復(fù)合銅線互連結(jié)構(gòu)及形成方法
【專利摘要】各種實(shí)施例包括互連結(jié)構(gòu)以及形成這種結(jié)構(gòu)的方法。互連結(jié)構(gòu)可以包括復(fù)合銅線，所述復(fù)合銅線包括至少兩個(gè)不同的銅部分。最上面的銅部分可以具有大約1微米或更小的厚度，這抑制最上面部分中的表面粗糙化，并且有助于增強(qiáng)與覆層的帽粘附。
【專利說明】復(fù)合銅線互連結(jié)構(gòu)及形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文所公開的主題涉及集成電路。更具體地說，該主題涉及銅線互連結(jié)構(gòu)及形成這種結(jié)構(gòu)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，厚鑲嵌銅線(例如，3微米或更厚)比較薄的鑲嵌銅線(例如，I微米或更薄)表現(xiàn)出顯著更大的表面粗糙度及晶粒形貌(例如，晶粒生長)。這種差別的一個(gè)原因是較厚的銅線不受導(dǎo)線高度的約束。
[0003]厚鑲嵌銅布線中的表面粗糙度會對后續(xù)熱處理過程中(例如，氮化硅、SiN帽的)減小的帽粘附及其它問題起作用。這種減小的帽粘附會造成不期望的情形，諸如隨后在銅布線之上形成的氮化物/氧化物膜的分層，這可能導(dǎo)致通孔開口( via open)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]所描述的各種實(shí)施例包括互連結(jié)構(gòu)。在有些情況下，公開了一種互連結(jié)構(gòu)，包括:具有凹口的襯底，所述凹口具有底表面和側(cè)壁；在襯底中凹口內(nèi)形成的復(fù)合銅線，所述復(fù)合銅線包括:在所述凹口的底表面和側(cè)壁之上的襯墊層；在所述襯墊層之上的第一銅層，所述第一銅層具有大約兩微米或更大的第一厚度；在所述第一銅層之上的銅晶粒生長阻擋層；以及在所述銅晶粒生長阻擋層之上的第二銅層，所述第二銅層具有基本上比第一厚度小的第二厚度，所述第二厚度抑制第二銅層中的表面粗糙度。
[0005]本發(fā)明的第一方面包括一種互連結(jié)構(gòu)，包括:具有凹口的襯底，所述凹口具有底表面和側(cè)壁；在襯底中凹口內(nèi)形成的復(fù)合銅線，所述復(fù)合銅線包括:在所述凹口的底表面和側(cè)壁之上的襯墊層；在所述襯墊層之上的第一銅層，所述第一銅層具有大約兩微米或更大的第一厚度；在所述第一銅層之上的銅晶粒生長阻擋層；以及在所述銅晶粒生長阻擋層之上的第二銅層，所述第二銅層具有基本上比第一厚度小的第二厚度，所述第二厚度抑制第二銅層中的表面粗糙度。
[0006]本發(fā)明的第二方面包括另一種互連結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可以包括:具有凹口的襯底，所述凹口具有底表面和側(cè)壁；在所述凹口的底表面和側(cè)壁之上的襯墊層；在所述襯墊層的第一部分之上的第一銅層，所述第一銅層具有大約兩微米或更大的厚度；在所述第一銅層和所述襯墊層的第二部分之上的銅晶粒生長阻擋層，其中所述第二部分與襯墊層的第一部分不同；以及在所述銅晶粒生長阻擋層之上的第二銅層，所述第二銅層具有大約一微米或更小的厚度和小于第一銅層寬度的寬度。
[0007]本發(fā)明的第三方面包括形成互連結(jié)構(gòu)的方法。在有些情況下，該方法可以包括:提供其中具有溝槽的襯底；沿襯底中的溝槽形成襯墊；在溝槽中的襯墊之上形成具有大約2微米或更大厚度的第一銅層；在所述第一銅層之上形成銅晶粒生長阻擋層；以及在銅晶粒生長阻擋層之上形成具有大約I微米或更小厚度的第二銅層，其中第二銅層的厚度抑制第二銅層中的表面粗糙度?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0008]結(jié)合繪出本發(fā)明各種實(shí)施例的附圖，根據(jù)以下對本發(fā)明各方面的具體描述，本發(fā)明的這些及其它特征將很容易理解，其中:
