本公開(kāi)總體上涉及半導(dǎo)體器件，具體地涉及具有電連接至導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的金屬結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)：

金屬結(jié)構(gòu)諸如功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的功率金屬化系統(tǒng)通常通過(guò)電化學(xué)金屬圖案電鍍而形成，并且可以形成用于在半導(dǎo)體裸片中形成的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的端子或者鍵合焊盤。金屬擴(kuò)散阻擋層防止金屬原子從金屬結(jié)構(gòu)擴(kuò)散到在半導(dǎo)體裸片中的結(jié)構(gòu)中。

需要改進(jìn)形成在半導(dǎo)體裸片的表面上的金屬結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求項(xiàng)的主題來(lái)實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求項(xiàng)涉及另外的實(shí)施例。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體裸片，該半導(dǎo)體裸片包括導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。包含第一金屬的金屬結(jié)構(gòu)電連接至導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其中輔助層堆疊夾設(shè)在導(dǎo)電結(jié)構(gòu)與金屬結(jié)構(gòu)之間。輔助層堆疊包括粘附層，該粘附層包含第二金屬；以及金屬擴(kuò)散阻擋層，該金屬擴(kuò)散阻擋層在粘附層與導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之間。粘附層包含該第一金屬和第二金屬。

根據(jù)另一實(shí)施例，半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體裸片，該半導(dǎo)體裸片包括導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。金屬結(jié)構(gòu)電連接至導(dǎo)電結(jié)構(gòu)并且包含第一金屬。輔助層堆疊夾設(shè)在導(dǎo)電結(jié)構(gòu)與金屬結(jié)構(gòu)之間并且包括粘附層，該粘附層包含第二金屬；金屬擴(kuò)散阻擋層，該金屬擴(kuò)散阻擋層在粘附層與導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之間；以及輔助阻擋層，該輔助阻擋層在粘附層與金屬結(jié)構(gòu)之間。

根據(jù)另一實(shí)施例，制造半導(dǎo)體器件的方法包括：形成包括導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體襯底。在導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的第一部分上形成前體輔助層堆疊，其中前體輔助層堆疊包括前體粘附層和阻擋層，該阻擋層在前體粘附層與導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之間，以及其中前體粘附層包含第二金屬。在前體輔助層堆疊上，形成包含第一金屬的金屬結(jié)構(gòu)。通過(guò)前體輔助層堆疊的部分，形成包含第一金屬和第二金屬的粘附層。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過(guò)閱讀以下詳細(xì)說(shuō)明和對(duì)應(yīng)附圖會(huì)認(rèn)識(shí)到附加的特征和優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

所附附圖被包含進(jìn)來(lái)以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且被包含在本說(shuō)明書中并且構(gòu)成本說(shuō)明書的一部分。附圖圖示了本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，并且同說(shuō)明書一起用于說(shuō)明本發(fā)明的原理。本發(fā)明的其它實(shí)施例和預(yù)期優(yōu)點(diǎn)將由于通過(guò)參考以下詳細(xì)說(shuō)明得到更好地理解而容易理解。

圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有在金屬結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之間的輔助層堆疊的半導(dǎo)體器件的部分的示意性豎直截面圖。

圖2A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有在金屬結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之間的輔助層堆疊的半導(dǎo)體器件的部分的示意性豎直截面圖，其中導(dǎo)電結(jié)構(gòu)形成在半導(dǎo)體部分中。

圖2B是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有在金屬結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之間的輔助層堆疊的半導(dǎo)體器件的部分的示意性豎直截面圖，其中形成在半導(dǎo)體部分中的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)被介電鈍化層覆蓋。

圖2C是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有在金屬結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之間的輔助層堆疊的半導(dǎo)體器件的部分的示意性豎直截面圖，其中布線線路形成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。

圖2D是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有在金屬結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之間的輔助層堆疊的半導(dǎo)體器件的部分的示意性豎直截面圖，其中導(dǎo)電結(jié)構(gòu)形成在半導(dǎo)體部分的背側(cè)上。

圖2E是根據(jù)另一實(shí)施例的具有在金屬結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之間的輔助層堆疊的半導(dǎo)體器件的部分的示意性豎直截面圖。

圖3A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有夾設(shè)在金屬結(jié)構(gòu)與接觸結(jié)構(gòu)之間的輔助層堆疊的半導(dǎo)體器件的部分的示意性豎直截面圖，其中金屬結(jié)構(gòu)包括粘附層的金屬原子。

圖3B是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有夾設(shè)在金屬結(jié)構(gòu)與接觸結(jié)構(gòu)之間的輔助層堆疊的半導(dǎo)體器件的部分的示意性豎直截面圖，其中輔助阻擋層在粘附層與金屬結(jié)構(gòu)之間。

圖4A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的部分的截面的FIB(聚焦離子束)圖像，該實(shí)施例涉及粘附層和包含該粘附層的擴(kuò)散金屬原子的金屬結(jié)構(gòu)。

圖4B是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的部分的截面圖的FIB圖像，該實(shí)施例涉及由第二金屬和金屬結(jié)構(gòu)的第一金屬的合金形成的粘附層。

圖5是根據(jù)另一實(shí)施例的具有在功率金屬化與布線層之間的輔助層堆疊的功率半導(dǎo)體器件的示意性豎直截面圖。

圖6A是半導(dǎo)體襯底的部分的示例性豎直截面圖，用于圖示在沉積了金屬擴(kuò)散阻擋層之后制造根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有粘附層的半導(dǎo)體器件的方法，該實(shí)施例涉及由合金形成的粘附層。

圖6B是在金屬擴(kuò)散阻擋層上形成合金形成層和前體粘附層之后圖6A的半導(dǎo)體襯底部分的示意性豎直截面圖。

圖6C示出了在通過(guò)使前體粘附層和合金形成層合金化而形成的粘附層上形成電鍍掩膜之后圖6B的半導(dǎo)體襯底部分。

圖6D是在通過(guò)電化學(xué)金屬圖案電鍍形成金屬結(jié)構(gòu)之后圖6C的半導(dǎo)體襯底部分的示意性截面圖。

圖6E是在將包含在粘附層中的擴(kuò)散金屬原子熱處理到金屬結(jié)構(gòu)中之后圖6D的半導(dǎo)體襯底部分的示意性截面圖。

圖7A是半導(dǎo)體襯底的部分的示意性豎直截面圖，用于圖示在形成電鍍掩膜之后制造具有根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有粘附層的半導(dǎo)體器件的方法，其中前體粘附層的原子擴(kuò)散到金屬結(jié)構(gòu)中。

