本公開內(nèi)容的實施例總體上涉及集成電路的領(lǐng)域，并且更具體而言涉及集成電路(IC)器件的金屬之間的選擇性擴散阻擋部以及相關(guān)聯(lián)的技術(shù)和構(gòu)造。

背景技術(shù)：

集成電路(IC)器件的新興互連結(jié)構(gòu)可以包含不同的金屬以提高電學(xué)性能。然而，不同的金屬在結(jié)合后端處理所通常使用的溫度(例如，高達約400℃)下可以易溶于彼此。不同金屬的擴散可能導(dǎo)致金屬中的空隙，這可能會不利地影響電學(xué)性能或產(chǎn)生諸如電開路之類的缺陷；或者導(dǎo)致金屬擴散到電介質(zhì)材料中，這可能會導(dǎo)致電泄漏、電介質(zhì)擊穿、短路或遷移從而導(dǎo)致器件故障。

附圖說明

通過結(jié)合附圖的以下具體實施方式將容易理解實施例。為了便于描述，相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示相同的結(jié)構(gòu)元件。通過示例的方式而非通過限制的方式在附圖的圖中示出實施例。

圖1示意性地示出了根據(jù)一些實施例的采用晶圓形式和采用分割形式的示例性管芯的頂視圖。

圖2示意性地示出了根據(jù)一些實施例的集成電路(IC)組件的截面?zhèn)纫晥D。

圖3a-b示意性地示出了根據(jù)一些實施例的在制造的各個階段期間的互連組件的截面?zhèn)纫晥D。

圖4示意性地示出了根據(jù)一些實施例的用于選擇性沉積擴散阻擋部的金屬前體。

圖5a-b示意性地示出了根據(jù)一些實施例的在制造的各個階段期間的另一個互連組件的截面?zhèn)纫晥D。

圖6示意性地示出了根據(jù)一些實施例的制造互連組件的方法的流程圖。

圖7示意性地示出了根據(jù)一些實施例的可以包括如本文中所述的互連組件的示例性系統(tǒng)。

具體實施方式

本公開內(nèi)容的實施例描述了集成電路(IC)器件的金屬之間的選擇性擴散阻擋部以及相關(guān)聯(lián)的技術(shù)和構(gòu)造。在以下具體實施方式中，參考形成了本說明書的一部分的附圖，其中，相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示相同的部分，并且其中，通過說明性實施例的方式示出，在所述說明性實施例中可以實踐本公開內(nèi)容的主題。要理解的是，可以利用其它實施例，并且可以在不脫離本公開內(nèi)容的范圍的情況下作出結(jié)構(gòu)或邏輯變化。因此，不應(yīng)以限制性意義考慮以下具體實施方式，并且實施例的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。

出于本公開內(nèi)容的目的，短語“A和/或B”表示(A)、(B)、或(A和B)。出于本公開內(nèi)容的目的，短語“A、B、和/或C”表示(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)、或(A、B和C)。

本說明書可以使用基于視角的描述，例如頂/底、中/外、之上/之下等等。這樣的描述僅用于便于討論并且不旨在將本文中所描述的實施例的應(yīng)用限制為任何特定的取向。

本說明書可以使用短語“在一實施例中”或“在實施例中”，這些短語均指的是相同或不同實施例中的一個或多個實施例。此外，如針對本公開內(nèi)容的實施例所使用的術(shù)語“包括”、“具有”等是同義的。

在本文中可以使用術(shù)語“與……耦合”連同其派生詞?！榜詈稀笨梢砸庵敢韵虑闆r中的一種或多種?！榜詈稀笨梢砸庵竷蓚€或更多個元件直接物理或電接觸。然而，“耦合”也可以意指兩個或更多個元件彼此間接接觸，但還仍然彼此協(xié)作或交互作用，并且可以意指一個或多個其它元件耦合或連接在被認為彼此耦合的元件之間。術(shù)語“直接耦合”可以意指兩個或更多個元件直接接觸。

在各個實施例中，短語“第一特征形成、沉積、或以其它方式設(shè)置在第二特征上”可以意指第一特征形成、沉積、或設(shè)置在第二特征之上，并且第一特征的至少一部分可以與第二特征的至少一部分直接接觸(例如，直接物理和/或電接觸)或間接接觸(例如，具有在第一特征與第二特征之間的一個或多個其它特征)。

如本文中所使用的，術(shù)語“模塊”可以指代以下項、以下項的部分、或包括以下項：專用集成電路(ASIC)、電子電路、處理器(共享的、專用的、或組)、和/或執(zhí)行一個或多個軟件或固件程序的存儲器(共享的、專用的、或組)、組合邏輯電路、和/或提供所述功能的其它適合的部件。

圖1示意性地示出了根據(jù)一些實施例的采用晶圓形式10和采用分割形式100的示例性管芯102的頂視圖。在一些實施例中，管芯102可以是由諸如硅或其它適合的材料之類的半導(dǎo)體材料組成的晶圓11的多個管芯(例如，管芯102、103a、103b)的其中之一。多個管芯可以形成在晶圓11的表面上。管芯中個每一個管芯可以是包括如本文中所述的互連組件(例如，圖3a-b的互連組件300)的半導(dǎo)體產(chǎn)品的重復(fù)單元。例如，管芯102可以包括具有晶體管元件(例如，為一個或多個晶體管器件的移動載流子提供溝道路徑的一個或多個溝道體(例如，鰭狀物結(jié)構(gòu)、納米線、平面體等))的電路。互連件104可以形成在一個或多個晶體管器件上并且與一個或多個晶體管器件耦合。例如，互連件104可以與溝道體電耦合，以為閾值電壓和/或源極/漏極電流的傳送提供柵極電極，以為晶體管器件的操作提供移動載流子。盡管為了簡單起見用橫貫圖1中的管芯102的大部分的行描繪了互連件104，但要理解的是，在其它實施例中可以以管芯102上的各種各樣的其它適合的布置來配置互連件104，其包括具有比所描繪的布置小得多的尺寸的垂直和水平特征。

