用于高深宽比填充的半导体反流处理制造技术

用于高深宽比填充的半导体反流处理，一种用于至少部分填充工件上的部件的方法包括以下步骤：获得包括部件的工件，所述部件具有在约10到约80的范围内的高深宽比；将第一共形导电层沉积在部件中；和热处理工件以使第一共形导电层在部件中反流。

【技术实现步骤摘要】
用于高深宽比填充的半导体反流处理
本公开内容涉及用于在微电子工件上的具有高深宽比(aspectratio)的部件中（例如，在穿透硅过孔（ThroughSiliconVia）（TSV）部件中）电化学沉积导电材料（例如金属，例如，铜（Cu）、钴（Co）、镍（Ni）、金（Au）、银（Ag）、锰（Mn）、锡（Sn）、铝（Al）及以上各物的合金）的方法。
技术介绍
TSV沉积通常针对产生穿过工件的垂直互连体，用于与其他工件上的互连体的上下连接。在TSV集成(TSVintegration)的一个非限制实例中，沉积金属以填充TSV过孔，然后研磨晶片的背部直到暴露过孔的底部为止，从而产生用于过孔的第二连接点。然而，应理解，其他类型的TSV集成也在本公开内容的范围内。典型TSV部件具有直径可在约1微米到约15微米的范围内和深度可在约20微米到约120微米的深度范围内的尺寸。部件开口通常较大以使电镀能够达到显著深度。即使考虑到较大开口，TSV部件通常仍具有非常高的深宽比。TSV工艺可包括过孔蚀刻、绝缘体及阻挡层沉积、种晶层沉积、金属填充及化学机械抛光（CMP）。TSV部件中的沉积物可包括介电层、阻挡层、种晶层及填充层。在一个实例中，TSV沉积物可包括种晶层中的铜、填充层中的铜或以上两者中的铜。因为铜易于扩散到介电材料中，所以阻挡层可用于使铜沉积物与介电材料分隔开。然而，应理解，除了对于铜来说可以不需要阻挡层之外，对于其他金属沉积物来说，也可以不需要阻挡层。阻挡层通常由耐火金属或耐火化合物构成，例如，钛（Ti）、钽（Ta）、氮化钛（TiN），氮化钽（TaN）等。其他合适的阻挡层材料可包括锰（Mn）及氮化锰（MnN）。通常使用称为物理气相沉积（PVD）的沉积技术形成阻挡层，但也可通过使用其他沉积技术（例如，化学气相沉积（CVD）或原子层沉积（ALD））形成阻挡层。在TSV应用中，阻挡层厚度通常可为约到约（约50nm到约400nm）。种晶层可沉积在阻挡层上。然而，还应理解，直接在阻挡层上(directonbarrier)（DOB）沉积也在本公开内容的范围内，所述直接在阻挡层上（DOB）沉积例如是在由合金或共沉积（co-deposited）金属构成的阻挡层以及在所属领域的技术人员所熟知和/或所使用的其他阻挡层上的沉积，互连金属可沉积在由合金或共沉积金属构成的所述阻挡层上而不需要单独的种晶层，所述互连金属例如是钛钌（TiRu）、钽钌（TaRu）、钨钌（WRu）。在一个非限制实例中，种晶层可为铜种晶层。作为另一非限制实例，种晶层可为铜合金种晶层，例如，铜锰合金、铜钴合金或铜镍合金。在将铜沉积于部件中的情况下，对于种晶层有数个示例性选择。第一，种晶层可为PVD铜种晶层。参见例如用于说明包括PVD铜种晶沉积的工艺的图3。种晶层还可通过使用其他沉积技术（例如CVD或ALD）形成。第二，种晶层可为堆叠膜，例如，衬垫层及PVD种晶层。衬垫层是用在阻挡层与PVD种晶之间缓解不连续种晶问题并改善PVD种晶粘附力的材料。衬垫通常是贵金属，例如钌（Ru）、铂（Pt）、钯（Pd）和锇（Os），但该系列还可包括钴（Co）和镍（Ni）。当前，CVDRu及CVDCo是常见的衬垫；然而，衬垫层也可通过使用其他沉积技术（例如，ALD或PVD）形成。第三，种晶层可为二次种晶层。二次种晶层类似于衬垫层，是因为二次种晶层通常由贵金属（例如Ru、Pt、Pd和Os）形成，但该系列还可包括Co及Ni和最常见的CVDRu及CVDCo。（像种晶层及衬垫层一样，二次种晶层还可通过使用其他沉积技术（例如ALD或PVD）形成）。不同之处在于：二次种晶层用作种晶层，而衬垫层是介于阻挡层与PVD种晶之间的中间层。参见例如用于说明包括二次种晶沉积的工艺的图5及图6，所述二次种晶沉积之后分别是图5中的ECD种晶沉积，如下文所描述的那样，和图6中的快闪物沉积（flashdeposition）。（“快闪物”沉积主要是在部件的区域（field）上及底部处，没有显著沉积在部件侧壁上）。在TSV应用中，种晶层厚度通常可为约到约（约200nm到约800nm）。由于过孔的高深宽比，在过孔的侧面及底部可靠地沉积种晶层（尤其是使用PVD技术）可能很具挑战性。就这一方面，种晶层中的不连续经常产生，这能够导致典型缺陷（例如，过孔中夹断（pinch-off）和底侧壁空隙（void））。在已根据上述实例中的一个实例沉积种晶层之后，部件可包括种晶层增强（SLE）层，所述种晶层增强（SLE）层是沉积金属（例如，厚度约（100nm）的铜）的薄层。SLE层也被称为电化学沉积种晶（或ECD种晶）。参见例如用于说明包括PVD种晶沉积及ECD种晶沉积的工艺的图4。参见例如用于说明包括二次种晶沉积及ECD种晶沉积的工艺的图5。如图4及图5中所见，ECD种晶可为共形沉积（conformallydeposited）层。通常使用包括浓度很低的铜乙二胺（EDA）络合物的碱性化学品(basicchemistry)沉积ECD铜种晶。还可使用其他铜络合物（例如，柠檬酸铜、酒石酸铜、尿素铜等）沉积ECD铜种晶，且可在约2到约11、约3到约10的pH范围内或在约4到约10的pH范围内沉积ECD铜种晶。在已根据上述实例中的一个实例沉积种晶层之后（所述种晶层可能也包括可选的ECD种晶），例如，可使用酸性沉积化学品在部件中执行传统的ECD填充及覆盖（cap）。传统的ECD铜酸性化学品可包括例如硫酸铜、硫酸、甲磺酸、盐酸及有机添加剂（例如，促进剂（accelerator）、抑制剂(suppressor)及调平剂(leveler)）。已发现铜的电化学沉积是沉积铜金属化层最经济的方式。除了在经济上可行外，ECD沉积技术提供实质上自下而上（例如，非共形）金属填充，所述金属填充在机械上和电气上适用于互连结构。已证明传统的ECD填充，尤其是具有高深宽比的部件（像TSV部件）中的传统ECD填充是很困难的。举例来说，部件的高深宽比和种晶层中的不连续极大地增加了过孔中的底侧壁空隙形成和部件顶部处夹断的机会。为了避免过孔中的空隙形成和夹断，TSV过孔中的传统ECD填充由于填充TSV过孔所需金属的量的缘故而通常是缓慢的过程，有时花费几小时来部分填充过孔，并仍证明由于过孔中的空隙形成的缘故而难以填充。因此，存在对用于高深宽比部件（例如，TSV部件）的改善的部件填充工艺的需要。
技术实现思路
提供此
技术实现思路
从而以简化形式来介绍构思的选择，在下文具体实施方式中进一步描述所述构思。本
技术实现思路
不意在识别所要求保护的客体的关键特征，亦不意在用作确定所要求保护的客体的范围的辅助内容。根据本公开内容的一个实施方式，提供一种用于至少部分填充工件上的部件的方法。所述方法通常包括以下步骤：获得包括部件的工件，所述部件具有在约10到约80的范围内的高深宽比；将第一共形导电层沉积在所述部件中；和热处理所述工件以使所述第一共形导电层在所述部件中反流(reflow)。根据本公开内容的另一实施方式，提供一种用于至少部分填充工件上的部件的方法。所述方法通常包括以下步骤：获得包括部件的工件，所述部件具有在约10到约80的范围内的高深宽比；将阻挡层沉积在所述部件中；将第一导电层在所述阻挡层之后沉积在所述部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于至少部分填充工件上的部件的方法，所述方法包括以下步骤：（a）获得包括部件的工件，所述部件具有在约10到约80的范围内的高深宽比；（b）将第一共形导电层沉积在所述部件中；和（c）热处理所述工件以使所述第一共形导电层在所述部件中反流。