圖7B是在前體粘附層的原子擴(kuò)散到通過(guò)電化學(xué)金屬圖案電鍍形成的金屬結(jié)構(gòu)中之后圖7A的半導(dǎo)體襯底部分的示意性豎直截面圖。

圖8A是半導(dǎo)體襯底的部分的示意性豎直截面圖，用于圖示在沉積合金形成層和前體粘附層之后制造根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有粘附層的半導(dǎo)體器件的方法，該實(shí)施例涉及在金屬結(jié)構(gòu)與粘附層之間的輔助阻擋層。

圖8B是在將輔助阻擋層沉積在由前體粘附層和合金形成層形成的粘附層上之后圖8A的半導(dǎo)體襯底部分的示意性豎直截面圖。

圖8C是在通過(guò)電化學(xué)金屬圖案電鍍形成金屬結(jié)構(gòu)之后圖8B的半導(dǎo)體襯底部分的示意性截面圖。

具體實(shí)施方式

在以下詳細(xì)說(shuō)明中參照對(duì)應(yīng)附圖，對(duì)應(yīng)附圖構(gòu)成本詳細(xì)說(shuō)明的一部分，并且以圖示的方式在其中示出了可以實(shí)踐本發(fā)明的具體實(shí)施例。應(yīng)理解，可以使用其它實(shí)施例，并且在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以作出結(jié)構(gòu)上或者邏輯上的改變。例如，針對(duì)一個(gè)實(shí)施例圖示或描述的特征可以用于其它實(shí)施例，或者與其它實(shí)施例結(jié)合以產(chǎn)生另一實(shí)施例。本發(fā)明意在包括這種修改和變型。使用特定語(yǔ)言對(duì)示例進(jìn)行描述，該特定語(yǔ)言不應(yīng)該理解為對(duì)所附權(quán)利要求書的范圍進(jìn)行限制。附圖未按比例繪制，并且僅用作圖示之目的。為清楚起見(jiàn)，如果沒(méi)有另行說(shuō)明，那么在不同附圖中通過(guò)相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相同的元件。

術(shù)語(yǔ)“具有”、“包含”、“包括”等是開(kāi)放性術(shù)語(yǔ)，并且這些術(shù)語(yǔ)表示存在所述結(jié)構(gòu)、元件者特征的，但也不排除存在其它元件或者特征?！耙弧?、“一個(gè)”和“該”旨在包括復(fù)數(shù)形式和單數(shù)形式，除非上下文另有明確指示。

術(shù)語(yǔ)“電連接”描述了在電連接的元件之間的永久低歐姆連接，例如，在相關(guān)元件之間的直接接觸、或者經(jīng)由金屬和/或高摻雜半導(dǎo)體的低歐姆連接。術(shù)語(yǔ)“電耦合”包括：可以在電耦合的元件之間設(shè)置一種或多種用于信號(hào)傳輸?shù)闹虚g元件，例如，可控制為在第一狀態(tài)下臨時(shí)提供低歐姆連接并且在第二狀態(tài)下臨時(shí)提供高歐姆電去耦合的元件。

附圖通過(guò)在摻雜類型“n”或者“p”旁標(biāo)注“-”或者“+”來(lái)圖示相對(duì)摻雜濃度。例如，“n-”指比“n”摻雜區(qū)域的摻雜濃度更低的摻雜濃度，而“n+”摻雜區(qū)域具有比“n”摻雜區(qū)域的摻雜濃度更高的摻雜濃度。相對(duì)摻雜濃度相同的摻雜區(qū)域并不一定具有相同的絕對(duì)摻雜濃度。例如，兩個(gè)“n”摻雜的不同區(qū)域可以具有相同或者不同的絕對(duì)摻雜濃度。

圖1示出了半導(dǎo)體器件500，該半導(dǎo)體器件500可以是用于切換或者整流大于10mA(例如，大于100mA、或者1A、或者10A、或者100A)的負(fù)載電流的功率半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體器件500可以是功率半導(dǎo)體二極管并且/或者可以包括晶體管單元。例如，半導(dǎo)體器件500可以是IGFET(絕緣柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管)或者可以包括IGFET，例如，MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體FET)，其在通常意義中包括具有金屬柵極的FET以及具有非金屬柵極的FET、溝槽場(chǎng)板FET、超結(jié)FET、或者集成了功率MOSFET的晶體管單元和例如采用CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)技術(shù)的邏輯和/或驅(qū)動(dòng)器電路的低壓晶體管單元的智能FET集成晶體管單元、IGBT(絕緣柵極雙極晶體管)、或者M(jìn)CD(MOS控制二極管)。

半導(dǎo)體器件500包括半導(dǎo)體裸片900，該半導(dǎo)體裸片900包括導(dǎo)電結(jié)構(gòu)150，其中導(dǎo)電結(jié)構(gòu)150可以從主表面901延伸到半導(dǎo)體裸片900中或者可以形成為與半導(dǎo)體裸片900的主表面901相距一定距離。主表面901可以在形成有布線層和晶體管單元的正側(cè)處，或者與該正側(cè)相對(duì)。

例如，半導(dǎo)體裸片900可以包括半導(dǎo)體部分，該半導(dǎo)體部分包括導(dǎo)電結(jié)構(gòu)150，其中導(dǎo)電結(jié)構(gòu)150可以是重?fù)诫s區(qū)域或者來(lái)自非半導(dǎo)體材料的另外的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。根據(jù)另一實(shí)施例，半導(dǎo)體裸片900進(jìn)一步包括在半導(dǎo)體部分的第一表面上的介電結(jié)構(gòu)，并且形成在介電結(jié)構(gòu)的與半導(dǎo)體部分相對(duì)的一側(cè)的布線板中的布線線路形成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)150。

在圖示的實(shí)施例中，半導(dǎo)體裸片900包括直接沿著在半導(dǎo)體裸片900的正側(cè)處的主表面901的介電鈍化層200，其中半導(dǎo)體裸片900的主表面901可以是近似平面的或者可以由共面表面部分所跨的平面來(lái)限定。主表面901的法線限定豎直方向。與半導(dǎo)體裸片900的主表面901平行的方向是水平方向。

鈍化層200可以是均質(zhì)層或者可以是包括兩個(gè)或者更多個(gè)介電材料子層的層堆疊，例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、硅酸玻璃(例如，USG(未摻雜硅酸玻璃)、BSG(硼硅酸玻璃)、PSG(磷硅酸玻璃)、BPSG(硼磷硅酸玻璃)、FSG(氟硅酸玻璃)或者OSG(有機(jī)硅酸玻璃)、SOG(旋涂玻璃))、或者介電樹(shù)脂(例如，聚酰亞胺)。

