包括界面电迁移阻挡层的接合衬垫及其制造方法与流程

技术特征：
1.一种结构，所述结构包括第一半导体管芯，其中所述第一半导体管芯包括：第一衬垫级介电层，所述第一衬垫级介电层嵌入第一接合衬垫并且位于第一衬底上方，其中所述第一接合衬垫中的每个第一接合衬垫位于所述第一衬垫级介电层中的相应衬垫腔内并且包括：第一金属衬里，所述第一金属衬里包括第一金属衬里材料并且接触所述相应衬垫腔的侧壁；第一金属填充材料部分，所述第一金属填充材料部分嵌入所述第一金属衬里中；和金属电迁移阻挡层，所述金属电迁移阻挡层接触所述第一金属填充材料部分并且邻接所述第一金属衬里。2.根据权利要求1所述的结构，其中所述第一金属衬里和所述金属电迁移阻挡层的组合包封所述第一金属填充材料部分。3.根据权利要求1所述的结构，其中所述第一衬垫级介电层的远侧表面位于与所述金属电迁移阻挡层的远侧表面相同的水平平面内。4.根据权利要求1所述的结构，其中：所述第一金属衬里包括内部侧壁；所述内部侧壁的远侧区在第一界面处接触所述金属电迁移阻挡层；并且所述内部侧壁的近侧区在位于与所述第一界面相同的二维平面内的第二界面处接触所述第一金属填充材料部分。5.根据权利要求1所述的结构，其中所述第二界面从包括所述金属电迁移阻挡层的远侧水平表面的水平平面垂直偏移垂直间距，所述垂直间距大于所述金属电迁移阻挡层的厚度。6.根据权利要求1所述的结构，其中所述第一金属衬里和所述金属电迁移阻挡层之间的接触区域具有位于包括所述第一衬垫级介电层的远侧表面的水平平面内的上部边缘。7.根据权利要求6所述的结构，其中所述第一金属填充材料部分的外围区从包括所述第一衬垫级介电层的所述远侧表面的所述水平平面垂直凹陷垂直凹陷距离，所述垂直凹陷距离大于所述金属电迁移阻挡层的厚度。8.根据权利要求1所述的结构，其中：所述第一金属衬里材料包括金属氮化物材料；所述第一金属填充材料部分包括铜或铜合金；并且所述金属电迁移阻挡层包括选自tan、tin、wn、ta、ti、w、ru或它们的合金的至少一种材料。9.根据权利要求1所述的结构，其中外围凹槽位于所述第一接合衬垫中的每个第一接合衬垫的外围部分中的所述金属电迁移阻挡材料上方。10.根据权利要求1所述的结构，所述金属电迁移阻挡层通过所述第一金属衬里与所述第一衬垫级介电层横向间隔开。11.根据权利要求1所述的结构，所述结构进一步包含第二半导体管芯，所述第二半导体管芯包含接合到所述第一接合衬垫中的相应一个第一接合衬垫的第二接合衬垫。12.根据权利要求11所述的结构，其中所述第二接合衬垫中的每个第二接合衬垫包括：第二金属衬里，所述第二金属衬里包括第二金属衬里材料；和
第二金属填充材料部分，所述第二金属填充材料部分接触所述第二金属衬里和所述金属电迁移阻挡层中的相应一个金属电迁移阻挡层。13.根据权利要求12所述的结构，其中：所述第二金属衬里材料包括金属氮化物材料；所述第二金属填充材料部分包括铜或铜合金；并且所述第一接合衬垫中的每个第一接合衬垫内的金属电迁移阻挡层和第一金属衬里的整个远侧表面与所述第二金属填充材料部分中的一个第二金属填充材料部分的水平表面接触。14.根据权利要求11所述的结构，其中：所述第一半导体管芯和所述第二半导体管芯中的一者进一步包括存储器管芯，所述存储器管芯含有三维存储器器件；并且所述第一半导体管芯和所述第二半导体管芯中的另一者进一步包括控制电路，所述控制电路被配置为控制所述三维存储器器件的操作。