贵金属在导电连接器的形成中的使用的制作方法

本描述的实施例涉及微电子器件的领域，并且更特别地，涉及制作在微电子器件的形成中使用的微电子连接器，诸如接触结构和导电布线（route）结构。

背景技术：

微电子产业持续努力生产越来越快且小的微电子器件以用于在各种电子产品中使用，所述各种电子产品包括但不限于，便携式产品，诸如便携式计算机、数码相机、电子平板电脑、蜂窝电话等。随着诸如微电子小块和微电子衬底之类的组件的尺寸减小，诸如接触结构和导电布线（导电迹线和导电过孔）之类的导电连接器的尺寸也必须减小。然而，导电连接器的尺寸的减小可能归因于由于不良的金属附着和/或不良的间隙填充而引起的导电连接器中的空隙形成而导致高电阻率。这样的高电阻率可能导致电气连接器不能够承载用于微电子器件的操作的有效电气信号。因此，存在对开发能够承载有效电气信号的导电连接器和所述导电连接器的制作方法的需要。

附图说明

在说明书的结尾部分中特别地指出并且清楚地要求保护本公开的主题。结合附图来理解，本公开的前述和其他特征将从以下描述和随附权利要求而变得更加充分地明显。要理解的是，附图仅描绘依照本公开的若干实施例，并且因而不要被视为限制其范围。将通过附图的使用利用附加的特性和细节来描述本公开，使得本公开的优点可以被更容易地查明，在所述附图中：

图1图示如本领域中已知的微电子连接器的截面侧视图。

图2-7图示根据本描述的实施例的形成导电连接器的方法的截面侧视图。

图8-10图示根据本描述的另一实施例的形成导电连接器的方法的截面侧视图。

图11图示依照本描述的一个实现方式的计算设备。

具体实施方式

在以下详细描述中，参考附图，其通过图示的方式示出其中可以实践所要求保护的主题的具体实施例。以充分的细节来描述这些实施例以使得本领域技术人员能够实践该主题。要理解的是，各种实施例，尽管是不同的，但是未必相互排斥。例如，本文中结合一个实施例描述的特定特征、结构或特性可以实现在其他实施例内而不脱离所要求保护的主题的精神和范围。在本说明书内对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本描述内所包含的至少一个实现方式中。因此，短语“一个实施例”或“在实施例中”的使用不一定是指相同的实施例。此外，要理解的是，可以修改每一个所公开的实施例内的各个元件的位置或布置而不脱离所要求保护的主题的精神和范围。因此，不以限制性含义来理解以下详细描述，并且主题的范围仅由经适当解释的随附权利要求连同随附权利要求被授予的等同物的完整范围来限定。在图中，贯穿若干视图，相似的数字是指相同或类似的元件或功能，并且其中描绘的所述元件不一定关于彼此成比例，而是可以放大或减小各个元件以便更加容易地在本描述的上下文中理解所述元件。

如本文所使用的术语“在……之上”、“到”、“在……之间”和“在……上”可以是指一个层或组件关于其他层或组件的相对位置。在另一层/组件“之上”或“上”或者接合“到”另一层/组件的一个层/组件可以与所述另一层/组件直接接触，或者可以具有一个或多个居间层/组件。在层/组件“之间”的一个层/组件可以与层/组件直接接触，或者可以具有一个或多个居间层/组件。

微电子器件一般由各种微电子组件来制作，包括但不限于，至少一个微电子管芯（诸如微处理器、芯片集、图形器件、无线器件、存储器器件、专用集成电路等）、至少一个无源组件（诸如电阻器、电容器、电感器等），以及用于安装组件的至少一个微电子衬底（诸如插入器、母板等）。通过可以形成在微电子组件中或上的导电连接器提供电气信号、功率递送和地线。如本领域技术人员将理解的，这样的导电连接器可以包括接触结构（诸如向栅电极递送电气信号的接触结构）、用于各种微电子组件的互连的导电布线结构（诸如通过导电过孔连接的在电介质材料层上形成的多个导电迹线），或可以用于电气信号、功率递送和/或地线的任何其他结构。

图1图示如本领域中已知的微电子连接器100的部分。导电连接器100可以延伸通过电介质材料层110以接触导电接合区（land）120。导电连接器100可以包括毗邻电介质材料层110和导电接合区120的屏障衬垫130，以及毗邻屏障衬垫130的导电填充材料140。然而，屏障衬垫130可能不提供用于导电填充材料140的充分的附着和润湿，使得至少一个空隙145可以形成在导电连接器100中。这些空隙145可以使导电连接器100的电阻相对于不具有空隙的导电连接器而增加。