金屬結(jié)構(gòu)350形成在主表面901上。金屬結(jié)構(gòu)350是最終的金屬化平面的一部分，該最終金屬化平面是在主表面901上方的最上的金屬化平面，并且是半導(dǎo)體器件500的最外的金屬化平面。金屬結(jié)構(gòu)350可以包括接觸部分355，該接觸部分355通過(guò)在鈍化層200中的開(kāi)口延伸至導(dǎo)電結(jié)構(gòu)150或者延伸到導(dǎo)電結(jié)構(gòu)150中。金屬結(jié)構(gòu)350可以包含第一金屬作為主要成分，其中該主要成分為具有最高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的成分。第一金屬可以為銅(Cu)、鋁(Al)或者銀(Ag)，并且金屬結(jié)構(gòu)350的基礎(chǔ)材料可以為銀(Ag)、銅(Cu)、銅合金、鋁(Al)、鋁合金、或者可以包含另外的成分的銅鋁合金。除了基礎(chǔ)材料之外，金屬結(jié)構(gòu)350可以包含另外的成分，例如，擴(kuò)散到基礎(chǔ)材料中的另外的金屬的原子358。

金屬結(jié)構(gòu)350的豎直延伸可以是至少500nm，例如，至少2μm或者至少5μm。

輔助層堆疊320夾設(shè)在金屬結(jié)構(gòu)350與半導(dǎo)體裸片900之間。延伸穿過(guò)介電鈍化層200的這部分金屬結(jié)構(gòu)350可以形成接觸部分355。

輔助層堆疊320包括至少粘附層325和金屬擴(kuò)散阻擋層321，該金屬擴(kuò)散阻擋層321在粘附層325與半導(dǎo)體裸片900之間。

金屬擴(kuò)散阻擋層321阻擋至少第一金屬的原子的擴(kuò)散，并且也可以阻擋另外的金屬原子的擴(kuò)散。金屬擴(kuò)散阻擋層321可以是通過(guò)鈦化鎢(TiW)或者鎢(W)和鈦(Ti)濺射的層、鈦層(Ti)、氮化鈦層(TiN)、鎢層(W)、氮化鉭層(TaN)、或者鉭層(Ta)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，金屬擴(kuò)散阻擋層321是包含70wt％至95wt％的鎢(W)和5wt％至30wt％的鈦(Ti)的濺射層。

粘附層325包含具有至少80wt％的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的作為主要成分或者作為次要成分的第二金屬，該第二金屬不是第一金屬。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，粘附層325包含純鈦(Ti)、純鋁(Al)、或者鋁銅合金Al_xCu_y，其中x＝80％至99.5％，并且y＝100％-x。第二金屬具有比第一金屬更大的對(duì)于金屬擴(kuò)散阻擋層的一種或者多種成分的束縛能。另外，第二金屬可以與第一金屬形成合金，例如，固溶體或者金屬間相。進(jìn)一步地，第二金屬的楊氏模量可以低于第一金屬的楊氏模量。例如，第一金屬的楊氏模量可以超過(guò)第二金屬的楊氏模量至少20％。

例如，第一金屬為銅，并且第二金屬可以為鋁(Al)、金(Au)、銀(Ag)、錫(Sn)、鋅(Zn)、鉛(Pb)、或者鎳(Ni)。粘附層325可以包含另外的成分，例如，第一金屬和/或選自鋁(Al)、金(Au)、銀(Ag)、錫(Sn)、鋅(Zn)、鉛(Pb)和鎳(Ni)中的至少一種另外的金屬。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一金屬為具有大約120GPa的楊氏模量的銅(Cu)，并且第二金屬為具有大約70GPa的楊氏模量的鋁(Al)。

典型功率金屬化系統(tǒng)包括：功率金屬(例如，銅)的較厚金屬化層，以及防止功率金屬的原子擴(kuò)散到半導(dǎo)體裸片中的擴(kuò)散阻擋層。在功率金屬與擴(kuò)散阻擋層的成分之間的束縛能可以為低。另外，典型金屬擴(kuò)散阻擋層的熱膨脹系數(shù)可以較大地偏離功率金屬的熱膨脹系數(shù)?？商娲鼗蛘吡硗獾?，典型的金屬擴(kuò)散阻擋層僅僅提供至來(lái)自例如銅的金屬結(jié)構(gòu)的純的粘附(pure adhesion)。結(jié)果，當(dāng)重復(fù)接通和切斷功率開(kāi)關(guān)器件時(shí)所生成的循環(huán)熱應(yīng)力傾向于使金屬化層與阻擋層局部地分層。功率半導(dǎo)體器件的傾向于分層的部分可能會(huì)局部過(guò)熱，并且功率半導(dǎo)體器件可能會(huì)受到不可挽回的損壞。

相反，在適當(dāng)熱處理之后，包含與第一金屬不同的、并且選自鋁(Al)、金(Au)、銀(Ag)、錫(Sn)、鋅(Zn)、鉛(Pb)和鎳(Ni)的至少一種第二金屬的粘附層，形成至基底金屬擴(kuò)散阻擋層321的高鍵合能量的強(qiáng)鍵合。

另外，第二金屬可以溶入第一金屬中從而使得第一金屬和第二金屬形成第二金屬在第一金屬中的固溶體，第一金屬充當(dāng)溶劑。在固溶體中，第二金屬的原子替代在第一金屬的晶格中的第一金屬的原子，或者可以間隙地結(jié)合在晶格中。可替代地或者另外地，第一金屬和第二金屬可以形成金屬間相，在該金屬間相中，第一金屬和第二金屬的原子有序地布置到晶體的不同部位中，并且在該金屬間相中，形成包含這兩種金屬的晶胞。對(duì)于固溶體和金屬間相兩者而言，在第一金屬和第二金屬的原子之間的相互作用改進(jìn)了金屬結(jié)構(gòu)350在金屬擴(kuò)散阻擋層321上的粘附。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第二金屬的擴(kuò)散到第一金屬的原子矩陣中的原子形成粘附層325，該粘附層325具有至金屬擴(kuò)散阻擋層321和金屬結(jié)構(gòu)兩者的高的鍵合能量，并且在第一金屬與第二金屬之間不形成金屬間相。