15.一种形成结构的方法，所述方法包括：在第一衬底上方形成第一衬垫级介电层；在所述第一衬垫级介电层中形成衬垫腔；在所述第一衬垫级介电层中的每个衬垫腔内形成第一过程中接合衬垫，所述第一过程中接合衬垫包括第一金属衬里和第一金属填充材料部分；使所述第一金属填充材料部分中的每个第一金属填充材料部分垂直凹陷；以及在所述第一金属填充材料部分的垂直凹陷表面上形成金属电迁移阻挡层，其中形成包括相应的第一金属衬里、相应的第一金属填充材料部分和相应的金属电迁移阻挡层的第一金属衬垫。16.根据权利要求15所述的方法，所述方法进一步包括：在所述第一金属填充材料部分的垂直凹陷表面上形成第一连续金属电迁移阻挡层；以及从开口外部去除所述第一连续金属电迁移阻挡层的部分，其中所述第一连续金属电迁移阻挡层的剩余部分包括所述金属电迁移阻挡层。17.根据权利要求16所述的方法，所述方法进一步包括从水平平面上方去除所述第一衬垫级介电层的部分，所述水平平面包括所述第一连续金属电迁移阻挡层的水平延伸部分的远侧水平表面，所述远侧水平表面上覆所述第一金属填充材料部分的所述垂直凹陷表面，其中，所述第一金属填充材料部分的所述垂直凹陷表面相对于包括所述第一衬垫级介电层的顶部表面的水平平面凹陷的垂直凹陷距离大于所述金属电迁移阻挡层的厚度。18.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一过程中接合衬垫通过以下方式形成：在所述第一衬垫级介电层中的所述衬垫腔的外围区处形成第一连续金属衬里；在所述第一连续金属衬里上形成第一连续金属填充材料层；以及从包括所述第一衬垫级介电层的顶部表面的水平平面上方去除所述第一连续金属填充材料层和所述第一连续金属衬里的部分，其中所述第一连续金属填充材料层和所述第一连续金属衬里的剩余连续材料部分包括所述第一过程中接合衬垫。
19.根据权利要求15所述的方法，其中：所述金属电迁移阻挡层位于第一半导体管芯上；所述第一金属填充材料部分包括第一金属填充材料，所述第一金属填充材料包括铜或铜合金；并且所述金属电迁移阻挡层包括选自tan、tin、wn、ta、ti、w、ru或它们的合金的至少一种材料。20.根据权利要求19所述的方法，所述方法进一步包括：提供包括第二接合衬垫的第二半导体管芯；以及将所述第二接合衬垫接合到所述第一接合衬垫中的相应一个第一接合衬垫，其中所述金属电迁移阻挡层中的每个金属电迁移阻挡层接触所述第二接合衬垫中的相应一个第二接合衬垫，并且其中所述第一金属填充材料部分通过所述金属电迁移阻挡层与所述第二接合衬垫垂直间隔开。

技术总结
本发明提供一种包括第一衬垫级介电层的半导体管芯，该第一衬垫级介电层嵌入第一接合衬垫并位于第一衬底上方。该第一接合衬垫中的每个第一接合衬垫位于该第一衬垫级介电层中的相应衬垫腔内。该第一接合衬垫中的每个第一接合衬垫包括：第一金属衬里，该第一金属衬里含有第一金属衬里材料并接触该相应衬垫腔的侧壁；第一金属填充材料部分，该第一金属填充材料部分嵌入该第一金属衬里中；和金属电迁移阻挡层，该金属电迁移阻挡层接触该第一金属填充材料部分并邻接该第一金属衬里。充材料部分并邻接该第一金属衬里。充材料部分并邻接该第一金属衬里。


技术研发人员：吴晨 P
受保护的技术使用者：桑迪士克科技有限责任公司
技术研发日：2020.06.01
技术公布日：2022/7/10