CN104934368A

CN104934368A - 形成自对准帽的方法和设备

Info

Publication number: CN104934368A
Application number: CN201510203055.7A
Authority: CN
Inventors: B·博亚诺夫; K·J·辛格
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2011-11-04
Filing date: 2011-11-04
Publication date: 2015-09-23
Anticipated expiration: 2031-11-04
Also published as: CN104934368B; CN114121785A; CN114093809A

Abstract

使衬底上方的介电层中的至少一根导电线凹进以形成沟道。所述沟道自对准于所述导电线。能够通过使用包括提供独立于晶体取向的刻蚀的均匀性的抑制剂的化学物质来将所述导电线刻蚀至预定的深度而形成所述沟道。将阻止电迁移的帽层沉积于所述沟道中的所述凹进的导电线上。所述沟道被配置为使所述帽层包含在所述导电线的所述宽度内。

Description

形成自对准帽的方法和设备

本申请为分案申请，其原申请是于2014年4月30日(国际申请日为2011年11月4日)向中国专利局提交的专利申请，申请号为201180074611.5，发明名称为“形成自对准帽的方法和设备”。

技术领域

本发明的实施例涉及电子器件制造的领域，并且具体地，涉及互连结构。

背景技术

当电子器件的特征尺寸缩小时，互连部的可靠性对集成电路性能至关重要。普遍地，电迁移涉及由归因于导电电子和扩散的金属原子之间的动量传递的导体中的离子的运动引起的材料的传输。该效应在其中使用了高的电流密度的应用中尤其重要，例如，在设计逻辑器件的微电子结构中。典型地，金属帽技术用于阻止电迁移。

图1A是具有金属电迁移帽的典型的互连结构的截面图。如图1A中国示出的，形成于介电衬底101上的例如线103和104的金属互连线最初隔开线间距105。使用无电电镀能够在衬底的平坦表面之上的相应的互连线上生长例如帽111-113的电迁移帽。普遍地，互连线上的电迁移帽的生长是各向同性的。电迁移帽能够纵向和横向地生长在衬底之上的互连金属线上。金属电迁移帽的横向生长可以生成例如在衬底101上伸出互连线的宽度的垂悬109的垂悬结构(overhang structure)。如图1A中示出的，金属帽的横向生长将线-至-线的间距从间距105降低至间距107。

典型地，垂悬109的尺寸大约为帽厚度的50％。例如，如果两个相邻的金属帽具有大约10纳米(“nm”)的厚度，那么其垂悬的总的尺寸能够是大约2×5nm。同样，能够将线-至-线的间距降低例如一半(从大约20(nm)降低至10nm)。

图1B是具有的金属电迁移帽的典型的互连结构的俯视图，所述金属电迁移帽无电生长于具有诸如互连线123之类的互连线的衬底121的平坦表面上方。如图1B中示出的，衬底之上的金属帽的横向生长增大了线边缘粗糙度(“LER”)并且降低线-至-线的间距。如图1B中示出的，例如线-至-线的间距125的线-至-线的间距不受控制地发生改变。增大的LER和降低的线-至-线的间距都负面地影响互连结构的可靠性，增大可能导致整个集成电路器件的失效的电流短路的风险。