在粘附層325中，第一金屬的原子可以對(duì)與在金屬結(jié)構(gòu)350中的第一金屬的原子更高的鍵合能量有貢獻(xiàn)。第二金屬的原子可以具有與金屬擴(kuò)散阻擋層321的成分更高的鍵合能量?？商娲鼗蛘吡硗獾?，粘附層325可以具有比金屬結(jié)構(gòu)350更低的楊氏模量，從而減少在金屬結(jié)構(gòu)350與金屬擴(kuò)散阻擋層321之間的熱機(jī)械應(yīng)力。金屬結(jié)構(gòu)350可以包含高達(dá)10wt％的第二金屬，其中第二金屬的濃度可以隨著與粘附層325相距的距離的增加而降低。

根據(jù)另一實(shí)施例，第二金屬不與第一金屬相互作用，并且形成不具有第一金屬但是比金屬結(jié)構(gòu)350更易延展的粘附層325，以緩和在金屬結(jié)構(gòu)350與金屬擴(kuò)散阻擋層321之間的熱機(jī)械應(yīng)力。

第二金屬形成與金屬擴(kuò)散阻擋層321的成分中的至少一種成分的強(qiáng)鍵合，該金屬擴(kuò)散阻擋層321可以包含鎢(W)和鈦(Ti)，例如90wt％的W和10wt％的Ti。另外，第二金屬的楊氏模量可以顯著低于第一金屬的楊氏模量，從而使得粘附層325比金屬結(jié)構(gòu)350更易延展。結(jié)果，粘附層325可以在一定程度上補(bǔ)償金屬擴(kuò)散阻擋層321和金屬結(jié)構(gòu)350的不同的熱膨脹系數(shù)，例如，在輔助阻擋層使粘附層325與金屬結(jié)構(gòu)350分離的情況下。根據(jù)其它實(shí)施例，例如，在金屬結(jié)構(gòu)350與粘附層325之間未形成輔助阻擋層的情況下，在適當(dāng)?shù)臒崽幚砥陂g第二金屬的原子可以擴(kuò)散到金屬結(jié)構(gòu)350中。

粘附層325可以提供至金屬擴(kuò)散阻擋層321的高的鍵合能量并且/或者可以減少在金屬結(jié)構(gòu)350與金屬擴(kuò)散阻擋層321之間的熱機(jī)械應(yīng)力。

圖2A涉及在金屬結(jié)構(gòu)350與半導(dǎo)體部分100(即，功率半導(dǎo)體二極管)之間具有廣的接觸面積區(qū)域(area)的半導(dǎo)體器件500。半導(dǎo)體部分100包括可以形成例如陽(yáng)極區(qū)域的摻雜區(qū)域154。如上所描述的并且包括至少金屬擴(kuò)散阻擋層321和粘附層325的輔助層堆疊320可以?shī)A設(shè)在金屬結(jié)構(gòu)350與半導(dǎo)體裸片900之間，并且可以直接鄰接摻雜區(qū)域154和金屬結(jié)構(gòu)350兩者。金屬結(jié)構(gòu)350可以由第一金屬(例如，銅)形成，并且可以包括第二金屬(例如，源自輔助層堆疊320的鋁)的原子358，其中第一金屬和第二金屬可以形成金屬間相或者固溶體。

圖2B至圖2E的半導(dǎo)體器件500可以是基于半導(dǎo)體裸片900的功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件，包括電子元件，例如，二極管或者晶體管單元TC，該晶體管單元可以是控制與半導(dǎo)體部分100的第一表面101平行的負(fù)載電流的平面晶體管單元、或者用于控制在豎直方向上通過(guò)半導(dǎo)體部分100的負(fù)載電流的豎直晶體管單元TC。

半導(dǎo)體裸片900的半導(dǎo)體部分100包括一個(gè)或者多個(gè)摻雜區(qū)域154，該摻雜區(qū)域154可以是，例如，晶體管單元TC的源極區(qū)、本體區(qū)或者漏極區(qū)。半導(dǎo)體裸片900進(jìn)一步包括覆蓋半導(dǎo)體部分100的第一表面101的部分的介電結(jié)構(gòu)210。

在半導(dǎo)體裸片900的主表面901上的金屬結(jié)構(gòu)350延伸穿過(guò)在介電結(jié)構(gòu)210中的開(kāi)口。

圖2C涉及具有半導(dǎo)體裸片900的半導(dǎo)體器件500，包括在半導(dǎo)體部分100的具有如參照?qǐng)D2B所描述的晶體管單元TC的第一表面101上形成的介電結(jié)構(gòu)210。介電結(jié)構(gòu)210使布線線路152與半導(dǎo)體部分100分離。接觸過(guò)孔153延伸穿過(guò)在介電結(jié)構(gòu)210中的開(kāi)口，并且將布線線路152與在半導(dǎo)體部分100中的摻雜區(qū)域154電連接。層間電介質(zhì)220覆蓋介電材料210和布線線路152。金屬結(jié)構(gòu)350延伸穿過(guò)在層間電介質(zhì)220中的開(kāi)口，并且電連接至布線線路152。如上所描述的輔助層堆疊320可以?shī)A設(shè)在金屬結(jié)構(gòu)350與布線線路152之間。

在圖2D中，半導(dǎo)體裸片900包括多個(gè)晶體管單元TC和多個(gè)空間上分離的摻雜區(qū)域154，該多個(gè)空間上分離的摻雜區(qū)域154可以沿著或者接近半導(dǎo)體部分100的第一表面101形成。延伸穿過(guò)介電結(jié)構(gòu)210的接觸過(guò)孔153，可以將第一負(fù)載電極370與在半導(dǎo)體器件500的正側(cè)處的摻雜區(qū)域154電連接。

在背側(cè)上，另外的摻雜區(qū)域156可以沿著半導(dǎo)體部分100的第二表面102形成，其中第二表面102與第一表面101相對(duì)。如上所描述的并且包括至少金屬擴(kuò)散阻擋層321和粘附層325的輔助層堆疊320夾設(shè)在第二表面102與金屬結(jié)構(gòu)350之間，該金屬結(jié)構(gòu)350主要基于第一金屬并且可以包含第二金屬(例如，源自輔助層堆疊320的鋁)的原子358。

圖2E的半導(dǎo)體器件500將用于第一金屬結(jié)構(gòu)和第二金屬結(jié)構(gòu)350x、350y的輔助層堆疊320x、320y組合在半導(dǎo)體裸片900的相對(duì)側(cè)上。

