TWI223867B - Method for forming a metal interconnect on a substrate - Google Patents

Description

1223867 柒、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明之實施例係關於一種製造積體電路元件之方 法。更確切而言，本發明之實施例係關於利用一或多個循 環沉積製程來形成金屬互連線結構。 【先前技術】 隨著積體電路（I c)元件之結構尺寸縮小至深次微米尺 度’電阻及電流选度已成為受到關注及尋求改進的領域。 多層互連技術提供1C元件上的導電路徑，其形成於高深寬 比特徵結構’包括接點、栓塞、介層孔、線路、導線及其 它特徵結構。在基材上形成互連線之習知製程包括：沉積 一或多層；蝕刻至少一層以形成一或多個特徵結構；在特 徵結構上沉積一阻障層；以及沉積一或多層以填充特徵於 構。一般而言’特徵結構係在介電材料内形成，且介電材 料配置在下層導電層與上層導電層之間。形成於特徵結構 内的互連線能連接上層與下層導電層。對於積體 之生 產以及持續努力提昇基材之電路密度和晶粒品質而+ ^ 夠以可靠方式形成此等互連線結構非常重要。 此 近來，銅已成為用來填充次微米高深寬比互連 之選擇，S為銅及其合金之電阻率低於鋁之電阻率。然、Q構 銅非常容易擴散到周圍的材料而改變鄰近層之電、而 性，例如在各層間形成導電通道，因而降低整 70件特 靠性，而且可能會導致元件失效。 i電路之可 3 1223867 因此，在進行鋼金屬化製程之前會先沉積阻障層，以 避免或阻礙銅原子擴散。一般而t，阻障層含有耐火金屬— 例如鶴、鈦、钽及其氮化物等一此等金屬之電阻率均比銅之 電阻率高。若要在特徵結構内沉積阻障層，阻障層勢必會 儿積在特徵結構之底部及其側壁。因此，在特徵結構之底 #上的額外阻障層不僅會增加特徵結構之整體電阻，同時 會在夕層互連線結構之上層與下層金屬互連線之間形成障 礙。 -於上述情況’實需要一種形成金屬互連線結構之改良方 法’期能使互連線之電阻縮至最小。 【内容】 錄提供一種在基材上形成金屬互連線之方法。在一技 術形態中，此種方法包含沉積一含耐火金屬之阻障層，該 阻障層之厚度呈現類似晶體結構，且足以抑制至少一部分 金屬層之原子遷移。互連線之形成係藉由交替導入一含金 屬化合物之一或多脈衝量及一含氮化合物之一或多脈衝 里’沉積一晶種層於至少一部分的阻障層上；以及沉積第 一金屬層於至少一部分晶種層上。 &另一技術形態中，上述方法包含：在一基材表面上 >儿積第一金屬層；藉由交替導入一含鈦化合物之一或多脈 衝量、一含矽化合物之一或多脈衝量及一含氮化合物之一 或多脈衝量，在該第一金屬層之至少一部分上沉積一氮化 石夕欽層，該氮化矽鈦層之厚度小於約20埃；沉積一雙合金 4 1223867 晶種層；以及在該雙合金晶種層之至少一部分上沉積第二 金屬層。 在另一技術形態中，上述方法包含：在一金屬層之至 少一部分上沉積一雙層阻障層，該雙層阻障層之厚度小於 約20埃；沉積一雙合金晶種層；以及在該雙合金晶種層之 至少一部分上沉積第二金屬層。雙層阻障層包含第一氮化 钽層，該第一氮化钽層之沉積係藉由交替導入一含钽化合 物之一或多脈衝量、一含氮化合物之一或多脈衝量及第二 α相組層。 在另一技術形態中，上述方法包含：在一基材表面上 沉積第一金屬層；藉由交替導入一含钽化合物之一或多脈 衝量及一含氣化合物之一或多脈衝量，在該第一金屬層之 至少一部分上沉積一氮化鈕阻障層，該氮化钽阻障層之厚 度小於約20埃；沉積一雙合金晶種層，該雙合金晶種層包 含銅及一金屬選自鋁、鎂、鈦、锆、錫及其組合所組成之 群組；以及在該雙合金晶種層之至少一部分上沉積第二金 屬層。 【實施方式】 在此提供一種形成一或多互連線結構之處理程序。相 較於習知的互連線，依照在此描述之實施例所形成的互連 線結構具有較低的整體電阻及較佳的電子特性，且特別適 用於製造積體電路所用的記憶體及邏輯結構。互連線結構 之形成過程包括：形成薄阻障層，至少部分沉積在下層金 1223867 廣詹上’形成一晶種層，至少部分沉積在該阻障層上；以 及形成一體型金屬層，至少沉積在該晶種層上。在此，「互 連線」一詞係指任何一種在積體電路内部形成的導電路徑。 在此’ 「體型金屬」係指相對於其它被沉積用以形成互連 線結構之金屬的大量金屬。 第1圖例示本發明之實施例的處理程序。如步驟48〇 所示’首先將薄阻障層至少部分沉積在下層基材表面上， 例如較低層的金屬互連線或金屬閘極。阻障層係依照在此 描述之循環沉積技術予以沉積，以提供極佳的阻障層特性， 並讓下層的金屬層通過阻障層持續成長，而進入到上層的 金屬互連線或後續沉積的金屬層。在一技術形態中，上述 阻障層為含耐火金屬層—例如鈕、鈦、鎢，另可包含耐火金 屬氮化物材料一例如氮化钽（TaN)。在另一技術形態中，上 述阻障層為薄雙層τaN及α相鈕。在另一技術形態中，上 述阻障層係由三元材料形成，其中包括含耐火金屬化合物、 含石夕化合物及含氮化合物。阻障層亦能當作後續金屬化製 程所用的濕潤層、附著層或黏著層。 在此’ 「薄層」係指沉積在基材表面上厚度約20埃或 小於20埃（如1 〇埃）的材料層。阻障層之厚度非常薄，能讓 鄰近的金屬互連線之電子穿隧通過該阻障層。因此，上述 阻障層能藉著降低整體電阻及提供良好的元件可靠性而大 幅改善金屬互連線之電子特性。 根據在此描述之循環沉積方法所沉積的薄阻障層會呈 現出蠢晶成長現象。換言之，上述阻障層與下層具有相同 6 或成乎相同的結晶特徵。因此，實質上為單 在阻障層與下層間界面上形成空隙。同樣： 阻障層上的金屬層亦呈現相同或幾乎相同 :，並持續形成單晶。目此，在此界面上不 取後得到類似單晶的結構不會形成空隙，因 件之可靠性。I晶結構亦能降低互連線特徵 阻’同時能提供極佳的阻障層特性。此外， 晶成長會降低互連線材料界面之順形均句晶 的電子遷移磁化率及應力遷移。 