用于从种晶层表面去除污染的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于从种晶层表面去除污染的系统和方法。在本公开内容的一个实施方式中，一种用于在工件上电化学沉积的方法包括：(a)获得工件，所述工件包括特征结构；(b)将第一导电层沉积在所述特征结构中；(c)将所述工件移动至集成式电化学沉积镀覆工具，所述集成式电化学沉积镀覆工具配置用于氢自由基H*表面处理和电化学沉积；(d)在所述镀覆工具的处理腔室中，使用氢自由基H*表面处理来处理所述第一导电层，从而产生经处理的第一导电层；以及(e)将所述工件保持在相同镀覆工具中，并且在所述镀覆工具的电化学沉积腔室中，将第二导电层沉积于所述特征结构中的所述经处理的第一导电层上。

【技术实现步骤摘要】

本公开内容设及一种。
技术介绍
通常，半导体器件是通过在半导体基板（如娃晶片）上形成电路的制造工艺来制 造的。通常在基板上沉积金属（如铜）W便形成电路。可使用金属阻挡层来防止铜离子扩 散到周围材料中。随后，可将种晶层沉积在阻挡层上，W促进铜互连（interconnect)式锻 覆。 近来，已经引入其他金属（如钉和钻）作为种晶层材料来补充常用铜种晶层。钉、 钻和铜可单独或组合地用来形成种晶层堆叠。使用钉或钻作为种晶层的一个缺点是快速氧 化的趋势。在种晶层上形成的天然（native)氧化物层并非是用于互连金属锻覆的最理想 的表面，对于小尺寸的镶嵌填充特征结构（诸如通孔和沟槽），例如宽度测量为小于50nm的 特征结构而言尤其如此。因此，在开始互连金属沉积工艺前还原氧化物层是有利的。 因此，需要一种用于还原在种晶层上形成的氧化物层的改进工艺。
技术实现思路
本
技术实现思路
提供用来W简化形式介绍在W下【具体实施方式】中更详细描述的一些 概念。
技术实现思路
并非旨在标识要求保护的主题的关键特征，也并非旨在帮助确定要求保护 的主题的范围。 根据本公开内容的一个实施方式，提供一种用于在工件上金属沉积的方法。所述 方法包括：(a)获得工件，所述工件包括特征结构（fea化re);化）将第一导电层沉积在所 述特征结构中；(C)将所述工件移动至集成式电化学沉积锻覆工具，所述集成式电化学沉 积锻覆工具配置用于氨自由基H*表面处理和电化学沉积；（d)在所述锻覆工具的处理腔室 中，使用氨自由基H*表面处理来处理所述第一导电层，从而产生经处理的第一导电层；W 及（e)将所述工件保持在相同锻覆工具中，并且在所述锻覆工具的电化学沉积腔室中，将 第二导电层沉积于所述特征结构中的所述经处理的第一导电层上。 根据本公开内容的另一实施方式，提供一种用于在工件上进行金属沉积的方法。 所述方法包括：(a)获得工件，所述工件包括具有可W小于50皿的特征结构尺寸的特征结 构；化）将种晶层沉积在所述特征结构中，其中所述种晶层是选自由W下项组成的组：CVD 钻、CVD钉，W及PVD、ALD和CVD铜；（C)将所述工件移动至集成式电化学沉积锻覆工具，所 述集成式电化学沉积锻覆工具配置用于氨自由基H*表面处理和电化学沉积；（d)在所述锻 覆工具的处理腔室中，使用氨自由基H*表面处理来处理所述种晶层，从而产生经处理的第 一导电层；W及（e)将所述工件保持在相同锻覆工具中，并且在所述锻覆工具的电化学沉 积腔室中，将金属层沉积在所述特征结构中的所述种晶层上。 在本文所述任何方法中，处理所述第一导电层可包括：利用等离子体腔室中生成 的氨自由基H*进行处理。 在本文所述任何方法中，其中处理所述第一导电层可包括：利用热丝所生成的氨 自由基H*进行处理。 在本文所述任何方法中，所述第一导电层可选自由W下项组成的组：钻、钉、铜、 儀、铜儘、铜钻、铜侣、铜儀及前述材料的合金。 在本文所述任何方法中，所述第一导电层可小于;W0A。。 在本文所述任何方法中，所述特征结构尺寸可小于50nm。 在本文所述任何方法中，所述特征结构进一步可包括在沉积所述第一导电层前沉 积的阻挡层或粘附增强层。 在本文所述任何方法中，所述氨自由基H*表面处理可还原在所述第一导电层上 形成的氧化物。 在本文所述任何方法中，所述氨自由基H*表面处理可从所述第一导电层的表面 去除残余的碳。 在本文所述任何方法中，所述氨自由基册表面处理可在室溫至约250°C的溫度范 围内进行。 