[发明专利]在导电区域上包括盖层的衬底

说明书

相关申请

本申请要求于2005年5月18日提交的申请号为11/132,817和11/132,841的美国专利申请的权益。 

技术领域

本发明涉及衬底处理，并且更特别地，涉及在电子器件的导电区域上形成盖层。 

背景技术

在许多产品的制造处理中，导电材料(通常是金属，例如铝或铜)和介电材料(经常是基于二氧化硅的材料)被形成在一个衬底之上、之中或者作为衬底的一部分，从而导电材料的区域与其它导电材料的区域被介电材料的区域分隔开，以定义电子元件(例如晶体管、电容、电阻)和电子元件之间的互连。包括(具有一部分是、或者在其上或其中形成)由介电区域分隔的导电区域的衬底在这里有时被称为电子器件。计算机和诸如平板显示器的其它器件的电子部件(微处理器、存储芯片等等)是这样的产品的公知的例子。 

在操作电子器件期间，穿过电互连的电流能够引起电迁移(例如由穿过导电材料的电流引起的导电材料的原子的移动)，它可以导致电互连的变形(例如形成空隙、小丘和/或挤压)，特别是在具有相邻材料的接口处。这样的变形能够导致不希望的电流泄漏或电流抑制。随着电子器件的电互连的特性尺寸的变小(许多电子器件的制造现在要求划算的电互连制造具有在100nm规格以下的特性尺寸，并且在未来的电子器件中需要的特性尺寸会愈加变小)，穿过这些电互连的增长的电流密度流 使得电迁移更加成为一个问题。 

图1A是一个包括由介电区域120分隔的导电区域110的半导体器件100的横截面图。半导体器件是全部或者在功能上很大一部分的衬底由半导体材料制成的电子器件。导电区域110和介电区域120是在另一个导电区域105上形成的(例如接着导电区域105而形成，并且穿过一个一个公共的轴，或者穿过垂直于器件中形成的材料层的轴)。例如，导电区域110可以是导电区域105与其它导电材料之间的互连，该其它导电材料接着将作为半导体器件100的一部分而被形成。在电流半导体器件中，铜被通常用于形成导电区域，而基于二氧化硅的材料(例如FSG、SiCOH、多孔SiCOH、MSQ等等)通常被用于形成介电区域。另外，在电流半导体器件中，介电区域通常包括一个形成在介电区域顶部(例如区域表面，它的材料可以在形成该区域之后接着的器件处理期间在该表面上形成)的硬质掩膜(通常是由基于硅的材料形成的，诸如SiC_x、SiN_x、SiC_xN_y等等)。在下面讨论的图A和图1B中，半导体器件100被示出具有在每个介电区域120的顶部形成的硬质掩膜120a。 

图1B是半导体器件100的一部分的横截面图，该器件包括在导电区域110和介电区域120上形成的介电阻挡层130。在图1A和1B中还示出了之前在半导体器件100的导电区域105上形成的介电阻挡层106。介电阻挡层是半导体器件的一个绝缘层，在对导电区域和介电区域平面化之后，它被非选择性地形成在导电区域和分隔这些导电区域的介电区域之上，以抑制材料从导电区域扩散到半导体器件的相邻区域中(特别是扩散到在导电区域上接着形成的介电材料中)。介电阻挡层还可以称为通过刻蚀停止层、绝缘盖、或者盖层。这里，使用词语介电阻挡层；在这里其它地方的详细描述中，盖层被用来指示另一种类型的层，然而，它提供与介电阻挡层相关的功能，诸如抑制材料从导电区域扩散。 

在目前的半导体器件中，包括硅以及碳和/或氮的合成物通常被用于形成介电阻挡层。由于这些材料比否则可以使用的介电材料(例如，如果不是必须或者不希望抑制从导电区域的扩散)具有更高的介电常数，存在介电阻挡层的一个不希望的结果就是与图1B中示出的结构相关的 电容增加了，这会增加半导体器件的功率损耗和/或降低运行速度。而且，传统的介电阻挡层的实施方式不会很好的粘附传统的半导体器件中的导电区域。结果，这些传统的介电阻挡层对于抑制导电区域的电迁移作用很小，电迁移通常是从导电区域和介电阻挡层之间的接口开始的。 

综上，需要改进对半导体和其它电子器件中的导电区域(并且特别是在导电区域与由其它材料形成的相邻区域之间的接口处)的电迁移的抑制。还需要降低在半导体和其它电子器件的导电区域附近所形成的结构的电容，同时维持一个足够抑制材料从导电区域扩散到由其它材料形成的相邻区域中的阻挡层。随着电子器件中的特征(例如电互连)的特性尺寸的变小，这些需求会变得愈加强烈。