本描述的实施例包括一种导电连接器，其具有设置在屏障衬垫与导电填充材料之间的充当附着/润湿层的贵金属层。在本描述的另外的实施例中，导电连接器可以具有直接设置在屏障衬垫上的贵金属导电填充材料。作为附着/润湿层或作为导电填充材料的贵金属的使用可以改进间隙填充和附着，这可以导致导电连接器基本上没有空隙，从而相对于没有作为附着/润湿层或导电填充材料的贵金属的导电连接器而改进导电连接器的电气性能。

图2-6图示根据本描述的一个实施例的制作导电连接器的方法。如图2中所示，可以在导电接合区120之上形成电介质材料层110。电介质材料层110可以是任何适当的电介质材料，包括但不限于，二氧化硅（sio2）、氮氧化硅（sioxny），以及氮化硅（si3n4）和碳化硅（sic）、液晶聚合物、环氧树脂、双马来酰亚胺三嗪树脂、聚酰亚胺材料等，以及低k和超低k电介质（介电常数小于大约3.6），包括但不限于碳掺杂的电介质、氟掺杂的电介质、多孔电介质、有机聚合物电介质、基于硅的聚合物电介质等。电介质材料层110可以通过任何已知的技术来形成，所述技术包括但不限于，化学气相沉积、物理气相沉积、涂敷、层压等。

要理解的是，导电接合区120可以是任何适当的微电子结构。在一个实施例中，导电接合区120可以是晶体管结构，诸如晶体管栅电极。在这样的实施例中，导电接合区120可以是功函数金属，包括但不限于钛、铝、钽、锆等。在另一实施例中，导电接合区120可以是导电布线结构的部分，诸如前端和/或后端金属化物。在这样的实施例中，导电接合区120可以包括但不限于，铜、银、镍、金、铝、钨、钴、及其合金等。

如图3中所示，可以穿过电介质材料层110形成至少一个开口112（诸如沟槽或过孔）以暴露导电接合区120的部分122。如本领域技术人员将理解的，开口112可以是沟槽的部分并且从沟槽延伸。开口112可以通过任何已知的技术形成，所述技术诸如光刻、蚀刻和激光烧蚀。

如图4中所示，可以在开口112的侧壁114上以及在导电接合区120的暴露部分122上形成屏障衬垫130。如本领域技术人员将理解的，屏障衬垫130可以用来防止用来形成导电填充材料140的材料迁移到相邻的电介质材料层110中和/或用来充当用于导电填充材料的随后沉积的成核层。屏障衬垫120可以由任何适当的材料制成，包括但不限于钛、钽、钨、钼、其氮化物等。屏障衬垫120可以通过任何已知的过程形成，所述过程包括但不限于物理气相沉积、化学气相沉积、原子层沉积、化学镀、电镀等。在本描述的实施例中，屏障衬垫120可以通过保形沉积过程形成，从而导致基本上保形的屏障衬垫120。

如图5中所示，可以在屏障衬垫130上形成贵金属层150。在一个实施例中，贵金属层150可以包括钌、铂、钯、铑、铼和铱。在实施例中，贵金属层150可以通过任何已知的过程来沉积，所述过程包括但不限于物理气相沉积、化学气相沉积、原子层沉积、化学镀、电镀等。在本描述的实施例中，贵金属层150可以通过保形沉积过程来形成，从而导致基本上保形的贵金属层150。

如图6中所示，可以在开口112中沉积导电填充材料140以毗邻贵金属层150。导电填充材料140可以由任何适当的导电材料制成，包括但不限于，金属，诸如钴、钌、铂、钯、铼、铱、钼、镍、硅、钨、银、及其合金或组成部分、以及其硼化物、碳化物、硅化物和氮化物。在实施例中，导电填充材料140可以通过任何已知的过程形成，所述过程包括但不限于物理气相沉积、化学气相沉积、原子层沉积、化学镀、电镀等。

如图7中所示，可以移除可能在开口112的外部的电介质材料层110之上延伸（参见图2）的任何导电填充材料140、贵金属层150和屏障衬垫130，诸如通过化学机械抛光，以形成至少一个导电连接器160。

如图2-7中所示，本描述的实施例可以导致基本上没有空隙的导电连接器160的形成。这是具有高附着和润湿性质的贵金属的结果。因此，导电填充材料140将填充开口112（参见图2）并且附着到贵金属层150。在如图2-7中所示的具体实施例中，导电接合区120可以包括钛，屏障衬垫130可以包括氮化钛，贵金属层150可以包括钌，其可以被保形地沉积到大约1和50埃之间的厚度t1（参见图5），并且导电填充材料140可以是钴。要理解的是，可以在金属层、衬垫、材料和接合区中的每一个之间形成空气断开。

