JP3121589B2 - 相互接続構造部、及び、その形成方法 - Google Patents
相互接続構造部、及び、その形成方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的に、電子デバイ
スとの電気的通信のための相互接続構造及びそのような
構造を製造する方法に関する。特に、本発明は、エレク
トロマイグレーション抵抗力、相互接続構造の接着と表
面特性を改善するために銅導電体本体と電子デバイスと
の間に挟まれた銅合金シード層の挿入により、電子デバ
イスとの電気的接続を与えるための構造に関する。
スとの電気的通信のための相互接続構造及びそのような
構造を製造する方法に関する。特に、本発明は、エレク
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の間に挟まれた銅合金シード層の挿入により、電子デバ
イスとの電気的接続を与えるための構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体チップ構造、フラット・パネル・
ディスプレイ、及びパッケージ・アプリケーションにお
いて、バイア、線、リセスのために与えられる相互接続
するための技術は、長年の間開発されてきた。例えば、
大規模集積回路（ＶＬＳＩ）構造のために相互接続技術
を開発する場合、アルミニウムが、単一基板上の半導体
領域又はデバイスのコンタクト及び相互接続のための主
たる金属源として用いられてきた。アルミニウムは、そ
の低価格、良好なオーム接触、高導電率を理由に選ばれ
た材料である。しかしながら、純粋なアルミニウム薄膜
導電体は、例えば、その使用を低い温度プロセスに制限
する低融点、接触及び接合不良をもたらすアニール中の
シリコンへの起こり得る拡散、及びエレクトロマイグレ
ーションのような望ましくはない特性を有する。結果と
して、純粋アルミニウムを越える進歩を与える多くのア
ルミニウム合金が開発されてきた。例えば、米国特許第
４、５６６、１７７号は、エレクトロマイグレーション
抵抗力を改善するためにシリコン、銅、ニッケル、クロ
ム、及びマンガンを３重量％まで含むアルミニウム合金
の導電層を開示している。米国特許第３、６３１、３０
４号は、エレクトロマイグレーション抵抗力を改善する
ためにも用いられるアルミニウム酸化物を含むアルミニ
ウム合金を開示している。
ディスプレイ、及びパッケージ・アプリケーションにお
いて、バイア、線、リセスのために与えられる相互接続
するための技術は、長年の間開発されてきた。例えば、
大規模集積回路（ＶＬＳＩ）構造のために相互接続技術
を開発する場合、アルミニウムが、単一基板上の半導体
領域又はデバイスのコンタクト及び相互接続のための主
たる金属源として用いられてきた。アルミニウムは、そ
の低価格、良好なオーム接触、高導電率を理由に選ばれ
た材料である。しかしながら、純粋なアルミニウム薄膜
導電体は、例えば、その使用を低い温度プロセスに制限
する低融点、接触及び接合不良をもたらすアニール中の
シリコンへの起こり得る拡散、及びエレクトロマイグレ
ーションのような望ましくはない特性を有する。結果と
して、純粋アルミニウムを越える進歩を与える多くのア
ルミニウム合金が開発されてきた。例えば、米国特許第
４、５６６、１７７号は、エレクトロマイグレーション
抵抗力を改善するためにシリコン、銅、ニッケル、クロ
ム、及びマンガンを３重量％まで含むアルミニウム合金
の導電層を開示している。米国特許第３、６３１、３０
４号は、エレクトロマイグレーション抵抗力を改善する
ためにも用いられるアルミニウム酸化物を含むアルミニ
ウム合金を開示している。
【０００３】近年開発されたＵＬＳＩ技術は、究極的な
高回路密度及びそのようなデバイスの要求する早い処理
速度のため、配線要件に関するより厳しい要求をする。
これは、ますます小さくなる導電体線に高電流密度をも
たらす。結果として、アルミニウム合金導電体のための
大きな断面の配線又は高導電性を有する異なる配線材料
を要求する高導電性配線が望まれる。産業において自明
の選択は、その望ましい高導電率のために純粋な銅を使
用して、後者を開発することである。
高回路密度及びそのようなデバイスの要求する早い処理
速度のため、配線要件に関するより厳しい要求をする。
これは、ますます小さくなる導電体線に高電流密度をも
たらす。結果として、アルミニウム合金導電体のための
大きな断面の配線又は高導電性を有する異なる配線材料
を要求する高導電性配線が望まれる。産業において自明
の選択は、その望ましい高導電率のために純粋な銅を使
用して、後者を開発することである。
【０００４】例えばバイア及び線のようなＵＬＳＩ相互
接続構造の形成において、同じ基板上に位置する半導体
領域又はデバイスを相互接続するために、そのようなリ
セスに銅を付着できる。しかしながら、銅は、半導体デ
バイス接合の所に、その低いエレクトロマイグレーショ
ン抵抗力が原因の問題があることが知られている。金属
固体中のランダムな熱拡散に電界が重なることによっ
て、電子の流れの方向にイオンの正味の移動が生じる時
に、エレクトロマイグレーション現象が起こる。シリコ
ン基板へのどのような銅イオン拡散も、デバイス欠陥を
引起こす。その上、純粋な銅は、例えば二酸化シリコ
ン、ポリイミドのような酸素を含む誘電体によく付着す
るわけではない。相互接続技術において、完全に銅を利
用するために、銅の付着特性も改善しなければならな
い。
接続構造の形成において、同じ基板上に位置する半導体
領域又はデバイスを相互接続するために、そのようなリ
セスに銅を付着できる。しかしながら、銅は、半導体デ
バイス接合の所に、その低いエレクトロマイグレーショ
ン抵抗力が原因の問題があることが知られている。金属
固体中のランダムな熱拡散に電界が重なることによっ
て、電子の流れの方向にイオンの正味の移動が生じる時
に、エレクトロマイグレーション現象が起こる。シリコ
ン基板へのどのような銅イオン拡散も、デバイス欠陥を
引起こす。その上、純粋な銅は、例えば二酸化シリコ
ン、ポリイミドのような酸素を含む誘電体によく付着す
るわけではない。相互接続技術において、完全に銅を利
用するために、銅の付着特性も改善しなければならな
い。
【０００５】本発明の共通の譲受人に譲渡された米国特
許第５、１３０、２７４号は、最初に相互接続構造のリ
セスに合金を付着して、銅合金プラグと、そのプラグの
露出表面上に合金要素の酸化物の薄い層を形成すること
により、２原子％より小さい合金要素を含む銅合金の利
用を開示している。しかしながら、この技法は、０．５
μｍより小さいクリティカルな大きさが薄膜チップ相互
接続に関してかなりの負担になるＵＬＳＩ構造におい
て、より厳しい要件を満たすものではない。サブミクロ
ン論理回路配線構造における標準的なＡｌ（Ｃｕ）合金
と二酸化シリコン誘電体との利用は、主に配線接続によ
って引起こされる大きな回路遅延をもたらす。
許第５、１３０、２７４号は、最初に相互接続構造のリ
セスに合金を付着して、銅合金プラグと、そのプラグの
露出表面上に合金要素の酸化物の薄い層を形成すること
により、２原子％より小さい合金要素を含む銅合金の利
用を開示している。しかしながら、この技法は、０．５
μｍより小さいクリティカルな大きさが薄膜チップ相互
接続に関してかなりの負担になるＵＬＳＩ構造におい
て、より厳しい要件を満たすものではない。サブミクロ
ン論理回路配線構造における標準的なＡｌ（Ｃｕ）合金
と二酸化シリコン誘電体との利用は、主に配線接続によ
って引起こされる大きな回路遅延をもたらす。
【０００６】チップ・スピードを増すためのＵＬＳＩ配
線構造におけるＡｌ（Ｃｕ）の代替材料としての銅の利
用は、他の研究者によっても試みられてきた。しかしな
がら、銅相互接続において、例えば薄膜において、銅が
腐食する傾向があり、銅の表面拡散速度が速いという数
々の問題が生じている。純粋な銅は、０．８〜０．９ｅ
ＶのＡｌ（Ｃｕ）のものより小さなエレクトロマイグレ
ーション活性化エネルギー、即ち０．５〜０．８ｅＶを
有する。このことは、チップ動作条件での相互接続エレ
クトロマイグレーション欠陥を減らすために、銅を利用
することの利益を十分に危うくすることを意味する。
線構造におけるＡｌ（Ｃｕ）の代替材料としての銅の利
用は、他の研究者によっても試みられてきた。しかしな
がら、銅相互接続において、例えば薄膜において、銅が
腐食する傾向があり、銅の表面拡散速度が速いという数
々の問題が生じている。純粋な銅は、０．８〜０．９ｅ
ＶのＡｌ（Ｃｕ）のものより小さなエレクトロマイグレ
ーション活性化エネルギー、即ち０．５〜０．８ｅＶを
有する。このことは、チップ動作条件での相互接続エレ
クトロマイグレーション欠陥を減らすために、銅を利用
することの利益を十分に危うくすることを意味する。
【０００７】銅合金で作られた従来の相互接続構造を利
用した電子構造の拡大された断面の慨略図が、図１に示
されている。電子構造１０は、銅の相互接続１２、１６
の２レベルと、１つのスタッド・レベル１４とを含む事
前に製造されたデバイス２０上のダマシン・プロセスに
よる銅配線構造を例示している。デバイス２０が、半導
体基板２４上に構築される。図１に示すように、典型的
なダマシン・レベルが最初に平坦な誘電体スタック２６
の付着によって製造される。誘電体スタック２６は、標
準的なリソグラフィー及びドライ・エッチ技術を利用し
て、所望の配線又はバイア・パターンを形成するように
パターン化しエッチされる。次にこのプロセスの後に、
下部シリコン窒化物層２８を銅拡散を阻止するために、
デバイス２０の上面上に既に付着されている拡散バリア
として用い、薄い接着／拡散ライナー１８と銅合金の金
属付着１２とが続く。銅合金相互接続１２が形成された