在完成體現(xiàn)在管芯中的半導(dǎo)體產(chǎn)品的制造過程之后，晶圓11可以經(jīng)歷分割過程，在分割過程中管芯中的每個管芯(例如，管芯102)彼此分隔開以提供半導(dǎo)體產(chǎn)品的分立的“芯片”。晶圓11可以是各種尺寸中的任何尺寸。在一些實施例中，晶圓11具有從大約25.4mm到大約450mm的范圍的直徑。在其它實施例中，晶圓11可以包括其它尺寸和/或其它形狀。根據(jù)各個實施例，可以采用晶圓的形式10或分割的形式100將互連件104設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上。本文中所述的互連件104可以包含在邏輯單元或存儲器或其組合的管芯102中。在一些實施例中，互連件104可以是片上系統(tǒng)(SoC)組件的部分?；ミB件104可以包括如本文中所述的互連組件(例如，圖3a-b或圖5a-b的互連組件300或500)。

圖2示意性地示出了根據(jù)一些實施例的集成電路(IC)組件200的截面?zhèn)纫晥D。在一些實施例中，IC組件200可以包括與封裝襯底121電耦合和/或物理耦合的一個或多個管芯(在下文中為“管芯102”)。在一些實施例中，如可以看出，封裝襯底121可以與電路板122電耦合。根據(jù)各個實施例，在一些實施例中，集成電路(IC)器件可以包括管芯102、封裝襯底121和/或電路板122中的一項或多項?？梢栽诟鶕?jù)各個實施例的任何適合的IC器件中實施用于提供選擇性擴散阻擋部的本文中所述的實施例。

管芯102可以代表使用諸如結(jié)合形成CMOS器件所使用的薄膜沉積、光刻、蝕刻等半導(dǎo)體制造技術(shù)、由半導(dǎo)體材料(例如，硅)制成的分立產(chǎn)品。在一些實施例中，管芯102可以是處理器、存儲器、SoC或ASIC，可以包括處理器、存儲器、SoC或ASIC，或可以是處理器、存儲器、SoC或ASIC的一部分。在一些實施例中，電絕緣材料(例如，模塑料或底部填充材料(未示出))可以密封管芯102和/或管芯級互連結(jié)構(gòu)106的至少一部分。

根據(jù)各種各樣的適合的構(gòu)造(包括例如，如所描繪的采用倒裝芯片的構(gòu)造與封裝襯底121直接耦合)，管芯102可以附接到封裝襯底121。在倒裝芯片構(gòu)造中，使用管芯級互連結(jié)構(gòu)106(例如還可以將管芯102與封裝襯底121電耦合的凸塊、柱體、或其它適合的結(jié)構(gòu))，將包括電路的管芯102的有源側(cè)S1附接到封裝襯底121的表面。管芯102的有源側(cè)S1可以包括有源器件，例如晶體管器件。如可以看出，無源側(cè)S2可以被設(shè)置為與有源側(cè)S1相對。

管芯102通?？梢园ò雽?dǎo)體襯底102a、一個或多個器件層(在下文中為“器件層102b”)以及一個或多個互連層(在下文中為“互連層102c”)。在一些實施例中，半導(dǎo)體襯底102a大體上可以由諸如硅之類的體半導(dǎo)體材料組成。器件層102b可以代表諸如晶體管器件之類的有源器件形成在半導(dǎo)體襯底上的區(qū)域。器件層102b可以包括例如諸如溝道體之類的結(jié)構(gòu)和/或晶體管器件的源極/漏極區(qū)域?；ミB層102c可以包括被配置為從器件層102b中的有源器件按照路線發(fā)送電信號或?qū)㈦娦盘柊凑章肪€發(fā)送到器件層102b中的有源器件的互連結(jié)構(gòu)(例如，圖1的互連件104或相應(yīng)的圖3a-b、圖5a-b的互連組件300、500)。例如，互連層102c可以包括水平線(例如，溝槽)和/或垂直插塞(例如，過孔)或其它適合的特征以提供電路徑選擇(electrical routing)和/或接觸部。

在一些實施例中，管芯級互連結(jié)構(gòu)106可以與互連層102c電耦合并且被配置為在管芯102與其它電器件之間按照路線發(fā)送電信號。電信號可以包括例如：結(jié)合管芯102的操作所使用的輸入/輸出(I/O)信號和/或電源/接地信號。

在一些實施例中，封裝襯底121是具有核和/或內(nèi)建層(例如，味之素內(nèi)建膜(ABF)襯底)的基于環(huán)氧樹脂的層壓襯底。在其它實施例中，封裝襯底121可以包括其它適合的類型的襯底，例如由玻璃、陶瓷、或半導(dǎo)體材料形成的襯底。

封裝襯底121可以包括被配置為將電信號按照路線發(fā)送到管芯102或從管芯102按照路線發(fā)送電信號的電路徑選擇特征。電路徑選擇特征可以包括例如設(shè)置在封裝襯底121的一個或多個表面上的焊盤或跡線(未示出)和/或內(nèi)部路徑選擇特征(未示出)(例如，用于將電信號按照路線發(fā)送穿過封裝襯底121的溝槽、過孔或其它互連結(jié)構(gòu))。例如，在一些實施例中，封裝襯底121可以包括諸如焊盤(未示出)的路徑選擇特征，其被配置為接收管芯102的相應(yīng)管芯級互連結(jié)構(gòu)106。

電路板122可以是由諸如環(huán)氧樹脂層壓件之類的電絕緣材料組成的印刷電路板(PCB)。例如，電路板122可以包括由例如以下材料組成的電絕緣層：聚四氟乙烯；諸如阻燃劑4(FR-4)、FR-1、棉紙之類的酚醛棉紙材料；以及諸如CEM-1或CEM-3或使用環(huán)氧樹脂預(yù)浸材料層壓在一起的玻璃織物材料之類的環(huán)氧材料?？梢源┻^電絕緣層形成諸如跡線、溝槽、或過孔之類的互連結(jié)構(gòu)(未示出)以將管芯102的電信號按照路線發(fā)送穿過電路板122。在其它實施例中，電路板122可以由其它適合的材料組成。在一些實施例中，電路板122是母板(例如，圖7的母板702)。

