專利名稱：電子器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子器件的制造方法，具體涉及制造諸如半導(dǎo)體器件、液晶顯示設(shè)備或印制電路板的電子器件的方法，其中改進(jìn)了形成鍍膜的過程。
背景技術(shù)：
近年來，在例如半導(dǎo)體器件中使用了低電阻率的銅線。通過例如下述方法形成銅線。第一步，在半導(dǎo)體襯底上的絕緣膜中形成溝槽等，接著在絕緣膜的包括溝槽的表面上形成銅膜。然后，對(duì)銅膜進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)以在形成于絕緣膜中的溝槽內(nèi)保留銅層從而形成掩埋布線。
過去通常利用電解銅電鍍方法形成銅膜，因?yàn)殡娊怆婂冦~膜在溝槽等的凹進(jìn)部分中顯示出很高的掩埋特性并可以簡(jiǎn)化制造過程從而降低制造成本。
然而，在利用電解銅電鍍方法形成鍍銅膜的過程中，在溝槽以外的其它區(qū)域沉積和聚集了過量的鍍銅膜。圖10示出了這種情形。更具體地說，在形成于半導(dǎo)體襯底51上的底層膜52中形成溝槽(或孔)53，接著在包括溝槽53的底層膜52上形成諸如銅層的種子層54。然后，對(duì)整個(gè)表面進(jìn)行電解銅電鍍處理以在種子層54的表面上沉積和聚集鍍銅膜55。同時(shí)，在溝槽53正上方的區(qū)域發(fā)生了超出統(tǒng)一膜厚的膜生長(zhǎng)，結(jié)果在底層膜52的溝槽53以外的表面上沉積和聚集了包括臺(tái)階部分的過量鍍銅膜56。
在此情形下，需要通過CMP處理除去在溝槽53以外的區(qū)域中形成的過量鍍銅膜。自然地，CMP過程需要長(zhǎng)的時(shí)間，降低了生產(chǎn)率。還應(yīng)該注意，其中絕緣膜由例如很易碎的低k膜構(gòu)成，進(jìn)行很長(zhǎng)時(shí)間的CMP處理犧牲了所述過程的自由度和余量。例如，會(huì)損壞絕緣膜。
在此情形下，在PCT/US99/25656 WO 00/26443中公開了一種方法，其中使在CMP處理中使用的諸如拋光板的部件與被施加電鍍處理的半導(dǎo)體襯底接觸，并在電解電鍍處理的同時(shí)或期間，間斷地進(jìn)行膜拋光以抑制膜的生長(zhǎng)。
然而，上述現(xiàn)有技術(shù)只示出了一種方法，其中在電解電鍍處理的同時(shí)或期間，間斷地拋光電解電鍍膜。應(yīng)該注意，上述現(xiàn)有技術(shù)中所公開的方法不能克服現(xiàn)有技術(shù)中所固有的問題，所述問題為在電解電鍍處理期間在底層膜的溝槽以外的表面上沉積具有臺(tái)階部分的過量鍍銅膜。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種電子器件的制造方法，包括在基礎(chǔ)部件的表面上形成凹進(jìn)部分；在基礎(chǔ)部件的在其上形成鍍膜的表面上形成導(dǎo)電種子層；以及在這樣的條件下把所述種子層作為公共電極進(jìn)行電解電鍍處理以形成鍍膜在基礎(chǔ)部件的所述凹進(jìn)部分中存在的加速電解電鍍的物質(zhì)的量大于在基礎(chǔ)部件的表面上的量。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種電子器件的制造方法，包括在基礎(chǔ)部件的表面上形成凹進(jìn)部分；在基礎(chǔ)部件的在其上形成鍍膜的表面上形成導(dǎo)電種子層；以及在這樣的條件下把所述種子層作為公共電極進(jìn)行電解電鍍處理以形成鍍膜在基礎(chǔ)部件的包括所述凹進(jìn)部分的表面上提供加速電解電鍍的物質(zhì)，并優(yōu)先從基礎(chǔ)部件的表面除去加速電解電鍍的物質(zhì)，以使從基礎(chǔ)部件的表面除去加速電解電鍍的物質(zhì)的除去率顯著高于從凹進(jìn)部分中除去加速電解電鍍的物質(zhì)的除去率。
此外，根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，提供了一種電子器件的制造方法，包括在基礎(chǔ)部件的表面上形成凹進(jìn)部分；在基礎(chǔ)部件的在其上形成鍍膜的表面上形成導(dǎo)電種子層；以及在這樣的條件下把所述種子層作為公共電極進(jìn)行電解電鍍處理以形成鍍膜在基礎(chǔ)部件的所述凹進(jìn)部分以外的表面上形成抑制電解電鍍的物質(zhì)。