附图说明

通过示例的方式例示了本发明，且本发明不限于附图中的图，其中相似的附图标记指示相似的元件，其中：

图1A是具有金属电迁移帽的典型的互连结构的截面图；

图1B是具有金属电迁移帽的典型的互连结构的俯视图；

图2A示出了根据本发明的一个实施例的制造互连结构的衬底的截面图；

图2B是根据本发明的一个实施例的在衬底上方形成介电层之后的、与图2A类似的视图；

图2C是根据本发明的一个实施例的在介电层上方沉积光刻胶层以在介电层中形成一个或多个开口部之后的、与图2B类似的视图；

图2D是根据本发明的一个实施例的在介电层中形成一个或多个开口部之后的、与图2C类似的视图；

图2E是根据本发明的一个实施例的在介电层上方沉积导电层之后的、与图2D类似的视图；

图2F是根据本发明的一个实施例的在将导电层和基底层的部分从在开口部外部的介电层的顶表面去除以形成图案化的导电线之后的、与图2E类似的视图；

图2G是根据本发明的一个实施例的在使衬底上方的介电层中的导电线凹进之后的、与图2F类似的视图；

图2H是根据本发明的一个实施例的在将帽层选择性地沉积在沟道中的相应的凹进的导电线上以阻止电迁移的、与图2G类似的视图；

图3A是根据本发明的一个实施例的在使衬底上方的介电层中的导电线凹进之后的互连结构的三维视图300；

图3B是根据本发明的一个实施例的在将帽层沉积至由凹进的导电线形成的相应的沟道中之后的、与图3A类似的视图310；

图4是根据本发明的一个实施例的具有帽层的互连结构400的俯视图，所述帽层选择性地沉积在由衬底上方的介电层中的凹进的导电线形成的沟道内。

图5示出了数据处理系统500的示范性的实施例的框图。

具体实施方式

在下面的描述中，阐述了诸如特定的材料、元件的尺寸等之类的大量的特定细节，从而提供对本发明的实施例中的一个或多个实施例的透彻理解。然而，对于本领域技术人员将明显的是，本发明的一个或多个实施例可以在没有具体细节的情况下实施。在其它实例中，未详细地描述半导体制造工艺、技术、材料、装备等以避免对此描述的不必要的模糊。利用所包括的描述，本领域技术人员将能够实施适合的功能性而无需过度的实验。

当附图中描述和示出了本发明的某些示范性的实施例时，应当理解的是，该实施例仅仅是示例性的而不限制本发明，并且此发明不限于示出并描述的特定的构造和布置，因为本领域技术人员可以进行变型。

整个说明书中涉及的“一个实施例”、“另一个实施例”、或“实施例”意指结合实施例所描述的特定的特征、结构、或特性包括于本发明的至少一个实施例中。从而，整个说明书中多处出现的术语“在一个实施例中”或“关于实施例”不必指同一实施例。此外，特定的特征、结构、或特性可以以任何适合的方式结合在一个或多个实施例中。

另外，创造性的方面存在于少于单个所公开的实施例的所有的特征的特征中。从而，详细的描述之后的权利要求在此明确地并入此详细的描述中，其中每一个权利要求自身可作为此发明的单独的实施例。当已经根据几个实施例描述了本发明时，本领域技术人员将认识到本发明不限于描述的实施例，但是能够在所附权利要求的精神和范围内实施修改和变动。描述从而被认为是示例性的而不是限制性的。

在此，描述了在自对准金属帽的沉积中控制线边缘粗糙度(“LER”)和线-至-线的间距的方法和设备。至少使一根导电线凹进以在衬底上的介电层中形成沟道。将阻止电迁移的帽层沉积于沟道中的凹进的导电线上。沟道自对准于导电线。沟道配置为使帽层含有在导电线的宽度内。即，使互连线凹进以使帽生长含有在自对准于互连线的沟道内。通过使用包括了提供独立于晶体取向的刻蚀的均匀性的抑制剂(inhibitor)的化学物质(chemistry)将导电线刻蚀至预定的深度能够形成沟道，如以下更详细地描述的。于此描述的方法和设备能够用于控制与选择性地沉积的例如钴帽的电迁移帽相关联的LER的增加。即，通过使无电镀帽含有在自对准于互连线的凹进内能够阻止典型地与选择性地沉积于金属互连线上的电迁移帽相关联的LER的增加和线-至-线的间距的降低。消除LER的增加和阻止线-至-线的间距的降低能够减小失效的风险和增加具有降低的(例如，纳米级)尺寸的电子器件的制造良品率。电子器件例如能够是计算机系统架构器件，所述计算机系统架构器件例如是晶体管、存储器、逻辑器件、以及任何其它集成电路和微电子器件。

图2A示出了根据本发明的一个实施例的制造互连结构的衬底的截面图200。在一个实施例中，衬底201包括单晶硅。在一个实施例中，衬底201包括绝缘硅(“SOI”)。对于替代的实施例，衬底可以包含例如磷化铟、砷化镓、氮化镓、硅锗、以及氮化硅的化合物半导体。在另一个实施例中，衬底201可以包含例如玻璃和石英。衬底201可以包括具有例如晶体管、开关、光电器件、电容器、电阻器、互连部(未示出)的有源和无源器件的集成电路的一个或多个金属化层。衬底201的集成电路的一个或多个金属化层可以通过例如夹层电介质的介电材料(未示出)与相邻的金属化层分离。可以通过过孔(未示出)来对电性互连相邻的金属化层。

图2B是根据本发明的一个实施例的在衬底201上方形成介电层203之后的、与图2A类似的视图。在一个实施例中，介电层203是夹层电介质(“ILD”)。在一个实施例中，介电层203是例如二氧化硅、氧化硅、以及掺碳氧化物(“CDO”)、或其任何组合的低k电介质。在一个实施例中，介电层203包含氮化物、氧化物、聚合物、磷硅玻璃、氟硅(“SiOF”)玻璃、有机硅酸盐玻璃(“SiOCH”)、或其任何组合。在一个实施例中，介电层203包含旋涂低k介电材料。在一个实施例中，介电层203是二氧化硅。在另一个实施例中，介电层203是氮化硅。可以使用任何适合的沉积技术来沉积介电层203。在一个实施例中，可以使用例如化学气相沉积(“CVD”)、溅射、旋涂的均厚沉积技术或另一种薄膜沉积技术来沉积介电层203。在一个实施例中，将介电层203沉积至大概50nm至2μm的范围的厚度。