諸如焊球112之類的封裝級互連件可以耦合到封裝襯底121上和/或電路板122上的一個或多個焊盤(在下文中為“焊盤110”)以形成相對應(yīng)的焊接接頭，所述焊接接頭被配置為在封裝襯底121與電路板122之間進一步按照路線發(fā)送電信號。焊盤110可以由諸如金屬之類的任何適合的導(dǎo)電材料組成，金屬包括例如：鎳(Ni)、鈀(Pd)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、以及其組合。在其它實施例中，可以使用將封裝襯底121與電路板122物理耦合和/或電耦合的其它適合的技術(shù)。

在其它實施例中，IC組件200可以包括各種各樣的其它適合的構(gòu)造，例如倒裝芯片和/或引線鍵合構(gòu)造、內(nèi)插器、包括系統(tǒng)級封裝(SiP)的多芯片封裝構(gòu)造和/或?qū)盈B封裝(PoP)構(gòu)造的適合的組合。在一些實施例中，可以使用在管芯102與IC組件200的其它部件之間按照路線發(fā)送電信號的其它適合的技術(shù)。

圖3a-b示意性地示出了根據(jù)一些實施例的在制造的各個階段期間的互連組件300的截面?zhèn)纫晥D。參考圖3a，在諸如電介質(zhì)材料332之類的電絕緣材料中形成第一互連結(jié)構(gòu)330并且在第一互連結(jié)構(gòu)330上形成擴散阻擋部338之后描繪了互連組件300。

在一些實施例中，電介質(zhì)材料332可以沉積在半導(dǎo)體襯底(例如，圖2的半導(dǎo)體襯底102a)上。例如，電介質(zhì)材料332可以被沉積為在器件層(例如，圖2的器件層102b)上形成互連層(例如，圖2的互連層102c)的部分。電介質(zhì)材料332可以由各種適合的材料組成，其包括例如：二氧化硅(SiO₂)、高k電介質(zhì)材料、低k電介質(zhì)材料、碳摻雜的二氧化硅、多孔電介質(zhì)以及類似的材料。在一些實施例中，電介質(zhì)材料332可以被沉積為層，所述層在一些實施例中可以被稱為層間電介質(zhì)(ILD)。

在一些實施例中，可以通過將開口(例如，溝槽)形成到電介質(zhì)材料332中并且在溝槽的表面上(例如，在溝槽的側(cè)壁和底部上)形成擴散阻擋部334來形成第一互連結(jié)構(gòu)330?？梢猿练e金屬以大體上填充溝槽并且形成第一互連結(jié)構(gòu)330。擴散阻擋部334可以防止或減少第一互連結(jié)構(gòu)330的金屬擴散到電介質(zhì)材料332中。例如，在一些實施例中，第一互連結(jié)構(gòu)330的金屬可以由銅組成并且擴散阻擋部334可以由銅擴散阻擋部(例如，諸如氮化鈦(TiN)和/或氮化鉭(TaN)之類的金屬氮化物)組成。在其它實施例中，第一互連結(jié)構(gòu)330和擴散阻擋部334可以由其它適合的金屬組成。在一些實施例中，互連組件300可以不包括擴散阻擋部334。

蝕刻停止膜336可以形成在第一互連結(jié)構(gòu)330上。蝕刻停止膜336可以為蝕刻過程提供蝕刻停止，所述蝕刻過程可以用于形成第二互連結(jié)構(gòu)(例如，圖3b的第二互連結(jié)構(gòu)340)的開口339(例如，過孔)。在一些實施例中，蝕刻停止膜336可以由具有與電介質(zhì)材料332相比不同的蝕刻選擇性的材料組成。例如，在一些實施例中，蝕刻停止膜336可以由氮化硅(SiN)或類似的材料組成。在一些實施例中，在沉積金屬以形成第一互連結(jié)構(gòu)330之后可以將蝕刻停止膜336沉積在第一互連結(jié)構(gòu)330上。電介質(zhì)材料332可以沉積在蝕刻停止膜336上并且可以執(zhí)行圖案化過程(例如，光刻和/或蝕刻)以形成穿過經(jīng)沉積的電介質(zhì)材料332的開口339以暴露第一互連結(jié)構(gòu)330。在一些實施例中，蝕刻停止膜336還可以用作第一互連結(jié)構(gòu)330的金屬與沉積在蝕刻停止膜336上的電介質(zhì)材料332之間的擴散阻擋部。在一些實施例中，互連組件300可以不包括蝕刻停止膜336。

在一些實施例中，可以形成開口339以暴露第一互連結(jié)構(gòu)330的頂表面上的金屬。在一些實施例中，開口339的側(cè)壁由于用于形成開口339的蝕刻過程可以具有錐形輪廓。

根據(jù)各個實施例，擴散阻擋部338可以選擇性地沉積在第一互連結(jié)構(gòu)330的金屬上以減少或防止第一互連結(jié)構(gòu)330的金屬與要形成在開口339中的第二互連結(jié)構(gòu)(例如，圖3b的第二互連結(jié)構(gòu)340)的另一種不同金屬之間擴散。可以通過在不將擴散阻擋部338的金屬直接沉積在開口339的側(cè)壁上的情況下將金屬(或金屬化合物)選擇性地沉積在第一互連結(jié)構(gòu)330的金屬上來形成擴散阻擋部338。例如，參考圖3a和圖3b兩者，在一些實施例中，擴散阻擋部338的金屬可以不被設(shè)置在開口339的側(cè)壁上，開口339的側(cè)壁直接位于第二互連結(jié)構(gòu)340的金屬與電介質(zhì)材料332之間。如可以看出，可以在第一互連結(jié)構(gòu)330的金屬與第二互連結(jié)構(gòu)340的金屬之間的界面處(在開口339的底部)選擇性地沉積擴散阻擋部338的金屬。在一些實施例中，擴散阻擋部338可以與蝕刻停止膜336的材料耦合(例如，直接接觸)。在一些實施例中，擴散阻擋部338可以具有小于或等于20納米(nm)的厚度。在一個實施例中，擴散阻擋部338可以具有小于或等于5nm的厚度。在其它實施例中，擴散阻擋部338可以具有其它適合的厚度。