[0009]圖1示出了根據(jù)各種實(shí)施例的互連結(jié)構(gòu)的示意性剖面圖。
[0010]圖2示出了根據(jù)各種備選實(shí)施例、與圖1互連結(jié)構(gòu)兼容的復(fù)合銅線結(jié)構(gòu)的示意性剖面圖。
[0011]圖3示出了根據(jù)各種備選實(shí)施例、與圖1互連結(jié)構(gòu)兼容的復(fù)合銅線結(jié)構(gòu)的示意性剖面圖。
[0012]圖4示出了根據(jù)各種備選實(shí)施例、與圖1互連結(jié)構(gòu)兼容的復(fù)合銅線結(jié)構(gòu)的示意性剖面圖。
[0013]圖5A-?說明了根據(jù)各種備選實(shí)施例形成互連結(jié)構(gòu)的方法中的過程。
圖5C’示出了圖5A-5D中所說明過程中的備選過程步驟。
[0014]圖6A和6B說明了根據(jù)各種備選實(shí)施例形成復(fù)合銅線時(shí)的備選過程。
[0015]圖7A-7D示出了形成圖1互連結(jié)構(gòu)中復(fù)合銅線的過程的示意性剖面圖。
[0016]應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明的附圖不一定是按比例的。附圖僅僅是要繪出本發(fā)明的典型方面，而且因此不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是限定本發(fā)明的范圍。在附圖中，相同的標(biāo)號在附圖之間代表相同的元件。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如所指出的，本文所公開的主題涉及集成電路。更具體地說，該主題涉及銅線結(jié)構(gòu)及形成這種結(jié)構(gòu)的方法。
[0018]如本文所描述的，厚鑲嵌銅配線中的表面粗糙度會對后續(xù)熱處理中(例如，包括氮化硅、SiN、SiCN、SiCHN、CoWP等中一種或多種的介電帽的)減小的帽粘附起作用。這種減小的帽粘附會造成不期望的情形，諸如隨后在銅布線之上形成的氮化物/氧化物膜的分層，這可能導(dǎo)致通孔開口。
[0019]與利用厚鑲嵌銅配線的常規(guī)互連結(jié)構(gòu)形成對比，本發(fā)明的各種實(shí)施例包括具有位于襯底(例如，包括二氧化硅，SiO2,或者包括FSG和/或SiCOH的任何已知的金屬間電介質(zhì)的襯底)中的復(fù)合導(dǎo)線的互連結(jié)構(gòu)。在有些情況下，復(fù)合導(dǎo)線包括第一銅層和覆蓋第一銅層的第二銅層。如本文所描述的，第二銅層具有小于第一銅層厚度的厚度。簡單地說，復(fù)合導(dǎo)線包括不同的銅層，其中表面附近的銅層比底層的銅層薄。銅層可以由晶粒生長阻擋物(例如，鉭Ta，或者諸如TiN、TaN、Ru等的任何襯墊金屬)隔開。在本文所述的各種特定情況下，較薄的銅層是大約I微米Um)或更薄，從而減輕該銅層中可能的表面粗糙度。較厚的(底層)銅層可以是大約2微米或者更多微米厚。
[0020]在互連結(jié)構(gòu)中，較薄的銅層會接觸疊層通孔/通孔條(viabar )，這種通孔/通孔條可以包括例如鎢(W)、銅(Cu)或者鋁-銅化合物(Al-Cu)。通孔/通孔條可以充當(dāng)與底層導(dǎo)線(例如，Cu線)的層間觸點(diǎn)。