後、次レベルの銅相互接続１４を規定するためのエッチ
停止層として、上部シリコン窒化物層３２が付着され
る。第２レベルの誘電体スタック３４が付着された後、
相互接続のためのリセスが誘電体層３４及びシリコン窒
化物層３２にエッチされる。
用した電子構造の拡大された断面の慨略図が、図１に示
されている。電子構造１０は、銅の相互接続１２、１６
の２レベルと、１つのスタッド・レベル１４とを含む事
前に製造されたデバイス２０上のダマシン・プロセスに
よる銅配線構造を例示している。デバイス２０が、半導
体基板２４上に構築される。図１に示すように、典型的
なダマシン・レベルが最初に平坦な誘電体スタック２６
の付着によって製造される。誘電体スタック２６は、標
準的なリソグラフィー及びドライ・エッチ技術を利用し
て、所望の配線又はバイア・パターンを形成するように
パターン化しエッチされる。次にこのプロセスの後に、
下部シリコン窒化物層２８を銅拡散を阻止するために、
デバイス２０の上面上に既に付着されている拡散バリア
として用い、薄い接着／拡散ライナー１８と銅合金の金
属付着１２とが続く。銅合金相互接続１２が形成された
後、次レベルの銅相互接続１４を規定するためのエッチ
停止層として、上部シリコン窒化物層３２が付着され
る。第２レベルの誘電体スタック３４が付着された後、
相互接続のためのリセスが誘電体層３４及びシリコン窒
化物層３２にエッチされる。
【０００８】ライナー２２を有する内部レベル銅合金ス
タッド１４は、第１レベル銅合金相互接続１２を付着す
る際に用いられる技術と類似の技術によって付着され
る。様々な金属付着方法を、トレンチ又はバイアを埋め
るために用いることができる。このような方法は、平行
スパッタリング・プロセス、イオン・クラスター・プロ
セス、電子サイクロトロン共鳴プロセス、化学蒸着（Ｃ
ＶＤ）プロセス、無電解メッキ・プロセス、及び電解メ
ッキ・プロセスを含む。例えば、銅と合金要素を同時に
付着する同時付着（ｃｏ−ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）方法
のような他の方法も、銅合金の形成の際に用いることが
できる。例えば、このような同時付着方法は、同時スパ
ッタリング、同時メッキ、同時化学蒸着、及び、同時蒸
着を含む。内部レベルの銅合金スタッド１４の完成の
後、別の類似のプロセスを繰返して第３の誘電体スタッ
ク層３８内にライナー２４を有する第２レベル銅相互接
続１６を形成する。そのスタッドと第２レベル相互接続
の間にシリコン窒化物のエッチ停止層３６を利用する。
最終的に、最上面のシリコン窒化物層４２は、デバイス
を外界から保護するために銅配線構造１０の最上面上に
付着される。
タッド１４は、第１レベル銅合金相互接続１２を付着す
る際に用いられる技術と類似の技術によって付着され
る。様々な金属付着方法を、トレンチ又はバイアを埋め
るために用いることができる。このような方法は、平行
スパッタリング・プロセス、イオン・クラスター・プロ
セス、電子サイクロトロン共鳴プロセス、化学蒸着（Ｃ
ＶＤ）プロセス、無電解メッキ・プロセス、及び電解メ
ッキ・プロセスを含む。例えば、銅と合金要素を同時に
付着する同時付着（ｃｏ−ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）方法
のような他の方法も、銅合金の形成の際に用いることが
できる。例えば、このような同時付着方法は、同時スパ
ッタリング、同時メッキ、同時化学蒸着、及び、同時蒸
着を含む。内部レベルの銅合金スタッド１４の完成の
後、別の類似のプロセスを繰返して第３の誘電体スタッ
ク層３８内にライナー２４を有する第２レベル銅相互接
続１６を形成する。そのスタッドと第２レベル相互接続
の間にシリコン窒化物のエッチ停止層３６を利用する。
最終的に、最上面のシリコン窒化物層４２は、デバイス
を外界から保護するために銅配線構造１０の最上面上に
付着される。
【０００９】他の研究者は、強化されたエレクトロマイ
グレーション抵抗力を与える際に、銅合金を使用するこ
とを試みてきた。例えば、米国特許第５、０２３、６９
８号は、Ａｌ、Ｂｅ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｓｉ、
Ｓｎ、Ｚｎの群から選択された少なくとも１つの合金要
素を含む銅合金を教示する。米国特許第５、０７７、０
０５号は、Ｉｎ、Ｃｄ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｓ
ｎ、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｈｆの群から選択された少なくとも１
つの０．０００３〜０．０１の重量％の合金要素を含む
銅合金を教示する。銅合金は、ＴＡＢプロセスや、プリ
ント回路ボード部材として使用される。米国特許第５、
００４、５２０号も、Ｐ、Ａｌ、Ｃｄ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｎ
ｉ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｓ、Ｃｏ、Ｉｎ、
Ｍｎ、Ｓｉ、Ｔｅ、Ｃｒ、Ｚｎから選択された少なくと
も１つの合金要素を含み、０．０３〜０．５重量％の濃
度を有するフィルム・キャリアのための銅箔を教示す
る。これら合金は、集積回路実装における接続リード線
として使用される。更に、米国特許第４、７４９、５４
８号は、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｌｉ、Ｐ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚ
ｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｂｅ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｙ、
Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｂ、Ｗ、Ｖ、Ｔａ、Ｂ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｃ
から選択された少なくとも１つの合金要素を含む銅合金
を教示する。その合金要素は、銅合金の強度を増加する
ために使用される。米国特許第５、２４３、２２２号及
び第５、１３０、２７４号は、拡散バリアーの改善され
た付着及び形成のための銅合金を教示する。しかしなが
ら、これらの先行する仕事のどれも、エレクトロマイグ
レーション抵抗力と接着特性の要件に適合すべきＵＬＳ
Ｉオン・チップ又はオフ・チップ配線相互接続での使用
に対して十分改良された銅合金を教示しない。ＵＬＳＩ
デバイスに関する相互接続構造は、０．５μｍよりずっ
と小さな幅で１より大きなアスペクト比の形状を有する
絶縁体構造において、密で完全に連続した金属配線を与
えなければならない。
グレーション抵抗力を与える際に、銅合金を使用するこ
とを試みてきた。例えば、米国特許第５、０２３、６９
８号は、Ａｌ、Ｂｅ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｓｉ、
Ｓｎ、Ｚｎの群から選択された少なくとも１つの合金要
素を含む銅合金を教示する。米国特許第５、０７７、０
０５号は、Ｉｎ、Ｃｄ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｓ
ｎ、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｈｆの群から選択された少なくとも１
つの０．０００３〜０．０１の重量％の合金要素を含む
銅合金を教示する。銅合金は、ＴＡＢプロセスや、プリ
ント回路ボード部材として使用される。米国特許第５、
００４、５２０号も、Ｐ、Ａｌ、Ｃｄ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｎ
ｉ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｓ、Ｃｏ、Ｉｎ、
Ｍｎ、Ｓｉ、Ｔｅ、Ｃｒ、Ｚｎから選択された少なくと
も１つの合金要素を含み、０．０３〜０．５重量％の濃
度を有するフィルム・キャリアのための銅箔を教示す
る。これら合金は、集積回路実装における接続リード線
として使用される。更に、米国特許第４、７４９、５４
８号は、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｌｉ、Ｐ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚ
ｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｂｅ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｙ、
Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｂ、Ｗ、Ｖ、Ｔａ、Ｂ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｃ
から選択された少なくとも１つの合金要素を含む銅合金
を教示する。その合金要素は、銅合金の強度を増加する
ために使用される。米国特許第５、２４３、２２２号及
び第５、１３０、２７４号は、拡散バリアーの改善され
た付着及び形成のための銅合金を教示する。しかしなが
ら、これらの先行する仕事のどれも、エレクトロマイグ
レーション抵抗力と接着特性の要件に適合すべきＵＬＳ
Ｉオン・チップ又はオフ・チップ配線相互接続での使用
