公开(公告)号：US07859113B2

公开(公告)日：2010-12-28

申请号：US11679483

申请日：2007-02-27

申请人： Daniel C. Edelstein ,  Takeshi Nogami ,  Ping-Chuan Wang ,  Yun-Yu Wang ,  Chih-Chao Yang

发明人： Daniel C. Edelstein ,  Takeshi Nogami ,  Ping-Chuan Wang ,  Yun-Yu Wang ,  Chih-Chao Yang

IPC分类号： H01L23/48

CPC分类号： H01L21/76814 ,  H01L21/76805 ,  H01L21/76843 ,  H01L21/76849 ,  H01L23/53223 ,  H01L23/53238 ,  H01L23/5329 ,  H01L23/53295 ,  H01L2924/0002 ,  H01L2924/00

摘要： Structures including a refractory metal collar at a copper wire and dielectric layer liner-less interface, and a related method, are disclosed. In one embodiment, a structure includes a copper wire having a liner-less interface with a dielectric layer thereabove; a via extending upwardly from the copper wire through the dielectric layer; and a refractory metal collar extending from a side of the via and partially along the liner-less interface. Refractory metal collar prevents electromigration induced slit voiding by improving the interface around the via, and prevents void nucleation from occurring near the via. Also, the refractory metal collar provides electrical redundancy in the presence of voids around the via and dielectric layer liner-less interface.

摘要翻译： 公开了包括铜线处的难熔金属环和介电层无衬里界面的结构以及相关方法。 在一个实施例中，一种结构包括具有与其上方的介电层无衬层界面的铜线; 从铜线向上延伸穿过介电层的通孔; 以及从所述通孔的一侧延伸并部分地沿着所述无衬里界面延伸的耐火金属套环。 耐火金属轴环通过改善通孔周围的界面防止电迁移引起的狭缝空隙，并防止在通孔附近发生空隙成核。 此外，难熔金属套环在通孔和介电层无衬里界面周围存在空隙的情况下提供电冗余。

公开(公告)号：US07790599B2

公开(公告)日：2010-09-07

申请号：US11734958

申请日：2007-04-13

申请人： Chih-Chao Yang ,  Ping-Chuan Wang ,  Yun-Yu Wang

发明人： Chih-Chao Yang ,  Ping-Chuan Wang ,  Yun-Yu Wang

IPC分类号： H01L21/4763

CPC分类号： H01L21/76814 ,  H01L21/76805 ,  H01L21/76843 ,  H01L21/76849

摘要： A structure and method of forming an improved metal cap for interconnect structures is described. The method includes forming an interconnect feature in an upper portion of a first insulating layer; deposing a dielectric capping layer over the interconnect feature and the first insulating layer; depositing a second insulating layer over the dielectric capping layer; etching a portion of the second insulating layer to form a via opening, wherein the via opening exposes a portion of the interconnect feature; bombarding the portion of the interconnect feature for defining a gauging feature in a portion of the interconnect feature; etching the via gauging feature for forming an undercut area adjacent to the interconnect feature and the dielectric capping layer; depositing a noble metal layer, the noble metal layer filling the undercut area of the via gauging feature to form a metal cap; and depositing a metal layer over the metal cap.

摘要翻译： 描述了形成用于互连结构的改进的金属帽的结构和方法。 该方法包括在第一绝缘层的上部形成互连特征; 在所述互连特征和所述第一绝缘层上方覆盖介电覆盖层; 在所述电介质覆盖层上沉积第二绝缘层; 蚀刻所述第二绝缘层的一部分以形成通孔开口，其中所述通孔开口暴露所述互连特征的一部分; 轰击互连特征的部分以在互连特征的一部分中定义测量特征; 蚀刻通孔测量特征，用于形成邻近互连特征和电介质覆盖层的底切区域; 沉积贵金属层，所述贵金属层填充通孔测量特征的底切区域以形成金属盖; 以及在所述金属盖上沉积金属层。

公开(公告)号：US07569475B2

公开(公告)日：2009-08-04

申请号：US11560044

申请日：2006-11-15

申请人： Chih-Chao Yang ,  Ping-Chuan Wang ,  Yun-Yu Wang

发明人： Chih-Chao Yang ,  Ping-Chuan Wang ,  Yun-Yu Wang

IPC分类号： H01L21/4763

CPC分类号： H01L21/76847 ,  H01L23/5226 ,  H01L23/5283 ,  H01L23/53223 ,  H01L23/53238 ,  H01L23/53295 ,  H01L2924/0002 ,  H01L2924/00

摘要： An interconnect structure having improved electromigration (EM) reliability is provided. The inventive interconnect structure avoids a circuit dead opening that is caused by EM failure by incorporating a EM preventing liner at least partially within a metal interconnect. In one embodiment, a “U-shaped” EM preventing liner is provided that abuts a diffusion barrier that separates conductive material from the dielectric material. In another embodiment, a space is located between the “U-shaped” EM preventing liner and the diffusion barrier. In yet another embodiment, a horizontal EM liner that abuts the diffusion barrier is provided. In yet a further embodiment, a space exists between the horizontal EM liner and the diffusion barrier.