在一些實施例中，可以在存在或不存在諸如氫氣(H₂)或氨氣(NH₃)之類的共反應(yīng)劑的情況下通過原子層沉積(ALD)或化學(xué)氣相沉積(CVD)來沉積擴散阻擋部338。在一些實施例中，沉積過程可以利用均配物N,N’-二烴基-二氮丁二烯金屬前體(homoleptic N,N’-dialkyl-diazabutadiene metal precursor)。圖4示意性地示出了根據(jù)一些實施例的用于選擇性沉積擴散阻擋部(例如，圖3a-b的擴散阻擋部338)的金屬前體400。金屬前體400可以代表金屬二氮丁二烯ALD前體的一般結(jié)構(gòu)，其中R可以代表烴基，并且M可以代表第一行過渡金屬。

再次參考圖3a-3b，在一些實施例中，可以通過無電鍍沉積來沉積擴散阻擋部338。例如，可以通過在第一互連結(jié)構(gòu)330的金屬(例如，Cu或Co)上而非在開口339中的側(cè)壁上的電介質(zhì)材料332上的無電鍍沉積來選擇性地沉積Ni、Ni/B、Co/W、或Co-X或Ni-X，其中X代表鎢(W)、硼(B)、磷(P)、鎳(Ni)、錸-錫(ReSn)、鋅(Zn)、錳(Mn)、銠(Rh)、釕(Ru)、鉻(Cr)、鉑(Pt)、鋨(Os)、銥(Ir)或其它適合的材料的其中之一。在一些實施例中，表面修改處理可以應(yīng)用于第一互連結(jié)構(gòu)330的金屬的表面以增強或?qū)崿F(xiàn)擴散阻擋部338的沉積的選擇性。例如，對于Ru、MnN和Mn顯示了具有除包含二氮丁二烯配體的那些前體之外的前體的ALD和/或CVD選擇性的程度。在一些實施例中，表面修改處理可以包括雙(二甲氨基)二甲基硅烷、(N,N-二甲氨基)三甲基硅烷、丁基二甲基(二甲氨基)硅烷、和/或雙N-丁基二甲基硅烷、以及類似的材料。在一些實施例中，可以用硼(B)、硅(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、氮(N)、磷(P)、硫(S)、硒(Se)、碲(Te)、W、Ni、Re、Zn、Mn、Rh、Ru、Cr、Pt、Os、Ir或其它適合的摻雜劑的其中之一來注入或摻雜擴散阻擋部338的選擇性沉積的金屬以提高阻擋部特性。例如，在擴散阻擋部338的沉積期間或在沉積之前的單獨的不同溫度處理中用摻雜劑對擴散阻擋部338進行摻雜，所述摻雜劑使用乙硼烷、硅烷、乙硅烷、氨氣、肼、磷化氫、硫化氫、硒化氫或二乙基碲化物或其它適合的氣體。在一個實施例中，可以通過將擴散阻擋部338浸透在硅烷或乙硅烷中來將Si添加到選擇性沉積的擴散阻擋部338。可以通過將擴散阻擋部338浸透在乙硼烷中來類似地添加硼。在一些實施例中，擴散阻擋部338可以是相對于晶體(non-amorphous)材料、針對給定的厚度提供更好的阻擋部特性的非晶體材料。在一些實施例中，可以通過沉積多個層來形成擴散阻擋部338。例如，在一些實施例中，擴散阻擋部338可以包括不同材料的交替層，例如Ni/W/Ni/W等。在一些實施例中，擴散阻擋部338可以被沉積為ALD或CVD合金。

參考圖3b，在將金屬沉積到圖3a的開口339中以在擴散阻擋部338上形成第二互連結(jié)構(gòu)340之后描繪了互連組件300。可以使用任何適合的過程(包括例如，CVD、ALD、物理氣相沉積(PVD)或無電鍍沉積)來沉積第二互連結(jié)構(gòu)340的金屬。

根據(jù)各個實施例，第一互連結(jié)構(gòu)330可以由金屬或金屬化合物組成，所述金屬或金屬化合物具有與第二互連結(jié)構(gòu)340的金屬相比不同的化學(xué)成分。在一些實施例中，擴散阻擋部338可以具有與第一互連結(jié)構(gòu)330和/或第二互連結(jié)構(gòu)340相比不同的化學(xué)成分。在一些實施例中，擴散阻擋部338可以具有與擴散阻擋部334和/或蝕刻停止膜336相比不同的化學(xué)成分。例如，在一些實施例中，第一互連結(jié)構(gòu)330可以由銅(Cu)組成，擴散阻擋部338可以由諸如鎳(Ni)、鎢(W)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、鈷(Co)、錳(Mn)或鋯(Zr)之類的金屬或金屬硅化物或金屬氮化物組成，其中金屬可以是所列出的示例的其中之一，并且第二互連結(jié)構(gòu)340可以由諸如鈷(Co)之類的金屬組成。在一些實施例中，擴散阻擋部338可以由混合物、化合物、或合金組成，例如具有前體、共反應(yīng)劑和工藝的適當(dāng)選擇的氮化鎢(WN)、硅化鎳(NiSi)、Ni/Mn或Fe/Mn。在一些實施例中，第一互連結(jié)構(gòu)330可以由Co組成，并且第二互連結(jié)構(gòu)340可以由Cu組成。在其它實施例中，第一互連結(jié)構(gòu)330和/或第二互連結(jié)構(gòu)340可以由除了Cu或Co之外的金屬組成。例如，在一些實施例中，第一互連結(jié)構(gòu)330可以由Cu組成，并且第二互連結(jié)構(gòu)340可以由除Co之外的非Cu的金屬(例如，Mo、W、Re、Fe、Ru、Os、Rh、Ir、Ni、Pd或Pt)或金屬硅化物(例如，硅化鎳或硅化鈷)組成。在一個實施例中，鍺化銅可以用于形成第一互連結(jié)構(gòu)330或第二互連結(jié)構(gòu)340的其中之一。為了提供另一個示例，在一些實施例中，第一互連結(jié)構(gòu)330可以由非Cu金屬(例如，Mo、W、Re、Fe、Ru、Os、Rh、Ir、Ni、Pd或Pt)或金屬硅化物(例如，硅化鎳或硅化鈷)組成，并且第二互連結(jié)構(gòu)340可以由Cu組成。