图2C是根据本发明的一个实施例的在介电层203上沉积光刻胶层204以在介电层203中形成一个或多个开口部之后的、与图2B类似的视图。在一个实施例中，将光刻胶层204沉积于形成于介电层203上的硬掩膜层202上，如图2C中示出的。在另一个实施例中，将光刻胶层204直接沉积至介电层203上。如图2C中示出的，对光刻胶层204和硬掩膜层202进行构图并且刻蚀，以形成诸如开口部220的开口部。对光刻胶和硬掩膜的构图和刻蚀对于微电子器件制造的领域中的技术人员是熟知的。使用对于微电子器件制造的领域中的技术人员熟知的技术之一可以执行光刻胶的构图和刻蚀。该技术可以包括对光刻胶进行掩膜，对掩膜的层进行曝光，以及然后对未曝光的部分进行显影以去除曝光的光刻胶层的部分以在光刻胶层中形成窗口。在一个实施例中，曝光和去除光刻胶层的工艺可以在等离子反应器中执行。可以使用例如反应离子刻蚀(“RIE”)、湿法刻蚀、或其技术的任何组合来对硬掩膜202进行刻蚀，以暴露介电层203的部分。

图2D是根据本发明的一个实施例的在介电层203中形成诸如开口部206的一个或多个开口部之后的、与图2C类似的视图。在一个实施例中，将诸如开口部206的开口部刻蚀通过诸如开口部220的硬掩膜203中的开口部。在另一个实施例中，通过将介电层刻蚀通过直接沉积至介电层203上的图案化的光刻胶204中的开口部来形成开口部。在一个实施例中，使用例如等离子刻蚀的各向异性的干法刻蚀来形成例如沟槽的介电层203中的开口部。在另一个实施例中，使用干法刻蚀、湿法刻蚀、或对于微电子器件制造的领域中的技术人员熟知的其技术的组合来形成介电层203中的开口部。在一个实施例中，介电层203中的开口部具有大概0.005微米(“μm”)至5μm的范围中的宽度，和大概0.005μm至10μm的范围中的深度。在一个实施例中，开口部的尺寸由工艺中稍后形成于ILD 203内的导电线的尺寸来确定。

在形成诸如开口部206之类的开口部之后，去除光刻胶和硬掩膜。将光刻胶和硬掩膜从介电层203中去除对于微电子器件制造的领域中的技术人员是熟知的。在一个实施例中，可以使用化学技术、机械技术或两者来去除光刻胶和硬掩膜。

图2E是根据本发明的一个实施例的在介电层203上方沉积导电层205之后的、与图2D类似的视图。如图2E中示出的，导电层205的形成涉及用导电材料填充介电层203中的一个或多个开口部，以形成一根或根导电线。在一个实施例中，首先将基底层(未示出)沉积于覆盖开口部的内部侧壁和底部的介电层203上，并且然后将导电层205沉积于基底层上。在一个实施例中，基底层包括沉积于导电阻挡层(未示出)上的导电种子层(未示出)。种子层(seed layer)包含铜，并且导电阻挡层能够包含铝、钛、钽、氮化钽、以及类似的金属。导电阻挡层能够用于阻止诸如铜导电材料从种子层扩散至ILD 203中。另外，导电阻挡层能够用于为种子层(例如，铜)提供粘附(adhesion)。在一个实施例中，为了形成基底层，将导电阻挡层沉积至覆盖开口部的侧壁和底部的介电层203上，并且然后将种子层沉积于导电阻挡层上。在另一个实施例中，导电基底层包括直接沉积至覆盖开口部的侧壁和底部的介电层203上的种子层。使用例如通过溅射、均厚沉积等的对于半导体制造的领域中的技术人员熟知的任何薄膜沉积技术可以沉积导电阻挡层和种子层中的每一层。在一个实施例中，导电阻挡层和种子层中的每一层具有大概1至100nm的范围的厚度。在一个实施例中，阻挡层可以是已经被刻蚀以建立对以下的金属层的导电性的薄的电介质。在一个实施例中，可以完全省略阻挡层且铜线的合适的掺杂可以用于构造“自形成阻挡”。

