一些实施例包括当保持所沉积含铜材料的温度大于100℃时利用所述含铜材料的物理气相沉积来沉积所述含铜材料的方法。一些实施例包括如下方法：用含金属组合物给开口加衬，当含铜材料的温度不大于约0℃时在所述含金属组合物上方物理气相沉积所述含铜材料，且然后当所述含铜材料处于约180℃到约250℃的范围内的温度下时使所述含铜材料退火。一些实施例包括用含有金属和氮的组合物给开口加衬且用含铜材料至少部分地填充所述经加衬开口的方法。一些实施例包括半导体构造，其沿开口的侧壁周边具有金属氮化物衬垫，且在所述开口内直接抵靠所述金属氮化物衬垫具有含铜材料。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
制造集成电路可涉及跨越半导体衬底形成导电线。可利用镶嵌工艺形成所述线。图1到3图解说明实例性现有技术镶嵌工艺。参照图1，半导体构造10包含基底12和在基底上方所形成的电绝缘材料14。基底可包含单晶硅。绝缘材料14可包含(例如)以下中的一者或一者以上:二氧化硅、氮化硅和各种掺杂氧化硅(例如，硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)、磷硅酸盐玻璃(PSG)、氟硅酸盐玻璃(FSG)等)中的任一者。绝缘材料14可为均质的(如图所示)，或可在离散层中包含多种材料。形成多个延伸到材料14中的开口 16到18。所述开口可通过以下方式来形成:利用图案化光致抗蚀剂掩模(未显示)界定开口的位置，利用一种或一种以上蚀刻剂将开口延伸到所述位置中，且然后移除光致抗蚀剂掩模以留下在图1中所显示的结构。参照图2，在开口内提供材料20和22以给开口加衬，且然后用铜24填充经加衬开□。材料20可包含氮化钛、氮化钽、钽/钌、钽或氧化钛，且可用作屏障以封阻铜扩散。材料22可包含(例如)钌和氮，或作为另一实例可由钌组成。材料22可以层片(stratum)形式用于粘附随后沉积的铜24。参照图3，使构造10经受抛光处理(例如，化学-机械抛光)，以在开口 16到18内从材料20、22和24形成多个电隔离导线25到27。在图3中所显示的导线25到27是理想化形式，其中铜24完全且实质上均匀地填充开口 16到18中的每一者。在实践中，在试图用铜实质上均匀地填充开口时可能会遇到困难，在开口随着整合水平变高而逐渐变窄时尤其如此。图4图解说明在开口 16到18内形成铜24期间可能出现的问题。具体来说，铜未均匀地沉积在开口内，并且因此在一些开口中形成空隙28。如图所示，空隙可具有不同大小，并且因此开口内最终形成的各个导线的导电性将各不相同。所述导电性的不均匀性可损害或破坏包含所述导线的集成电路的可操作性和/或可靠性。因此，期望研发制造导电线的经改进方法
技术实现思路
附图说明图1到3是在现有技术制造工艺的各个阶段半导体晶片的一部分的图解性剖视图。图4是半导体晶片的一部分的图解性剖视图，其显示在一些现有技术工艺中可能出现的问题。图5到8是在实例性实施例制造工艺的各个阶段显示的半导体晶片的一部分的图解性剖视图。图9是正在反应室中物理气相沉积到晶片上的材料的图解性剖视图。图10到13是在另一实例性实施例制造工艺的各个阶段显示的半导体晶片的一部分的图解性剖视图。图14到16是在另一实例性实施例制造工艺的各个阶段显示的半导体晶片的一部分的图解性剖视图。具体实施例方式在一些实施例中，利用铜来填充窄开口。可使铜经受在铜内产生足够移动性的条件(例如，表面扩散)以使铜能够流入开口中。在特定实施例中，开口可足够窄以产生帮助将铜带入开口中的毛细管力。可相对于铜的移动性达成平衡(例如，其可为表面传输型机制)，以使铜具有足够动态性以流入开口中，但具有足够静态性(或受约束)以避免凝聚。参照图5到16阐述一些实例性实施例。参照图5，显示半导体构造30包含基底32和在基底上方的电绝缘34。基底32和电绝缘材料34可分别包含与上文所论述的基底12和电绝缘14相同的组成。在一些实施例中，基底32可包含单晶硅、基本上由其组成或由其组成，且可称为半导体衬底，或称为半导体衬底的一部分。术语“半导电衬底”、“半导体构造”和“半导体衬底”意指任一包含半导电材料的构造，所述半导电材料包括(但不限于)诸如半导电晶片等体半导电材料(单独或在包含其它材料的组合件中)和半导电材料层(单独或在包含其它材料的组合件中)。术语“衬底”是指任一支撑结构，包括(但不限于)上文所阐述的半导电衬底。虽然显示基底32为均质的，但在一些实施例中基底可包含许多层。举例来说，基底32可对应于含有一个或一个以上与集成电路制造相关的层的半导体衬底。在所述实施例中，所述层可对应于耐火金属层、屏障层、扩散层、绝缘体层等中的一者或一者以上。开口 40到42延伸到电绝缘材料34中。所述开口可利用与上文参照图1所论述用于形成开口 16到18相同的工艺来形成。任选地在开口内提供屏障材料36以给开口加衬。屏障材料可包含上文参照图2的屏障材料20所论述的组成中的任一者。在屏障材料36上方提供衬垫38。衬垫38是包含钌和钴中的一者或两者的含金属材料。在一些实施例中，衬垫可基本上由钌和钴中的一者或两者组成，或由其组成。在其它实施例中，衬垫可包含一种或一种以上与钌和钴中的一者或两者形成合金的过渡金属；且可包含(例如)与钌和钴中的一者或两者形成合金的钽、基本上由其组成或由其组成。在一些实施例中，衬垫可包含氮与钌和钴中的一者或两者的组合。参照图6，跨越构造30并在开口 40到42内沉积含铜材料44。含铜材料可包含铜、基本上由其组成或由其组成。显示在形成具有如下构形的材料的条件下沉积含铜材料:较不均匀地填充开口 40到42，且在一些开口(具体来说，在所图解说明实施例中是开口 40和41)中留下空隙和/或凹陷。在一些实施例中，含铜材料44可视为图6中处理阶段的含铜涂层，其中所述涂层不均匀地填充开口 40到42。优选在维持含铜材料内的较小粒度(具体来说，粒度小于或等于约四分之一间距)的条件下沉积所述材料以避免不期望的表面粗糙度。