第一金屬結(jié)構(gòu)350x電連接至在半導(dǎo)體裸片900的第一側(cè)處的第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)150x，其中第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)150x可以是摻雜區(qū)域或者如圖所示的布線線路。第二金屬結(jié)構(gòu)350y電連接至在半導(dǎo)體裸片900的與第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)處的第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)150y，其中第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)150y可以是摻雜區(qū)域。第一輔助層堆疊320x夾設(shè)在第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)150x與第一金屬結(jié)構(gòu)350x之間。第二輔助層堆疊320y夾設(shè)在第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)150y與第二金屬結(jié)構(gòu)350y之間。

第一金屬結(jié)構(gòu)350x可以包含另外的第一金屬作為第二金屬結(jié)構(gòu)350y，例如，第一金屬結(jié)構(gòu)350x可以包含銅或者鋁作為主要成分，而第二金屬結(jié)構(gòu)350y可以包含例如銀(Ag)作為主要成分。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一金屬結(jié)構(gòu)和第二金屬結(jié)構(gòu)350x、350y包含相同的金屬作為主要成分。

第一輔助層堆疊和第二輔助層堆疊320x、320y可以具有根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的配置中的任一種，其中第一輔助層堆疊和第二輔助層堆疊320x、320y可以具有相同的內(nèi)部配置和層順序或者不同的配置。

圖3A涉及具有包含第二金屬的擴(kuò)散原子358的金屬結(jié)構(gòu)350的各個(gè)實(shí)施例，并且示出了沿著穿過(guò)具有金屬結(jié)構(gòu)350的半導(dǎo)體器件500的豎直截面的、第二金屬的原子358的分布。暗點(diǎn)與檢測(cè)到的第二金屬的原子358相對(duì)應(yīng)。第二金屬的原子358沿著至金屬擴(kuò)散阻擋層321的界面和至金屬結(jié)構(gòu)350的暴露表面351兩者高密度地存在。

第二金屬的原子358沿著與金屬擴(kuò)散阻擋層321的界面累積。由于與金屬擴(kuò)散阻擋層321的材料的高鍵合能量的作用，第二金屬的原子358提供了至金屬擴(kuò)散阻擋層321的良好粘附。與金屬結(jié)構(gòu)350的第一金屬組合，第二金屬的原子358可以形成在粘附層325，在該粘附層325中第二金屬的原子358溶解在第一原子的矩陣中，并且/或者在該粘附層325中第一金屬和第二金屬形成金屬間相，其中在這兩種情況下粘附層325都減少了金屬結(jié)構(gòu)350發(fā)生分層的傾向。

在第一金屬為銅并且第二金屬為鋁的一個(gè)實(shí)施例中，鋁原子可以沿著金屬結(jié)構(gòu)350的暴露表面351累積，并且可以防止金屬結(jié)構(gòu)350在暴露表面351處氧化，從而使得金屬結(jié)構(gòu)350維持良好的鍵合和焊接特性。進(jìn)一步地，第二金屬可以修飾在金屬結(jié)構(gòu)350中的裂紋和/或晶界。通過(guò)沿著裂紋和/或晶界局部地形成金屬間相，第二金屬可以通過(guò)改進(jìn)跨裂紋和/或晶界的凝聚力來(lái)增加器件的可靠性。

在圖3B中，輔助層堆疊320包括有在粘附層325與金屬結(jié)構(gòu)350之間的輔助阻擋層329。輔助阻擋層329可以?shī)A設(shè)在粘附層325與金屬結(jié)構(gòu)350之間，并且可以直接鄰接它們兩者，如圖所示。根據(jù)另一實(shí)施例，至少一個(gè)另外的層可以在粘附層325與金屬結(jié)構(gòu)350之間。金屬擴(kuò)散阻擋層321可以?shī)A設(shè)在粘附層325與半導(dǎo)體裸片900之間，如圖所示。根據(jù)另一實(shí)施例，至少一個(gè)另外的層可以在粘附層325與半導(dǎo)體裸片900之間。

粘附層325可以包含第二金屬作為主要成分，該第二金屬不是金屬結(jié)構(gòu)350的第一金屬。例如，粘附層325是由Al、Sn、Zn、Ni、Pb、Au、Ag和Ti中的一種或者多種組成的層。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，粘附層325包含Al作為主要成分或者可以完全由Al組成。根據(jù)其它實(shí)施例，粘附層325可以包含合金或者由合金組成，該合金可以是第一金屬和第二金屬的固溶體或者金屬間相，例如，銅(Cu)和鋁(Al)的合金，或者，例如，鋁(Al)在銀(Ag)中的固溶體。

在半導(dǎo)體器件500的制造期間，粘附層325可以通過(guò)使包括包含第二金屬的前體粘附層和包含第一金屬的合金形成層的層堆疊合金化而形成，其中合金形成層可以是與用于電鍍的種子層相似的層。輔助阻擋層329防止第二金屬的原子擴(kuò)散到金屬結(jié)構(gòu)350中，從而使得包含第一金屬和第二金屬兩者的原子的金屬間相排他地形成在金屬擴(kuò)散阻擋層321與輔助阻擋層329之間。粘附層325的豎直延伸和性能兩者被精確地限定。另外，輔助阻擋層329防止第二金屬的原子擴(kuò)散到金屬結(jié)構(gòu)350中，從而使得金屬結(jié)構(gòu)350的高的導(dǎo)熱率被充分維持，并且不會(huì)由于受第二金屬的原子的任何污染而降低。

圖4A是形成在半導(dǎo)體裸片900上的金屬結(jié)構(gòu)350的界面的截面的FIB圖像。

包含例如90wt％的鎢和10wt％的鈦的金屬擴(kuò)散阻擋層321濺射在半導(dǎo)體裸片900上。金屬擴(kuò)散阻擋層321的厚度可以在從50nm至大約500nm的范圍內(nèi)。粘附層325覆蓋金屬擴(kuò)散阻擋層321。粘附層325可以通過(guò)將由第二金屬組成或者包含第二金屬的前體粘附層沉積在金屬擴(kuò)散阻擋層321的至少部分上并且將由第一金屬組成或者包含第一金屬的前體金屬結(jié)構(gòu)沉積在前體粘附層的至少部分上而形成。粘附層325的厚度可以在從5nm至大約500nm的范圍內(nèi)。

在沉積前體金屬結(jié)構(gòu)之前的第一熱處理，可以在第二金屬的原子與金屬擴(kuò)散阻擋層321的成分之間形成鍵合。在沉積前體金屬結(jié)構(gòu)的之后的第二熱處理，可以使第二金屬的原子從前體粘附層擴(kuò)散到前體金屬結(jié)構(gòu)的鄰接部分中。第二熱處理可以或者可以不完全消耗前體粘附層。