导电层205填充诸如开口部206之类的开口部，并且覆盖在介电层203的顶部上的开口部的外部的基底层(未示出)的部分。在一个实施例中，通过电镀工艺将例如铜的导电层205沉积至铜的基底层的种子层上。在一个实施例中，使用对于微电子器件制造的领域中的技术人员熟知的大马士革工艺将导电层205沉积至开口部中。在一个实施例中，使用例如电镀、无电电镀等对于半导体制造的领域中的技术人员熟知的选择性的沉积技术将导电层205沉积至种子层上。在一个实施例中，用于导电层205的材料的选择确定用于种子层的材料的选择。例如，如果用于导电层205的材料包含铜，那么用于种子层的材料也包含铜。在一个实施例中，导电层205包含例如铜(Cu)、钌(Ru)、镍(Ni)、钴(Co)、铬(Cr)、铁(Fe)、锰(Mn)、钛(Ti)、铝(Al)、铪(Hf)、钽(Ta)、钨(W)、钒(V)、钼(Mo)、钯(Pd)、金(Au)、铂Pt、或其任何组合。

图2F是根据本发明的一个实施例的在将导电层205和基底层的部分从在开口部外部的介电层203的顶表面去除以形成诸如导电线208之类的图案化的导电线之后的、与图2E类似的视图。例如使用刻蚀可以化学地、例如使用抛光可以机械地、或例如使用对于微电子器件制造的领域中的技术人员熟知的化学-机械抛光(“CMP”)技术的通过其技术的组合可以去除导电层205的部分。在一个实施例中，使用以上描述的方法在介电层203内形成一个或多个图案化的导电线。在另一个实施例中，通过对沉积于介电层203的顶表面上的导电层进行构图和刻蚀来形成导电线。对沉积于介电层203的顶表面上的导电层进行构图和刻蚀对于微电子器件制造的领域中的技术人员是熟知的。在一个实施例中，例如厚度211的导电线的厚度在大概0.015μm至1μm的范围中，例如宽度209的导电线的宽度在大概5nm至500nm的范围中。在一个实施例中，例如间距207的导电线之间的间距从大约5nm至大约500nm。在一个实施例中，导电线之间的间距从大约2nm至大约100nm。

图2G是根据本发明的一个实施例的在使衬底上方的介电层中的例如导电线208的导电线凹进之后的、与图2F类似的视图。如图2G中示出的，诸如沟道212的沟道形成于介电层203中。如图2G中示出的，诸如沟道212之类的沟道具有诸如侧壁214和216之类的由介电层204构成的侧壁和诸如由导电线208构成的底部218之类的由相应的导电线构成的底部。

在一个实施例中，沟道具有一深度，所述深度例如是从大约5nm至大约50nm的深度213。在一个实施例中，沟道的深度从大约2nm至大约20nm。在一个实施例中，沟道具有从诸如图2F中示出的厚度211的导电线的厚度的大约10％至大约50％的深度。在一个实施例中，使导电线凹进基于帽层的厚度而确定的深度，如以下更详细地描述的那样。

图3A是根据本发明的一个实施例的在使衬底301上方的介电层303中的诸如导电线305和导电线304之类的导电线凹进之后的、互连结构的三维视图300。衬底301、介电层303、以及导电线305和304能够是例如如以上描述的相应的衬底、介电层、以及导电线中的任一组。如图3A中示出的，通过使导电线凹进使诸如沟道302和沟道307的沟道形成于衬底301上的介电层303中。如图3A中示出的，沟道自对准于相应的导电线。例如，沟道307自对准于导电线305，并且沟道302自对准于导电线304。如图3A中示出的，例如长度315的沟道的长度是沿着导电线的长度，并且例如宽度307的沟道的宽度是沿着沟道线的宽度。在一个实施例中，沟道的长度基本上常与沟道的宽度。在一个实施例中，沟道的宽度小于100nm，并且沟道的长度至少为500nm。在一个实施例中，沟道的宽度是从大约5nm至大约500nm，并且沟道的长度从大约几百纳米至大约几百微米。如图3A中示出的，诸如导电线305和304之类的导电线由诸如间距309之类的距离分离开。在一个实施例中，诸如线305和304之间的导电线的间距从大约5nm至大约500nm。在一个实施例中，诸如线305和304之类的导电线之间的间距从大约2nm至大约100nm。

在一个实施例中，使诸如线208、线304以及305之类的导电线凹进包括：使用含有氧化剂、抑制剂、以及溶剂的化学物质来独立于晶体取向对导电线进行均匀地刻蚀。即，将抑制剂和溶剂添加至刻蚀剂提供独立于晶体取向的对导电材料的均匀的刻蚀(通过在刻蚀期间在导电材料形成钝化层(未示出))。含有刻蚀剂、氧化剂、抑制剂、以及溶剂的湿法刻蚀化学物质提供对导电线的刻蚀的深度的控制，从而使得仅仅导电线的部分(例如，5％至50％)能够凹进。