に対して十分改良された銅合金を教示しない。ＵＬＳＩ
デバイスに関する相互接続構造は、０．５μｍよりずっ
と小さな幅で１より大きなアスペクト比の形状を有する
絶縁体構造において、密で完全に連続した金属配線を与
えなければならない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、それ
ゆえ、従来の銅相互接続構造の障害や欠点を有さない、
銅合金の相互接続構造を与えることである。本発明の別
の目的は、改善されたエレクトロマイグレーション抵抗
力、接着特性、及び他の表面特性を有する銅合金の相互
接続構造を与えることである。本発明の更なる目的は、
銅合金相互接続体とそれがが接続されるべき電子デバイ
スとの間の界面の所にシード層を利用する銅合金の相互
接続構造を与えることである。本発明の別の更なる目的
は、銅導電体と相互接続が接続されるべき電子デバイス
との間に挟まれように銅合金シード層を挿入することに
より、銅合金の相互接続構造を与えることである。更に
本発明の別の目的は、相互接続構造のエレクトロマイグ
レーション抵抗力を改善するために、銅導電体の形成の
前に、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｃ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎ、Ｏ、Ｃｌ、又
はＳの少なくとも１つの要素を含む銅合金シード層を付
着することにより、銅合金の相互接続構造を与えること
である。更に本発明の別の目的は、銅導電体の形成の前
に、Ａｌ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｙ、
Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕから選択された少な
くとも１つの要素を含む銅合金シード層を付着すること
により、銅合金の相互接続構造を与えることである。本
発明の別の更なる目的は、相互接続構造の表面特性を改
善するために、Ｂ、Ｏ、Ｎ、Ｐ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃ
ｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚ
ｎ、又はＣｄから選択された少なくとも１つの要素を含
む銅合金シード層を用いることにより、銅合金の相互接
続構造を与えることである。更に本発明の別の更なる目
的は、銅導電体付着プロセスを改善するために、銅導電
体と電子デバイスとの間に挟まれように、Ａｇ、Ｍｏ、
Ｗ、又はＣｏから選択された金属のシード層を付着する
ことにより、銅合金の相互接続構造を与えることであ
る。更に本発明の別の目的は、最初に電子デバイス上に
銅合金シード層を付着し、次いでシード層上に銅導電体
を形成することにより、相互接続構造を形成する方法を
与えることである。ここで、銅合金シード層は銅と、Ｓ
ｎ、Ｉｎ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃ、Ｏ、Ｎ、Ｃｌ、及びＳから
なる群から選択された少なくとも１つの要素とを含み、
相互接続構造のエレクトロマイグレーション抵抗力、腐
食抵抗力、及び接着を改善する。
ゆえ、従来の銅相互接続構造の障害や欠点を有さない、
銅合金の相互接続構造を与えることである。本発明の別
の目的は、改善されたエレクトロマイグレーション抵抗
力、接着特性、及び他の表面特性を有する銅合金の相互
接続構造を与えることである。本発明の更なる目的は、
銅合金相互接続体とそれがが接続されるべき電子デバイ
スとの間の界面の所にシード層を利用する銅合金の相互
接続構造を与えることである。本発明の別の更なる目的
は、銅導電体と相互接続が接続されるべき電子デバイス
との間に挟まれように銅合金シード層を挿入することに
より、銅合金の相互接続構造を与えることである。更に
本発明の別の目的は、相互接続構造のエレクトロマイグ
レーション抵抗力を改善するために、銅導電体の形成の
前に、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｃ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎ、Ｏ、Ｃｌ、又
はＳの少なくとも１つの要素を含む銅合金シード層を付
着することにより、銅合金の相互接続構造を与えること
である。更に本発明の別の目的は、銅導電体の形成の前
に、Ａｌ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｙ、
Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕから選択された少な
くとも１つの要素を含む銅合金シード層を付着すること
により、銅合金の相互接続構造を与えることである。本
発明の別の更なる目的は、相互接続構造の表面特性を改
善するために、Ｂ、Ｏ、Ｎ、Ｐ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃ
ｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚ
ｎ、又はＣｄから選択された少なくとも１つの要素を含
む銅合金シード層を用いることにより、銅合金の相互接
続構造を与えることである。更に本発明の別の更なる目
的は、銅導電体付着プロセスを改善するために、銅導電
体と電子デバイスとの間に挟まれように、Ａｇ、Ｍｏ、
Ｗ、又はＣｏから選択された金属のシード層を付着する
ことにより、銅合金の相互接続構造を与えることであ
る。更に本発明の別の目的は、最初に電子デバイス上に
銅合金シード層を付着し、次いでシード層上に銅導電体
を形成することにより、相互接続構造を形成する方法を
与えることである。ここで、銅合金シード層は銅と、Ｓ
ｎ、Ｉｎ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃ、Ｏ、Ｎ、Ｃｌ、及びＳから
なる群から選択された少なくとも１つの要素とを含み、
相互接続構造のエレクトロマイグレーション抵抗力、腐
食抵抗力、及び接着を改善する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によると、銅導電
体本体及び電子デバイス間に挟まれた付加的な銅合金シ
ード層を利用することにより、エレクトロマイグレーシ
ョン抵抗力、接着特性、及び他の表面特性を改善する銅
合金の相互接続構造が与えられる。
体本体及び電子デバイス間に挟まれた付加的な銅合金シ
ード層を利用することにより、エレクトロマイグレーシ
ョン抵抗力、接着特性、及び他の表面特性を改善する銅
合金の相互接続構造が与えられる。
【００１２】典型的な実施例において、電子デバイスと
の電気的通信を与える相互接続構造が与えられる。相互
接続構造は、相互接続構造のエレクトロマイグレーショ
ン抵抗力を改善するために、実質的に銅で形成された本
体と、本体と電子デバイスに緊密に接触してその間に挟
まれ銅合金シード層とを含む電子デバイスを含む。銅合
金シード層は、銅と、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃ、
Ｏ、Ｎ、Ｃｌ、及びＳの少なくとも１つの要素即ち元素
により形成される。
の電気的通信を与える相互接続構造が与えられる。相互
接続構造は、相互接続構造のエレクトロマイグレーショ
ン抵抗力を改善するために、実質的に銅で形成された本
体と、本体と電子デバイスに緊密に接触してその間に挟
まれ銅合金シード層とを含む電子デバイスを含む。銅合
金シード層は、銅と、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃ、
Ｏ、Ｎ、Ｃｌ、及びＳの少なくとも１つの要素即ち元素
により形成される。
【００１３】別の典型的な実施例において、電子デバイ
スに電気的接続を与える相互接続構造を与える。相互接
続構造は、下の拡散バリアー層との接着を改善するため
に、銅導電体本体と、銅導電体本体と電子デバイス上に
形成された拡散バリアー層に緊密に接触してその間に挟
まれた銅合金シード層とを含む。銅合金シード層は、銅
と、Ａｌ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｙ、
Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、
Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｇｅからな
る群から選択された少なくとも１つの要素とからなる。
スに電気的接続を与える相互接続構造を与える。相互接
続構造は、下の拡散バリアー層との接着を改善するため
に、銅導電体本体と、銅導電体本体と電子デバイス上に
形成された拡散バリアー層に緊密に接触してその間に挟
まれた銅合金シード層とを含む。銅合金シード層は、銅
と、Ａｌ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｙ、
Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、
Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｇｅからな
る群から選択された少なくとも１つの要素とからなる。
【００１４】更に別の典型的な実施例において、電子デ
バイスに電気的接続を与える相互接続構造システムを与
える。相互接続構造システムは、電子デバイスの表面特
性を改善するために、銅導電体本体と、銅導電体本体と