在一些實施例中，第一互連結(jié)構(gòu)330可以是溝槽結(jié)構(gòu)，并且第二互連結(jié)構(gòu)340可以是過孔結(jié)構(gòu)。在一些實施例中，過孔結(jié)構(gòu)可以具有小于或等于60nm的臨界尺寸(CD)。根據(jù)各個實施例，互連組件300可以允許使用非Cu金屬(例如，Co)的過孔結(jié)構(gòu)(例如，第二互連結(jié)構(gòu)340)的形成，其中沒有擴散阻擋部設(shè)置在過孔結(jié)構(gòu)的金屬與電介質(zhì)材料332之間(例如，在開口339的側(cè)壁上沒有擴散阻擋部)。結(jié)合互連組件300所述的技術(shù)和構(gòu)造可以有助于處于窄的臨界尺寸和高的高寬比的互連特征(特別是較窄的過孔結(jié)構(gòu))的金屬化。獨立于溝槽結(jié)構(gòu)(例如，圖3b的第一互連結(jié)構(gòu)330)來填充過孔結(jié)構(gòu)(例如，圖3b的第二互連結(jié)構(gòu)340)的過程可以實現(xiàn)更多的過孔填充選項。在過孔結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上形成擴散阻擋部(例如，Cu擴散阻擋部)可能是不期望的，因為其可能提供更小的開口(例如，圖3a的開口339)，從而導(dǎo)致填充過孔結(jié)構(gòu)更加困難。另外，在過孔結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上形成擴散阻擋部可以增大穿過過孔結(jié)構(gòu)的電阻(例如，TaN和TiN比Co的電阻更大)。因此，消除第二互連結(jié)構(gòu)340的金屬周圍的擴散阻擋部可以增大由金屬填充的截面面積，并且減小第二互連結(jié)構(gòu)340的高度與寬度的高寬比，同時增大第二互連結(jié)構(gòu)340的電阻。選擇性沉積的擴散阻擋部338可以防止相鄰的互連結(jié)構(gòu)的不同金屬的混合，這可以通過限制兩種金屬的運動來減少空隙、電開路和/或短路的數(shù)量以及減少泄漏。擴散阻擋部338還可以減少在諸如Cu之類的金屬擴散到電介質(zhì)材料332中并且繼而擴散到IC器件的器件層中時可能出現(xiàn)的器件降級。

圖5a-b示意性地示出了根據(jù)一些實施例的在制造的各個階段期間的另一個互連組件500的截面?zhèn)纫晥D。互連組件500通?？梢耘c結(jié)合互連組件300所述的實施例一致，除了互連組件500包括使用雙重鑲嵌工藝形成的雙重鑲嵌結(jié)構(gòu)540以外。

參考圖5a，在形成根據(jù)結(jié)合圖3a所述的技術(shù)的擴散阻擋部334、第一互連結(jié)構(gòu)330、蝕刻停止膜336、開口539和/或擴散阻擋部338之后描繪了互連組件500。開口539可以被配置為允許雙重鑲嵌互連結(jié)構(gòu)的形成。即，在一些實施例中，在相同的沉積過程期間，可以同時填充與開口539的第一開口539a相對應(yīng)的過孔結(jié)構(gòu)和與開口539的第二開口539b相對應(yīng)的溝槽結(jié)構(gòu)。在一些實施例中，可以使用圖案化過程將第二開口539b形成在第一互連結(jié)構(gòu)330之上的電介質(zhì)材料332中，并且隨后可以使用圖案化過程將第一開口539a形成在第二開口539b中，以暴露第一互連結(jié)構(gòu)330。在形成第一開口539a之后，擴散阻擋部338可以形成在第一互連結(jié)構(gòu)330上。

參考圖5b，在沉積金屬以形成雙重鑲嵌結(jié)構(gòu)540之后描繪了互連組件500。在一些實施例中，可以沉積金屬以同時填充第一和第二開口539a、539b以形成相應(yīng)的第二和第三互連結(jié)構(gòu)540a、540b。在一些實施例中，第二互連結(jié)構(gòu)540a可以是過孔結(jié)構(gòu)，并且第三互連結(jié)構(gòu)540b可以是溝槽結(jié)構(gòu)。雙重鑲嵌結(jié)構(gòu)540的金屬可以與結(jié)合圖3的第二互連結(jié)構(gòu)340的金屬所述的實施例一致。

圖6示意性地示出了根據(jù)一些實施例的制造互連組件(例如，圖3a-b的互連組件300或圖5a-b的互連組件500)的方法600的流程圖。方法600可以與結(jié)合圖1-5所述的實施例一致，反之亦然。

在602，方法600可以包括提供半導(dǎo)體襯底(例如，圖2的半導(dǎo)體襯底102a)。在一些實施例中，半導(dǎo)體襯底可以包括采用晶圓形式的管芯。

在604，方法600可以包括在半導(dǎo)體襯底上沉積電介質(zhì)材料(例如，圖3a-b或圖5a-b的電介質(zhì)材料)。例如，可以沉積電介質(zhì)材料以在管芯的器件層(例如，圖2的器件層102b)上形成互連層(例如，圖2的互連層102c)。

在606，方法600可以包括形成第一互連結(jié)構(gòu)(例如，圖3a-b或圖5a-b的第一互連結(jié)構(gòu)330)，第一互連結(jié)構(gòu)包括第一金屬?？梢愿鶕?jù)結(jié)合圖3a-b的第一互連結(jié)構(gòu)330所述的技術(shù)來形成第一互連結(jié)構(gòu)。在一些實施例中，形成第一互連結(jié)構(gòu)可以包括在電介質(zhì)材料中形成開口并且將第一金屬沉積到開口中。第一金屬可以與結(jié)合圖3a-b的第一互連結(jié)構(gòu)330的金屬所述的實施例一致。在一些實施例中，形成第一互連結(jié)構(gòu)包括形成溝槽結(jié)構(gòu)。