摘要翻译： 提供了具有改进的电迁移（EM）可靠性的互连结构。 本发明的互连结构避免了通过将至少部分地在金属互连内部结合EM防止衬垫而由EM故障引起的电路死路。 在一个实施例中，提供了一种“U形”防EM衬垫，其与导电材料与电介质材料分离的扩散屏障相邻。 在另一个实施例中，空间位于“U形”EM防护衬垫和扩散阻挡层之间。 在另一个实施例中，提供了一个与扩散阻挡件相邻的水平EM衬垫。 在又一个实施例中，在水平EM衬垫和扩散阻挡层之间存在一个空间。

公开(公告)号：US08138083B2

公开(公告)日：2012-03-20

申请号：US12534478

申请日：2009-08-03

申请人： Chih-Chao Yang ,  Ping-Chuan Wang ,  Yun-Yu Wang

发明人： Chih-Chao Yang ,  Ping-Chuan Wang ,  Yun-Yu Wang

IPC分类号： H01L21/768

CPC分类号： H01L21/76847 ,  H01L23/5226 ,  H01L23/5283 ,  H01L23/53223 ,  H01L23/53238 ,  H01L23/53295 ,  H01L2924/0002 ,  H01L2924/00

摘要： An interconnect structure having improved electromigration (EM) reliability is provided. The inventive interconnect structure avoids a circuit dead opening that is caused by EM failure by incorporating a EM preventing liner at least partially within a metal interconnect. In one embodiment, a “U-shaped” EM preventing liner is provided that abuts a diffusion barrier that separates conductive material from the dielectric material. In another embodiment, a space is located between the “U-shaped” EM preventing liner and the diffusion barrier. In yet another embodiment, a horizontal EM liner that abuts the diffusion barrier is provided. In yet a further embodiment, a space exists between the horizontal EM liner and the diffusion barrier.

摘要翻译： 提供了具有改进的电迁移（EM）可靠性的互连结构。 本发明的互连结构避免了通过将至少部分地在金属互连内部结合EM防止衬垫而由EM故障引起的电路死路。 在一个实施例中，提供了一种“U形”防EM衬垫，其与导电材料与电介质材料分离的扩散屏障相邻。 在另一个实施例中，空间位于“U形”EM防护衬垫和扩散阻挡层之间。 在另一个实施例中，提供了一个与扩散阻挡件相邻的水平EM衬垫。 在又一个实施例中，在水平EM衬垫和扩散阻挡层之间存在一个空间。

公开(公告)号：US20080254624A1

公开(公告)日：2008-10-16

申请号：US11734958

申请日：2007-04-13

申请人： Chih-Chao Yang ,  Ping-Chuan Wang ,  Yun-Yu Wang

发明人： Chih-Chao Yang ,  Ping-Chuan Wang ,  Yun-Yu Wang

IPC分类号： H01L21/44

CPC分类号： H01L21/76814 ,  H01L21/76805 ,  H01L21/76843 ,  H01L21/76849

摘要： A structure and method of forming an improved metal cap for interconnect structures is described. The method includes forming an interconnect feature in an upper portion of a first insulating layer; deposing a dielectric capping layer over the interconnect feature and the first insulating layer; depositing a second insulating layer over the dielectric capping layer; etching a portion of the second insulating layer to form a via opening, wherein the via opening exposes a portion of the interconnect feature; bombarding the portion of the interconnect feature for defining a gauging feature in a portion of the interconnect feature; etching the via gauging feature for forming an undercut area adjacent to the interconnect feature and the dielectric capping layer; depositing a noble metal layer, the noble metal layer filling the undercut area of the via gauging feature to form a metal cap; and depositing a metal layer over the metal cap.