【技术特征摘要】
2012.04.26 US 61/638,856;2013.03.13 US 13/801,8601.一种用于至少部分填充工件上的部件的方法，所述方法包括以下步骤：(a)获得包括部件的工件，所述部件具有在10到80的范围内的高深宽比；(b)将第一共形导电层电化学沉积在所述部件中；(c)热处理所述工件以使所述第一共形导电层在250℃到350℃的温度范围内反流到所述部件中，以便以反流的导电层至少部分地填充所述部件；(d)在所述反流的第一共形导电层之后电化学沉积第二共形导电层；和(e)热处理所述工件以使所述第二共形导电层反流到所述部件中。2.根据权利要求1所述的方法，其中热处理所述工件的步骤减少所述部件填充中的空隙。3.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：在沉积所述第一共形导电层之前，将阻挡层沉积在所述部件中。4.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：在沉积所述第一共形导电层之前，将导电种晶层沉积在所述部件中。5.根据权利要求4所述的方法，其中用于所述种晶层的金属选自由以下各物组成的群组：铜、钴、镍、金、银、锰、锡、铝、钌和以上各物的合金。6.根据权利要求1所述的方法，其中用于所述第一共形导电层的金属选自由以下各物组成的群组：铜、钴、镍、金、银、锰、锡、铝、和以上各物的合金。7.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：在所述第二共形导电层之后沉积第三共形导电层，并且热处理所述工件以使所述第三共形导电层反流。8.根据权利要求4所述的方法，其中所述种晶层选自由以下各物组成的群组：种晶、二次种晶、和种晶与衬垫的堆叠膜。9.根据权利要求1所述的方法，其中所反流的第二共形导电层部分地或者完全地填充所述部件。10.根据权利要求1所述的方法，其中使用包括至少一个铜络合物的化学品沉积所述第一共形导电层，...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊斯梅尔·T·埃迈什，罗伯特·C·林克，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：