在此，「循環沉積」係指依序導入兩或 合物，而在基材表面上沉積單層材料。上述 性化合物係交替導入處理室之反應區。各種 之導入會相隔延遲一段時間，讓各化合物能 附著及/或反應。在一技術形態中，第一前驅 以脈衝導入反應區，而後延遲第一段時間。 驅物或化合物B以脈衝導入反應區，而後延璉 若需要三元材料一例如氮化矽鈦層，則將第 雜/脈衝導入反應區，而後延遲第三段時間。 遲期間，如氬之類的惰性氣體被導入處理室以 或者清除反應區内的殘留反應性化合物。或 可在整個沉積製程期間持續通入，從而在反 衝量之間的延遲時間内只有清理氣體流入。 係交替地脈衝導入，直到基材表面上形成吾 膜或薄膜厚度為止。 晶的成長不會 ，後續沉積在 的磊晶成長特 會形成空隙。 而大幅提昇元 結構之整體電 吾人咸信，單 體方向所衍生 多種反應性化 兩或多種反應 反應性化合物 在基材表面上 物或化合物A 接著，第二前 ,第二段時間。 三化合物（C)摻 在各段時間延 清理反應區， 者，清理氣體 應性化合物脈 反應性化合物 人所需要的薄 7 1223867 在此，「基材表面」# > 好志^ 係#曰任何其上進行薄膜處 材表面。舉例而言，基材表 r. 匕栝·矽、氧化矽、轉 鍺、砷化鎵、玻璃、藍寶石爲* . 及其它材料一例如金屬、 化物、金屬合金及其它導 ^ ± 電材料，並依照應用場合 暴材表面亦可包括介電材料 A ^〜例如二氧化矽及摻雜喊 ^/y 〇 在此，「脈衝量」或「逾，丨县 ... ^ 劑1」係指間歇或非持 處理室之反應區内的特定化合物量。各脈衝量内所 特定化合物量可能會隨著時間而改變，其取決於脈 續時間而定。各脈衝量之持續時間會隨著各種因素而 例如採用的反應式容積、連接的真空系統，以及特 物本身的揮發性/反應率等。 「化合物」一詞涵蓋一或多種前驅物、氧化劑 劑、反應物及催化劑，或上述之組合。「化合物」 涵蓋一群化合物，例如兩種或兩種以上的化合物同 入處理系統。舉例而言，一群化合物可包含一或多 劑及一或多種前驅物。「化合物」一詞亦涵蓋處於 能量激發狀態（例如藉由分解或離子化）之一或多種前 氧化劑、還原劑、反應物及催化劑，或上述之組合。 吾人咸信，物理性吸引、吸附、吸收或化學性 材表面上的單層反應物之表面吸引會有自身限制， 某給定脈衝量期間内只有一單層能沉積在基材表面一 材表面可供反應物使用的位置數量有限。一旦數量 位置被反應物佔用後，即阻礙了反應物之進一步沉 理的基 雜石夕、 金屬氮 而定。 的氧化 續導入 包含的 衝之持 改變， 定化合 、還原 一詞亦 時被導 種催化 活4匕或 驅物、 吸引基 因為在 •因為基 有限的 積。此 1223867 循環可重複進行達到該層需要的厚度。 •請繼續參照第i冑。如步驟485所示，晶種層至少部 刀儿積在障層上。晶種層可利用任何一種習知沉積技術 、積例如化學氣相沉積（cvd)、物理氣相沉積（PVD)、 電鑛或無電錢。以較佳實施例而t，晶種層均句沉積在下 層阻障層上’厚度約1〇〇埃至約5〇〇埃。在一技術形態中， 上述晶種層為習知的銅晶種層。纟一技術形態中，上述晶 種層為習知的雙合金晶種層。雙合金晶種層之範例包括 運用含未摻雜鋼的標輕所沉積的未摻雜銅；2)運用含約2〇 原子百分率的鋁之銅_鋁標靶所沉積的含鋁銅合金，其中鋁 之浪度約2.0原子百分率；3)運用含約2〇原子百分率的錫 之鋼··錫所沉積的含錫銅合金’其中錫之濃度約2 〇原 子:分率；及4)運用含約2·〇原子百分率㈣之鋼錯標乾 所沉積的含鍅鋼合金，其中鍅之濃度約2 〇原子百分率。 如步驟衛所示，體型金屬層至少部分沉積;晶種層 上。此金屬層亦可利用任何一種習知·沉積技術加以 例如化學氣相沉積（CVD)、物理氣相沉積（pvD卜電 電鑛。以較佳實施例而言，上述金屬層包含 二無 例如鋁、鋼、鎢或其組合。 τ 第2A-2D圖顯示不同製程階段的互連線結構1〇〇。 圖顯示其上形成有介電層112的下層金屬層i _ 昂2 B圖 顯不阻障層130至少部分沉積在下層金屬層"Ο上。 金屬層1 10可包含任何一種導電金屬，例如鋁、鋼 ：、 其組合，it能形成部分的互連線特徵結構，例如栓塞:’、: 9 …接.點、線路、導線等，並可為金屬問極之一部分β 第2C圖顯示晶種層140至少部分沉積在阻障層ΐ3〇上第 2D圖顯示㈣金屬| 142至少部分沉積在晶種層14〇上。 請參照第2Α圖’介電層112可為任何一種低介電常數 (k“.〇)之介電材料—不論是目前已知或尚未發現的介電材 枓。舉例而言’介電層112可為例如氡切或摻雜碳的氧 化石夕。介電層U2已利用習知技術予以㈣而在其内形成 特徵結構U4。特徵結構114可為栓塞、介層孔、接點、線 路、導線或其它任何一種互連線元件。一般而言，特徵結 構114有垂直側壁116和底部118，深寬比約4: i或更高’ 例如6: i。底部118露出至少部分的下層金屬互連線ιι〇〇 凊參照第2B圖，阻障層13〇均勻沉積在特徵結構i i 4 之底部118及側壁丨16上。以較佳實施例而言，阻障層所 包含的氮化鈕係藉由在流率約100標準立方公分（3(：(：111)至 1000 seem下持續約i.o秒或少於1〇秒，將一或多脈衝量 的含组化合物提供到基材放置其中的反應區，並且在流率 約100 seem至1〇〇〇 sccm下持續約1〇秒或少於1 〇秒，將 一或多脈衝量的含氮化合物提供到該反應區，以沉積至厚 度約20埃或小於20埃（以1 〇埃較佳）。