電子デバイスに密接に接触しその間に挟まれた銅合金シ
ード層とを含む。銅合金シード層は、銅と、Ｂ、Ｏ、
Ｎ、Ｐ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｏ、Ｒｈ、及びＩｒの少
なくとも１つの要素とからなる。電子デバイスと電気的
通信を与える接続システムが与えられ、その接続システ
ムは、銅導電体の付着プロセスを改善するために、銅導
電体本体と、銅導電体本体と電子デバイスに密接に接着
してその間に挟まれた金属シード層とを含む。金属シー
ド層は、実質的に銅化合物を形成できないような銅に対
する低い溶解度を有する金属により付着形成される。一
般に、その金属は、銅の電気抵抗率と実質的に類似の電
気抵抗率を有する。金属シード層のために適当な金属
は、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ又はＣｏである。
バイスに電気的接続を与える相互接続構造システムを与
える。相互接続構造システムは、電子デバイスの表面特
性を改善するために、銅導電体本体と、銅導電体本体と
電子デバイスに密接に接触しその間に挟まれた銅合金シ
ード層とを含む。銅合金シード層は、銅と、Ｂ、Ｏ、
Ｎ、Ｐ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｏ、Ｒｈ、及びＩｒの少
なくとも１つの要素とからなる。電子デバイスと電気的
通信を与える接続システムが与えられ、その接続システ
ムは、銅導電体の付着プロセスを改善するために、銅導
電体本体と、銅導電体本体と電子デバイスに密接に接着
してその間に挟まれた金属シード層とを含む。金属シー
ド層は、実質的に銅化合物を形成できないような銅に対
する低い溶解度を有する金属により付着形成される。一
般に、その金属は、銅の電気抵抗率と実質的に類似の電
気抵抗率を有する。金属シード層のために適当な金属
は、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ又はＣｏである。
【００１５】本発明は、更に、電子デバイスと電気的接
続を与える相互接続構造を形成する方法に関する。方法
は、最初に電子デバイス上に銅合金シード層を付着し、
次に相互接続構造のエレクトロマイグレーション抵抗力
を改善するように銅合金シード層上に銅導電体本体を形
成してその層を密接に接合する操作ステップにより、実
行できる。
続を与える相互接続構造を形成する方法に関する。方法
は、最初に電子デバイス上に銅合金シード層を付着し、
次に相互接続構造のエレクトロマイグレーション抵抗力
を改善するように銅合金シード層上に銅導電体本体を形
成してその層を密接に接合する操作ステップにより、実
行できる。
【００１６】本発明は、更に、電子デバイスとの電気的
通信を与える相互接続構造を形成する方法に関する。方
法は、そのデバイスとの接着を改善し、最初に電子デバ
イス上に銅合金シード層を付着し、その銅合金シード層
は、銅と、Ａｌ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓ
ｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、
Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｓｉ、
及びＧｅからなる群から選択された少なくとも１つの要
素とからなり、次に銅合金シード層と密接に接触して銅
導電体本体を形成するステップにより、実行できる。
通信を与える相互接続構造を形成する方法に関する。方
法は、そのデバイスとの接着を改善し、最初に電子デバ
イス上に銅合金シード層を付着し、その銅合金シード層
は、銅と、Ａｌ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓ
ｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、
Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｓｉ、
及びＧｅからなる群から選択された少なくとも１つの要
素とからなり、次に銅合金シード層と密接に接触して銅
導電体本体を形成するステップにより、実行できる。
【００１７】本発明は、更に、電子デバイスとの電気的
通信を与える相互接続構造を形成する方法に関する。方
法は、最初に電子デバイス上に銅合金シード層を付着
し、次に銅合金シード層と密接に接触して該層の上面上
に銅導電体本体を形成するステップにより、実行でき
る。導電体は、銅と、Ｃ、Ｎ、Ｃｌ、Ｏ、又はＳから選
択された、約０．００１〜１０重量％の少なくとも１の
合金要素とにより形成される。
通信を与える相互接続構造を形成する方法に関する。方
法は、最初に電子デバイス上に銅合金シード層を付着
し、次に銅合金シード層と密接に接触して該層の上面上
に銅導電体本体を形成するステップにより、実行でき
る。導電体は、銅と、Ｃ、Ｎ、Ｃｌ、Ｏ、又はＳから選
択された、約０．００１〜１０重量％の少なくとも１の
合金要素とにより形成される。
【００１８】本発明は、更に、電子デバイスとの電気的
通信を与える相互接続構造を形成する方法に関する。方
法は、最初に、電子デバイスの上面上に金属シード層を
付着し、その金属シード層は、銅化合物を形成できない
ような銅に対する低い溶解度及び低い親和性を有する金
属の付着により形成し、次に金属シード層と密接に接触
してその層の上面に銅導電体本体を形成するステップに
より、実行できる。その金属シード層は、Ａｇ、Ｍｏ、
Ｗ、又はＣｏから選択された金属の付着により形成され
る。
通信を与える相互接続構造を形成する方法に関する。方
法は、最初に、電子デバイスの上面上に金属シード層を
付着し、その金属シード層は、銅化合物を形成できない
ような銅に対する低い溶解度及び低い親和性を有する金
属の付着により形成し、次に金属シード層と密接に接触
してその層の上面に銅導電体本体を形成するステップに
より、実行できる。その金属シード層は、Ａｇ、Ｍｏ、
Ｗ、又はＣｏから選択された金属の付着により形成され
る。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明は、銅導電体本体と、銅導
電体本体と電子デバイス間に挟まれた銅合金シード層と
を利用することにより、電子デバイスとの電気的通信を
確立するための新規な相互接続構造を提供し、エレクト
ロマイグレーション抵抗力、接着特性、及び他の表面特
性を改善する。本発明はまた、金属シード層をＡｇ、Ｍ
ｏ、Ｗ、又はＣｏの１の材料により付着形成する銅導電
体の付着プロセスを改善するために、銅導電体本体と、
銅導電体本体と電子デバイスの間に挟まれた金属シード
層とを用いて、電子デバイスとの電気的接続を与える相
互接続構造を開示する。
電体本体と電子デバイス間に挟まれた銅合金シード層と
を利用することにより、電子デバイスとの電気的通信を
確立するための新規な相互接続構造を提供し、エレクト
ロマイグレーション抵抗力、接着特性、及び他の表面特
性を改善する。本発明はまた、金属シード層をＡｇ、Ｍ
ｏ、Ｗ、又はＣｏの１の材料により付着形成する銅導電
体の付着プロセスを改善するために、銅導電体本体と、
銅導電体本体と電子デバイスの間に挟まれた金属シード
層とを用いて、電子デバイスとの電気的接続を与える相
互接続構造を開示する。
【００２０】本発明は更に、銅合金シード層の上面上に
銅導電体本体を形成する前に、最初に電子デバイス上に
そのシード層を付着することにより、電子デバイスとの
接着を改善する、電子デバイスとの電気的通信を与える
相互接続構造を形成する新規な方法を開示する。シード
層は、銅と、Ａｌ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓ
ｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、
Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｓｉ、
Ｇｅの少なくとも１つの要素即ち元素とから形成され得
る。銅と、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃ、Ｏ、Ｎ、Ｃ
ｌ、Ｓの少なくとも１つの合金要素とにより付着形成さ
れた銅合金シード層を利用することにより、構造のエレ
クトロマイグレーション抵抗力を改善する相互接続構造
を形成する類似の方法が与えられる。銅と、Ｂ、Ｏ、
Ｎ、Ｐ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、
Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄの少なくとも１つ
の要素とからなる銅合金シード層を用いることにより、
電子デバイス上の表面特性を改善する、電子デバイスと
の電気的通信を与える導電体を形成する別の類似の方法
が与えられる。電子デバイスとの電気的通信を与える導
電体を形成する本発明の新規な発明は、銅を含まないシ
ード層を利用することにより、更に実行される。即ち、
金属シード層は、銅化合物を形成しないような銅に対す
る低い溶解度及び低い親和性を有する金属、例えばＡ
ｇ、Ｍｏ、Ｗ、又はＣｏにより付着形成される。
銅導電体本体を形成する前に、最初に電子デバイス上に
そのシード層を付着することにより、電子デバイスとの
接着を改善する、電子デバイスとの電気的通信を与える
相互接続構造を形成する新規な方法を開示する。シード
層は、銅と、Ａｌ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓ
ｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、
Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｓｉ、
Ｇｅの少なくとも１つの要素即ち元素とから形成され得
る。銅と、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃ、Ｏ、Ｎ、Ｃ
ｌ、Ｓの少なくとも１つの合金要素とにより付着形成さ
れた銅合金シード層を利用することにより、構造のエレ
クトロマイグレーション抵抗力を改善する相互接続構造
を形成する類似の方法が与えられる。銅と、Ｂ、Ｏ、
Ｎ、Ｐ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、
Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄの少なくとも１つ
の要素とからなる銅合金シード層を用いることにより、
電子デバイス上の表面特性を改善する、電子デバイスと
の電気的通信を与える導電体を形成する別の類似の方法
が与えられる。電子デバイスとの電気的通信を与える導
電体を形成する本発明の新規な発明は、銅を含まないシ
ード層を利用することにより、更に実行される。即ち、
金属シード層は、銅化合物を形成しないような銅に対す
る低い溶解度及び低い親和性を有する金属、例えばＡ
ｇ、Ｍｏ、Ｗ、又はＣｏにより付着形成される。
【００２１】図２を参照すると、本発明の相互接続構造
５０の拡大された透視図が示されている。相互接続構造
５０は、電子デバイスが含まれているシリコン又は他の
半導体材料であり得る基板５２上に構築される。Ｗスタ
ッドと局所的相互接続６２を有するデバイス６６が半導
体基板５２上に構築される。配線レベル間の垂直接続
は、配線をデバイス・コンタクト６４に接続するＣｕス
タッド構造６０及びＷスタッド構造６２により与えられ
る。示されているデバイス６６は、一般にＣＭＯＳトラ
ンジスタを示すが、どんな電子デバイスであってもよ
い。
５０の拡大された透視図が示されている。相互接続構造
５０は、電子デバイスが含まれているシリコン又は他の
半導体材料であり得る基板５２上に構築される。Ｗスタ
ッドと局所的相互接続６２を有するデバイス６６が半導
体基板５２上に構築される。配線レベル間の垂直接続
は、配線をデバイス・コンタクト６４に接続するＣｕス
タッド構造６０及びＷスタッド構造６２により与えられ
る。示されているデバイス６６は、一般にＣＭＯＳトラ
ンジスタを示すが、どんな電子デバイスであってもよ
い。
【００２２】銅が絶縁体５４又はデバイス６６へ拡散す
るのを阻止するために、通常、拡散／接着バリアー層を
用いて、銅４６、６０、及び５６を取り囲む。拡散／接
着バリアー層は、絶縁層７０又は導電層７２であっても
よい。導電性拡散バリアー層７２は、この明細書では単
にバリアー層と呼ばれるとしても、下の材料への銅接着
をも与える。また、メインの銅導電体層４６、６０、及
び５６の下に普通に付着されたシード層７６及び７８が
図２に示される。シード層の位置及び機能は、相互接続
構造の２つの製造方法、即ちシングル・ダマシン及びデ
ュアル・ダマシン・プロセスを参照して説明される。
るのを阻止するために、通常、拡散／接着バリアー層を
用いて、銅４６、６０、及び５６を取り囲む。拡散／接
着バリアー層は、絶縁層７０又は導電層７２であっても
よい。導電性拡散バリアー層７２は、この明細書では単
にバリアー層と呼ばれるとしても、下の材料への銅接着
をも与える。また、メインの銅導電体層４６、６０、及
び５６の下に普通に付着されたシード層７６及び７８が
図２に示される。シード層の位置及び機能は、相互接続
構造の２つの製造方法、即ちシングル・ダマシン及びデ
ュアル・ダマシン・プロセスを参照して説明される。
【００２３】本発明の新規な相互接続構造を製造するシ
ングル・ダマシン・プロセスは、図３〜図６に示され
る。図３は、銅層４６のレベルに形成される銅ライン又
はスタッドの構造が示される。この例では、スタッドが
示されている。絶縁体層１００と窒化物エッチ停止層１
０１が最初に付着され、コンタクト領域６５を露出させ
るようにパターン化される。バリアー層７２が、窒化物
エッチ停止層１０１の上面に付着される。これは、シン
グル・ダマシン・プロセスとして知られる製造方法であ
る。次に、図４に示すように、シード層７８がバリアー
層７２上に付着される。シード層とその付着方法のため
に用いられる材料は、後のセクションで与えられる。様
々な材料が様々な特性の強化を達成するために選択され
る。
ングル・ダマシン・プロセスは、図３〜図６に示され
る。図３は、銅層４６のレベルに形成される銅ライン又
はスタッドの構造が示される。この例では、スタッドが
示されている。絶縁体層１００と窒化物エッチ停止層１
０１が最初に付着され、コンタクト領域６５を露出させ
るようにパターン化される。バリアー層７２が、窒化物
エッチ停止層１０１の上面に付着される。これは、シン
グル・ダマシン・プロセスとして知られる製造方法であ
る。次に、図４に示すように、シード層７８がバリアー
層７２上に付着される。シード層とその付着方法のため
に用いられる材料は、後のセクションで与えられる。様
々な材料が様々な特性の強化を達成するために選択され
る。
【００２４】シード層７８の機能は、メインの導電体層
が付着され得るベースを与えることである。これは図５
に示され、その図においてメインの導電体層８２が、シ
ード層７８の上面上に付着されている。シングル・ダマ
シン・プロセスにおいて配線ステップを完成するため
に、過剰な銅が、分離スタッド又はライン４６を残しな
がら、例えばメインの導電体８２の過剰な上面、シード
層７８、及びバリアー層７２及びエッチ停止層１０１を
除去するように化学機械的研磨の方法により平坦化され
る。最終的に、絶縁体バリアー層７０が、図６に示され
るように付着される。この類似の処理を次の配線レベル
又はスタッドに対して繰返し、多層レベルの相互接続構
造を構築できる。
が付着され得るベースを与えることである。これは図５
に示され、その図においてメインの導電体層８２が、シ
ード層７８の上面上に付着されている。シングル・ダマ
シン・プロセスにおいて配線ステップを完成するため
に、過剰な銅が、分離スタッド又はライン４６を残しな
がら、例えばメインの導電体８２の過剰な上面、シード
層７８、及びバリアー層７２及びエッチ停止層１０１を
除去するように化学機械的研磨の方法により平坦化され
る。最終的に、絶縁体バリアー層７０が、図６に示され
るように付着される。この類似の処理を次の配線レベル
又はスタッドに対して繰返し、多層レベルの相互接続構
造を構築できる。
【００２５】デュアル・ダマシン・プロセスとして一般
に知られた、本発明の新規な相互接続システムを製造す
るための第２の方法において、スタッドとライン・レベ
ルの両方、例えば図２に示されるように、ライン・レベ
ル５６及びスタッド６０が、類似のプロセス・ステップ
において製造される。バリアー層７２を、結合されたラ
イン／スタッドの開口８４に最初付着する図７を今参照
する。図８に示すように、プロセスの次のステップにお
いて、シード層８６が、バリアー層７２の上面上に付着
される。次にメインの導電体層９０が付着されライン／
スタッド開口８４を充填する。これが図９に示されてい
る。例えば化学機械的研磨のような平坦化ステップを実
行して、一体としてライン５６とスタッド６０の配線構
造を完成させる。このデュアル・ダマシン・プロセスに
おいて、ライン５６とスタッド６０の両方を形成する際
シリコン窒化物のエッチ停止層７０を使用しているが、
省くことができる。図１０に示すように、最後のパシベ
ーション及びエッチ停止層のシリコン窒化物層１０１が
付着される。
に知られた、本発明の新規な相互接続システムを製造す
るための第２の方法において、スタッドとライン・レベ
ルの両方、例えば図２に示されるように、ライン・レベ
ル５６及びスタッド６０が、類似のプロセス・ステップ
において製造される。バリアー層７２を、結合されたラ
イン／スタッドの開口８４に最初付着する図７を今参照
する。図８に示すように、プロセスの次のステップにお
いて、シード層８６が、バリアー層７２の上面上に付着
される。次にメインの導電体層９０が付着されライン／
スタッド開口８４を充填する。これが図９に示されてい
る。例えば化学機械的研磨のような平坦化ステップを実
行して、一体としてライン５６とスタッド６０の配線構
造を完成させる。このデュアル・ダマシン・プロセスに
おいて、ライン５６とスタッド６０の両方を形成する際
シリコン窒化物のエッチ停止層７０を使用しているが、
省くことができる。図１０に示すように、最後のパシベ
ーション及びエッチ停止層のシリコン窒化物層１０１が
付着される。
【００２６】本発明の新規な相互接続構造によって用い
られるシード層は、幾つかの望ましい機能を提供する。
例えば、メインの銅導電体のための化学蒸着プロセスで
は、シード層は、メインの銅導電体を形成するための化
学反応を開始させるのに望ましい。メインの銅導電体を
形成するためのメッキ・プロセスでは、シード層は、、
メッキ電流を供給する電極に電気的連続性を与えるため
に望ましい。メインの銅導電体のための高温のリフロー
・スパッタリング又は化学蒸着プロセスでは、表面に良
好な濡れ性と核形成の成長特性を与えるために、薄い層
が望ましい。
られるシード層は、幾つかの望ましい機能を提供する。
例えば、メインの銅導電体のための化学蒸着プロセスで
は、シード層は、メインの銅導電体を形成するための化
学反応を開始させるのに望ましい。メインの銅導電体を
形成するためのメッキ・プロセスでは、シード層は、、