摘要翻译： 描述了形成用于互连结构的改进的金属帽的结构和方法。 该方法包括在第一绝缘层的上部形成互连特征; 在所述互连特征和所述第一绝缘层上方覆盖介电覆盖层; 在所述电介质覆盖层上沉积第二绝缘层; 蚀刻所述第二绝缘层的一部分以形成通孔开口，其中所述通孔开口暴露所述互连特征的一部分; 轰击互连特征的部分以在互连特征的一部分中定义测量特征; 蚀刻通孔测量特征，用于形成邻近互连特征和电介质覆盖层的底切区域; 沉积贵金属层，所述贵金属层填充通孔测量特征的底切区域以形成金属盖; 以及在所述金属盖上沉积金属层。

公开(公告)号：US20080111239A1

公开(公告)日：2008-05-15

申请号：US11560044

申请日：2006-11-15

申请人： Chih-Chao Yang ,  Ping-Chuan Wang ,  Yun-Yu Wang

发明人： Chih-Chao Yang ,  Ping-Chuan Wang ,  Yun-Yu Wang

IPC分类号： H01L23/52 ,  H01L21/4763

CPC分类号： H01L21/76847 ,  H01L23/5226 ,  H01L23/5283 ,  H01L23/53223 ,  H01L23/53238 ,  H01L23/53295 ,  H01L2924/0002 ,  H01L2924/00

摘要： An interconnect structure having improved electromigration (EM) reliability is provided. The inventive interconnect structure avoids a circuit dead opening that is caused by EM failure by incorporating a EM preventing liner at least partially within a metal interconnect. In one embodiment, a “U-shaped” EM preventing liner is provided that abuts a diffusion barrier that separates conductive material from the dielectric material. In another embodiment, a space is located between the “U-shaped” EM preventing liner and the diffusion barrier. In yet another embodiment, a horizontal EM liner that abuts the diffusion barrier is provided. In yet a further embodiment, a space exists between the horizontal EM liner and the diffusion barrier.

摘要翻译： 提供了具有改进的电迁移（EM）可靠性的互连结构。 本发明的互连结构避免了通过将至少部分地在金属互连内部结合EM防止衬垫而由EM故障引起的电路死路。 在一个实施例中，提供了一种“U形”防EM衬垫，其与导电材料与电介质材料分离的扩散阻挡层相邻。 在另一个实施例中，空间位于“U形”EM防护衬垫和扩散阻挡层之间。 在另一个实施例中，提供了一个与扩散阻挡件相邻的水平EM衬垫。 在又一个实施例中，在水平EM衬垫和扩散阻挡层之间存在一个空间。

公开(公告)号：US20090289368A1

公开(公告)日：2009-11-26

申请号：US12534478

申请日：2009-08-03

申请人： Chih-Chao Yang ,  Ping-Chuan Wang ,  Yun-Yu Wang

发明人： Chih-Chao Yang ,  Ping-Chuan Wang ,  Yun-Yu Wang

IPC分类号： H01L23/52 ,  H01L21/4763

CPC分类号： H01L21/76847 ,  H01L23/5226 ,  H01L23/5283 ,  H01L23/53223 ,  H01L23/53238 ,  H01L23/53295 ,  H01L2924/0002 ,  H01L2924/00

摘要： An interconnect structure having improved electromigration (EM) reliability is provided. The inventive interconnect structure avoids a circuit dead opening that is caused by EM failure by incorporating a EM preventing liner at least partially within a metal interconnect. In one embodiment, a “U-shaped” EM preventing liner is provided that abuts a diffusion barrier that separates conductive material from the dielectric material. In another embodiment, a space is located between the “U-shaped” EM preventing liner and the diffusion barrier. In yet another embodiment, a horizontal EM liner that abuts the diffusion barrier is provided. In yet a further embodiment, a space exists between the horizontal EM liner and the diffusion barrier.

摘要翻译： 提供了具有改进的电迁移（EM）可靠性的互连结构。 本发明的互连结构避免了通过将至少部分地在金属互连内部结合EM防止衬垫而由EM故障引起的电路死路。 在一个实施例中，提供了一种“U形”防EM衬垫，其与导电材料与电介质材料分离的扩散阻挡层相邻。 在另一个实施例中，空间位于“U形”EM防护衬垫和扩散阻挡层之间。 在另一个实施例中，提供了一个与扩散阻挡件相邻的水平EM衬垫。 在又一个实施例中，在水平EM衬垫和扩散阻挡层之间存在一个空间。

公开(公告)号：US20080203570A1

公开(公告)日：2008-08-28

申请号：US11679483

申请日：2007-02-27

申请人： Daniel C. Edelstein ,  Takeshi Nogami ,  Ping-Chuan Wang ,  Yun-Yu Wang ,  Chih-Chao Yang

发明人： Daniel C. Edelstein ,  Takeshi Nogami ,  Ping-Chuan Wang ,  Yun-Yu Wang ,  Chih-Chao Yang

IPC分类号： H01L23/48 ,  H01L21/4763

CPC分类号： H01L21/76814 ,  H01L21/76805 ,  H01L21/76843 ,  H01L21/76849 ,  H01L23/53223 ,  H01L23/53238 ,  H01L23/5329 ,  H01L23/53295 ,  H01L2924/0002 ,  H01L2924/00

摘要： Structures including a refractory metal collar at a copper wire and dielectric layer liner-less interface, and a related method, are disclosed. In one embodiment, a structure includes a copper wire having a liner-less interface with a dielectric layer thereabove; a via extending upwardly from the copper wire through the dielectric layer; and a refractory metal collar extending from a side of the via and partially along the liner-less interface. Refractory metal collar prevents electromigration induced slit voiding by improving the interface around the via, and prevents void nucleation from occurring near the via. Also, the refractory metal collar provides electrical redundancy in the presence of voids around the via and dielectric layer liner-less interface.

