[发明专利]使用铜金属间化合物提高铜互连中的可靠性的技术

权利要求书

1.一种在Cu线上方的电介质中形成铜(Cu)互连的方法，所述方法包括以下步骤：

在Cu线上方的电介质中形成至少一个通孔；

在所述电介质上沉积金属层并衬垫所述通孔，使得所述金属层与所述通孔底部的Cu线接触，其中所述金属层包含至少一种能与Cu反应以形成Cu金属间化合物的金属；

在足以在通孔底部形成Cu金属间化合物阻隔的条件下退火所述金属层和Cu线；和

将Cu电镀到所述通孔中以形成所述Cu互连，其中所述Cu互连通过Cu金属间化合物阻隔与Cu线分离。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述金属层包括选自由以下组成的组的金属：镁，钙，锶，钡，钪，钇，镥，铈，钛，锆，铪，锌，镉，铝，镓，铟，硅，锗，锡，磷，砷，锑，硫，硒，碲，镧，铈，镨，钕，钷，钐，铕，钆，铽，镝，钬，铒，铥，镱及其组合物。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述条件包括从约150℃至约400℃的温度和其间的范围，以及约1秒至约30分钟的持续时间。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述条件包括约300℃至约700℃的温度和其间的范围，以及约1毫秒至约30毫秒的持续时间。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述条件包括从约700℃至约1200℃的温度和其间的范围，以及约10纳秒至约100纳秒的持续时间。

6.如权利要求1所述的方法，还包括步骤：

将电镀到通孔和金属层中的Cu退火以在通孔的侧壁上形成Cu金属间化合物衬垫。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述通孔的侧壁上形成所述Cu金属间化合物衬垫的退火在氮气环境中执行。

8.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

将Cu籽晶层沉积到通孔中并衬垫所述通孔；

退火所述金属层和Cu籽晶层，以在通孔的侧壁上形成Cu金属间化合物衬垫；和

将Cu电镀到在Cu金属间化合物衬垫上方的通孔中。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述退火在氮气环境中执行。

10.如权利要求1所述的方法，其中所述金属层包含在溶液中可含有高于5at％氮的金属。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述金属层包含选自由以下组成的组的金属：锆，铪，钛及其组合。

12.如权利要求10所述的方法，还包括步骤：

退火所述金属层和Cu线以在通孔的底部上形成Cu金属间化合物阻隔并在Cu金属间化合物阻隔上形成氮化物阻隔。

13.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

在Cu互连的顶表面上沉积金属覆盖层，其中所述金属覆盖层包括至少一种能与Cu反应以形成Cu金属间化合物的金属；和

退火所述金属覆盖层和Cu互连，以在Cu互连的顶表面上形成Cu金属间化合物覆盖。

14.如权利要求13所述的方法，其中所述金属覆盖层包含选自由以下组成的组的金属：镁，钙，锶，钡，钪，钇，镥，铈，钛，锆，铪，锌，镉，铝，镓，铟，硅，锗，锡，磷，砷，锑，氧，硫，硒，碲，镧，铈，镨，钕，钷，钐，铕，钆，铽，镝，钬，铒，铥，镱及其组合物。

15.如权利要求13所述的方法，其中所述金属覆盖层包含选自由以下组成的组的金属：锆，铪，钛及其组合。

16.如权利要求15所述的方法，还包括步骤：

退火所述金属覆盖层和Cu互连以在Cu互连的顶表面上形成Cu金属间化合物覆盖和在Cu金属间化合物覆盖上形成氮化物覆盖。