メッキ電流を供給する電極に電気的連続性を与えるため
に望ましい。メインの銅導電体のための高温のリフロー
・スパッタリング又は化学蒸着プロセスでは、表面に良
好な濡れ性と核形成の成長特性を与えるために、薄い層
が望ましい。
【００２７】メインの銅導電体本体は、典型的には純粋
な銅により形成されるのでなく、銅導電体の信頼性を改
善することが明らかになったＣ、Ｎ、Ｏ、Ｃｌ、又はＳ
のような合金要素との銅混合物、又はその信頼性を改善
することが示された他の金属との銅合金より形成され
る。その合金の上記合金要素は、約０．００１重量％〜
１０重量％の範囲である。
な銅により形成されるのでなく、銅導電体の信頼性を改
善することが明らかになったＣ、Ｎ、Ｏ、Ｃｌ、又はＳ
のような合金要素との銅混合物、又はその信頼性を改善
することが示された他の金属との銅合金より形成され
る。その合金の上記合金要素は、約０．００１重量％〜
１０重量％の範囲である。
【００２８】銅導電体本体を付着するための本発明の新
規なシード層は、銅合金又は銅を含まない他の金属によ
り形成できる。合金シード層の組成の適当な選択によ
り、そのシード層は、全体の複合導電体の信頼性を劣化
させないで、銅導電体本体の高品質の付着のために必要
とされる特性を持つことができる。シード層の組成及び
構造は、メインの銅導電体本体の組成及び構造と同じで
ある必要はない。例えば、シード層は、メインの銅導電
体より大きな電気抵抗率を有する合金であってもよい。
更に、合金シード層は、銅をまったく含まなくてもよ
い。シード層により占有されている断面積が導電体全体
の断面積の小部分である限り、全体の線抵抗は主要導電
体の抵抗率で決定され、従ってその抵抗はシード層によ
る望ましくない増加はないであろう。このアプリケーシ
ョンにおいて用いられる現在の金属合金は、固溶体また
は金属相の２相混合物の他、金属化合物を含むことに注
意すべきである。
規なシード層は、銅合金又は銅を含まない他の金属によ
り形成できる。合金シード層の組成の適当な選択によ
り、そのシード層は、全体の複合導電体の信頼性を劣化
させないで、銅導電体本体の高品質の付着のために必要
とされる特性を持つことができる。シード層の組成及び
構造は、メインの銅導電体本体の組成及び構造と同じで
ある必要はない。例えば、シード層は、メインの銅導電
体より大きな電気抵抗率を有する合金であってもよい。
更に、合金シード層は、銅をまったく含まなくてもよ
い。シード層により占有されている断面積が導電体全体
の断面積の小部分である限り、全体の線抵抗は主要導電
体の抵抗率で決定され、従ってその抵抗はシード層によ
る望ましくない増加はないであろう。このアプリケーシ
ョンにおいて用いられる現在の金属合金は、固溶体また
は金属相の２相混合物の他、金属化合物を含むことに注
意すべきである。
【００２９】それゆえ、本発明の新規なシード層は、改
善されたエレクトロマイグレーション抵抗力、下の拡散
バリアー層への改善された接着性、及びメインの導電体
本体の付着に適合した改善された表面特性を与えるため
に選ばれる。純粋な銅に関連するエレクトロマイグレー
ション抵抗力を改善することが示された銅合金の新規な
組成は、Ｃｕ（Ｓｎ）、Ｃｕ（Ｉｎ）、Ｃｕ（Ｚｒ）、
Ｃｕ（Ｔｉ）、及びＣｕ（Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｃｌ、Ｓ）を含
む。本発明の新規な相互接続構造も、純粋な銅に関連し
て接着特性を改善するシード層として銅合金を利用す
る。その銅合金は、Ｃｕ（Ａｌ）、Ｃｕ（Ｍｇ）、及び
他の反応性金属例えばＢｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、
Ｙ、Ｌａ、及び一連の希土類要素例えばＣｅ、Ｐｒ、Ｎ
ｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔ
ｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、及びＨｆ、Ｖ、Ｍｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍ
ｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｇｅなどを含む。
善されたエレクトロマイグレーション抵抗力、下の拡散
バリアー層への改善された接着性、及びメインの導電体
本体の付着に適合した改善された表面特性を与えるため
に選ばれる。純粋な銅に関連するエレクトロマイグレー
ション抵抗力を改善することが示された銅合金の新規な
組成は、Ｃｕ（Ｓｎ）、Ｃｕ（Ｉｎ）、Ｃｕ（Ｚｒ）、
Ｃｕ（Ｔｉ）、及びＣｕ（Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｃｌ、Ｓ）を含
む。本発明の新規な相互接続構造も、純粋な銅に関連し
て接着特性を改善するシード層として銅合金を利用す
る。その銅合金は、Ｃｕ（Ａｌ）、Ｃｕ（Ｍｇ）、及び
他の反応性金属例えばＢｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、
Ｙ、Ｌａ、及び一連の希土類要素例えばＣｅ、Ｐｒ、Ｎ
ｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔ
ｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、及びＨｆ、Ｖ、Ｍｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍ
ｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｇｅなどを含む。
【００３０】本発明の新規な相互接続構造は、Ｂ、Ｏ、
Ｎ、Ｐ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、
Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄを含むシード層の
ために表面特性を改善する追加の合金要素を更に用い
る。メインの銅導電体本体の付着のために都合の良い表
面を与える銅合金は、過剰な量の表面酸化物を形成しな
いものを含むことが判明した。それゆえ、エレクトロマ
イグレーション抵抗力、接着、及び表面特性の最良な組
合わせを獲得するために、合金シード層は、１又は２以
上の上記合金要素を同時に有する銅から形成され得る。
本発明の典型的な例は、０．２５〜１．５原子％のＳｎ
又はＩｎを有する銅合金である。Ｃｕ（Ｓｎ）、Ｃｕ
（Ｉｎ）のエレクトロマイグレーション寿命は純粋なＣ
ｕよりも著しく長くなる。Ｃｕ、Ｓｎ、又はＩｎを内部
拡散させ、Ｓｎ、又はＩｎを３００〜４５０℃の温度範
囲において銅表面の所に蓄積させることも可能である。
Ｎ、Ｐ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、
Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄを含むシード層の
ために表面特性を改善する追加の合金要素を更に用い
る。メインの銅導電体本体の付着のために都合の良い表
面を与える銅合金は、過剰な量の表面酸化物を形成しな
いものを含むことが判明した。それゆえ、エレクトロマ
イグレーション抵抗力、接着、及び表面特性の最良な組
合わせを獲得するために、合金シード層は、１又は２以
上の上記合金要素を同時に有する銅から形成され得る。
本発明の典型的な例は、０．２５〜１．５原子％のＳｎ
又はＩｎを有する銅合金である。Ｃｕ（Ｓｎ）、Ｃｕ
（Ｉｎ）のエレクトロマイグレーション寿命は純粋なＣ
ｕよりも著しく長くなる。Ｃｕ、Ｓｎ、又はＩｎを内部
拡散させ、Ｓｎ、又はＩｎを３００〜４５０℃の温度範
囲において銅表面の所に蓄積させることも可能である。
【００３１】本発明の新規な相互接続構造の第２の好ま
しい実施例においは、銅を含まない金属合金シード層を
有利に利用できる。金属合金シード層の特性は、メイン
の銅導電体本体の抵抗率を増加させるよごれまたは化合
物形成を導入しないで、メインの銅付着プロセスをシー
ドする要件を満たさなければならない。１つの特定の例
は、銅に対して低溶解度を有しＣｕ化合物を形成しない
Ａｇである。その上Ａｇは、メインの銅導電体に相当す
る低抵抗率を有する。本発明の第２の好ましい実施例に
おいて有利に利用でき、銅化合物を形成せず、銅の低溶
解度を有する他の金属及び幾つかの金属の合金は、Ｍ
ｏ、Ｗ、及びＣｏを含む。
しい実施例においは、銅を含まない金属合金シード層を
有利に利用できる。金属合金シード層の特性は、メイン
の銅導電体本体の抵抗率を増加させるよごれまたは化合
物形成を導入しないで、メインの銅付着プロセスをシー
ドする要件を満たさなければならない。１つの特定の例
は、銅に対して低溶解度を有しＣｕ化合物を形成しない
Ａｇである。その上Ａｇは、メインの銅導電体に相当す
る低抵抗率を有する。本発明の第２の好ましい実施例に
おいて有利に利用でき、銅化合物を形成せず、銅の低溶
解度を有する他の金属及び幾つかの金属の合金は、Ｍ
ｏ、Ｗ、及びＣｏを含む。
【００３２】本発明の新規な相互接続構造の第３の好ま
しい実施例においては、バリアー層と同じ層であるシー
ド層も、利用され得る。シード層の特性は、普通に分離
されたシード層のしシーディング（ｓｅｅｄｉｎｇ）特
性を与えることに加え、適切な接着及び拡散バリアーの
有効性の要求を満たさなければならない。
しい実施例においては、バリアー層と同じ層であるシー
ド層も、利用され得る。シード層の特性は、普通に分離
されたシード層のしシーディング（ｓｅｅｄｉｎｇ）特