在608，方法600可以包括在第一互連結(jié)構(gòu)上形成擴散阻擋部(例如，圖3a-b或圖5a-b的擴散阻擋部338)。在一些實施例中，可以在第一互連結(jié)構(gòu)的第一金屬上選擇性地沉積擴散阻擋部的第三金屬。例如，可以在第一互連結(jié)構(gòu)與要形成在擴散阻擋部上的第二互連結(jié)構(gòu)之間的界面處沉積第三金屬。選擇性沉積可以在第一金屬上沉積第三金屬而不沉積在電介質(zhì)材料332上，以使得在將第二金屬沉積在擴散阻擋部之后，擴散阻擋部的第三金屬不會直接設(shè)置在第二互連結(jié)構(gòu)的第二金屬與電介質(zhì)材料之間(例如，第三金屬不被設(shè)置在圖3a的開口339的側(cè)壁上)。

擴散阻擋部的第三金屬可以與結(jié)合圖3a-b的擴散阻擋部338的金屬所述的實施例一致。在一些實施例中，可以通過ALD或CVD來沉積第三金屬。在一些實施例中，形成擴散阻擋部包括用硼(B)、硅(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、氮(N)、磷(P)、硫(S)、硒(Se)或碲(Te)中的一種或多種對第三金屬進行摻雜。在一些實施例中，選擇性沉積第三金屬可以包括使用均配物N,N’-二烴基-二氮丁二烯金屬前體。在一些實施例中，形成擴散阻擋部可以包括形成多個層。

在610，方法600可以包括形成第二互連結(jié)構(gòu)(例如，圖3a-b的第二互連結(jié)構(gòu)或圖5a-b的雙重鑲嵌結(jié)構(gòu)540)，所述第二互連結(jié)構(gòu)包括擴散阻擋部上的第二金屬。在一些實施例中，第一金屬和第二金屬可以具有不同的化學(xué)成分。擴散阻擋部(例如，圖3a-b或圖5a-b的擴散阻擋部338)的材料和第二金屬可以具有不同的化學(xué)成分。在一些實施例中，第二互連結(jié)構(gòu)是過孔結(jié)構(gòu)。在其它實施例中，第二互連結(jié)構(gòu)可以是雙重鑲嵌結(jié)構(gòu)。

各種操作以最有助于理解所要求保護的主題的方式依次被描述為多個分立的操作。然而，描述的順序不應(yīng)被解釋為暗示這些操作必須是順序相關(guān)的?？梢允褂萌魏芜m合的硬件和/或軟件將本公開內(nèi)容的實施例實施到系統(tǒng)中以按照需要進行配置。

圖7示意性地示出了根據(jù)一些實施例的可以包括如本文中所述的互連組件(例如，圖3a-b的互連組件300或圖5a-b的互連組件500)的示例性系統(tǒng)(例如，計算設(shè)備700)。計算設(shè)備700的部件可以容納在外殼(例如，殼體708)中。母板702可以包括多個部件，包括但不限于處理器704和至少一個通信芯片706。處理器704可以物理地和電氣地耦合到母板702。在一些實施方式中，至少一個通信芯片706也可以物理地和電氣地耦合到母板702。在其它的實施方式中，通信芯片706可以是處理器704的部分。

根據(jù)其應(yīng)用，計算設(shè)備700可以包括可以或可以不物理地和電氣地耦合到母板702的其它部件。這些其它部件可以包括但不限于易失性存儲器(例如，DRAM)、非易失性存儲器(例如，ROM)、閃速存儲器、圖形處理器、數(shù)字信號處理器、密碼處理器、芯片組、天線、顯示器、觸摸屏顯示器、觸摸屏控制器、電池、音頻編碼解碼器、視頻編碼解碼器、功率放大器、全球定位系統(tǒng)(GPS)設(shè)備、羅盤、蓋革計數(shù)器、加速度計、陀螺儀、揚聲器、照相機、以及大容量存儲設(shè)備(例如，硬盤驅(qū)動器、光盤(CD)、數(shù)字通用盤(DVD)等)。

通信芯片706可以實現(xiàn)用于數(shù)據(jù)往返計算設(shè)備700的傳輸?shù)臒o線通信。術(shù)語“無線”及其派生詞可以用于描述可以通過使用經(jīng)調(diào)制電磁輻射來經(jīng)由非固體介質(zhì)傳遞數(shù)據(jù)的電路、設(shè)備、系統(tǒng)、方法、技術(shù)、通信信道等。該術(shù)語并不暗示相關(guān)聯(lián)的設(shè)備不包含任何導(dǎo)線，雖然在一些實施例中它們可以不包含導(dǎo)線。通信芯片706可以實施多種無線標(biāo)準或協(xié)議中的任何標(biāo)準或協(xié)議，包括但不限于電氣與電子工程師(IEEE)協(xié)會標(biāo)準，包括Wi-Fi(IEEE 802.11系列)、IEEE 802.16標(biāo)準(例如，IEEE 802.16-2005修訂)、長期演進(LTE)計劃連同任何修訂、更新、和/或修正(例如，高級LTE計劃、超移動寬帶(UMB)計劃(也被稱為“3GPP2”)等)。與IEEE 802.16兼容的寬帶無線接入(BWA)網(wǎng)絡(luò)通常被稱為WiMAX網(wǎng)絡(luò)，即代表微波接入的全球互操作性的首字母縮略詞，其為通過IEEE 802.16標(biāo)準的一致性和互操作性測試的產(chǎn)品的證明標(biāo)志。通信芯片706可以根據(jù)全球移動通信(GSM)系統(tǒng)、通用分組無線服務(wù)(GPRS)、通用移動電信系統(tǒng)(UMTS)、高速分組接入(HSPA)、演進的HSPA(E-HSPA)、或LTE網(wǎng)絡(luò)來進行操作。通信芯片706可以根據(jù)增強數(shù)據(jù)的GSM演進(EDGE)、GSM EDGE無線接入網(wǎng)絡(luò)(GERAN)、通用陸地?zé)o線接入網(wǎng)絡(luò)(UTRAN)、或演進的UTRAN(E-UTRAN)來進行操作。通信芯片706可以根據(jù)碼分多址接入(CDMA)、時分多址接入(TDMA)、數(shù)字增強無繩電信(DECT)、演進數(shù)據(jù)優(yōu)化(EV-DO)、其派生物、以及被指定為3G、4G、5G和更高代的任何其它無線協(xié)議來進行操作。在其它實施例中，通信芯片706可以根據(jù)其它無線協(xié)議來進行操作。