举例来说，可在维持构造30和所沉积含铜材料的温度低于或等于约40°C时物理气相沉积含铜材料。物理气相沉积可利用任一用于从靶溅射铜的适当技术，例如，利用自电离等离子体。物理气相沉积可在适宜条件下实施适宜持续时间，以跨越构造30的上表面形成含铜材料44的连续层。参照图7，可使含铜材料44经受热条件，其使得所述材料能够跨越构造30回流，且因而使得能用含铜材料实质上均匀地填充开口 40到42。含铜材料的热处理可为退火，其使含铜材料达到在约180°C到约600°C范围内的温度(在一些实施例中，在约180°C到约4500C的范围内，且在一些实施例中，在约350°C到约450°C的范围内)，且其将含铜材料在所述温度下维持适宜持续时间以使含铜材料能够回流到开口中。实例性持续时间可为至少约I秒到小于或等于约30秒(例如，约20秒)。回流的铜可视为采取第二构形，其较图6的第一构形在开口 40到42内更均匀。具体来说，当含铜材料回流以填充开口时，将图6的开口 40和41内的空隙(或凹陷)从开口排出。虽然图6和7阐述单一沉积/退火顺序将开口 40到42填充到期望均匀性的实施例，但在其它实施例中，可实施两个或两个以上沉积/退火顺序以将开口填充到期望均匀性。因此，图6和7的处理可视为工艺顺序的单一反复，且可将所述反复重复适当次数以使含铜材料形成期望厚度和均匀性。在一些实施例中，至少一次反复的温度、时间和/或一个或一个以上其它条件可相对于另外至少一次反复有所不同。在利用两个或两个以上沉积/退火顺序的实施例中，可将衬底上的含铜材料维持在约180°C到约250°C的温度范围内。图5到7的处理的优势在于，随着开口变得更窄，所述处理对于填充开口可变得越来越有效。具体来说，所述处理可利用窄开口内的毛细管力来帮助将回流的含铜材料抽吸到开口中。因此，除可用于填充目前半导体制造工艺的窄开口以外，图5到7的方法还可容易地应用于填充在较当前工艺具有更高整合水平的未来工艺中所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.20 US 12/860,7451.一种将含铜材料沉积在多个开口内的方法，其包含所述含铜材料在所沉积含铜材料的温度大于100°c的条件下的物理气相沉积。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述沉积包含以下序列的至少一次反复: 利用等离子体溅射沉积所述含铜材料，其中所溅射沉积材料的温度大于100°c ;和当维持所述所溅射沉积材料的所述温度大于100°c时，熄灭所述等离子体并提供足够的持续时间以使所述所溅射沉积材料表面扩散到空腔中，从而避免夹断所述空腔。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述温度在约300°C到约600°C的范围内。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述温度在约500°C到约600°C的范围内。5.根据权利要求1所述的方法，其中在所述物理气相沉积期间利用稀有气体从靶溅射含铜材料。6.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含在所述含铜材料的所述物理气相沉积之前，在所述开口内形成含有金属和氮的组合物以给所述开口加衬。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述金属包含钌和钴中的一者或两者。8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含在所述含铜材料的所述物理气相沉积之前，用包含钌和钴中的一者或两者的含金属材料给所述开口加衬。9.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含在所述含铜材料的所述物理气相沉积之前 用第一金属给所述开口加衬；和 通过使所述第一金属暴露于氮源来使所述第一金属氮化。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述金属由钌和钴中的一者或两者组成。11.一种在多个开口内提供导电材料的方法，其包含: 用含金属组合物给所述开口加衬；和 以下各项的至少一次反复: 在所述含金属组合物上方物理气相沉积含铜材料，所述物理气相沉积是在维持所沉积铜的温度低于或等于约0°c的条件下实施，以形成具有第一构形的含铜材料涂层；和 在所述含铜材料的温度在约180°c到约250°C的范围内的条件下使所述含铜材料涂层退火，以使所述涂层的所述含铜材料回流并由此形成所述含铜材料的第二构形。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述含金属组合物由钌和钴中的一者或两者组成。13.根据权利要求11所述的方法，其中所述含金属组合物由氮与钌和钴中的一者或两者的组合组成。14.根据权利要求11所述的方法，其中所述含铜材料的所述第一构形在所述开口内留下一些空隙，且所述含铜材料的所述第二构形从所述开口移出所述空隙。15.—种在多个开口内提供导电材料的方法,其包含: 用含有金属和氮的组合物给所述开口加衬；和 用含铜材料至少部分地填充所述经加衬开口。16.根据权利要求15所述的方法，其中所述用含铜材料至少部分地填充所述开口利用所述含铜材料在使所沉积含铜材料的温度大于100°...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴尔·W·柯林斯，乔·林格伦，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：
国别省市：
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