第二熱處理形成粘附層325，在該粘附層325中，第二金屬的濃度為至少10％，并且該該粘附層325可以包括前體粘附層的殘余部分。在圖4A的左側(cè)，前體粘附層的殘余324作為直接在金屬擴(kuò)散阻擋層321上的細(xì)暗線可見(jiàn)。金屬結(jié)構(gòu)350由在其中第二金屬的濃度低于10％的這部分前體結(jié)構(gòu)形成。

粘附層325強(qiáng)鍵合至金屬擴(kuò)散阻擋層321和金屬結(jié)構(gòu)350兩者，并且降低金屬結(jié)構(gòu)350發(fā)生局部分層的風(fēng)險(xiǎn)。

在圖4B中，在第一熱處理之前，將由第一金屬組成或者包含第一金屬的合金形成層或者前體金屬結(jié)構(gòu)的至少一部分沉積到前體粘附層上。除了在第二金屬的原子與金屬擴(kuò)散阻擋層321的至少一種成分之間的強(qiáng)鍵合之外，第一熱處理形成第一金屬和第二金屬的較厚合金層。由此生成的合金層有效地作為將金屬結(jié)構(gòu)350強(qiáng)鍵合至金屬擴(kuò)散阻擋層321的粘附層。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，金屬結(jié)構(gòu)350包含銅作為主要成分，并且粘附層325由銅-鋁合金組成或者包含銅-鋁合金，其中在粘附層325中的鋁含量可以導(dǎo)致粘附層325的楊氏模量低于金屬結(jié)構(gòu)350的楊氏模量。粘附層325的增加的延展性可以減少發(fā)生在金屬結(jié)構(gòu)350與金屬擴(kuò)散阻擋層321之間的界面處的熱機(jī)械應(yīng)力。

圖5涉及場(chǎng)板類型的IGFET，包括來(lái)自晶體半導(dǎo)體材料諸如硅的半導(dǎo)體部分100。在半導(dǎo)體部分100的正側(cè)的第一表面101與平面第二表面102平行。在第一表面與第二表面101、102之間的距離與半導(dǎo)體器件500的電壓阻斷能力有關(guān)，并且可以為至少40μm。根據(jù)其它實(shí)施例，該距離可以在數(shù)百μm范圍內(nèi)。在與截面平面垂直的平面中，半導(dǎo)體部分100可以具有矩形形狀，該矩形形狀具有數(shù)毫米的邊長(zhǎng)。

晶體管單元TC是具有絕緣柵極的場(chǎng)效應(yīng)晶體管單元，并且控制在第一表面101與第二表面102之間的豎直方向上流動(dòng)的負(fù)載電流。晶體管單元TC的源極區(qū)110可以電連接至在半導(dǎo)體器件500的正側(cè)處形成功率金屬化的金屬結(jié)構(gòu)350，其中金屬結(jié)構(gòu)350可以形成或者可以電連接至或者耦合至源極端子S。晶體管單元TC的漏極區(qū)可以電連接至在半導(dǎo)體器件500的背側(cè)上的另外的金屬結(jié)構(gòu)390。該另外的金屬結(jié)構(gòu)390可以形成或者可以電耦合或者連接至漏極端子D。

半導(dǎo)體部分100包括漏極結(jié)構(gòu)120，該漏極結(jié)構(gòu)120包括晶體管單元TC的漏極區(qū)并且電連接至該另外的金屬結(jié)構(gòu)390。漏極結(jié)構(gòu)120包括漂移區(qū)121，在該漂移區(qū)121中，摻雜劑濃度可以至少在其豎直延伸的部分處，隨著與第一表面101的距離的增加而逐漸地或者階躍地增加或者減小。根據(jù)其它實(shí)施例，在漂移區(qū)121中的摻雜劑濃度可以近似均勻。

漏極結(jié)構(gòu)120進(jìn)一步包括接觸部分129，該接觸部分129可以是重?fù)诫s的基礎(chǔ)襯底或者重?fù)诫s層。沿著第二表面102，在接觸部分129中的摻雜劑濃度足夠高，以與該另外的金屬結(jié)構(gòu)390形成歐姆接觸。接觸部分129可以直接鄰接漂移區(qū)121。根據(jù)其它實(shí)施例，一個(gè)或者多個(gè)另外的層可以?shī)A設(shè)在漂移區(qū)121與接觸部分129之間。

漂移區(qū)121包括連續(xù)漂移區(qū)部分121a，該連續(xù)漂移區(qū)部分121a形成在位于補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190與接觸部分129之間的這部分半導(dǎo)體部分100中，其中補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190從第一表面101延伸到半導(dǎo)體部分100中。半導(dǎo)體部分100的在補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190之間的部分形成半導(dǎo)體臺(tái)體170，該半導(dǎo)體臺(tái)體170包括漂移區(qū)121的臺(tái)體部分121b。臺(tái)體部分121b直接鄰接連續(xù)漂移區(qū)部分121a并且形成第一pn結(jié)pn1，該第一pn結(jié)pn1具有本體區(qū)115，該本體區(qū)115在相鄰的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190之間的半導(dǎo)體臺(tái)體170中延伸。本體區(qū)115形成第二pn結(jié)pn2，該第二pn結(jié)pn2具有源極區(qū)110，該源極區(qū)110夾設(shè)在第一表面101與本體區(qū)115之間。

在n溝道溝槽場(chǎng)板FET中，本體區(qū)115為p摻雜，并且源極區(qū)110和漂移區(qū)121為n摻雜。p溝道溝槽場(chǎng)板FET包括n摻雜本體區(qū)115和p摻雜源極區(qū)110以及p摻雜漂移區(qū)121。

補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190可以具有近似豎直的側(cè)壁，或者可以隨著與第一表面101相距的距離的增加而成錐形。補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190可以是條狀的、并且彼此相距一定距離地沿著水平方向延伸，或者可以是點(diǎn)狀的、并且按矩陣形式布置成行和列。

補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190可以包括柵極電極155的部分、以及柵極電介質(zhì)151的使柵極電極155與本體區(qū)115分離的部分。柵極電極155可以嵌入在補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190中。根據(jù)其它實(shí)施例，柵極電極155的部分通過(guò)半導(dǎo)體臺(tái)體170的第一臺(tái)體部分而與補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190間隔隔開(kāi)，其中第一臺(tái)體部分包括源極區(qū)110以及本體區(qū)115。柵極電極155包括包含材料的金屬和/或重?fù)诫s的多晶硅材料、或者由包含材料的金屬和/或重?fù)诫s多晶硅材料組成，并且電連接至或者耦合至柵極端子。