性を与えることに加え、適切な接着及び拡散バリアーの
有効性の要求を満たさなければならない。
【００３３】本発明の新規な相互接続構造の更にもう１
つの好ましい実施例においては、バリアー層及びシード
層を、それらの特性が１の界面から他方へとしだいに変
化するように構築できる。例えば、組成及び構造は、例
えば反応性金属成分を含むことにより、底部の界面での
接触のために最適化されるであろう。拡散／シード層の
中間において、例えばアモルファス微細構造を有する耐
火性金属窒化物を含むことにより、組成及び構造は、拡
散バリアーの有効性のために最適化される。バリアー／
シード層の上面では、例えば銅又は銀を含むことによ
り、組成及び構造は、メインの銅電導体本体をシードし
接着するために、最適化される。それは、層の順序（シ
ーケンシャル）付着か、又は１つの付着プロセスにおい
てしだいに変化させた組成構造の付着のいずれかによ
り、獲得されるべきものである。
つの好ましい実施例においては、バリアー層及びシード
層を、それらの特性が１の界面から他方へとしだいに変
化するように構築できる。例えば、組成及び構造は、例
えば反応性金属成分を含むことにより、底部の界面での
接触のために最適化されるであろう。拡散／シード層の
中間において、例えばアモルファス微細構造を有する耐
火性金属窒化物を含むことにより、組成及び構造は、拡
散バリアーの有効性のために最適化される。バリアー／
シード層の上面では、例えば銅又は銀を含むことによ
り、組成及び構造は、メインの銅電導体本体をシードし
接着するために、最適化される。それは、層の順序（シ
ーケンシャル）付着か、又は１つの付着プロセスにおい
てしだいに変化させた組成構造の付着のいずれかによ
り、獲得されるべきものである。
【００３４】本発明の有利な合金シード層は、多くの異
なる方法により製造され得る。一般に、シード層は、例
えばＴｉ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｗ、ＷＮ、Ｔｉ
Ｎ、ＴａＳｉＮ、ＷＳｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＳｉＮの
ような材料を含む下のバリアー層上に付着されるであろ
う。単一の合金ターゲット又は複数のターゲットからの
反応性又は無反応性スパッタリング、基板にイオン化さ
れた種を向けるイオン化スパッタリング、化学蒸着（Ｃ
ＶＤ）、蒸着（ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）、又は電気化
学的手段によって、シード層が付着され得る。合金シー
ド層も、銅と合金要素の順序付着により付着され、その
合金要素は次に適当な加熱処理により内部拡散され得
る。
なる方法により製造され得る。一般に、シード層は、例
えばＴｉ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｗ、ＷＮ、Ｔｉ
Ｎ、ＴａＳｉＮ、ＷＳｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＳｉＮの
ような材料を含む下のバリアー層上に付着されるであろ
う。単一の合金ターゲット又は複数のターゲットからの
反応性又は無反応性スパッタリング、基板にイオン化さ
れた種を向けるイオン化スパッタリング、化学蒸着（Ｃ
ＶＤ）、蒸着（ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）、又は電気化
学的手段によって、シード層が付着され得る。合金シー
ド層も、銅と合金要素の順序付着により付着され、その
合金要素は次に適当な加熱処理により内部拡散され得
る。
【００３５】本発明の新規なシード層のための適当な厚
さは、１ｎｍより小さい、具体的には０．１ｎｍから、
サブミクロン線幅では約１００ｎｍまで、又はより広い
線の線幅の約２０％まで、の範囲で変わり得る。厚さの
好ましい範囲は、約１ｎｍと１００ｎｍの間である。
さは、１ｎｍより小さい、具体的には０．１ｎｍから、
サブミクロン線幅では約１００ｎｍまで、又はより広い
線の線幅の約２０％まで、の範囲で変わり得る。厚さの
好ましい範囲は、約１ｎｍと１００ｎｍの間である。
【００３６】
【実施例】本発明の新規な金属合金シード層の特別な例
は、０．２５〜１．５原子％のＳｎ又はＩｎを含む銅合
金のシード層を含む構造である。図２〜６に示すよう
に、相互接続構造は、低配線レベルでは０．５μｍ線幅
より小さく、そして高レベルでは１〜２μｍより小さな
メイン導電体寸法を有する。レベル間の絶縁体の厚さは
１μｍより小さくとも、又は１μｍより大きくともよ
く、例えば典型的には０．５〜１．５μｍである。この
絶縁体材料は、典型的にはＳｉとＯを含み、またＦを含
むことがあり、さらに高分子材料又は多孔性のものであ
り得る。絶縁性拡散バリアー層は、典型的には１０ｎｍ
と１００ｎｍの厚さの間であり、典型的にはＳｉとＮを
含み、又は高分子材料であり得る。導電性拡散バリアー
層は、典型的には約１０ｎｍの厚さを有し、又は一般に
は数ｎｍ〜１００ｎｍの範囲の厚さを有する。それは、
Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｎ、Ｃｌ、Ｏを含
み、アモルファス又は多結晶であり得る。例えば、Ｔａ
Ｎ、ＴｉＮ、ＴａＳｉＮを都合よく用いることできる。
は、０．２５〜１．５原子％のＳｎ又はＩｎを含む銅合
金のシード層を含む構造である。図２〜６に示すよう
に、相互接続構造は、低配線レベルでは０．５μｍ線幅
より小さく、そして高レベルでは１〜２μｍより小さな
メイン導電体寸法を有する。レベル間の絶縁体の厚さは
１μｍより小さくとも、又は１μｍより大きくともよ
く、例えば典型的には０．５〜１．５μｍである。この
絶縁体材料は、典型的にはＳｉとＯを含み、またＦを含
むことがあり、さらに高分子材料又は多孔性のものであ
り得る。絶縁性拡散バリアー層は、典型的には１０ｎｍ
と１００ｎｍの厚さの間であり、典型的にはＳｉとＮを
含み、又は高分子材料であり得る。導電性拡散バリアー
層は、典型的には約１０ｎｍの厚さを有し、又は一般に
は数ｎｍ〜１００ｎｍの範囲の厚さを有する。それは、
Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｎ、Ｃｌ、Ｏを含
み、アモルファス又は多結晶であり得る。例えば、Ｔａ
Ｎ、ＴｉＮ、ＴａＳｉＮを都合よく用いることできる。
【００３７】本発明のシード層は、合金ターゲットから
のスパッタリングにより付着された、０．２５〜１．５
原子％のＳｎを含む銅合金であり得る。その厚さは、約
０．１〜１００ｎｍの範囲であり、より典型的には約１
ｎｍ〜１００ｎｍの範囲である。メインの銅導電体本体
は、化学蒸着又は電気化学的手段により付着され、約
０．２と１．５μｍの間の全体の厚さを有し得る。平坦
化プロセスが、化学機械的研磨により実行された後に、
過剰な銅、シード層、及び拡散／接着層が除去される。
デュアル・ダマシン・プロセスにおける製造順序は、配
線レベルとスタッド・レベルの両方が１つのプロセス・
シーケンスで完了する例外はあるが、バリアー、シー
ド、及びメイン銅導電体材料のためのシングル・ダマシ
ン・プロセスと本質的に同じである。
のスパッタリングにより付着された、０．２５〜１．５
原子％のＳｎを含む銅合金であり得る。その厚さは、約
０．１〜１００ｎｍの範囲であり、より典型的には約１
ｎｍ〜１００ｎｍの範囲である。メインの銅導電体本体
は、化学蒸着又は電気化学的手段により付着され、約
０．２と１．５μｍの間の全体の厚さを有し得る。平坦
化プロセスが、化学機械的研磨により実行された後に、
過剰な銅、シード層、及び拡散／接着層が除去される。
デュアル・ダマシン・プロセスにおける製造順序は、配
線レベルとスタッド・レベルの両方が１つのプロセス・
シーケンスで完了する例外はあるが、バリアー、シー
ド、及びメイン銅導電体材料のためのシングル・ダマシ
ン・プロセスと本質的に同じである。
【００３８】本発明は上記実施例において例示された
が、銅相互接続構造のための合金シード層は、先進のチ
ップ・アプリケーション又はディスプレイ・アプリケー
ションにおける半導体構造に有利に利用され得ることに
注意すべきである。
が、銅相互接続構造のための合金シード層は、先進のチ
ップ・アプリケーション又はディスプレイ・アプリケー
ションにおける半導体構造に有利に利用され得ることに
注意すべきである。
【００３９】
【図１】銅合金を使用した従来の相互接続システムの拡
大された断面図である。
大された断面図である。
【図２】内部に本発明の相互接続システムを有する電子
構造の拡大された透視図である。
構造の拡大された透視図である。
【図３】内部に付着された拡散バリアーを有する本発明
の相互接続システムを形成するための開口の拡大された
断面図である。
の相互接続システムを形成するための開口の拡大された
断面図である。
【図４】内部に付着された銅合金シード層を有する図３
の本発明の相互接続システムを形成するための開口の拡
大された断面図である。
の本発明の相互接続システムを形成するための開口の拡
大された断面図である。
【図５】内部に付着された銅電導体材料を有する図４の
本発明の相互接続システムを形成するための開口の拡大
された断面図である。
本発明の相互接続システムを形成するための開口の拡大
された断面図である。
【図６】図５の過剰な銅を除去した本発明の相互接続シ
ステムの拡大された、断面図である。
ステムの拡大された、断面図である。
【図７】内部に付着された拡散バリアー層を有するジュ
アル・ダマシン構造の本発明の相互接続システムを形成
するための開口の拡大された、断面図である。
