[发明专利]形成至少一个导电元件的方法，形成半导体结构的方法，形成存储器单元的方法以及相关的半导体结构

说明书

优先权主张

本申请案主张2011年3月17日所申请的“形成至少一个导电元件的方法，形成半导体结构的方法，形成存储器单元的方法以及相关的半导体结构(METHODS OF FORMING AT LEAST ONE CONDUCTIVE ELEMENT.METHODS OF FORMING A SEMICONDUCTOR STRUCTURE.METHODS OF FORMING A MEMORY CELL AND RELATED SEMICONDUCTOR STRUCTURES)”的第13/050,725号美国专利申请案的权利。

技术领域

本发明的实施例涉及形成半导体装置的导电元件的方法，且另外涉及包括这些导电元件的半导体结构。

背景技术

集成电路(IC)为数以千计的电子系统中的关键组件，大体上包括制造于共同基座或衬底上的电组件的互连网络。导电互连件用于电连接例如电容器或晶体管的半导体装置，或用于界定例如计算机存储器或微处理器的特定IC。导电互连件的质量极大影响了IC的总体可制造性、性能和寿命。因此，用于形成导电互连件的材料日益增强对集成电路的性能、密度和可靠度的限制的确定。

举例来说，互连件的电导率对集成电路(IC)的操作速度极为重要。因为铝(A1)和铝合金具有低电阻率且容易粘附到层间电介质材料(例如，二氧化硅(SiO₂))，所以铝(A1)和铝合金已广泛用作半导体装置中的互连材料。遗憾的是，铝容易受到腐蚀且对电迁移具有弱抗性，如此便增加因孔隙而形成开路或形成短路的可能性。

为了提高所述导电互连件的性能、可靠度和密度，正研究铝和铝合金的替代金属。为了提高布线中的电导率，已提议使用铜(Cu)和铜合金来形成导电互连件。然而，铜快速扩散穿过许多常规电介质材料而形成不良氧化铜化合物。此外，铜无法良好地粘附到常规电介质材料或从身。

银(Ag)还被提议作为含铝导电互连件的替代物且银(Ag)在用作可编程存储器单元的电极(例如，导电桥式随机存取存储器(CBRAM)单元的电极)中的电化学活性材料时日益重要。银具有极低的电阻率，但归因于当前可用的沉积技术上的限制，难以在窄的间隙(例如，具有20nm或20nm以下的尺寸之间隙)中沉积。尽管可通过溅镀(物理)沉积技术来沉积银，但这些技术并不适用于以银填充窄之间隙。此外，归因于在升高的温度下的粘附问题和聚结，难以通过银形成互连件。因为银为抗干式蚀刻工艺的，所以用于形成半导体导电元件(例如，互连件和电极)的常规技术不适用于由银制成这些导电元件。

发明内容

在一项实施例中，本发明包括形成至少一个导电元件的方法。此方法可包括：在包含由电介质材料的侧壁界定的至少一个开口的结构上方形成第一导电材料；在所述第一导电材料上方形成包含银的第二导电材料；以及将所述结构退火以形成包含所述第一导电材料和所述第二导电材料的至少一部分的材料。

形成所述导电元件的方法还可包括：在包含由电介质材料的侧壁界定的至少一个开口的结构的表面上方形成包含银的导电材料；在所述导电材料上方形成另一导电材料；以及执行抛光工艺以实质上将所述导电材料和所述另一导电材料中的至少一者再分配到所述至少一个开口的未填充区域中。

在另一实施例中，本发明包括一种形成半导体结构的方法。所述方法可包括：移除上覆于衬底上的电介质材料的一部分以在所述电介质材料中形成至少一个开口；在所述电介质材料和所述至少一个开口的所暴露表面上方形成第一导电材料；在所述材料上方形成包含银的第二导电材料；保持所述至少一个开口的一部分未填充；以及执行抛光工艺以实质上填充所述至少一个开口的所述未填充部分。

在又一实施例中，本发明包括一种形成存储器单元的方法。所述方法包括：在包含上覆于第一电极上的至少一个开口的结构的表面上方形成第一导电材料；在所述第一导电材料上方形成存储器材料；在所述材料上方形成包含银的第二导电材料；保持所述至少一个开口的一部分未填充；以及执行一工艺以实质上以所述第一导电材料和所述第二导电材料填充所述至少一个开口。

形成所述存储器单元的方法还可包括：在由上覆于第一电极上的至少一个开口暴露的存储器材料的表面上方形成包含银的第一导电材料；在所述第一导电材料上方形成第二导电材料；保持所述至少一个开口的一部分未填充；以及执行一工艺以实质上以所述第一导电材料和所述第二导电材料填充所述至少一个开口。