在一个实施例中，对导电线进行湿法刻蚀以提供免于(free from)图案依赖(pattern dependence)和晶体偏好(crystallographic preference)的沟道的化学物质包括，质量份在大约1％至大约40％之间的刻蚀剂、质量份在大约1％至大约10％之间的氧化剂、以及质量份在大约0.1％至大约1％之间的抑制剂、和质量份在大约1％至大约60％之间的有机溶剂。在一个实施例中，对导电线进行湿法刻蚀的化学物质包括，从大约0.1％至大约70％的质量份的刻蚀剂(取决于刻蚀剂的刻蚀速率)、从大约0.1％至大约10％的质量份的氧化剂(取决于氧化剂的浓度(strength))、从大约百万分之(ppm)50至大约1％的质量份的抑制剂；以及大约1至大约60％之间的质量份的溶剂。

在一个实施例中，刻蚀导电线的化学物质能够包括：例如甘氨酸、乙二胺四乙酸、α-氨基酸、聚羧酸、或其组合的刻蚀剂；例如过氧化物、臭氧、高锰酸盐、络酸盐、过硼酸盐、次石盐(hypohalite)、或其组合的氧化剂；例如唑、胺、氨基酸、磷酸盐、膦酸酯(phosphonate)、或其组合的抑制剂；以及溶剂。溶剂能够是例如水的水系统(优选的)或有机溶剂。有机溶剂的范例是碳酸丙烯酯、环丁砜、乙二醇醚、二氯甲烷等。

例如，关于用以刻蚀铜导电线的化学物质中的刻蚀剂，铜金属典型地为零氧化态。为了刻蚀铜，要求将铜氧化至0+n氧化态，其中“n”能够是1、2、3或4中任一个。典型地，1^st态和2^d态是铜的更常见的氧化态。对于用作刻蚀剂的任何分子，其要求能够结合铜氧化态1、2、3或4之一中的铜。通过使用分子中的第15族(氮族)、第16族(氧族)或第17族(卤族)原子，此结合典型地发生。在一个实施例中，刻蚀铜导电线的刻蚀剂例如是甘氨酸、乙二胺四乙酸、α-氨基酸、聚羧酸(例如为三羧酸的柠檬酸)、草酸以及丙二酸中的任一种的有机刻蚀剂。

例如，刻蚀铜导电线的化学物质中的氧化剂用于使铜氧化态从不溶的铜金属变化至可溶的铜离子。氧化剂能够从例如过氧化物(例如，过氧化氢)、臭氧、高锰酸盐、络酸盐、过硼酸盐、次石盐的氧化剂中的任一种中选择。

例如，为了以均匀的并且非晶体取向来刻蚀构成电流承载线的铜，将抑制器添加至化学物质是重要的。抑制器的角色是形成钝化层(由抑制剂的分子以特定的和周期的方式结合铜形成的聚合物)。铜的受控制的刻蚀期间的此钝化层的形成对于确保刻蚀的均匀性和阻止沿着晶体(例如，晶粒)边界的刻蚀侵害(例如，形成空洞(void))是重要的。例如，在选择的氧化剂和刻蚀剂组合中不被分解的任何抑制剂可以用于化学物质中，以刻蚀铜导电线。抑制剂的种类对于电子器件制造的领域中的技术人员是熟知的。例如，包括唑、胺、氨基酸、磷酸盐以及膦酸酯的有机抑制剂中的任一种能够用于化学物质中，以刻蚀铜导电线。

在另一个实施例中，通过使用包含柠檬酸和过氧化物的化学物质的湿法刻蚀来使导电铜线凹进。化学物质包含柠檬酸和过氧化物，然而，典型地具有能够难以控制的高刻蚀速率。另外，包含柠檬酸和过氧化物的化学物质的刻蚀速率取决于可以产生粗糙的刻蚀的表面的晶体取向。腐蚀抑制剂的添加(例如，将苯并三唑(“BTA”)添加至化学物质)和有机溶剂中的柠檬酸和过氧化物的稀释能够显著地减缓刻蚀速率，并且消除晶体的刻蚀性质，诸如沿着产生光滑表面的晶粒边界刻蚀Cu中的空洞。

在一个实施例中，通过涉及将化学物质喷涂和浇注至导电线上中的任一种方法的湿法刻蚀来使导电线凹进。在一个实施例中，通过涉及将导电线沉浸至刻蚀化学物质溶液中的湿法刻蚀来使导电线凹进。在一个实施例中，通过在从大约15℃至大约50℃的温度下进行预定时间的湿法刻蚀来使导电线凹进。在至少一个实施例中，通过例如等离子刻蚀的干法刻蚀来使导电线凹进。