在本描述的另一实施例中，导电填充材料140可以是贵金属，其将使图5-7的贵金属层150的形成是不必要的。如图8中所示，可以在开口112的侧壁114上以及在导电接合区120的暴露部分122上形成屏障衬垫130，如关于图4所讨论的。

如图9中所示，可以在开口112中沉积贵金属导电填充材料170以毗邻屏障衬垫130。贵金属导电填充材料170可以包括钌、铂、钯、铑、铼和铱。

如图10中所示，可以移除可能在开口112的外部的电介质材料层110之上延伸（参见图8）的任何贵金属导电填充材料170和屏障衬垫130，诸如通过化学机械抛光，以形成至少一个导电连接器180。

如图8-10中所示，本描述的实施例可以导致基本上没有空隙的导电连接器180的形成。这是具有高附着和润湿性质的贵金属的结果，如之前所讨论的。在如图8-10中所示的具体实施例中，导电接合区120可以包括钛，屏障衬垫130可以包括氮化钛，并且贵金属导电填充材料170可以包括钌，其可以利用填充过程被沉积到大约1和1000埃之间的厚度t2（参见图9）。要理解的是，可以在金属层、衬垫、材料和接合区中的每一个之间形成空气断开。

图11图示依照本描述的一个实现方式的计算设备200。计算设备200容纳板202。板可以包括若干微电子组件，包括但不限于处理器204、至少一个通信芯片206a、206b、易失性存储器208（例如dram）、非易失性存储器210（例如rom）、闪速存储器212、图形处理器或cpu214、数字信号处理器（未示出）、密码处理器（未示出）、芯片集216、天线、显示器（触摸屏显示器）、触摸屏控制器、电池、音频编解码器（未示出）、视频编解码器（未示出）、功率放大器（amp）、全球定位系统（gps）设备、罗盘、加速度计（未示出）、陀螺仪（未示出）、扬声器（未示出）、相机和大容量存储设备（未示出）（诸如硬盘驱动器、致密盘（cd）、数字通用盘（dvd）等）。任何微电子组件可以物理和电气地耦合到板202。在一些实现方式中，微电子组件中的至少一个可以是处理器204的部分。

通信芯片使得能够实现用于数据去往和来自计算设备的传送的无线通信。术语“无线”及其派生物可以用于描述电路、设备、系统、方法、技术、通信信道等，其可以通过经由非固态介质的调制电磁辐射的使用来传送数据。该术语不暗示相关联的设备不包含任何线路，尽管在一些实施例中它们可能不包含。通信芯片可以实现若干无线标准或协议中的任何一个，包括但不限于wi-fi（ieee802.11族）、wimax（ieee802.16族）、ieee802.20、长期演进（lte）、ev-do、hspa+、hsdpa+、hsupa+、edge、gsm、gprs、cdma、tdma、dect、蓝牙、其派生物，以及被指定为3g、4g、5g及以上的任何其他无线协议。计算设备可以包括多个通信芯片。例如，第一通信芯片可以专用于诸如wi-fi和蓝牙之类的较短程无线通信，并且第二通信芯片可以专用于诸如gps、edge、gprs、cdma、wimax、lte、ev-do和其他之类的较长程无线通信。

术语“处理器”可以指代处理来自寄存器和/或存储器的电子数据以将该电子数据变换成可以存储在寄存器和/或存储器中的其他电子数据的任何设备或设备的部分。

计算设备400内的任何微电子组件可以包括导电连接器，其包括：导电接合区之上的电介质材料层、穿过电介质材料层延伸到导电接合区的部分的开口、开口的侧壁上和导电接合区上的屏障衬垫、以及屏障衬垫上的贵金属，如本文所描述的。

在各种实现方式中，计算设备可以是膝上型电脑、上网本、笔记本电脑、超级本、智能电话、平板电脑、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、机顶盒、娱乐控制单元、数码相机、便携式音乐播放器或数字视频记录器。在另外的实现方式中，计算设备可以是处理数据的任何其他电子设备。

要理解的是，本描述的主题不一定限于图1-11中图示的具体应用。主题可以应用于其他微电子器件和组装件应用，如本领域技术人员将理解的。

以下示例关于另外的实施例，其中示例1是一种导电连接器，包括导电接合区之上的电介质材料层、穿过电介质材料层延伸到导电接合区的部分的开口、开口的侧壁上和导电接合区上的屏障衬垫，以及屏障衬垫上的贵金属。

在示例2中，示例1的主题可以可选地包括，贵金属包括从包括以下各项的组选择的材料：钌、铂、钯、铑、铼和铱。

在示例3中，示例1的主题可以可选地包括，屏障衬垫上的贵金属构成屏障衬垫上的保形贵金属层。

在示例4中，示例3的主题可以可选地包括，保形贵金属层上的导电填充材料。

在示例5中，示例4的主题可以可选地包括，导电填充材料包括从包括以下各项的组选择的材料：钴、钌、铂、钯、铼、铱、钼、镍、硅、钨、银，及其合金、硼化物、碳化物、硅化物和氮化物。