[0021]在各種特定的實(shí)施例中，公開了一種互連結(jié)構(gòu)。該互連結(jié)構(gòu)可以包括:具有凹口的襯底，所述凹口具有底表面和側(cè)壁；在襯底中凹口內(nèi)形成的復(fù)合銅線，所述復(fù)合銅線包括:在所述凹口的底表面和側(cè)壁之上的襯墊層；在所述襯墊層之上的第一銅層，所述第一銅層具有大約兩微米或更大的第一厚度；在所述第一銅層之上的銅晶粒生長阻擋層；以及在所述銅晶粒生長阻擋層之上的第二銅層，所述第二銅層具有基本上比第一厚度小的第二厚度，所述第二厚度抑制第二銅層中的表面粗糙度。
[0022]在各種其它特定的實(shí)施例中，公開了一種備選的互連結(jié)構(gòu)。這種互連結(jié)構(gòu)可以包括:具有凹口的襯底，所述凹口具有底表面和側(cè)壁；在所述凹口的底表面和側(cè)壁之上的襯墊層；在所述襯墊層的第一部分之上的第一銅層，所述第一銅層具有大約兩微米或更大的厚度；在所述第一銅層和所述襯墊層的第二部分之上的銅晶粒生長阻擋層，其中所述第二部分與襯墊層的第一部分不同；以及在所述銅晶粒生長阻擋層之上的第二銅層，所述第二銅層具有大約一微米或更小的厚度和小于第一銅層寬度的寬度。
[0023]在還有其它特定的實(shí)施例中，公開了一種形成互連結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括:提供其中具有溝槽的襯底；沿襯底中的溝槽形成襯墊；在溝槽中的襯墊之上形成具有大約2微米或更大厚度的第一銅層；在所述第一銅層之上形成銅晶粒生長阻擋層；以及在銅晶粒生長阻擋層之上形成具有大約I微米或更小厚度的第二銅層，其中第二銅層的厚度抑制第二銅層中的表面粗糙度。
[0024]轉(zhuǎn)向圖1，示出了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)施例的互連結(jié)構(gòu)2的示意性剖面圖。如所示出的，互連結(jié)構(gòu)2可以包括具有凹口 6 (現(xiàn)在已填充)的襯底4，其中凹口 6具有底表面8和側(cè)壁10。在有些情況下，襯底4至少包括硅(Si)或二氧化硅(SiO2)中的一種。在襯底4中的凹口 6內(nèi)形成的是復(fù)合銅線12，它可以包括幾個(gè)部分。復(fù)合銅線12可以包括在凹口 6的底表面8和側(cè)壁10之上的襯墊層14。在有些情況下，襯墊層14由基本上防止銅擴(kuò)散的常規(guī)襯墊材料形成。在襯墊層14之上的是第一銅層20。第一銅層20可以基本上由銅(Cu)形成，并且在各種實(shí)施例中，具有大約兩(2)微米或者更大的厚度。由于其厚度，第一銅層可以被稱為“厚”銅層。
[0025]覆蓋第一銅層20的是銅晶粒生長阻擋層22 (或者簡單地說，“阻擋層”)，這一層聚集(corral)來自第一銅層20的銅并且防止銅在晶粒生長阻擋層22之上的晶粒生長。在各種情況下，銅晶粒生長阻擋層22接觸襯墊層14，例如在最靠近凹口 6的側(cè)壁10的地方。
[0026]覆蓋阻擋層22的是第二銅層24，這一層具有基本上小于(例如，小于40_50%)第一銅層20的厚度的第二厚度。由于其相對薄，因此這個(gè)第二銅層在本文中也可以被稱為“薄”銅層。在各種特定的實(shí)施例中，第二銅層24可以具有大約一(I)微米或更小的厚度。
[0027]在任何情況下，第二銅層24都會具有抑制第二銅層24中表面粗糙度(晶粒生長/移位)的厚度。即，如本文所描述的，第二銅層24可以(關(guān)于厚度)把尺寸設(shè)計(jì)成抑制表面粗糙度，這會有助于減小與后續(xù)處理步驟中表面粘附相關(guān)的問題(如本文進(jìn)一步描述的)。
[0028]如所示出的，互連結(jié)構(gòu)2可以進(jìn)一步包括覆蓋襯底4和復(fù)合銅線12 (尤其是第二銅層24、阻擋層22和襯墊層14)的絕緣體層26。絕緣體層26可以由任何常規(guī)的絕緣體材料(例如S1、SiO2等)形成。