含鈕化合物之範例 包括：反-丁基亞氨基三（二乙基胺）化钽（t_butylimin〇 tris(diethylamino) tantalum ; TBTDET)、五（乙基曱基胺）化 鈕（pentakis (ethylmethylamino) tantalum; PEMAT)、五（二 甲基胺）化组（pentakis (dimethylamino) tantalum ; PDMAT)、 五（二乙基胺）化短（pentakis (diethylamino) tantalum ; 10 1223867 PDEAT)、反-丁基亞氨基三（二乙基曱基胺）化組（t-butylimino tris(diethyl methylamino) tantalum ; TBTMET)、反-丁基亞 氨基三（二甲基胺）化组（t-butylimino tris(dimethyl amino) tantalum ； TBTDMT)、雙（環戊二烯基）三氫化钽 (bis(cyclopentadienyl) tantalum trihydride ； (Cp)2TaH3)、雙 (甲基環戊二稀基）三氫化组（bis(methylcyclopentadienyl) tantalum trihydride ; (CpMe)2TaH3)、上述之衍生物，以及 上述之組合。含氮化合物之範例包括··氨、聯氨、甲基聯 氨、二曱基聯氨、反-丁基聯胺（t-butylhydrazine)、苯基聯 胺、偶氣異丁院（azoisobutane)、乙基疊氮化物（ethylazide)、 其衍生物及其組合。 需注意的是’上述化合物及其它任何未列的化合物在 至溫下可為固體、液體或氣體。舉例而言，PDM at在室溫 下為固體，TBTDET在室溫下為液體。因此，在非氣態前驅 物被導入處理室之前，需先接受昇華或蒸發步驟， 驟均為習知技術。傳輸氣體一例如氬、氦、氮、氫或其混合 物’亦能以習知方式協助將化合物導入處理室。 各脈衝係依序伴隨分隔的非反應性氣體予以執行，其 中非反應性氣體之流率約2。。seem至i咖seem。分隔的 非反應性氣體流可在反應性化合物之各脈衝量之間送入， 或在整個沉積製程期間持續導人。分隔的非反應性氣體流（不 論是脈衝或持續導入)能移除反應區内的任何過量反應物， 藉以，免不應發生的反應性化合物氣相反應，肖時能移除 處里至内的任何反應副產物—如同於清理氣體之作用。除上 11 1223867 述功能外’持續導入分隔的非反應性氣體流有助於將反應 性化合物之脈衝量送至基材表面一如同傳輸氣體之作用。在 此，「非反應性氣體」一詞係指不會參與形成金屬層反應 的單一氣體或氣體混合物。非反應性氣體之範例包括··氬、 氦、氮、氫及其組合。 「反應區」一詞涵蓋任何與接受處理之基材表面流體 連通的空間。反應區可涵蓋處理室内氣體源與基材表面之 間的任何空間。舉例而言，反應區涵蓋基材放置於其中的 任何氣體注入閥之下游空間。 各脈衝量/劑量之持續時間能予以調整，使其適合如處 理室之容積及與其相連之真空系統的效能。此外，化合物 之給量時間可根據化合物之流率、化合物之壓力、化合物 之溫度、注入闕之類型、所採用控制系統之類型及化合物 在基材表面上的吸收能力等予以調整。給量時間亦可根據 想要形成的層類型及元件幾何而改變。 、奴肉g ，分胍衝ϊ之持續時間或「給量時間」約 秒或ι·ο秒以下。然而，給量時間可從微秒、毫秒至數 甚至達數分鐘一般而言，仏县* …夏時間内所提供的化合 應足以吸附/化學吸收在整個其 ^ 似基材表面，並在基材表面 成化合物層。 第3圖為處理室200之邱八w < °卩分剖面圖，該處理室能 循環層沉積、原子層沉積、數朽儿谢 片 娶：位化學氣相沉積及快速 氣相沉積等技術而形成阻障層 「 早層。在此，「循環層沉積 原子層沉積」、「數位化學备 予軋相沉積」及r快速化 12 1223867 相沉積」等詞語將會交互使用，其指稱兩或多種化合物依 序導入處理室之反應區，藉以在基材表面上形成薄材料層 所採用的氣相沉積技術。此種處理室200可購自位在美國 加州 Santa Clara市的應用材料公司（Applied Materials， Inc·);以下會簡要說明此種處理室。更詳細之說明已描述 於與本案共同受讓的美國專利申請案第10/03 2，2 84號；該 申請案之申請曰為2001年12月21曰，名稱為「原子層沉 積所用之氣體傳輸s史備及方法（Gas Delivery Apparatus and Method for Atomic Layer Deposition)」；在此以弓| 用方式併 入0 處理室200能與整合型處理平台一例如En dura™平台一 整合在一起，該種平台亦可購自應用材料公司。關於EnduraTM 平台之詳細說明已描述於與本案共同受讓的美國專利申請 案第09/451，628號；該申請案之申請曰為1999年11月30 曰’名稱為「整合型模組化處理平台（jntegrated Modular Processing Platform)」；在此以引用方式併入。 请參照第3圖’處理室200包含腔體202，該腔體有一 狹長閥208形成於其側壁204内，且基材支座212放置在 其中。基材支座212裝設在升降馬達214，用以升起或降低 基材支座212,基材210則放置在基材支座上。基材支座212 亦可包含真空吸盤、靜電吸盤或夾環，以便在處理期間將 基材212固定在基材支座。此外，嵌入式加熱單元一例如電 阻式加熱器一可用來加熱基材支座212，或利用輻射熱能一 例如配置在基材支座212上方的加熱燈一予以加熱。清理環 13 1223867 222能配置在基材支座212上’以界定出一清理通道224， 該清理通道能供給清理氣體，藉以避免沉積在基材2丨2之 周圍部分。 氣體輸送設備230配置在腔體202之上部，其能提供 氣體（例如製程氣體及/或清理氣體）至處理室200。真空系統 278連接於泵浦通道279，用以抽取處理室2〇〇内的氣體， 並協助維持處理室200之抽取區266内部所需要的壓力或 壓力範圍。