柵極電介質(zhì)151可以包括半導(dǎo)體部分100的半導(dǎo)體材料的熱氧化和/或氮化產(chǎn)生的熱部分、和/或一個(gè)或者多個(gè)沉積的介電層。柵極電介質(zhì)151將柵極電極155電容耦合至本體區(qū)115。在本體區(qū)115的直接鄰接?xùn)艠O電介質(zhì)151的溝道部分中，施加至柵極端子G的電位可以累積少數(shù)載流子，以在晶體管單元TC的導(dǎo)通狀態(tài)下在源極區(qū)110與漂移區(qū)121之間沿著柵極電介質(zhì)151形成導(dǎo)電溝道。

補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190進(jìn)一步包括場(chǎng)電極165和場(chǎng)電介質(zhì)161，該場(chǎng)電介質(zhì)161將場(chǎng)電極165與漂移區(qū)121分離。場(chǎng)電極165包括重?fù)诫s多晶硅材料和/或包含材料的金屬。中間電介質(zhì)145可以使場(chǎng)電極165與柵極電極155分離。場(chǎng)電介質(zhì)161可以包括熱生長(zhǎng)部分和/或至少一個(gè)沉積介電層。

介電結(jié)構(gòu)210可以使場(chǎng)電極155與金屬結(jié)構(gòu)350分離。舉例說(shuō)明，介電結(jié)構(gòu)210可以包括，來(lái)自以下各項(xiàng)的、一個(gè)或者多個(gè)介電層：氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、摻雜或者未摻雜硅酸玻璃，例如BSG(硼硅酸玻璃)、PSG(磷硅酸玻璃)或者BPSG(硼磷硅酸玻璃)。

金屬結(jié)構(gòu)350的部分形成接觸部分355，該接觸部分355延伸穿過(guò)在介電結(jié)構(gòu)210中的開(kāi)口，并且將金屬結(jié)構(gòu)350與源極區(qū)110并且與晶體管單元TC的本體區(qū)115電連接。如上所描述的包括至少金屬擴(kuò)散阻擋層321和粘附層325的輔助層堆疊320，使金屬結(jié)構(gòu)350與半導(dǎo)體部分100并且與介電結(jié)構(gòu)210分離。

圖6A至圖6E涉及一種制造半導(dǎo)體器件的方法，該半導(dǎo)體器件具有通過(guò)輔助層堆疊連接至導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的金屬結(jié)構(gòu)。

圖6A示出了由單晶半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體層100a組成或者包含單晶半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體層100a的半導(dǎo)體襯底500a。半導(dǎo)體襯底500a可以是從其獲得多個(gè)相同半導(dǎo)體裸片的半導(dǎo)體晶片。舉例說(shuō)明，半導(dǎo)體層100a的半導(dǎo)體材料可以為硅(Si)、碳化硅(SiC)、鍺(Ge)、硅鍺晶體(SiGe)、氮化鎵(GaN)或者砷化鎵(GaAs)或者任何其它A_IIIB_IV半導(dǎo)體。

相對(duì)于半導(dǎo)體層100a的處理表面101a的垂直線定義出豎直方向，并且與豎直方向正交的方向?yàn)樗椒较颉?/p>

半導(dǎo)體層100a包括至少一個(gè)電子元件的半導(dǎo)電部分。例如，在半導(dǎo)體層100a中形成半導(dǎo)體二極管和/或多個(gè)晶體管單元TC。

可以在半導(dǎo)體層100a的處理表面101a上形成第一介電層210a。第一介電層210a可以包括以下各項(xiàng)或者由以下各項(xiàng)組成：熱生長(zhǎng)介電層、一個(gè)或者多個(gè)沉積層、或者熱生長(zhǎng)層和沉積介電層的組合，諸如，熱生長(zhǎng)氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、硅酸玻璃(例如，BSG、PSG、BPSG、FSG、或者OSG、SOG)或者介電樹(shù)脂?？梢栽诘谝唤殡妼?10a上形成布線線路152。布線線路可以由金屬層(例如，包含鋁、銅和/或鎢的層)形成?？梢詫⒌诙殡妼?20沉積到第一布線線路152和第一介電層210a上，并且可以通過(guò)光刻進(jìn)行圖案化以在第二介電層220a中形成使布線線路152的部分暴露出來(lái)的接觸溝槽310。可以沉積前體阻擋層321a，該前體阻擋層321a內(nèi)襯接觸溝槽310并且覆蓋第二介電層220a的剩余部分。

圖6A示出了來(lái)自金屬擴(kuò)散抵抗材料的前體阻擋層321a，該金屬擴(kuò)散抵抗材料由以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)組成或者包含以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)：鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、鎢和鉬。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，前體阻擋層321a是包含鎢和鈦(例如，大約90wt％的鎢和大約10wt％的鈦)的濺射層。前體阻擋層321a的層厚可以在從50nm至500nm的范圍內(nèi)。

將包含第二金屬或者由第二金屬組成的前體粘附層324a沉積在前體阻擋層321a上，并且將包含第一金屬或者由第一金屬組成的合金形成層326a沉積在前體粘附層324a上。例如，可以在相同的沉積真空工具處或者在相同的沉積真空腔室中，在隨后的處理中，在無(wú)需使半導(dǎo)體襯底500a暴露于包含反應(yīng)氣體(諸如，氧氣)的氣氛的情況下，來(lái)執(zhí)行前體阻擋層321a、前體粘附層324a和合金形成層326a的沉積。

圖6B示出了在合金形成層326a與前體阻擋層321a之間的前體粘附層324a。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，可以將另外的層沉積在前體阻擋層321a、前體粘附層324a與合金形成層326a之間。在圖示的實(shí)施例中，前體粘附層324a夾設(shè)在合金形成層326a與前體阻擋層321a之間。前體阻擋層324a的厚度可以在從5nm至500nm的范圍內(nèi)，例如，在從10nm至100nm的范圍內(nèi)。合金形成層326a的厚度可以在從5nm至500nm的范圍內(nèi)，例如，在從10nm至100nm的范圍內(nèi)。