[0029]互連結(jié)構(gòu)2還可以包括延伸通過絕緣體層26并且接觸復(fù)合導(dǎo)線12 (尤其是在第二銅層24)的通孔觸點(diǎn)28。在有些情況下，通孔觸點(diǎn)28可以包括諸如鎢(W)、銅(Cu)和/或基于鋁的化合物(例如，Al-Cu)的常規(guī)通孔觸點(diǎn)金屬。
[0030]在有些實(shí)施例中，互連結(jié)構(gòu)2可以包括與襯底4和第二銅層24 (以及在有些情況下還有阻擋層22和襯墊14)接界的銅擴(kuò)散層30。銅擴(kuò)散層30隔開絕緣體層26和襯底4，并且?guī)椭乐广~從第二銅層24擴(kuò)散。銅擴(kuò)散層30可以包括粘性絕緣體材料，至少包括氮化硅(SiN)、金屬或者鈷鎢磷化物(CoWP)中的一種，而且可以利用等離子預(yù)處理步驟形成，這個(gè)步驟使用例如NH3清潔(例如，第二銅層24的)銅表面并且提供銅擴(kuò)散層30到銅表面(例如，第二銅層24)的良好粘附。
[0031]還示出，在有些實(shí)施例中，互連結(jié)構(gòu)2可以包括覆蓋絕緣體26的導(dǎo)線33(例如，包括基于鋁的化合物，諸如Al-Cu)。在有些情況下，通孔觸點(diǎn)28從導(dǎo)線33延伸到襯底4內(nèi)部的復(fù)合導(dǎo)線12 (以便接觸第二銅層24)。
[0032]在本文所述的有些實(shí)施例中，第一銅層22和第二銅層24既具有不同的寬度(沿“w”方向)，又具有不同的厚度(沿“t”方向)。這些場景在本文進(jìn)一步描述，但是，應(yīng)當(dāng)理解，不管第一銅層22和第二銅層24之間寬度的差別，第二銅層24總是薄到足以抑制該層中表面粗糙度的形成(從而避免不利地影響諸如阻擋層22、絕緣體26和/或通孔觸點(diǎn)28的覆蓋層/組成部分的粘附)。
[0033]圖2和3分別示出了根據(jù)各種實(shí)施例的備選復(fù)合銅線的示意性剖視圖。圖2和圖3每個(gè)都示出了互連結(jié)構(gòu)(例如，類似于圖1的互連結(jié)構(gòu)2)的一部分，其中復(fù)合銅線12分別用備選的復(fù)合銅線32、42代替。在圖2中，復(fù)合銅線32可以包括比底層的第一銅層35具有更大寬度(w)的第二銅層34。在這種情況下，阻擋層22的側(cè)壁部分36在襯底4在襯墊層14之上的區(qū)域中與襯底4接觸。即，這些側(cè)壁部分36不接觸襯墊層14。在圖3中，示出了另一個(gè)包括銅擴(kuò)散層30的復(fù)合銅線42，銅擴(kuò)散層30隔開絕緣體層26和襯底4。在這種情況下，第二銅層44和第一銅層45可以具有基本上相似的寬度(W)，但是可以有偏移，使得第二銅層44與第一銅層45不垂直對準(zhǔn)。
[0034]圖4示出了復(fù)合銅線52的備選實(shí)施例，它包括基本上包圍第二銅層56(以及隔開第一銅層54和第二銅層56的阻擋層58)的第一銅層54。在這種實(shí)施例中，第一銅層54具有比第二銅層56更大的寬度(W)。如所示出的，除在第二銅層56的上表面60上之外，第一銅層54基本上包圍第二銅層56 (以及阻擋層58)。在有些情況下，第二銅層56在第一銅層54中的凹口 57中形成。如還是在這種實(shí)施例中所示出的，阻擋層58可以沿凹口 57中第一銅層54的側(cè)壁62延伸。