氣體輸送設備230包含一腔室蓋板232，該腔室蓋板有 一延伸通道234，該延伸通道形成於其中心部内。腔室蓋板 232亦包含一底面260，該底面從延伸通道234延伸至腔室 蓋板232之周圍部。底面260之大小及形狀實質上能涵蓋 放置在基材支座212上的基材210。延伸通道234之内徑從 上部237至腔室蓋板232之底面260附近的下部235逐漸 增加。當氣流通過延伸通道234時，由於氣體擴張的緣故， 通過其間的氣體速度會降低。氣體速度降低後，即能減少 吹離吸附在基材210表面上之反應物的可能性。 氣體輸送設備230亦包含至少兩高速致動閥242，且有 一或多個埠口。至少有一閥門242專供各種反應性化合物 使用。舉例而言，第一閥門專供含耐火金屬化合物（例如鈕 及鈦）使用，第二閥門專供含氮化合物使用。當需要三元材 料時，第三閥門可專供其它化合物使用。例如，若需要石夕 化物，則額外化合物可為含矽化合物。 閥門242可為任何一種能準確且重複地將化合物之短 14 1223867 度。傳輸氣體能在沉積製程中持續流入，使得只有氬氣能 在各化合物之脈衝量之間流通。當處理室溫度約2〇〇〇c至 3 00 C、壓力約1托耳至5托耳而達穩定後，pDMAT之第 一脈衝量從氣體源238供應，其流率介於約丨⑼^^至4〇〇 seem，脈衝時間約〇·6秒（或少於〇·6秒）。接著，氨之脈衝 量從氣體源239供應，其流率介於約2〇〇 sccm至6〇〇 sccm , 脈衝時間約〇 · 6秒（或少於〇 · 6秒）。 PDMAT脈衝量與氨脈衝量之間的延遲時間約為1〇秒 (或少於1.0秒），約0.5秒（或少於〇·5秒）較佳，約〇」秒（或 v於0 · 1秒）更佳。在各式技術形態中，縮短脈衝之間的時 間至少能提供較高產能。因此，氨脈衝量之後的暫停時間 約為1·〇秒（或少於1.0秒）、約〇·5秒（或少於〇 5秒）或約〇^ 秒（或少於0.1秒）。氣體源240透過各閥門242持續供應氬 氣，流率約介於1〇〇 ^。㈤至1000 sccm，例如1〇〇 sccm至 400 seem。在一技術形態中，當氨脈衝量進入時，pDMAT 脈衝量仍然在處理室内。一般而言，傳輸氣體及/或栗浦抽 取時間應足夠長，以避免PDMAT脈衝量與氨脈衝量彼此在 反應區内混合。 加熱器溫度係維持在約1〇〇。(：至300。(：，處理室壓力則 介於約1.0至5.0托耳。以較佳實施例而言，沉積溫度約2〇〇〇c 至250。(：。各循環係由PdMAt脈衝量、暫停、氨脈衝量及 暫停所構成，且各循環提供厚度約〇·3埃至1〇埃的氮化钽 層。交替程序可重複進行，直到達到需要的厚度為止，此 厚度小於約20埃（例如10埃因此，上述沉積方法需要約 16 1223867 ι〇至70次循環，且以20至30次循環較佳。 在另一技術形態中，厚度約20埃（例如1〇埃）的三元阻 障層係藉由供應一或多含耐火金屬化合物脈衝量、一或多 含氮化合物脈衝量及一或多含矽化合物脈衝量進行沉積。 各脈衝量被調整以提供需要的耐火金屬氮化矽層之組成、 含矽程度、厚度、密度及階梯覆蓋率。在此，「三元阻障 層」係指由三種主要成分（例如鈦、氮和矽）所構成的材料。 「三元阻障層」之範例亦包括鈕、氮和石夕。 各脈衝係根據上述製程條件依序伴隨分隔的傳輸/惰性 氣體流予以執行。分隔的傳輸/惰性氣體流可在反應性化合 物之各脈衝量之間送入，或在整個沉積製程期間持續導入。 以較佳實施例而言，三元阻障層内含氮化矽鈦。在此 實施例中，各循環由含鈦化合物脈衝量、暫停、含石夕化合 物脈衝量、暫停、含氮化合物脈衝量及暫停所構成。含鈦 化合物之範例包括：四（二甲基胺）化鈦（tetrakis (dimethylamino) titanium ; TDMAT) ' 四（乙基曱基胺）化鈦 (tetrakis (ethylmethylamino) titanium ; TEMAT)、四（二乙 基胺）化鈦（tetrakis (diethylamino) titanium ; TDEAT)、四 氣化鈦（TiCU)、四碘化鈦（TilJ、四溴化鈦（TiBr4)，及其它 鈦鹵化物。含矽化合物之範例包括：矽烷、二矽烷、曱基 矽烷、二曱基矽烷、氯化矽塢（SiH3Cl)、二氣化矽烷（SiH2Cl2) 及三氣化梦烧（SiHCl3)。含氮化合物之範例包括：氨、聯氨、 曱基聯氨、二甲基聯氨、反-丁基聯胺（t-butylhydrazine)、 苯基聯胺、偶SL異丁烧（azoisobutane)、乙基疊氮化物 17 1223867 (ethylazide)、其衍生物及其組合。 開始循環沉積TixSiyN層時，氬氣被導入處理室2〇〇内， 以穩定室内壓力及溫度。此分隔氬氣流在沉積製程令持續 流入，使得只有氬氣能在各化合物之脈衝量之間流通。分 隔氬氣流之流率約100 seem至1〇00 sccm(例如約1〇〇 sccm 至400 seem)。在一技術形態中，當處理室溫度約25〇〇c、 TDMAT脈衝量之流率介於 間約0.6秒（或少於0.6秒）。 約 5 seem 至 500 seem，脈 壓力約2托耳而達穩定後，供應 約1〇3。0111至100〇8(：(：111，脈衝時 接著，供應氨脈衝量之流率介於 衝時間約1秒（或少於i秒）。接著，供應氨脈衝量之流率介 於約1〇〇3“111至5,00〇3(：(：„1，脈衝時間約（)6秒（或少於（)6 秒）。 TDMAT脈衝量與石夕甲烧脈衝量之間的暫停時間約為1〇 秒（或少於1.0秒），約〇·5秒（或少於〇 5秒）較佳，約〇丨秒 (或 > 於0 · 1秒）更佳。矽曱烷脈衝量與氨脈衝量之間的暫停 時間約為1.0秒（或少於L0秒），約0 5秒（或少於〇 5秒）或 約0.1秒（或少於秒卜氨脈衝量之後的暫停時間亦約為 i.o秒（或少於U0秒）、約〇·5秒（或少於〇5秒）或約〇丨秒（或 少於0.1秒）。在一技術形態中，當矽曱烷脈衝量進入時， TDMAT脈衝量仍然在處理室内；當氨脈衝量進入時，矽曱 烷脈衝量仍然在處理室内。 加熱器溫度係維持在約100〇C至300〇c，處理室壓力則 介於約1.0至5.0托耳。各循環係由1〇1^八7脈衝量暫停、 石夕甲院脈衝量、暫停、氨脈衝量及暫停所構成，且各循環 18 θ 約ο·3埃至丨·0埃的氮化矽鈦層。交替程序可重複 ' 丨達到需要的厚度為止，此厚度小於約2 0埃（例如 、）因此’上述沉積方法需要約1 〇至70次循環。 