在本文所述任何方法中，所述氨自由基H*腔室中的氨浓度可在2 %至10 %的范围 内。 在本文所述任何方法中，所述氨自由基H*腔室中的氨浓度可为100%。 在本文所述任何方法中，所述氨自由基H*表面处理可在IOmT至200mT的压力范 围内进行。 在本文所述任何方法中，所述氨自由基H*表面处理可在大气压或亚大气压的压 力范围内进行。 在本文所述任何方法中，所述热丝溫度可W大于1000°C。 在本文所述任何方法中，所述氨自由基H*表面处理可在400W或1200W的功率范 围内进行。 在本文所述任何方法中，其进一步包括使所述工件在所述锻覆工具的所述处理腔 室中退火。 在本文所述任何方法中，所述工件可在所述第一导电层沉积于所述特征结构中后 和在氨自由基H*表面处理前暴露于氮环境。在本文所述任何方法中，所述工件可在氨自由基H*表面处理后和在所述第二导 电层沉积于所述特征结构中的所述经处理的第一导电层上前暴露于氮环境。 在本文所述任何方法中，所述第一导电层的氧化可通过暴露于氮环境来减缓。【附图说明】 结合附图，参考W下【具体实施方式】，将更容易了解本公开内容的前述方面及许多 伴随优点，其中： 图1示意性地说明根据本公开内容的一个实施方式的微特征结构工件的横截面 图； 图2A-沈示意性地说明与形成图1的工件的示例方法相对应的工艺序列，如本文 中所述； 图3示意性地说明根据本公开内容的另一实施方式的微特征结构工件的横截面 图； 图4示意性地说明供用于根据本公开内容的实施方式的方法的氨离子等离子体 腔室； 图5示意性地说明供用于根据本公开内容的另一实施方式的方法的电化学沉积 锻覆工具； 图6A和图6B是根据先前已研发的工艺（图6A)和根据本公开内容的实施方式 (图她）锻覆的晶片的TEM比较图像； 图7A、图7B和图7C是根据先前已研发的工艺（图7A和图7C)和根据本公开内容 的实施方式（图7B)锻覆的晶片的TEM比较图像；W及 图8示意性地说明供用于根据本公开内容的另一实施方式的方法的另一电化学 沉积锻覆工具。【具体实施方式】 本公开内容设及用于在微电子工件的特征结构（诸如沟槽或通孔，尤其在镶嵌应 用中）中电化学沉积导电材料的方法，所述导电材料例如为金属，诸如铜（化)、钻（Co)、儀 (Ni)、金（Au)、银（Ag)、儘（Mn)、锡（Sn)、侣（AU及前述材料的合金。 本公开内容的实施方式设及工件（诸如半导体晶片、器件或用于处理工件的处理 组件）及其处理方法。术语"工件"、"晶片"或"半导体晶片"是指任何平坦的介质或制品， 包括半导体晶片及其他基板或晶片、玻璃、掩模，W及光学或存储器介质、MEMS基板，或具有 微电、微机械或微机电器件的任何其他工件。 根据本公开内容的方法通常设及形成具有已去除氧化物和碳污染物的改进的种 晶层的微特征结构工件的方法。可W通过参考图1来最合适地理解根据本公开内容的方法 构造的工件的示例性示意图。示例工件20通常包括基板22,所述基板具有阻挡层24、位于 阻挡层24上的种晶层26 W及位于种晶层26上的金属层30。根据本公开内容的实施方式， 表示为和描述为种晶层26的层可为第一导电层，表示为和描述为金属层30的层可为第二 导电层。 本文所述方法用于将金属或金属合金沉积在工件的特征结构（包括沟槽和通孔） 中。在本公开内容的一个实施方式中，该工艺可用于小型特征结构，例如当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在工件上进行金属沉积的方法，所述方法包括：(a)获得工件，所述工件包括特征结构；(b)将第一导电层沉积在所述特征结构中；(c)将所述工件移动至集成式电化学沉积镀覆工具，所述集成式电化学沉积镀覆工具配置用于氢自由基H*表面处理和电化学沉积；(d)在所述镀覆工具的处理腔室中，使用氢自由基H*表面处理来处理所述第一导电层，从而产生经处理的第一导电层；以及(e)将所述工件保持在相同镀覆工具中，并且在所述镀覆工具的电化学沉积腔室中，将第二导电层沉积于所述特征结构中的所述经处理的第一导电层上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗伊·沙维夫，伊斯梅尔·T·埃迈什，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US