[0035]圖5A-5D說明了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)施例、形成圖1互連結(jié)構(gòu)2的方法中的過程。如所示出的，該方法可以包括提供其中具有溝槽80的襯底4 (圖5A)。在圖5A中還顯示，該過程可以包括沿襯底4中的溝槽80形成襯墊(例如，經(jīng)常規(guī)的沉積技術(shù))，并且在溝槽80中的襯墊14之上形成銅層82 (例如，經(jīng)常規(guī)的沉積技術(shù))。圖5B說明了蝕刻銅層82，以便在溝槽80中的襯墊14之上形成具有大約2微米(或更大)厚度的第一銅層20。銅層82可以利用任何已知的方法蝕刻，諸如RIE或者像稀三氯化鐵(dilute ferric chloride)的濕蝕刻，如本領(lǐng)域中已知的。圖5C說明了在第一銅層20之上形成銅晶粒生長阻擋層(或阻擋層)22，并且在阻擋層22之上形成附加的銅層84。在有些情況下，阻擋層22可以在溝槽80中的襯墊14之上形成，而且在有些情況下，還可以在溝槽80之外的襯墊14之上形成(覆蓋溝槽80之外的襯底4)。在各種情況下，阻擋層22可以經(jīng)本領(lǐng)域中已知的常規(guī)物理汽相沉積(PVD)技術(shù)沉積，以便附著到襯墊層22。如所示出的，阻擋層22還可以沉積在底層的第一銅層20之上。例如，經(jīng)有或者沒有首先沉積的PVD銅種子層的無電鍍銅或者電鍍銅，附加的銅層84可以沉積在整個(gè)阻擋層22之上。
[0036]圖5D說明了可以包括平坦化(例如，化學(xué)-機(jī)械平坦化/拋光)附加銅層84 (以及，在有些情況下，在溝槽80之外的阻擋層22和襯墊層14)以便形成第二銅層24的另一個(gè)過程。第二銅層24 (如本文類似地描述的)具有大約I微米或更小的厚度；抑制第二銅層24中表面粗糙度的厚度。圖說明了參考圖1所示和描述的復(fù)合銅線12的特征。
[0037]圖5C’示出了圖5A-5D中所說明過程中的備選過程步驟，其中圖5C’可以在所說明的流程中代替圖5C。即，在蝕刻形成第一銅層20之后，如圖5C’中所示出的，阻擋層22和附加的銅層84可以在第一銅層20和襯墊14之上形成，如參考圖5C所描述的。但是，在這種實(shí)施例中，附加銅層84是在平坦化阻擋層22和底層襯墊14之前在(圖5C’中所示的)單獨(dú)處理步驟中平坦化的。在這個(gè)獨(dú)立的平坦化過程之后，附加銅層84的剩余部分可以連同覆蓋溝槽80之外襯底4的阻擋層22和襯墊層14 一起平坦化。這些平坦化過程會導(dǎo)致形成參考圖1所示和描述的復(fù)合銅線12。
[0038]圖6A和6B說明了形成復(fù)合銅線，例如圖4的復(fù)合銅線52，的備選過程。在這種情況下，圖6A中所說明的過程的一部分可以包括在襯底4中的溝槽84內(nèi)(以及沿著溝槽84之外襯底4的上表面)形成襯墊14。該過程還可以包括在襯墊14之上(例如，沿著基本上襯墊14的全部)形成第一前體銅層86。此外，該過程可以包括形成覆蓋第一前體銅層86的阻擋層22，以及在阻擋層22之上形成第二前體銅層88。形成這些不同的層可以由本領(lǐng)域已知或者本文所述的任何常規(guī)的沉積技術(shù)執(zhí)行。圖6B說明了附加的平坦化過程(例如，利用化學(xué)-機(jī)械平坦化/拋光)，以便形成參考圖4所示和描述的復(fù)合銅線。所述復(fù)合銅線52的描述包括在圖4的描述當(dāng)中，而且因此關(guān)于圖6B的描述被略去。
[0039]圖7A-7D說明了形成復(fù)合銅線，例如圖4的復(fù)合銅線52，的另一個(gè)過程。這個(gè)過程可以包括使用電鍍過程(例如，無電電鍍)形成第一前體銅層。圖7A說明了第一過程，該過程提供具有帶溝槽92的襯底4的前體結(jié)構(gòu)、溝槽92內(nèi)部(例如，沿著溝槽92的側(cè)壁94和底部96)以及襯底4的上表面98之上的襯墊14，以及覆蓋襯墊14的第一前體銅層100。第一前體銅層100可以具有小于溝槽92深度的厚度(如從襯底4的上表面98所測量到的)。第一前體銅層100沿著覆蓋襯底4的上表面98的部分比較薄。如本文所指出的，第一前體銅層100這種不均勻的厚度可以歸因于其利用電鍍技術(shù)(例如，無電電鍍第一前體銅層100)的沉積。應(yīng)當(dāng)理解，薄PVD Cu層可以在較厚的第一前體(電鍍)銅層100之前沉積，如本領(lǐng)域中已知的。
