種集成電路，其包括一段上述連續(xù)金屬間導(dǎo)電材料 的至少一個導(dǎo)電線。如上所述，導(dǎo)電線可連接集成電路的兩個或兩個以上組件。
在另外其它實施例中，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置，其包括多個集成電路組件的半 導(dǎo)體襯底組合件和包括一段本文中所描述的連續(xù)金屬間導(dǎo)電材料的至少一個導(dǎo)電線。
本文中引用的專利、專利文獻和公開案的全部揭示內(nèi)容以全文引用方式并入，如同 每一者是個別地并入的。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易明白，在不背離本發(fā)明的范圍的情 況下對本文中所描述的實施例的各種修改和更改。應(yīng)理解，不希望本發(fā)明過度地受本文 中所陳述的說明性實施例限制，且僅以實例的方式呈現(xiàn)所述實施例，其中希望僅由所附 的本文中所陳述的權(quán)利要求書限制本發(fā)明的范圍。如本文中所使用，術(shù)語"包含"(其
與"包括"或"含有"同義)是包括性的、開放式的，且不排除額外的未敘述的要素或 方法步驟。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)電線，其包含一段具有縱向尺寸的連續(xù)金屬間導(dǎo)電材料，所述縱向尺寸由可連接到集成電路的第一組件的第一末端和可連接到集成電路的第二組件的第二末端界定。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的導(dǎo)電線，其中金屬間導(dǎo)電材料提供主要導(dǎo)電路線。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的導(dǎo)電線，其中所述金屬間導(dǎo)電材料包含鋁合金。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的導(dǎo)電線，其中所述鋁合金包含金、鈷、銅、鉻、鐵、鈮、鉿、鈀、鉑、鉭、鈦、釩、鋯或其組合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的導(dǎo)電線，其中所述鋁合金包含金、鈷、銅、鉻、鐵、鈮或其 組合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的導(dǎo)電線，其中所述鋁合金包含銅。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的導(dǎo)電線，其中所述鋁合金具有Al2Cu的原子組分。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電線，其中所述段連續(xù)的金屬間導(dǎo)電材料是大體上均勻 的。
9. 一種集成電路，其包含集成電路的第一組件； 集成電路的第二組件；以及至少一個導(dǎo)電線，其包含一段具有縱向尺寸的連續(xù)金屬間導(dǎo)電材料，所述縱向尺 寸由連接到所述集成電路的所述第一組件的第一末端和連接到所述集成電路的所 述第二組件的第二末端界定，其中所述金屬間導(dǎo)電材料提供所述第一末端與所述第 二末端之間的主要導(dǎo)電路徑。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的集成電路，其中所述第一組件和所述第二組件為所述集成電 路的有源裝置的部分且所述導(dǎo)電線是其之間的局部互連件。
11. 一種半導(dǎo)體裝置，其包含襯底組合件，其包含多個集成電路組件；以及至少一個導(dǎo)電線，其包含一段具有縱向尺寸的連續(xù)金屬間導(dǎo)電材料，所述縱向尺 寸由連接到第一集成電路的第一末端和連接到第二集成電路組件的第二末端界定， 其中所述金屬間導(dǎo)電材料提供所述第一末端與所述第二末端之間的主要導(dǎo)電路徑。