在另一技術形態中，厚度約20埃（或小於20埃）的α相 组（❿）層可沉積在至少先前已沉積的：元（μ)或三元 (TlSlN)層上。a_Ta層可利用習知技術（例如PVD或CVD)沉 積形成雙層堆疊。|例而言，雙層堆疊可包含藉由上述循 環沉積方法加以沉積的TaN部分，以及藉由高密度電漿物 理氣相沉積（HDP-PVD)所沉積的a-Ta部分。α相鈕之所以 較佳’疋因為其電阻比β相组之電阻低。 更詳細而言，離子化金屬電漿（ΙΜΡ)處理室一例如 VectraTM處理室一可用來沉積堆疊之心以部分，此種處理室 可購自美國加州Santa Clara市的應用材料公司。ιΜρ處理 至包5 —標乾、線圈及偏壓基材支座，其亦能與EndUraTM 平台整合在一起，此種平台亦可自應用材料公司購得。施 用在標乾上的功率約〇·5千瓦（kW)至5 kw ;施用在線圈上 的功率約0.5 kW至3 kW。頻率約13·56 MHz、約200 W至 5 00 W的功率亦施用在基材支座，以使基材形成偏壓。氮氣 流入處理室的流率約35 seem至85 seem;氮氣加入處理室 的流率約5 seem至1〇〇 seem。處理室壓力通常約5毫托 (mTorr)至 1〇〇 mTorr ;處理室溫度約 20。(：至 3 00。〇：。 上述阻障層可在後沉積處理當中獲益，例如電衆處理 製程或化學處理製程。電漿處理製程能降低電阻及提昇良 率。典型的電漿處理可包含氬電漿、氮電漿或氮氫電装。 19 1223867 電漿處理可在同一個沉積處理室内進 積在同-個腔室内進行，咬在不“冑中阻障層之沉 卩或在不同脸室進行。若在同一個 處理室内進行電漿處理’則電漿 浆源輸送而來，例如遠端電導搞合界二：電漿或從遠端電 电导耦〇原或微波源。 雖然不願受到理論的侷限，但友人 疮胳是《处π朴 0人咸信氮化钽薄膜之 電漿處理旎藉者喷濺去除氮而降低〜 4夕次層（sublayer)之 氮含量，…低電阻率。舉例而言，吾人咸信：相較於

未經過電漿處理的氮化鈕層，電浆處理能使氮化钽層含有 更多的钽。換言之，利用電聚處理製程能使Ta: n為q : i 的薄膜轉變成Ta:N為2:1的薄膜。對厚度為g _微米（4〇 埃)的氮化钽薄膜而言’面電阻約等於或小於12〇〇微歐姆_ 公分。 此外，非化學反應性氣體一例如氖（Ne)、氙（Xe)、氦 (He)、氫（H2)等一可用來實體置換阻障層内的氮。一般而言，

口人更希望使用原子量比氮更接近鈕的電漿氣體原子或分 子，期肖b有較佳的氮濺鍍效果。然而在特定氣體以較佳方 式移除氮而留下鈕的場合中，可採用化學反應性製程。 化學處理製程亦能降低電阻及提昇良率。典型的化學 處理可包含暴露至铭化合物或石夕化合物。此類化合物包括： DMAH、TMA、矽烷、二甲基矽烷、三甲基矽烷及其它有機 矽烷化合物，但不以上述為限。化學處理通常在壓力約1 Torr 至10 Torr與溫度約200°C至400°C進行操作。經過化學處 理後可觀察到··相較於未經過化學處理，根據上述方法所 沉積的氮化鈕薄膜之抗潤濕特性能得到改善。 20 1223867 形成阻障層之後可推杆你、 00 更了進订後〉儿積處理製程。或者可在各 單層沉積或各循環沉籍 Μ / — 衣儿積之間進行上述處理。舉例而言，大 約母 〇·〇〇3 至 〇 〇〇s 例 Z； c* 被未（30至50埃）層厚度或大約每7至1〇 次循環之後可執行處理製程。 此外，在沉積阻障層130之前，圖案化或已蝕刻的基 材’丨電層1 12可加以清理，以移除介電層上的原生氧化物 或其它污染物《例如，反應性氣體在遠端電漿源腔室（例如 可自位在美國加州Santa Clara市之應用材料公司購得的反 應性預處理室）内被激發成電漿。預處理亦可藉著連接至遠 知電漿源而在CVD或PVD腔室内完成。另一方面，具備氣 體輸送系統的金屬沉積室可加以修改，使其能透過既已存 在的氣體輸入口（例如位在基材上方的氣體散流喷頭）來輸送 預清理氣體電漿。 在一技術形態中，反應性預清理製程從一或多種反應 性氣體之電漿產生原子團，其中反應性氣體包括氬、氦、 氫、氮、含氟化合物及其組合。舉例而言，反應性氣體包 括四氟化碳（CFJ與氧氣（02)之混合物，或氦（He)與三氟化氮 (N F3)之混合物。以較佳實施例而言，反應性氣體為乱與二 氟化氮之混合物。 通入氬電漿之後，腔室壓力增加到約140 mTorr ;此時 將基本上由氫與氦所組成的製程氣體導入處理區。以較佳 實施例而言，製程氣體含有5 %的氫與9 5 %的氦。氫電漿係 藉由供應約50瓦至500瓦的功率而產生。氫電漿維持時間 約1 0秒至3 0 0粆。 21 1223867 請返回參照第2C圖；利用高密度電漿物理氣相沉積 (HDP-PVD)沉積晶種層140，使其具有良好的均句覆蓋率。 自行離子化電漿（Self-Ionized卩1&3111&)81?11^腔室係一種可自 應用材料公司購得的HDP-PVD腔室，其能與應用材料公司 的Endura™平台整合在一起。當然，亦可使用如物理氣相 沉積、化學氣相沉積、無電鍍及電鍍等技術。 典型的SIPtm腔室包含標靶、線圈及偏壓基材支座。形 成銅晶種層時，施用在標把上的功率約0.5 kW至5 kW;施 用在線圈上的功率約0.5 kW至3 kW。使基材形成偏壓的頻 率約13.56 MHz，功率約200 W至500 W。氬氣流入處理室 的流率約35 seem至85 seem ;氮氣加入處理室的流率約5 seem至100 seem。腔室壓力通常介於約5 mTorr至100 mTorr ° 另一方面，含有銅合金的晶種層140可利用任何一種 適當技術加以沉積，例如··物理氣相沉積法、化學氣相沉 積法、無電鍍，或各種技術之組合。以較佳實施例而言， 銅合金晶種層140含有鋁，並利用上述PVD技術加以沉積。 在沉積過程中，處理室之壓力維持在約0·1 mTorr至1〇 mTorr。標靶含有銅與原子重量百分率約2至10的鋁。