[0040]圖7B說明了第一前體銅層100平坦化(例如，化學(xué)機(jī)械平坦化/拋光)以便暴露覆蓋襯底4上表面98的襯墊14之后圖7A的前體結(jié)構(gòu)。如所示出的，第一前體銅層100其中具有作為電鍍過程結(jié)果形成的凹口 102。
[0041]圖7C示出了在第一前體銅層102和襯墊14之上(例如，在覆蓋襯底4上表面98的襯墊14之上)形成阻擋層22以及在阻擋層22之上形成第二前體銅層104的過程。第二前體銅層104可以選擇性地在阻擋層22之上被電鍍，只有在被電鍍的地方阻擋層22才覆蓋銅層54 (在阻擋層22中覆蓋襯底4上表面98的部分之上不電鍍)。
[0042]圖7D說明了附加的平坦化過程(例如，利用化學(xué)-機(jī)械平坦化/拋光)，以便形成關(guān)于圖4所示出和描述的復(fù)合銅線52。所述復(fù)合銅線52的描述包括在圖4的描述當(dāng)中，而且因此關(guān)于圖7D的描述被略去。[0043]如本文所描述的，本發(fā)明的各種特定實(shí)施例包括形成互連結(jié)構(gòu)，例如互連結(jié)構(gòu)2(圖1)和/或用于在諸如圖1的互連結(jié)構(gòu)2的互連結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)的復(fù)合銅線的方法。在有些情況下，所述方法的至少一部分可以用于形成在本文任何實(shí)施例所示出的復(fù)合銅線，例如，復(fù)合銅線12、復(fù)合銅線32、復(fù)合銅線42、復(fù)合銅線52、復(fù)合銅線72和/或復(fù)合銅線74。在有些情況下，該過程可以包括:
[0044]過程Pl:提供其中具有溝槽的襯底；
[0045]過程P2:在襯底中沿溝槽形成襯墊；
[0046]過程P3:在溝槽中的襯墊之上形成具有大約2微米或更大厚度的第一銅層。在有些情況下，這可以包括電鍍第一銅層，在第一銅層中留下凹口 ；
[0047]過程P4:在第一銅層之上形成銅晶粒生長阻擋層。在有些實(shí)施例中，這可以包括利用銅晶粒生長阻擋層給凹口加襯墊至只填充該凹口在第一銅層中的一部分；以及
[0048]過程P5:在銅晶粒生長阻擋層之上形成具有大約I微米或更小厚度的第二銅層，其中第二銅層的厚度抑制第二銅層中的表面粗糙度。在有些情況下，這可以包括填充凹口中沒有被銅晶粒生長阻擋層填充的剩余部分。
[0049]如本文所描述的，本發(fā)明的各種備選實(shí)施例包括形成互連結(jié)構(gòu)，例如互連結(jié)構(gòu)2(圖1)和/或用于在諸如圖1的互連結(jié)構(gòu)2的互連結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)的復(fù)合銅線的方法。在有些情況下，所述備選方法的至少一部分可以用于形成在本文任何實(shí)施例所示出的復(fù)合銅線，例如，復(fù)合銅線12、復(fù)合銅線32、復(fù)合銅線42、復(fù)合銅線52、復(fù)合銅線72和/或復(fù)合銅線74。在有些情況下，該備選過程可以包括:
[0050]過程Pll:提供其中具有溝槽的襯底；
[0051]過程P12:在襯底中沿溝槽形成襯墊。在有些情況下，襯墊的形成進(jìn)一步包括在襯底的上表面之上形成襯墊；
[0052]過程P13:在溝槽內(nèi)的襯墊之上形成大約2微米或更大厚度的第一銅層。在有些情況下，第一銅層的形成包括沉積第一銅層至基本上填滿溝槽；
[0053]過程P14:蝕刻第一銅層至低于溝槽頂部的水平；
[0054]過程P15:在第一銅層之上形成銅晶粒生長阻擋層。在有些情況下，銅晶粒生長阻擋層的形成進(jìn)一步包括在襯底上表面之上襯墊的一部分之上直接形成銅晶粒生長阻擋層；以及