計算設(shè)備700可以包括多個通信芯片706。例如，第一通信芯片706可以專用于較短距離的無線通信，例如Wi-Fi和藍牙；并且第二通信芯片706可以專用于較長距離無線通信，例如GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE、Ev-DO等。

計算設(shè)備700的處理器704可以包括具有如本文中所述的互連組件(例如，圖3a-b的互連組件300或圖5a-b的互連組件500)的管芯(例如，圖1-2的管芯102)。例如，圖1-2的管芯102可以安裝在封裝組件中，所述封裝組件安裝在諸如母板702之類的電路板上。術(shù)語“處理器”可以指代處理例如來自寄存器和/或存儲器的電子數(shù)據(jù)以將該電子數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可以存儲在寄存器和/或存儲器中的其它電子數(shù)據(jù)的任何設(shè)備或設(shè)備的部分。

通信芯片706還可以包括具有如本文中所述的互連組件(例如，圖3a-b的互連組件300或圖5a-b的互連組件500)的管芯(例如，圖1-2的管芯102)。在其它的實施方式中，容納在計算設(shè)備700內(nèi)的另一種部件(例如，存儲器器件或其它集成電路器件)可以包含具有如本文中所述的互連組件(例如，圖3a-b的互連組件300或圖5a-b的互連組件500)的管芯(例如，圖1-2的管芯102)。

在各個實施方式中，計算設(shè)備700可以是移動計算設(shè)備、膝上型電腦、上網(wǎng)本電腦、筆記本電腦、超級本電腦、智能電話、平板電腦、個人數(shù)字助理(PDA)、超級移動PC、移動電話、桌上型計算機、服務(wù)器、打印機、掃描儀、監(jiān)視器、機頂盒、娛樂控制單元、數(shù)字照相機、便攜式音樂播放器、或數(shù)字視頻記錄器。在其它實施方式中，計算設(shè)備700可以是處理數(shù)據(jù)的任何其它電子設(shè)備。

示例

根據(jù)各個實施例，本公開內(nèi)容描述了一種裝置(例如，互連組件)。裝置的示例1可以包括：電介質(zhì)材料；第一互連結(jié)構(gòu)，所述第一互連結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在所述電介質(zhì)材料中的第一金屬；第二互連結(jié)構(gòu)，所述第二互連結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在所述電介質(zhì)材料中并且與所述第一互連結(jié)構(gòu)電耦合的第二金屬；以及擴散阻擋部，所述擴散阻擋部設(shè)置在所述第一互連結(jié)構(gòu)與所述第二互連結(jié)構(gòu)之間的界面處，其中，所述第一金屬和所述第二金屬具有不同的化學(xué)成分，所述擴散阻擋部的材料和所述第二金屬具有不同的化學(xué)成分，并且所述擴散阻擋部的材料并非直接設(shè)置在所述第二金屬與所述電介質(zhì)材料之間。示例2可以包括示例1的裝置，其中：所述第一金屬包括銅(Cu)；并且所述第二金屬包括鈷(Co)。示例3可以包括權(quán)利要求1的裝置，其中，所述擴散阻擋部包括金屬、金屬硅化物或金屬氮化物。示例4可以包括示例3的裝置，其中，所述擴散阻擋部包括鎳(Ni)、鎢(W)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、鈷(Co)、錳(Mn)或鋯(Zr)。示例5可以包括示例1-4中的任一項的裝置，其中，所述第一互連結(jié)構(gòu)包括溝槽結(jié)構(gòu)；并且所述第二互連結(jié)構(gòu)包括過孔結(jié)構(gòu)或雙重鑲嵌結(jié)構(gòu)。示例6可以包括示例1-4中的任一項的裝置，還包括附加的擴散阻擋部，所述附加的擴散阻擋部設(shè)置在所述第一金屬與所述電介質(zhì)材料之間，其中，所述附加的擴散阻擋部的材料具有與所述擴散阻擋部的所述材料相比不同的化學(xué)成分。示例7可以包括示例1-4中的任一項的裝置，還包括蝕刻停止膜，所述蝕刻停止膜設(shè)置在所述第二互連結(jié)構(gòu)上并且與所述擴散阻擋部耦合。示例8可以包括示例1-4中的任一項的裝置，其中，所述擴散阻擋部包括多個層。示例9可以包括示例1-4中的任一項的裝置，其中，所述擴散阻擋部包括用以下各項中的一項或多項進行摻雜的金屬：硼(B)、硅(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、氮(N)、磷(P)、硫(S)、硒(Se)、碲(Te)、鎢(W)、鎳(Ni)、錸(Re)、錫(Sn)、鋅(Zn)、錳(Mn)、銠(Rh)、釕(Ru)、鉻(Cr)、鉑(Pt)、鋨(Os)、或銥(Ir)。