標 乾之直流偏壓功率約5 kW至100 kW。晶座之射頻偏壓功 率約 10 kW 至 1000 kW。 銅合金晶種層140之沉積厚度至少約5埃，且介於約5 埃至500埃之間。 請參照第2D圖，金屬層142之形成可利用如化學氣相 22 1223867 沉積（CVD)、物理氣相沉積（PVD)、電鍍或其組合。舉例而 言，铭層之沉積可來自於含有二甲基氫化鋁（dimethyl aluminum hydride ; DMAH)與氫氣（H2)或氬（Ar)或其它含 DMAH混合物之混合氣體反應；CVD銅層之沉積可來自於 含六 I 乙醯丙 _ 酸銅（Cu + 2(hfac)2 (copper hexafluoro acetylacetonate))、七氟二甲基辛二烯化鋼（Cu + 2(f〇d)2 (c〇pper heptafluoro dimethyl octanediene))、六氟乙醯丙酮酸三曱基 乙酿基碎烧銅（Culfac TMVS (copper hexafluoro acetylacetonate trimethylvinylsilane))或其組合之混合氣體 反應；CVD鎢層之沉積可來自於含六氟化鎢（Wf6)及還原氣 體之混合氣體反應。利用銅標靶、鋁標靶或鎢標靶可沉積 PVD 層。 此外，金屬層142可為耐火金屬化合物，其中包括： 鈦（Ti)、鎢（W)、钽（Ta)、鍅（Zr)、铪（Hf)、鉬（Mo)、鈮（Nb)、 釩（V)、鉻（Cr)及其它金屬，但不以上述為限。一般而言， 耐火金屬係與反應性物種（例如氯（C1)或氟（F))結合，並供以 另一種金屬而形成耐火金屬化合物。舉例而言，四氯化欽 (TiCl4)、六氟化鎢（WF6)、五氯化钽（TaCl5)、四氣化锆 (ZrCl4)、四氯化姶（HfCl4)、五氯化鉬（MoC15)、五氯化鈮 (NbCl5)、五氯化飢（VC15)、四氯化鉻（CrCl4)等可當作含耐 火金屬化合物氣體。 以較佳實施例而言，金屬層142為銅，並在電鍍系統 中形成，例如應用材料公司的Electra™銅電化學電鍍（ECP) 系統。Electra™^ ECP系統亦能與Endura™平台整合在一 23 1223867 起，此種平台亦可自應用材料公司購得。 銅電解液及銅電鍵技術已描述於與本案共同受讓的美 國專利第6313,77:1號；該項專利名稱為「電子沉積化學作 用（Electro-deposition Chemistry)」；在此以引用方式併入。 一般而言，電解池之銅濃度大於約〇·7 M ;硫酸銅濃度約 〇·85; PH值約1.75。電解池亦含習知的各種不同添加劑。 電解池之溫度約15°C至25。(：。偏壓值約-15伏至15伏。 在一技術形態中’正向偏壓約0.1伏至10伏，負向偏壓約-0.1伏至-10伏。 金屬層142沉積之後可選擇進行熱回火處理，此時晶 圓所處溫度約l〇〇°C至400〇C，持續約10分鐘至i小時（3〇 分鐘較佳）。導入如氦、氫、氮或其組合等傳輸/清理氣體之 流速約10 seem至10000 seem。腔室壓力維持在約2 Torr 至10 Torr。頻率約13.56 MHz的RF功率約200 W至1000 W ; 較佳的基材間距約300密爾（mil)至800密爾。 沉積完成後，最終結構之頂部可進行平坦化處理。在 此可使用化學機械研磨（CMP)設備，例如應用材料公司的 Mirra™系統。上述結構之中介層可選擇在上述各後續沉積 層之間進行平坦化處理。 第4圖為多腔室處理系統600之上視圖，該系統適於 執行以上所描述的沉積製程。處理系統600可為應用材料 公司的 EnduraTM系統。類似的多腔室處理系統已描述於與 本案共同受讓的美國專利第5，186,718號；該項專利名稱為 「階段真空晶圓處理系統及方法（Stage Vacuum Wafer 24 1223867

Processing System and Method)」；授予日期為 1 993 年 2 月 16曰；在此以引用方式併入。 系統600通常包含真空隔絕室6〇2和6〇4，其用於將基 材送入系統600，或將基材從系統6〇〇内送出。一般而今， 由於系統600處於真空狀態，真空隔絕室6〇2和6〇4可「泵 集（pump down)」送入系統600内的基材。第一自動裝置 能在真空隔絕室602和604與第一組（一或多個）基材處理室 612、614、616和61 8(圖中顯示四個）之間傳送基材。各處 理室612、614、616和618能備妥執行各種基材處理操作， 例如循環層沉積、化學氣栢沉積（CVD)、物理氣相沉積 (PVD)、蝕刻、預清理、除氣、轉向及其它基材製程。第一 自動裝置610亦能將基材送入一或多個傳送室622和624 , 或從該等腔室將基材送出。 傳送室022和624係用於維持超高真空狀態，同時讓 基材能在系統600内被傳送。第二自動裝置63〇能在真空 隔絕室622和624與第二組（一或多個）基材處理室632、634、 636和638之間傳送基材。類似於處理室612、614、616和 618，處理室632、634、636和638能備妥執行各種基材處 理操作，例如循環層沉積、化學氣相沉積（CVD)、物理氣相 沉積（PVD)、餘刻、預清理、除氣及轉向。對系統6〇〇所執 行的特定製程而言，若有需要，可移除處理室612、614、616、 618、632、634、636和638當中的任一處理室。 在一種架構中’處理室632和63 8可為適合沉積晶種 層的物理氣相沉積室、化學氣相沉積室或循環沉積室；處 25 1223867 理至63 4和636可為適合沉積阻障層的循環沉積室、化學 氣相沉積室或物理氣相沉積室；處理冑61"口 614可為適 合沉積介電層的物^π接^ 物理耽相/儿積至、化學氣相沉積室或循環 /儿積至，處理至6丨6和6丨8可為備妥用於蝕刻互連線特徵 結構之孔徑或開口的蝕刻室。上述系、统600之特殊架構僅 為舉例說明本發昍，甘# 、_ 个\明，其並非用以限定本發明之範圍。 σ人咸4，厚度大於約2〇埃的耐火金屬氮化物層會終 止下層金屬互連線之成長形態。厚度約20埃（或大於20埃） 的f火金屬氮化物層會建立其自身的明顯成長形態；較上 層的互連線起初會沿用此形態’ i到較上層的互連線到達 特疋厚度並建立其自身的形態為止，目而會形成不同的晶 體結構。發生此種現象之原因在於：在沉積初始階段，後 續沉積層之生長形態通常類似於下層之生長形態，然而一 旦後續層達到特定厚度後，其會形成自S固有的形態。 牛例而σ，當氮化鈕之厚度約20埃（或大於20埃）時，