[0055]過程P16:在銅晶粒生長阻擋層之上形成具有大約I微米或更小厚度的第二銅層，其中第二銅層的厚度抑制第二銅層中的表面粗糙度。
[0056]本文所使用的術(shù)語僅僅是為了描述特定的實(shí)施例而不是要作為本公開內(nèi)容的限制。如本文所使用的，除非上下文明確地另外指示，否則單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“這個(gè)”也要包括復(fù)數(shù)形式。還將理解，當(dāng)在本說明書中使用時(shí)，術(shù)語“包括”規(guī)定所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元素和/或組件的存在，但是并不排除一個(gè)或多個(gè)其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元素、部件和/或其組的存在或添加。還要理解，術(shù)語“前”和“后”不是限定性的而是在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候可以互換。
[0057]所寫描述使用例子公開了本發(fā)明，包括最佳模式，而且使本領(lǐng)域任何技術(shù)人員都能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制作和利用任何設(shè)備或系統(tǒng)并執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的專利范圍是由權(quán)利要求定義的，而且可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它例子。如果此類其它例子具有不與權(quán)利要求的字面語言不同的結(jié)構(gòu)性元件，或者如果它們包括與權(quán)利要求的字面語言具有非本質(zhì)區(qū)別的等效結(jié)構(gòu)性元件，則它們要在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種互連結(jié)構(gòu)，包括: 具有凹口的襯底，所述凹口具有底表面和側(cè)壁； 在襯底中凹口內(nèi)形成的復(fù)合銅線，所述復(fù)合銅線包括: 在所述凹口的底表面和側(cè)壁之上的襯墊層； 在所述襯墊層之 上的第一銅層，所述第一銅層具有大約兩微米或更大的第一厚度； 在所述第一銅層之上的銅晶粒生長阻擋層；以及 在所述銅晶粒生長阻擋層之上的第二銅層，所述第二銅層具有基本上比第一厚度小的第二厚度，所述第二厚度抑制第二銅層中的表面粗糙度。
2.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)，其中第二厚度等于大約I微米或者更小。
3.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)，還包括: 在所述復(fù)合銅線之上的銅擴(kuò)散層； 覆蓋所述銅擴(kuò)散層的絕緣體層；以及 延伸通過絕緣體層并接觸復(fù)合銅線的通孔觸點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求3所述的互連結(jié)構(gòu)，其中通孔觸點(diǎn)在第二銅層接觸復(fù)合銅線。
5.如權(quán)利要求3所述的互連結(jié)構(gòu)，其中銅擴(kuò)散層包括氮化硅(SiN)、金屬或者鈷鎢磷化物(CoWP)中的至少一種。
6.如權(quán)利要求3所述的互連結(jié)構(gòu)，還包括隔開絕緣體層與襯底的邊界層。