12. —種形成金屬間導(dǎo)電線的方法，其包含提供具有表面的襯底組合件；將包含第一金屬的至少一個層沉積在所述表面的至少一部分上； 將包含第二金屬的至少一個層沉積在所述第一金屬的所述層的至少一部分上；以及對包含所述第一金屬的所述層和包含所述第二金屬的所述層進行熱處理以形成 包含所述第一金屬和所述第二金屬的金屬間化合物的層。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其進一步包含將一個或一個以上開口的圖案蝕刻到 所述表面中，其中將所述至少一個金屬層沉積在所述圖案的至少一部分中。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其進一步包含將所述第一金屬的第二層沉積在第二金屬的所述層的至少一部分上；以及 將所述第二金屬的第二層沉積在所述第一金屬的所述第二層的至少一部分上。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述第一金屬或所述第二金屬為鋁。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述第一金屬或所述第二金屬為銅。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其進一步包含將包含第三金屬的至少一個層沉積在 所述第一金屬的所述層的至少一部分上或沉積在所述第二金屬的所述層的至少一 部分上，且其中對所述層進行熱處理包含形成包含所述第一金屬、所述第二金屬和 所述第三金屬的金屬間化合物的層。
18. —種形成金屬間導(dǎo)電線的方法，其包含提供具有表面的襯底組合件；將至少第一金屬和第二金屬的混合物沉積在所述襯底組合件的至少一部分上，其 中所述混合物包含處于有效用于形成金屬間化合物的化學計量比例的所述第一金 屬和所述第二金屬；以及對所述混合物進行熱處理以形成包含所述第一金屬和所述第二金屬的所述金屬 間化合物的層。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其進一步包含將一個或一個以上開口的預(yù)定圖案蝕 刻到所述表面中，其中將所述混合物沉積在所述圖案的至少一部分中。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述混合物進一步包含第三金屬，其中所述第 一金屬、第二金屬和第三金屬處于有效用于形成所述金屬間化合物的化學計量比 例；且其中對所述混合物進行熱處理以形成包含所述第一金屬、所述第二金屬和所述第 三金屬的所述金屬間化合物的層。
21. —種形成垂直導(dǎo)電線的方法，其包含:提供互連結(jié)構(gòu)，所述互連結(jié)構(gòu)包含 至少一個導(dǎo)電觸點，和絕緣材料層，其覆蓋所述至少一個導(dǎo)電觸點； 通過在所述絕緣材料層中形成開口來暴露所述導(dǎo)電觸點的至少一部分； 將包含第一金屬的至少一個層沉積在所述開口的至少一部分中； 將包含第二金屬的至少一個層沉積在第一金屬的所述層的至少一部分上；以及 對包含所述第一金屬的所述層和包含所述第二金屬的所述層進行熱處理以形成 包含所述第一金屬和所述第二金屬的金屬間化合物的層。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其進一步包含將包含第三金屬的至少一個層沉積在 所述第二金屬的所述層的至少一部分上，且其中對包含所述第一金屬的所述層、包 含所述第二金屬的所述層和包含所述第三金屬的所述層進行熱處理以形成包含所 述第一金屬、所述第二金屬和所述第三金屬的金屬間化合物的層。
23. —種形成垂直導(dǎo)電線的方法，其包含提供互連結(jié)構(gòu)，所述互連結(jié)構(gòu)包含 至少一個導(dǎo)電觸點，和絕緣材料層，其覆蓋所述至少一個導(dǎo)電觸點； 通過在所述絕緣材料層中形成開口來暴露所述導(dǎo)電觸點的至少一部分； 將包含至少第一金屬和第二金屬的混合物沉積在所述開口的至少一部分中，其中所述混合物包含處于有效用于形成金屬間化合物的化學計量比例的所述第一金屬和所述第二金屬；以及對所述混合物進行熱處理以形成包含所述第一金屬和所述第二金屬的所述金屬間化合物的層。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述混合物進一步包含第三金屬，其中所述第 一金屬、第二金屬和第三金屬處于有效用于形成所述金屬間化合物的化學計量比 例；且其中對所述混合物進行熱處理以形成包含所述第一金屬、所述第二金屬和所述第 三金屬的所述金屬間化合物的層。
全文摘要
本發(fā)明揭示金屬間導(dǎo)電材料，其用于形成集成電路中的互連件。在一些情況下，所述金屬間導(dǎo)電材料可為金屬間鋁合金。
文檔編號H01L21/02GK101689503SQ200880024113
公開日2010年3月31日 申請日期2008年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月3日
發(fā)明者保羅·A·法勒 申請人:美光科技公司