其自然傾向於形成非晶體結構。厚度低於約20埃時，TaN 之：長形態類似於其下層之形態。因&，後續的銅互連線 層令人意外地成長通過根據本發明之方法所沉積的阻障 層，其展現類似於下層鋼互連線之成長形態。換言之，厚 度為20埃（或小於2〇埃）的TaN阻障層能達成良好的銅晶 粒成長，使鋼晶粒能延伸成長而通過TaN阻障層；簡而言 之，鋼在氮化矩阻障層上展現出磊晶成長。 第5圖為特徵結構300之穿透式電子顯微鏡（TEM)影 像，該特徵結構内有一依照上述沉積技術所沉積的氮化鈦 26 1223867 阻障層。特徵結構300之深寬比為5 : i，並形成於2〇〇 mm 曰曰圓上。阻障層310由氮化鈕構成，其在250 °C及2 Torr 條件下沉積而成。各循環持續約2秒，並執行3()次。氮化 鈕阻障層3 1 0之厚度約} 5埃。如圖所示，阻障層3丨〇呈現 順形均勻態，並在整個特徵結構3〇〇上呈現出良好的階梯 覆蓋率。 第6圖為一 TEM影像，其顯示多層互連線結構4〇〇之 4刀d面圖。多層互連線結構4〇〇包含下層銅互連線4〇5、 氮化鈕阻障層410及上層鋼互連線420。下層銅互連線4〇5 之銅晶粒成長延伸通過阻障層41〇而進入上層銅互連線 420,其呈現出氮化鈕阻障層41〇之磊晶成長。阻障層41〇 由氮化鈕構成，其在250。(：及2 Torr條件下沉積而成。各 循環持續約2秒，並執行3〇次。阻障層41〇之厚度約ι〇 埃，此厚度足以抑制鋼遷移進入介電層材料内。 第3圖與第4圖所呈現及描述的阻障層31〇和41〇係 利用簡|器進行測量。吾人當能瞭解，此種測量技術及 其它用來定出沉積層厚度的技術會有某一誤差範圍。因此， 在此提供的厚度僅為近似值，其係根據目前所能運用的最 佳技術進行測量，而不應限定本發明之範圍。 以下範例係舉例說明本發明之非限制性實施例。 範例= 利用循環/儿積法W TaN Μ沉積在較下層㈣銅層上，沉 積厚度約2 0埃。利用物裡畜士 „

勿里乳相》儿積法將銅合金層沉積在T aN 27 層上，>儿積厚度約100埃。銅金屬層含有濃度約2 〇原子百 分率的鋁；該銅金屬層係藉由PVD並利用銅·鋁標靶加以沉 積，該鋼-鋁標靶之鋁濃度約2,〇原子百分率。隨後利用Ecp 沉積體型鋼層以填充特徵結構。接著，基材在約38〇cc接 受熱回火處理約15分鐘，並處於氮氣（NO和氫氣（Η。氣氛。 整體特徵結構之電阻大幅降低，且上層銅層令人意外 地呈現出類似於下層銅層的晶粒成長。相較於5〇埃的pvD Ta TaN層之阻障效能展現出較長的無失效時間（TTF)。此 外，TaN層呈現低接觸電阻及緊縮的擴散分佈。TaN層亦呈 現極佳的表面起伏一形態平坦且表面無孔隙。 此外，依照上述PDMAT及氨製程所沉積的TaN薄膜 展現出極佳的薄膜均句度。此薄膜厚度與沉積循環次數成 線性正比，因而能夠準確控制厚度。2〇〇 mm基材上厚度1〇 埃的薄膜之厚度均勻性為厚度1〇〇埃的薄膜之厚度均 勻性為2.1。沉積的薄膜呈現極佳的均勻覆蓋率；至少某些 結果接近100%。 最後，銅合金晶種層對TaN呈現極佳的附著/满濕效果。 (PVD)銅晶種層在沉積的阻障層上呈現較佳的{111丨方向。 結曰曰方向{ 1 1 1 }為較佳方向是因為此方向提供大型晶粒，因 而呈現良好的抗電子遷移效果。 以上說明係針對本發明之實施例；在不脫離本發明之 基本範圍下，可設計出其它實施例。本發明之範圍係由下 列申請專利範圍予以界定。 28 1223867 【圖式簡單說明】 以上已概述本發明所能達成之技術形態。關於本發明 之技術形態特定實施例之說明，可參照後附圖式而得以更 加明暸。然而，需注意的是，後附圖式僅舉例說明本發明 之典型實施例，因而不應視為限制本發明之範圍，因本發 明仍有其它等效實施例。 第1圖例示在此描述之本發明各式不同實施例的處理程序。 第2A-2D圖為在此描述之内連線製程不同階段的晶圓剖面 圖。 第3圖為處理室2 0 0之部分剖面圖，該處理室係依照在此 描述之循環沉積技術用於形成薄阻障層。 第4圖為示範整合型叢集工具之平面圖，該叢集工具適用 於執行在此描述之互連線製程。 第5圖為一特徵結構之穿透式電子顯微鏡（TEM)影像，該特 徵結構内有一依照在此描述之沉積技術所沉積的氣 化鈦阻障層。 第6圖為-TEM影像’其顯示多層互連線結構之部分剖面 圖。 【元件代表符號簡單說明】 100 互連線結構 110 金屬層 112 介電層 114 特徵結構 116 侧壁 118 底部 130 阻障層 140 晶種層 142 中央處理單元 144 記憶體 29 1223867 146 支援電路 202 腔體 208 狹長閥 212 基材支座 222 清理環 230 氣體輸送設 234 延伸通道 237 上部 239 氣體源 242 致動閥 266 抽取區 279 泵浦通道 310 阻障層 405 下層銅互連 420 上層銅互連 602 真空隔絕室 610 第一自動裝 614 處理室 618 處理室 624 傳送室 632 處理室 636 處理室 200 204 210 214 224 備 232 235 238 240 260 278 300 400 線 410 線 600 604 置 612 616 622 630 634 638 處理室 側壁 基材 升降馬達 清理通道 腔室蓋板 下部 氣體源 氣體源 底面 真空系統 特徵結構 多層互連線結構 氮化钽阻障層 多腔室處理系統 真空隔絕室 處理室 處理室 傳送室 第二自動裝置 處理室 處理室