7.如權(quán)利要求3所述的互連結(jié)構(gòu)，還包括覆蓋絕緣體的導(dǎo)線，其中通孔觸點(diǎn)從所述導(dǎo)線延伸到襯底中的復(fù)合銅線。
8.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)，其中第二銅層具有與第一銅層的寬度基本上相等的覽度。
9.如權(quán)利要求8所述的互連結(jié)構(gòu)，其中第二銅層相對于第一銅層有偏移。
10.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)，其中第二銅層具有比第一銅層的寬度更小的寬度，并且，除在第二銅層的上表面上之外，第一銅層基本上包圍第二銅層。
11.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)，其中銅晶粒生長阻擋層給凹口中第一銅層的上表面加襯。
12.如權(quán)利要求11所述的互連結(jié)構(gòu)，其中銅晶粒生長阻擋層沿凹口的側(cè)壁接觸襯墊層。
13.—種互連結(jié)構(gòu),包括: 具有凹口的襯底，所述凹口具有底表面和側(cè)壁； 在所述凹口的底表面和側(cè)壁之上的襯墊層； 在所述襯墊層的第一部分之上的第一銅層，所述第一銅層具有大約兩微米或更大的厚度； 在所述第一銅層和所述襯墊層的第二部分之上的銅晶粒生長阻擋層，其中所述第二部分與襯墊層的第一部分不同；以及 在所述銅晶粒生長阻擋層之上的第二銅層，所述第二銅層具有大約一微米或更小的厚度和小于第一銅層寬度的寬度。
14.如權(quán)利要求13所述的互連結(jié)構(gòu)，其中第二銅層的厚度抑制第二銅層中的表面粗糙度。
15.如權(quán)利要求13所述的互連結(jié)構(gòu)，還包括: 在所述第二銅層之上的銅擴(kuò)散層； 覆蓋所述銅擴(kuò)散層的絕緣體層；以及 延伸通過絕緣體層并且接觸第二銅層的通孔觸點(diǎn)。
16.如權(quán)利要求15所述的互連結(jié)構(gòu)，還包括覆蓋絕緣體的導(dǎo)線，其中所述通孔觸點(diǎn)從所述導(dǎo)線延伸到襯底中的第二銅層。
17.如權(quán)利要求13所述的互連結(jié)構(gòu)，其中銅晶粒生長阻擋層基本上包圍第二銅層。
18.一種方法，包括: 提供其中具有溝槽的襯底； 沿襯底中的溝槽形成襯墊； 在溝槽中的襯墊之上形成具有大約2微米或更大厚度的第一銅層； 在所述第一銅層之 上形成銅晶粒生長阻擋層；以及 在銅晶粒生長阻擋層之上形成具有大約I微米或更小厚度的第二銅層，其中第二銅層的厚度抑制第二銅層中的表面粗糙度。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中第一銅層的形成包括電鍍第一銅層，在第一銅層中留下凹口， 其中銅晶粒生長阻擋層的形成包括利用銅晶粒生長阻擋層給凹口加襯，以便只填充凹口在第一銅層中的一部分，以及 其中第二銅層的形成包括填充凹口中沒有被銅晶粒生長阻擋層填充的剩余部分。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其中襯墊的形成進(jìn)一步包括在襯底的上表面之上形成襯墊， 其中第一銅層的形成包括沉積第一銅層至基本上填滿溝槽， 其中所述方法還包括蝕刻第一銅層至低于溝槽頂部的水平，以及其中銅晶粒生長阻擋層的形成進(jìn)一步包括在襯底的上表面之上襯墊的一部分之上直接形成銅晶粒生長阻擋層。
【文檔編號】H01L23/532GK103943604SQ201410028901
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月22日
【發(fā)明者】F·安德森, 何忠祥, A·K·斯坦珀 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司