在從300℃至450℃的范圍內(nèi)，例如，在從350℃至450℃的范圍內(nèi)的溫度下，對(duì)半導(dǎo)體襯底500a進(jìn)行熱處理。例如，可以在用于沉積前體阻擋層321a、前體粘附層324a和合金形成層326a的相同工具處或者相同處理腔室中、在合金形成層326a的沉積與例如接續(xù)的熱處理之間、沒(méi)有使半導(dǎo)體襯底500a暴露于含氧的氣氛的情況下，來(lái)執(zhí)行該熱處理。

該熱處理在前體粘附層324a與前體阻擋層321a的成分之間生成鍵合。進(jìn)一步地，前體粘附層324a和合金形成層326a形成金屬間相或者合金?？梢酝ㄟ^(guò)光刻來(lái)沉積并且圖案化電鍍掩膜層，以形成電鍍掩膜410。

圖6C示出了來(lái)自圖6B的合金形成層326a和前體粘附層324a的通過(guò)熱處理而形成的粘附層325a。根據(jù)涉及來(lái)自鋁的前體粘附層324a和來(lái)自銅的合金形成層326a的一個(gè)實(shí)施例，粘附層325a是或者包含AlCu合金。電鍍掩膜410使粘附層325a的包括并且圍繞接觸溝槽310的第一部分暴露出來(lái)，并且覆蓋粘附層325a的第二部分。

通過(guò)電鍍與最終金屬結(jié)構(gòu)的豎直延伸對(duì)應(yīng)的厚度來(lái)沉積第一金屬，其中第一金屬選擇性地沉積在粘附層325a的被電鍍掩膜410暴露出來(lái)的第一部分中。

可以去除電鍍掩膜410，并且可以去除通過(guò)去除電鍍掩膜410而暴露出來(lái)的粘附層325a和前體阻擋層321a的部分?？梢栽谥辽?00℃的溫度下對(duì)半導(dǎo)體襯底500a進(jìn)行進(jìn)一步的熱處理，從而使得第二金屬的原子358可以擴(kuò)散到第一金屬中以形成金屬結(jié)構(gòu)350，該金屬結(jié)構(gòu)350基于第一金屬并且包含第二金屬的原子358。

圖6E示出了輔助層堆疊320，該輔助層堆疊320至少包括圖案化的粘附層325和圖案化的金屬擴(kuò)散阻擋層321，該圖案化金屬擴(kuò)散阻擋層321夾設(shè)在金屬結(jié)構(gòu)350與第二介電層220a之間、以及在金屬結(jié)構(gòu)350與布線線路152之間。金屬結(jié)構(gòu)350包括第二金屬的原子358。

替代在布線線路152與金屬結(jié)構(gòu)350之間，輔助層堆疊320還可以形成在金屬結(jié)構(gòu)350與在半導(dǎo)體層100a中的摻雜區(qū)域之間。

圖7A和圖7B涉及不使用專用合金形成層的方法。

如參照?qǐng)D6A所描述的，形成前體阻擋層321a。如參照?qǐng)D6B所描述的，在前體阻擋層321a上形成薄的前體粘附層324a?？梢栽谇绑w粘附層324a上形成電鍍掩膜410。

圖7A示出了具有最多20nm(例如，最多10nm)的厚度的薄前體粘附層324a。電鍍掩膜410直接鄰接前體粘附層324a。

如參照?qǐng)D6D所描述的，可以將第一金屬電鍍?yōu)榕c最終金屬結(jié)構(gòu)的豎直延伸相對(duì)應(yīng)的厚度。在350℃與450℃之間的溫度下的熱處理，可以在前體阻擋層321a的至少一種成分與第二金屬之間形成鍵合，并且通過(guò)使前體粘附層324a與第一金屬合金化來(lái)形成粘附層。可以去除電鍍掩膜410，并且可以去除通過(guò)去除電鍍掩膜410而暴露出來(lái)的粘附層325a和前體阻擋層321a的部分。

圖7B示出了來(lái)自第一金屬和第二金屬的金屬間相的圖案化粘附層325。利用較薄前體粘附層324a，由此產(chǎn)生的合金層僅僅具有小的豎直延伸，并且，在金屬結(jié)構(gòu)350中，第二金屬的原子的總含量低。在金屬結(jié)構(gòu)350主要基于銅的情況下，第二金屬不利地影響了銅的優(yōu)越導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性以及熱容量?jī)H僅至低程度。

圖8A至圖8C涉及與附加阻擋層相關(guān)的制造方法。

如參照?qǐng)D6A所描述的，形成前體阻擋層321a。在前體阻擋層321a上形成前體粘附層324a，并且在前體粘附層324a上形合金形成層326a，如參照?qǐng)D6B所描述的。可以改變合金形成層326a和前體粘附層324a的沉積順序，從而使得合金形成層326a形成在前體阻擋層321a上并且前體粘附層324a形成在合金形成層326a上。

圖8A與圖6B相對(duì)應(yīng)，并且示出了合金形成層326和形成在前體阻擋層321a上的前體粘附層324a。

在合金形成層326a上，或者如果合金形成層326a在前體粘附層324a之前形成、則在前體粘附層324a上，形成附加阻擋層329a。通過(guò)合金形成層326a和前體粘附層324a，熱處理形成第一金屬和第二金屬的合金的粘附層325a?？梢栽谛纬筛郊幼钃鯇?29a之前、或者在形成附加阻擋層329a之后原位地，執(zhí)行在350℃與450℃之間的溫度下的熱處理。

圖8B示出了夾設(shè)在前體阻擋層321a與附加阻擋層329a之間的粘附層325a。

如參照?qǐng)D6D所描述的，可以電鍍金屬結(jié)構(gòu)350。

由于附加阻擋層329a阻擋第二金屬的原子的任何外擴(kuò)散，所以在圖8C中圖示的金屬結(jié)構(gòu)350沒(méi)有降低銅的優(yōu)越導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性和熱容量的任何污染。金屬間相的形成僅僅發(fā)生在前體阻擋層321a與附加阻擋層329a之間。根據(jù)另一實(shí)施例，可以省略合金形成層的沉積，并且包含第二金屬或者由第二金屬組成但是不包含第一金屬的層，在圖案化的金屬擴(kuò)散阻擋層321與圖案化的輔助阻擋層329之間。

雖然此處圖示并且描述了具體實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，在不背離本發(fā)明的范圍下，可以用各種可替代的和/或等效的實(shí)施方式取代示出并且描述的具體實(shí)施例。本申請(qǐng)旨在涵蓋本文所論述的各個(gè)具體實(shí)施例的任何改動(dòng)和變型。因此，本發(fā)明旨在僅僅受到權(quán)利要求書及其等同物的限制。