根據(jù)各個實施例，本公開內(nèi)容描述了一種方法(例如，制造互連組件的)。方法的示例10可以包括：形成包括第一金屬的第一互連結(jié)構(gòu)；在所述第一互連結(jié)構(gòu)上形成擴散阻擋部；以及在所述擴散阻擋部上形成包括第二金屬的第二互連結(jié)構(gòu)，其中，所述擴散阻擋部設(shè)置在所述第一互連結(jié)構(gòu)與所述第二互連結(jié)構(gòu)之間的界面處，所述第一金屬和所述第二金屬具有不同的化學(xué)成分，所述擴散阻擋部的材料和所述第二金屬具有不同的化學(xué)成分，所述第一互連結(jié)構(gòu)和所述第二互連結(jié)構(gòu)設(shè)置在電介質(zhì)材料中，并且所述擴散阻擋部的材料并非直接設(shè)置在所述第二金屬與所述電介質(zhì)材料之間。示例11可以包括示例10的方法，其中，形成所述第一互連結(jié)構(gòu)包括沉積所述第一金屬；形成所述第二互連結(jié)構(gòu)包括沉積所述第二金屬；所述第一金屬包括銅(Cu)；并且所述第二金屬包括鈷(Co)。示例12可以包括示例10的方法，其中，形成所述擴散阻擋部包括在所述第一互連結(jié)構(gòu)的所述第一金屬上選擇性地沉積第三金屬。示例13可以包括示例12的方法，其中，形成所述擴散阻擋部包括選擇性地沉積鎳(Ni)、鎢(W)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、鈷(Co)、或錳(Mn)。示例14可以包括示例12的方法，其中，形成所述擴散阻擋部包括用以下各項中的一項或多項對所述第三金屬進行摻雜：硼(B)、硅(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、氮(N)、磷(P)、硫(S)、硒(Se)、碲(Te)、鎢(W)、鎳(Ni)、錸(Re)、錫(Sn)、鋅(Zn)、錳(Mn)、銠(Rh)、釕(Ru)、鉻(Cr)、鉑(Pt)、鋨(Os)、或銥(Ir)。示例15可以包括示例12的方法，其中，通過原子層沉積(ALD)或化學(xué)氣相沉積(CVD)來執(zhí)行選擇性沉積所述第三金屬。示例16可以包括示例12的方法，其中，選擇性沉積所述第三金屬包括使用均配物N,N’-二烴基-二氮丁二烯金屬前體。示例17可以包括示例10-16中的任一項的方法，其中，形成所述第一互連結(jié)構(gòu)包括形成溝槽結(jié)構(gòu)；并且形成所述第二互連結(jié)構(gòu)包括形成過孔結(jié)構(gòu)。示例18可以包括示例10-16中的任一項的方法，還包括：在形成所述擴散阻擋部之前形成附加的擴散阻擋部，所述附加的擴散阻擋部設(shè)置在所述第二金屬與所述電介質(zhì)材料之間，其中，所述附加的擴散阻擋部的材料具有與所述擴散阻擋部的所述材料相比不同的化學(xué)成分。示例19可以包括示例10-16中的任一項的方法，還包括：在形成所述擴散阻擋部之前在所述第二互連結(jié)構(gòu)上形成蝕刻停止膜，其中，在形成所述擴散阻擋部之后，所述蝕刻停止膜與所述擴散阻擋部耦合。示例20可以包括示例10-16中的任一項的方法，其中，形成所述擴散阻擋部包括形成多個層。

根據(jù)各個實施例，本公開內(nèi)容描述了一種系統(tǒng)(例如，計算設(shè)備)。計算設(shè)備的示例21可以包括：電路板；以及管芯，所述管芯與所述電路板耦合，所述管芯包括：半導(dǎo)體襯底；電介質(zhì)材料，所述電介質(zhì)材料設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底上；第一互連結(jié)構(gòu)，所述第一互連結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在所述電介質(zhì)材料中的第一金屬；第二互連結(jié)構(gòu)，所述第二互連結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在所述電介質(zhì)材料中并且與所述第一互連結(jié)構(gòu)電耦合的第二金屬；以及擴散阻擋部，所述擴散阻擋部設(shè)置在所述第一互連結(jié)構(gòu)與所述第二互連結(jié)構(gòu)之間的界面處，其中，所述第一金屬和所述第二金屬具有不同的化學(xué)成分，所述擴散阻擋部的材料和所述第二金屬具有不同的化學(xué)成分，并且所述擴散阻擋部的材料并非直接設(shè)置在所述第二金屬與所述電介質(zhì)材料之間。示例22可以包括示例21的裝置，其中，所述第一金屬包括銅(Cu)；并且所述第二金屬包括鈷(Co)。示例23可以包括示例21-22中的任一項的裝置，其中，所述第二互連結(jié)構(gòu)是雙重鑲嵌結(jié)構(gòu)。示例24可以包括示例21-22中的任一項的計算設(shè)備，其中，所述管芯是處理器；并且所述計算設(shè)備是移動計算設(shè)備，所述移動計算設(shè)備包括以下各項中的一項或多項：天線、顯示器、觸摸屏顯示器、觸摸屏控制器、電池、音頻編碼解碼器、視頻編碼解碼器、功率放大器、全球定位系統(tǒng)(GPS)設(shè)備、羅盤、蓋革計數(shù)器、加速度計、陀螺儀、揚聲器、以及照相機。

各個實施例可以包括以上所述的實施例的任何適合的組合，以上所述的實施例包括以結(jié)合形式(和)上文中(例如，“和”可以是“和/或”)所述的實施例的替代物(或)實施例。此外，一些實施例可以包括一個或多個制作的物品(例如，非暫態(tài)計算機可讀介質(zhì))，其具有存儲在其上的指令，在執(zhí)行指令時產(chǎn)生上述實施例中的任何實施例的動作。此外，一些實施例可以包括具有用于執(zhí)行以上所述的實施例的各種操作的任何適合的模塊的裝置或系統(tǒng)。

對所例示的實施方式的以上描述(包括在摘要中所述的內(nèi)容)并非旨在是詳盡的或者將本公開內(nèi)容地實施例局限于所公開的精確形式。如相關(guān)領(lǐng)域中的技術(shù)人員將認識到的，雖然出于說明性目的在本文中描述了具體的實施方式和示例，但在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)的各種等效修改是可能的。

鑒于以上的具體實施方式，可以對本公開內(nèi)容的實施例做出這些修改。在所附權(quán)利要求中所使用的術(shù)語不應(yīng)被解釋為將本公開內(nèi)容的各個實施例局限于說明書和權(quán)利要求書中所公開的具體的實施方式。相反，范圍要完全由根據(jù)權(quán)利要求詮釋的建立的原則所解釋的所附權(quán)利要求來確定。