アル・ダマシン構造の本発明の相互接続システムを形成
するための開口の拡大された、断面図である。
【図８】拡散バリアー層の上面上に付着された銅合金シ
ード層を有する図７の本発明の相互接続構造を形成する
ための開口の拡大された断面図である。
ード層を有する図７の本発明の相互接続構造を形成する
ための開口の拡大された断面図である。
【図９】内部に付着された銅合金を有する図８の本発明
の相互接続構造を形成するための開口の拡大された断面
図である。
の相互接続構造を形成するための開口の拡大された断面
図である。
【図１０】図９の過剰な銅が除去された本発明の相互接
続構造の拡大された断面図である。
続構造の拡大された断面図である。
１０：電子構造 ４２：シリコン窒化物層 １８、２４：ライナー １２、１４、１６：銅の相互接続 ２２：スタッド ２６、３４、３８：誘電体スタック ２０：製造前デバイス ２８、３２、４２：シリコン窒化物 ３６：エッチ停止層 ４６：分離スタッド又はライン ５０：相互接続構造 ５２：半電導体基板 ５４：絶縁体 ５６：銅、ライン・レベル ６０：Ｃｕスタッド構造 ６２：Ｗスタッド構造 ６４：デバイス・コンタクト ６６：デバイス ７０：絶縁層、バリアー層 ７２：ライナー層、バリアー層、シリコン窒化物エッチ
停止層 ７６、７８、８６：シード層 ７８：シード層 ８４：開口 ９０：導電体層 １００：絶縁層 １０１：拡散／接着バリアー層、シリコン窒化物エッチ
停止層
停止層 ７６、７８、８６：シード層 ７８：シード層 ８４：開口 ９０：導電体層 １００：絶縁層 １０１：拡散／接着バリアー層、シリコン窒化物エッチ
停止層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェームズ・マッケルエドウィン・ハー パー アメリカ合衆国ニューヨーク州ヨークタ ウン・ハイツ、エリザベス・ロード507 (72)発明者 チャオクン・ク アメリカ合衆国ニューヨーク州ソマー ズ、ブットラー・ヒル・ロード26 (72)発明者 アンドリュー・エイチ・シモン アメリカ合衆国ニューヨーク州フィッシ ュキル、グリーンヒル・ドライブ31シー (72)発明者 コプレイン・エメカ・ウゾー アメリカ合衆国ニューヨーク州ホープウ ェル・ジャンクション、ブリッジ・スト リート657 (56)参考文献 特開 平９−20942（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−102463（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−47760（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−186157（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−298285（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−54458（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−223635（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−45887（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3205 - 21/3213 H01L 21/768
Claims (11)
- 【請求項１】電子デバイスとの電気的接続を与える相互
接続構造部であって、 前記電子デバイス上に付着された銅合金シード層と、 前記銅合金シード層に緊密に接触して、該層の上面上に
形成された導電体とを含み、 前記導電体は、銅と、約０．００１〜１０重量％の間に
ある、Ｃ、Ｃｌ、Ｎ、Ｏ、Ｓからなる群から選択された
少なくとも１つの合金要素と、によって形成される、相
互接続構造部。 - 【請求項２】前記銅合金シード層は、銅と、Ｓｎ、Ｉ
ｎ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｃｌ、及びＳからなる群
から選択された少なくとも１つの要素とを含むことを特
徴とする、請求項１に記載の相互接続構造部。 - 【請求項３】前記銅合金シード層は、前記電子デバイス
の表面特性を改善するために、銅と、Ｂ、Ｏ、Ｎ、Ｐ、
Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐ
ｔ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、及びＣｄからなる群から選択さ
れた少なくとも１つの要素とを含む、請求項１に記載の
相互接続構造部。 - 【請求項４】前記銅合金シード層は、銅と、Ａｌ、Ｍ
ｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、
Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅ
ｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、
Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｓｉ、及びＧｅからなる群から
選択された少なくとも１つの要素とを含むことを特徴と
する、請求項１に記載の相互接続構造部。 - 【請求項５】前記銅合金シード層を付着すべき拡散バリ
アー層を更に含む、請求項１、２、３又は４に記載の相
互接続構造部。 - 【請求項６】前記拡散バリアー層は、Ｔａ、ＴａＮ、
Ｗ、ＴａＳｉＮ、ＴｉＮ、ＷＮ、ＷＳｉＮ、ＴｉＡｌ
Ｎ、及びＴｉＳｉＮからなる群から選択された材料を付
着したものである、請求項５に記載の相互接続構造部。 - 【請求項７】電子デバイスに電気的接続を与える相互接
続構造部であって、 銅を含む導電体と、 前記導電体と前記電子デバイスとの間に挟まれ、それら
と密接に接触する金属シード層とを含み、 前記金属シード層は、前記導電体の付着プロセスを改善
するために、実質的に銅化合物を形成し得ないような銅
に対する低い溶解度を有する金属により付着形成され、 前記導電体は、銅と、約０．００１〜１０重量％の間に
ある、Ｃ、Ｃｌ、Ｎ、Ｏ、Ｓからなる群から選択された
少なくとも１つの合金要素と、により形成される、相互
接続構造部。 - 【請求項８】前記金属は、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ、及びＣｏか
らな群から選択されたものである請求項７に記載の相互
接続構造部。 - 【請求項９】前記銅合金シード層は、約０．２５〜１．
５原子％のＳｎ又はＩｎを含む銅である、請求項１に記
載の相互接続構造部。 - 【請求項１０】電子デバイスとの電気的接続を与える相
互接続構造部を形成する方法であって、 前記電子デバイス上に銅合金シード層を付着するステッ
プと、 前記銅合金シード層に緊密に接触して、該層の上面上に
導電体を形成するステップとを含み、 前記導電体は、銅と、約０．００１〜１０重量％の間に
ある、Ｃ、Ｃｌ、Ｎ、Ｏ、Ｓからなる群から選択された
少なくとも１つの合金要素と、により形成される、相互
接続構造部を形成する方法。 - 【請求項１１】前記銅合金シード層のための付着ステッ
プの前に、更に前記電子デバイス上に拡散バリアーを含
み、 前記拡散バリアー層は、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍ
ｏ、ＴａＮ、Ｗ、ＷＮ、ＴａＳｉＮ、ＷＳｉＮ、ＴｉＡ
ｌＮ、及びＴｉＳｉＮからなる群から選択された材料を
付着したものである、請求項１０に記載の方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/067,851 US6181012B1 (en) | 1998-04-27 | 1998-04-27 | Copper interconnection structure incorporating a metal seed layer |
| US09/067851 | 1998-04-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11340229A JPH11340229A (ja) | 1999-12-10 |
| JP3121589B2 true JP3121589B2 (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=22078850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11117513A Expired - Lifetime JP3121589B2 (ja) | 1998-04-27 | 1999-04-26 | 相互接続構造部、及び、その形成方法 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6181012B1 (ja) |
| EP (1) | EP0954027B1 (ja) |
| JP (1) | JP3121589B2 (ja) |
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| DE (1) | DE69929496T2 (ja) |
| MY (1) | MY126479A (ja) |
| SG (1) | SG77224A1 (ja) |
| TW (1) | TW418517B (ja) |
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