图2H是根据本发明的一个实施例的在将帽层选择性地沉积至沟道中的相应的凹进的导电线上以阻止电迁移的、类似于2G的视图。使用如以上描述的化学物质刻蚀的导电线具有粘附帽层的光滑均匀的顶表面。如图2H中示出的，将帽层215沉积至沟道212内的凹进的导电线208上。在一个实施例中，诸如沟道212的沟道配置为使帽层含有在例如图2F中示出的宽度209的导电线的宽度内。即，凹进的导电线创建使帽层的生长含有在减轻线-至-线的间距的降低和LER的增大的沟道内的沟道。如图2H中示出的，帽层215定位于沟道212的侧壁内的导电线208上。在一个实施例中，通过无电沉积(例如电镀)、化学气相沉积(“CVD”)、物理气相沉积(“PVD”)、或对于电子器件制造领域中的技术人员熟知的任何其它选择性的沉积技术将帽层沉积于凹进的导电线上。在一个实施例中，诸如线208的导电线包括第一金属，并且帽层包括不同于第一金属的第二金属，以阻止第一金属来自导电线的第一金属的电迁移。在一个实施例中，用于帽层的金属比用于导电线的金属更重，以阻止电迁移。

例如，导电线能够由包含铜、铝的金属中的任一种金属构成。在一个实施例中，诸如帽层215的帽层由钴(“Co”)、例如CoBP、CoWBP、CoWP、CoWB、CoWP、或其组合的钴无电合金构成。在另一个实施例中，诸如帽层215的帽层由镍(“Ni”)、例如NiBP、NiWBP、NiWP、NiWB、NiWP、或其组合的Ni无电合金构成。在另一个实施例中，诸如帽层215的帽层由例如作为纯元素或合金的Pt、Pd、Ru、Ir、Rh的铂(“Pt”)组金属构成。关于Pt族金属的典型的合金元素是W、B、P。在依然另一个实施例中，诸如帽层215的帽层由例如Ta、W、Mo、或其组合的难熔的金属构成。

在一个实施例中，将Co帽层沉积至沟道内到凹进的Cu导电层上。在一个实施例中，将Ni帽层沉积至沟道内到凹进的Cu导电层上。在一个实施例中，将难熔的金属帽层沉积至沟道内到凹进的Cu导电层上。

在一个实施例中，使用无电沉积和例如CVD的气相沉积中的任一种将包含Pt族金属、Co、Ni、或其组合的帽层沉积至例如铜、铝的导电层上。在一个实施例中，使用对于电子器件制造领域中的技术人员熟知的CVD和PVD技术中的任一种将包括难熔金属的帽层沉积至例如铜、铝的导电层上。在一个实施例中，例如厚度221的帽层的厚度从大约2nm至大约50nm。在一个实施例中，金属帽层的厚度足以阻止来自在下面的导电层的电迁移。在一个实施例中，帽层具有不大于其内沉积了帽层的沟道的深度的厚度。

图3B是根据本发明的一个实施例的在将帽层沉积至由凹进的导电线形成的相应的沟道中之后的、类似于图3A的视图310。如图3B中示出的，将诸如帽层311和319的帽层选择性地沉积至诸如沟道302和沟道307的相应的沟道中，如以上描述的。如图3A中示出的，使帽层含有于其相应的沟道内。如图3B中示出的，帽层319与帽层311由间距309分离。在一个实施例中，导电线305和304之间的间距与帽层319和311之间的间距是相同的。

图4是根据本发明的一个实施例的具有选择性地沉积于由在衬底上的介电层401中的凹进的导电线形成的沟道内的帽层的互连结构400的俯视图。如图4中示出的，基本上降低了诸如互连线403的互连线的LER，互连线的边缘时光滑的，以及诸如线-至-线的间距405的线-至-线的间距增大并且保持在线之间。在一个实施例中，线-至-线的间距增大2x帽厚度。这能够导致电场和电介质击穿的时间的相当显著的减小，尤其对于具有20nm线和20nm间距的未来技术节点。如今熟知的工作的最小的帽厚度是5nm。这意指利用常规的方法，线-线的间距可以是10nm，而不是掩膜板上画的20nm。此外，当前，垂悬中的凸起的尺寸倾向于是大约帽厚度的50％。对于使用以上描述的方法的5-10nm的典型的帽厚度，LER能够独立于线宽减小3-5nm。对于未来的20nm技术节点，LER减小3-5nm能够导致互连结构的线-至-线的间距增大15-20％。