在示例6中，示例1的主题可以可选地包括，屏障衬垫上的贵金属填充开口。

在示例7中，示例1至6中的任何一个的主题可以可选地包括，屏障衬垫包括从包括以下各项的组选择的材料：钛、钽、钨和钼及其氮化物。

在示例8中，示例1至6中的任何一个的主题可以可选地包括，导电接合区构成晶体管的部分。

在示例9中，示例8的主题可以可选地包括，晶体管的所述部分包括功函数金属。

在示例10中，示例1至6中的任何一个的主题可以可选地包括，导电接合区构成导电布线的部分。

以下示例关于另外的实施例，其中示例11是一种制作导电连接器的方法，包括在导电接合区之上形成电介质材料层，形成穿过电介质材料层以暴露导电接合区的部分的开口，在开口的侧壁上和在导电接合区的暴露部分上形成屏障衬垫，以及在屏障衬垫上沉积贵金属。

在示例12中，示例11的主题可以可选地包括，沉积贵金属包括沉积从包括以下各项的组选择的材料：钌、铂、钯、铑、铼和铱。

在示例13中，示例11的主题可以可选地包括，在屏障衬垫上沉积贵金属包括在屏障衬垫上形成保形贵金属层。

在示例14中，示例13的主题可以可选地包括，在保形贵金属层上沉积导电填充材料。

在示例15中，示例14的主题可以可选地包括，沉积导电填充材料包括沉积从包括以下各项的组选择的材料：钴、钌、铂、钯、铼、铱、钼、镍、硅、钨、银，及其合金、硼化物、碳化物、硅化物和氮化物。

在示例16中，示例11的主题可以可选地包括，在屏障衬垫上沉积贵金属包括利用贵金属填充开口。

在示例17中，示例11至16中的任何一个的主题可以可选地包括，形成屏障衬垫包括由从包括以下各项的组选择的材料形成屏障衬垫：钛、钽、钨、钼及其氮化物。

在示例18中，示例11至16中的任何一个的主题可以可选地包括，在导电接合区之上形成电介质材料层包括：在导电接合区之上形成电介质材料层，其中导电接合区构成晶体管的部分。

在示例19中，示例18的主题可以可选地包括，在导电接合区之上形成电介质材料层包括：在导电接合区之上形成电介质材料层，其中导电接合区构成晶体管的部分，其由功函数金属制造。

在示例20中，示例11至16中的任何一个的主题可以可选地包括，在导电接合区之上形成电介质材料层包括：在导电接合区之上形成电介质材料层，其中导电接合区构成晶体管的部分，导电接合区构成导电布线的部分。

以下示例关于另外的实施例，其中示例21是一种电子系统，包括板和附接到板的微电子组件，其中微电子组件和板中的至少一个包括导电连接器，所述导电连接器包括导电接合区之上的电介质材料层、穿过电介质材料层延伸到导电接合区的部分的开口、开口的侧壁上和导电接合区上的屏障衬垫，以及屏障衬垫上的贵金属。

在示例22中，示例21的主题可以可选地包括，贵金属包括从包括以下各项的组选择的材料：钌、铂、钯、铑、铼和铱。

在示例23中，示例21的主题可以可选地包括，屏障衬垫上的贵金属构成屏障衬垫上的保形贵金属层。

在示例24中，示例23的主题可以可选地包括，保形贵金属层上的导电填充材料。

在示例25中，示例24的主题可以可选地包括，导电填充材料包括从包括以下各项的组选择的材料：钴、钌、铂、钯、铼、铱、钼、镍、硅、钨、银，及其合金、硼化物、碳化物、硅化物和氮化物。

在示例26中，示例21的主题可以可选地包括，屏障衬垫上的贵金属填充开口。

在示例27中，示例21至26中的任何一个的主题可以可选地包括，屏障衬垫包括从包括以下各项的组选择的材料：钛、钽、钨、钼及其氮化物。

在示例28中，示例21至26中的任何一个的主题可以可选地包括，导电接合区构成晶体管的部分。

在示例29中，示例28的主题可以可选地包括，晶体管的所述部分包括功函数金属。

在示例30中，示例21至26中的任何一个的主题可以可选地包括，导电接合区构成导电布线的部分。

因此已经详细描述了本描述的实施例，要理解的是，由随附权利要求限定的本描述不受以上描述中阐述的特定细节限制，因为其许多明显变型是可能的而不脱离其精神或范围。