摘要翻译： 公开了包括铜线处的难熔金属环和介电层无衬里界面的结构以及相关方法。 在一个实施例中，一种结构包括具有与其上方的介电层无衬层界面的铜线; 从铜线向上延伸穿过介电层的通孔; 以及从所述通孔的一侧延伸并部分地沿着所述无衬里界面延伸的耐火金属套环。 耐火金属轴环通过改善通孔周围的界面防止电迁移引起的狭缝空隙，并防止在通孔附近发生空隙成核。 此外，难熔金属套环在通孔和介电层无衬里界面周围存在空隙的情况下提供电冗余。

公开(公告)号：US08420537B2

公开(公告)日：2013-04-16

申请号：US12127878

申请日：2008-05-28

申请人： Kaushik Chanda ,  Ronald G. Filippi ,  Charles C. Goldsmith ,  Ping-Chuan Wang ,  Chih-Chao Yang

发明人： Kaushik Chanda ,  Ronald G. Filippi ,  Charles C. Goldsmith ,  Ping-Chuan Wang ,  Chih-Chao Yang

IPC分类号： H01L21/302 ,  B44C1/22

CPC分类号： H01L21/76877 ,  H01L21/76883

摘要： Recrystallization and grain growth of metal, such as Cu, is achieved at higher anneal temperatures of 150° C. to 400° C., for example, for short anneal times of five to sixty minutes by forming a metal stress locking layer on the Cu before anneal and chemical-mechanical polishing. The stress locking layer extends the elastic region of the Cu by suppressing atom diffusion to the free surface, resulting in near zero tensile stress at room temperature after anneal. Stress voiding, which creates reliability problems, is thereby avoided. Improved grain size and texture are also achieved. The stress locking layer is removed after anneal by chemical-mechanical polishing leaving the Cu interconnect with low stress and improved grain size and texture.

摘要翻译： 在150℃至400℃的较高退火温度下实现诸如Cu的金属的重结晶和晶粒生长，例如，通过在Cu上形成金属应力锁定层，例如在短至五至六十分钟的短退火时间 在退火和化学机械抛光之前。 应力锁定层通过将原子扩散抑制到自由表面而延伸Cu的弹性区域，导致退火后在室温下拉伸应力接近零。 从而避免了造成可靠性问题的应力消除。 也实现了改善的晶粒尺寸和纹理。 通过化学机械抛光退火后去除应力锁定层，使Cu互连具有低应力和改善的晶粒尺寸和纹理。

公开(公告)号：US20120264295A1

公开(公告)日：2012-10-18

申请号：US13530999

申请日：2012-06-22

申请人： Kaushik Chandra ,  Ronald G. Filippi ,  Wai-Kin Li ,  Ping-Chuan Wang ,  Chih-Chao Yang

发明人： Kaushik Chandra ,  Ronald G. Filippi ,  Wai-Kin Li ,  Ping-Chuan Wang ,  Chih-Chao Yang

IPC分类号： H01L21/44

CPC分类号： H01L23/528 ,  H01L21/7682 ,  H01L21/76831 ,  H01L23/5329 ,  H01L23/53295 ,  H01L2924/0002 ,  H01L2924/00

摘要： A structure for reducing electromigration cracking and extrusion effects in semiconductor devices includes a first metal line formed in a first dielectric layer; a cap layer formed over the first metal line and first dielectric layer; a second dielectric layer formed over the cap layer; and a void formed in the second dielectric layer, stopping on the cap layer, wherein the void is located in a manner so as to isolate structural damage due to electromigration effects of the first metal line, the effects including one or more of extrusions of metal material from the first metal line and cracks from delamination of the cap layer with respect to the first dielectric layer.

摘要翻译： 用于减少半导体器件中的电迁移破裂和挤出效应的结构包括形成在第一介电层中的第一金属线; 形成在第一金属线和第一介电层上的盖层; 形成在所述盖层上的第二电介质层; 以及形成在所述第二介电层中的空隙，停止在所述盖层上，其中所述空隙以这样的方式定位，以便隔离由于所述第一金属线的电迁移效应引起的结构损坏，所述效果包括一种或多种金属挤压 来自第一金属线的材料和帽层相对于第一介电层分层的裂纹。