图5示出了数据处理系统500的示范性的实施例的框图，该数据处理系统500具有一个或多个电子器件，例如晶体管、诸如存储器504和存储器518的存储器、诸如处理逻辑器件526的处理逻辑器件、以及使用于此描述的方法构建的任何其它集成电路和微电子器件。如图5中示出的，系统500包括具有处理逻辑526的处理器502。在至少一些实施例中，处理逻辑526在衬底上的介电层中含有至少一根导电线、在一根导电线上的介电层中含有沟道；以及在沟道中的至少一根导电线上含有帽层以阻止电迁移，如于此描述的。在至少一些实施例中，存储器504和518的每个在衬底上的介电层中含有至少一根导电线，在一根导电线上的介电层中含有沟道；以及在沟道中的至少一根导电线上含有帽层以阻止电迁移，如于此描述的。

在替代的实施例中，数据处理系统可连接(例如联网)至局域网(LAN)、内联网、外联网、或英特网中的其它机器。数据处理系统可以运行在客户机-服务器网络环境中的服务器或客户机机器的能力中，或作为对等(或分布式)网络环境中的对等机而运行。数据处理系统可以是个人计算机(PC)、平板PC、机顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、网络器具、服务器、网络路由器、交换机或桥接器、或能够执行指定待由数据处理系统采取的行为的一组指令(顺序的或其它方式的)的任何机器。进一步地，尽管仅示例了单个数据处理系统，术语“数据处理系统”还应该被视为包括数据处理系统的任何集合，其能够单独地或共同地执行一组(或多组)指令以执行于此描述的方法中的任何一个或多个。

示范性的数据处理系统500包括经由总线530彼此通信的处理器502、主存储器504(例如，只读存储器(ROM)、闪速存储器、诸如同步DRAM(SDRAM)或Rambus DRAM(RDRAM)的动态随机存取存储器(DRAM)等)、静态存储器506(例如，闪速存储器、静态随机存取存储器(SRAM)等)、以及二级存储器518(例如，数据储存器件)。

处理器502表示一个或多个诸如微处理器、中央处理单元等之类的通用处理器件。更具体地，处理器502可以是复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、执行其它指令集的处理器、或执行指令集的组合的处理器。处理器502也可以是诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器等的一个或多个专用处理器件。处理器502配置为执行用于执行于此描述的操作的处理逻辑526。

计算机系统500还可以包括网络接口装置508。计算机系统500还可以包括视频显示单元510(例如，液晶显示器(LCD)、发光二级管显示器(LED)、或阴极射线管(CRT))、字母数字输入器件512(例如，键盘)、光标控制器件514(例如，鼠标)、以及信号生成器件516(例如，扬声器)。

二级存储器518可以包括其上储存了体现于此描述的方法或功能中的任何一个或多个的一组或多组的指令(例如，软件522)的机器可存取的储存介质(或更具体地，计算机可读的储存介质)531。在由也构成机器可读的储存介质的计算机系统500、主存储器504和处理器502执行期间，软件522也可以完全或至少部分地驻留在主存储器504内和/或处理器502内。软件522还可以经由网络接口器件508在网络520上被传输或接收。

尽管在示范性的实施例中将机器可存取的储存介质531示出为单个介质，术语“机器可读的储存介质”应该被视为包括储存一组或多个指令的单个介质或多个介质(例如，集中式或分散式的数据库、和/或相关联的高速缓存以及服务器)。术语“机器可读的储存介质”也应该被视为包括能够储存或编码用于由机器执行并且引起机器执行本发明的方法中的任何一个或多个方法的一组指令的任何介质。术语“机器可读的储存介质”应该相应地被视为包括但不限于固态存储器、和光学介质和磁介质。

在替换的实施例中，图5示例了计算器件500。计算器件500覆盖(house)板530。板可以包括若干组件，包括但不限于处理器502和至少一个通信芯片508。处理器502物理耦合并且电耦合至板530。在一些实施方式中，至少一个通信芯片508也物理耦合并且电耦合至板530。在进一步的实施方式中，将通信芯片508集成于处理器502内。

计算器件500根据其应用可以包括物理或非物理耦合、电或非电耦合至板530的其它组件。这些其它组件包括但不限于易失性存储器(例如，DRAM)、非易失性存储器(例如，ROM)、闪速存储器、图形处理器、数字信号处理器、密码处理器、芯片组、天线、显示器、触屏显示器、触屏控制器、电池、音频编解码器、视频编解码器、功率放大器、全球定位系统(GPS)器件、罗盘、加速度表、陀螺仪、扩音器、相机、以及大容量储存器件(诸如硬盘驱动器、固态驱动器、光盘(CD)驱动器、数字通用盘(DVD)驱动器、等等)。