Claims (1)

1. 捌、申請專利範圍 i·一種在基材上形成金屬互連線 %之方法，其至少包含： 藉由交替導入一含金屬化入 0物之一或多脈衝量及一含 氮化合物之一或多脈衝量，沉 積一含耐火金屬之阻障層， 該阻障層之厚度呈現類似晶體 、、、〇構，且足以抑制至少一 部分金屬層之原子遷移； 在該阻障層之至少一部分 ~ 上〉儿積一晶種層；以及 在該晶種層之至少一部分μ 積第二金屬層。 2.如申請專科範圍第1項之方法 床’其中上述含耐火金屬阻障 層含有氮化钽。 .如申請專利範圍第1項之方 万去’其中上述金屬層之晶體成 長通過該阻障層而持續進入到該第二金屬層。 4.如申請專利範圍第1項之方法 直到該含耐火金屬阻障層之厚 ’其中上述各脈衝量會重複 度小於約20埃為止。

   如申請專利範圍第1項之方法，#中上述含耐火金屬阻障 層之厚度約10埃。 其中上述交替脈衝重複約 氮化物層。 6·如申請專利範圍第i項之方法， 10至70次，以形成該耐火金屬 31 丄厶厶JOO/ 7·如申凊專利範圍第i項之方法， ^ , 具另包含在該含金屬化 物各脈衝與該含氮化合物各 體。 151期間持續流入一清理 合 氣 8·如申請專利範圍第7項之方法， 氬、氮、氦或其組合。 其中上述清體氣體包 含 9·如申請專利範圍第丨項之方法，，其中上 各脈衝與該含氮化合物之各脈衝相隔一 述含金屬化合物 段時間延遲。 之 10.如申請專利_ 9項之方法，其令各時間延遲足 該含金屬化合物容積或該含氮化合物容積能吸附在 表面上 0 u·如申請專利範園第10項之方法’其中上述時間延遲足 長而犯移除該基材表面上的非吸收分子。 12:如申請專利範圍第"員之方法，其中上述含氮化合物 選自由以下所組成之群組：氨、聯氨、曱基聯氨、二 基聯氨、反-丁基聯胺（t-butylhydrazine)、苯基聯胺、 氮異丁烷（azoisobutane)、乙基疊氮化物（ethylazide)、 衍生物及其組合。 13·如申請專利範圍第1項之方法，其中上述金屬化合物 讓 材 夠 係 曱 偶 其 係 32 1223867 選自由以下所組成之群組：四（二甲基胺）化鈦（tetrakis (dimethylamino) titanium ; TDMAT)、四（乙基甲基胺）化 鈦（tetrakis (ethylmethylamino) titanium ; TEMAT)、四（二 乙基胺）化鈦（tetrakis (diethylamino) titanium ; TDEAT)、 四氣化鈦（TiCl4)、碘化鈦（Til4)、溴化鈦（TiBr4)、反-丁基 亞氨基三（二乙基胺）化組（t-butylimino tris(diethylamino) tantalum ; TBTDET)、五（乙基甲基胺）化钽（pentakis (ethylmethylamino) tantalum ; PEMAT)、五（二甲基胺）化 组（pentakis (dimethylamino) tantalum ; PDMAT)、五（二 乙基胺）化組（pentakis (diethylamino) tantalum ； PDEAT)、反-丁基亞氨基三（甲基胺）化组（t-butylimino tris(diethyl methylamino) tantalum; TBTMET)、反-丁基 亞氣基三（二甲基胺）化组（t-butylimino tris(dimethyl amino) tantalum ; TBTDMT)、雙（環戊二烯基）三氫化钽 (bis(cyclopentadienyl) tantalum trihydride ; (Cp)2TaH3)、 雙（甲基 ％ 戍一婦基）二氫化組（bis(methylcyclopentadienyl) tantalum trihydride ; (CpMe)2TaH3)、上述之衍生物，以 及上述之組合。 14·如申請專利範圍第1項之方法，其中上述第一及第二金 屬層各包含鐵、銅或其組合。 1 5.如申請專利範圍第1項之方法，其中上述晶種層包含沉 積在該阻障層上的第一晶種層，以及沉積在該第一晶種 33 1223867 層上的第二晶種層。 16·如申請專利範圍第15項之方法，其中上述第一晶種層包 含一銅合金晶種層，該銅合金晶種層包含銅及一金屬選 自紹、鎮、鈦、錯、錫及其組合所組成之群組；或者其 中該第一晶種層包含一金屬選自銘、鎂、鈦、錯、錫及 其組合所組成之群組。

   1 7. —種在基材上形成金屬互連線之方法，其至少包含： 在一基材表面上沉積第一金屬層； 藉由交替導入一含鈦化合物之一或多脈衝量、一含石夕 化合物之一或多脈衝量及一含氮化合物之一或多脈衝 量，在該第一金屬層之至少一部分上沉積一氮化碎鈦層， 該氮化矽鈦層之厚度小於約20埃； 沉積一雙合金晶種層；以及 在該雙合金晶種層之至少一部分上沉積第二金屬層。

   18. —種在基材上形成金屬互連線之方法，其至少包含： 在一金屬層之至少一部分上沉積一厚度小於約20埃 的雙層阻障層，該雙層阻障層包含： 第一氮化钽層，該第一氮化组層之沉積係藉由 交替導入一含組化合物之一或多脈衝量及一含氮化合物 之一或多脈衝量；以及 第二α相钽層； 34 1223867 沉積一雙合金晶種層；以及 在該雙合金晶種層之至少一部分上沉積第二金屬層。 19. 一種在基材上形成金屬互連線之方法，其至少包含： 在一基材表面上沉積第一金屬層； 藉由交替導入一含組化合物之一或多脈衝量及一含氮 化合物之一或多脈衝量，在該第一金屬層之至少一部分 上沉積一氮化钽阻障層，該氮化鈕阻障層之厚度小於約20 埃； 沉積一雙合金晶種層，該雙合金晶種層包含銅及一金 屬選自鋁、鎂、鈦、結、錫及其組合所組成之群組；以 及 在該雙合金晶種層之至少一部分上沉積第二金屬層。 35