通信芯片508使得用于将数据传递至计算器件500和从计算器件500传递出的无线通信成为可能。术语“无线”和其衍生物可以用于描述可以通过通过非固态介质使用经调制的电磁辐射对数据进行通信的电路、器件、系统、方法、技术、通信沟道等。尽管在一些实施例中相关联的器件可能不含有任何电线，但该术语并不意味相关联的器件不含有任何电线。通信芯片508可以实施包括但不限于Wi-Fi(IEEE 802.11族)、WiMAX(IEEE802.16族)、IEEE 802.20、长期演进(LTE)、EvDO、HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、EDGE、GSM、GPRS、CDMA、TDMA、DECT、蓝牙、其它们的衍生物的若干无线标准或协议中的任一个、以及被标明为3G、4G、5G、及其以后的任何其它无线协议中的任一个。计算器件500可以包括多个通信芯片508。例如，第一通信芯片508可以专用于诸如Wi-Fi和蓝牙的更短程无线通信，并且第二通信芯片1006可以专用于诸如GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE、Ev-DO、以及其它的更远程无线通信。

计算器件500的处理器502包括封装于处理器502内的集成电路裸片。在本发明的一些实施方式中，处理器的集成电路裸片包括一个或多个诸如晶体管或金属互连的器件，该器件是使用用以控制如于此描述的自对准的金属帽的沉积中的线边缘粗糙度和线-至-线的间距的方法和设备而形成的。术语“处理器”可以指处理来自寄存器和/或存储器的电子数据以将该电子数据转变为可以储存于寄存器和/或存储器中的其它电子数据的任何器件或器件的部分。

通信芯片508也包括封装于通信芯片508内的集成电路裸片。根据本发明的另一个实施方式，通信芯片的集成电路裸片包括一个或多个诸如晶体管或金属互连的器件，该器件是使用用以控制如于此描述的自对准的金属帽的沉积中的线边缘粗糙度和线-至-线的间距的方法和设备而形成的。

在进一步的实施方式中，装在计算器件600内的另一元件可以包含包括一个或多个诸如晶体管或金属互连的器件的集成电路裸片，该器件是使用用以控制如于此描述的自对准的金属帽的沉积中的线边缘粗糙度和线-至 -线的间距的方法和设备而形成的。

在各个实施方式中，计算器件500可以是膝上型计算机、上网本、笔记本、超极本、智能手机、平板、个人数字助理(PDA)、超移动PC、移动电话、台式计算机、服务器、打印机、扫描仪、监视器(monitor)、机顶盒、娱乐控制单元、数字相机、便携式音乐播放器、或数字视频录像机。在更多的实施方式中，计算器件500可以是处理数据的任何其它电子器件。

在前述的说明书中，已经参照其具体的示范性的实施例描述了本发明的实施例。在不脱离如下面的权利要求中阐述的本发明的实施例的更广的精神和范围的情况下，做出各种修改是显而易见的。因此，说明书和图样应被认为是示例性意义而非限定性意义。

Claims

1.一种设备，包括：

包括硅的衬底；

位于所述衬底上方的层间介电层，所述层间介电层包括硅、氧和碳，所述层间介电层具有顶部边界；

位于所述层间介电层中的沟槽，所述沟槽具有内部侧壁；

包括钽和氮的阻挡层，其位于所述沟槽的所述内部侧壁上；

位于所述沟槽中的导电材料，所述阻挡层位于所述导电材料与所述层间介电层之间，所述导电材料包括铜和钴；以及

位于所述导电材料的顶部的帽区，所述帽区包括钴，所述帽区的靠近所述层间介电层的顶部不高于所述层间介电层的靠近所述帽区的所述顶部边界。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述介电层包括低k材料。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述衬底包括硅。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述阻挡层包括钽和氮。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述帽区包括钴。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，介电材料包括硅、碳和氧，并且所述阻挡层包括钽和氮。

7.一种设备，包括：

包括半导体材料的衬底；

位于所述衬底上方的介电层，所述介电层具有顶部边界；

位于所述介电层中的多个沟槽，所述多个沟槽具有侧壁；

位于所述多个沟槽中的至少一些沟槽的所述侧壁上的阻挡层；

位于所述多个沟槽中的所述至少一些沟槽中的导电材料，所述阻挡层位于所述导电材料与所述侧壁之间，所述导电材料不高于所述介电层的靠近所述导电材料的位置处的所述顶部边界，所述导电材料包括铜和钴；以及

位于所述导电材料上的帽区，所述帽区不高于所述介电层的靠近所述帽区的所述顶部边界。

8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述介电层包括硅、氧和碳。

9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述介电层包括掺杂了碳的氧化硅。