圖1A和1B的截面圖共同示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，把加速電解銅電鍍的物質(zhì)保留在位于凹進(jìn)部分中的種子層上的過程；圖2的截面圖示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，把加速電解銅電鍍的物質(zhì)保留在位于凹進(jìn)部分中的種子層上的另一種方法；圖3A到3C的截面圖共同示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，在位于表面的種子層上形成一層抑制電解銅電鍍的物質(zhì)的過程；圖4的截面圖示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，在位于表面的種子層上形成一層抑制電解銅電鍍的物質(zhì)的另一種方法；圖5A到5D的截面圖共同示出了本發(fā)明的實(shí)例1的制造半導(dǎo)體器件的過程；圖6的截面圖示出了在比較實(shí)例1中用于在位于第二絕緣膜的包括導(dǎo)通孔和溝槽的表面上的種子層上形成鍍銅膜的電解銅電鍍處理后的狀態(tài)；圖7的截面圖示出了在本發(fā)明的實(shí)例2中用于在位于第二絕緣膜的包括導(dǎo)通孔和溝槽的表面上的種子層上形成鍍銅膜的電解銅電鍍后的狀態(tài)；圖8的截面圖示出了在本發(fā)明的實(shí)例3中用于在位于第二絕緣膜的包括導(dǎo)通孔和溝槽的表面上的種子層上形成鍍銅膜的電解銅電鍍后的狀態(tài)；圖9的截面圖示出了在本發(fā)明的實(shí)例4中用于在位于第二絕緣膜的包括導(dǎo)通孔和溝槽的表面上的種子層上形成鍍銅膜的電解銅電鍍后的狀態(tài)；以及圖10的截面圖示出了鍍銅膜的狀態(tài)，包括如下情形其中利用傳統(tǒng)方法對(duì)具有溝槽的底層膜進(jìn)行電解銅電鍍。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將詳細(xì)說明本發(fā)明的一些實(shí)施例。
(第一實(shí)施例)在第一實(shí)施例中，將詳細(xì)說明制造電子器件的方法，包括通過電解銅電鍍處理形成鍍銅布線層的過程，例如制造半導(dǎo)體器件(大規(guī)模集成電路)的方法。
(第一步)在基礎(chǔ)部件的表面形成凹進(jìn)部分后，至少在基礎(chǔ)部件的在其上形成鍍膜的表面上形成導(dǎo)電種子層。
本發(fā)明的本實(shí)施例中使用的基礎(chǔ)部件包括例如通過形成覆蓋諸如硅襯底的半導(dǎo)體襯底的絕緣膜制備的結(jié)構(gòu)。更具體地說，本發(fā)明的實(shí)施例中使用的基礎(chǔ)部件包括例如1)通過形成直接與半導(dǎo)體襯底的表面接觸的第一絕緣膜制備的基礎(chǔ)部件；2)通過在半導(dǎo)體襯底的表面上依次形成第一絕緣膜、第一布線層和第二絕緣膜制備的基礎(chǔ)部件；以及3)通過在半導(dǎo)體襯底的表面上依次形成第一絕緣膜、第一布線層、第二絕緣膜、第二布線層和第三絕緣膜制備的基礎(chǔ)部件。
在上述的基礎(chǔ)部件2)中，第一布線層可以包括在第一絕緣膜中掩埋的過孔填充。
在本發(fā)明的本實(shí)施例中形成的絕緣膜包括例如硅氧化物膜、硼磷硅玻璃膜(BPSG膜)、磷硅玻璃膜(PSG膜)、SiOF膜、有機(jī)旋涂玻璃膜、聚酰亞胺膜和低k膜。
在基礎(chǔ)部件的表面上形成的凹進(jìn)部分包括例如溝槽、孔、凹槽和它們的結(jié)合?？缀桶疾鄣男螤钍强梢赃x擇的。例如，孔和凹槽的形狀可以為圓柱形、截錐形、反截錐形或矩形柱形。溝槽的形狀也是可以選擇的。例如，溝槽可以具有平底部分，或具有類似研缽或圓屋頂?shù)男螤睢?br> 在電解銅電鍍過程中，導(dǎo)電種子層充當(dāng)公共電極的功能，將在后面對(duì)其進(jìn)行說明。理想的種子層由例如銅或鎳構(gòu)成并具有10到20nm的厚度。此外，種子層可以通過例如濺射方法形成。
順便提及，在基礎(chǔ)部件的凹進(jìn)部分中形成由銅構(gòu)成的布線層時(shí)，可以在形成種子層之前形成導(dǎo)電勢(shì)壘層以抑制形成布線層的銅擴(kuò)散。導(dǎo)電勢(shì)壘層可以是由例如鉭、鎢、鈦或其氮化物構(gòu)成的單層結(jié)構(gòu)或?qū)臃e結(jié)構(gòu)。
(第二步)在這樣的條件下把種子層作為公共電極進(jìn)行電解銅電鍍處理以形成鍍銅膜允許在基礎(chǔ)部件的凹進(jìn)部分中存在的加速電解銅電鍍的物質(zhì)的量大于在基礎(chǔ)部件的表面上的量。
第二步中重要的是使在基礎(chǔ)部件的凹進(jìn)部分中存在的加速電解銅電鍍的物質(zhì)的量大于在基礎(chǔ)部件的表面上的量。換句話說，重要的是在基礎(chǔ)部件的凹進(jìn)部分中的加速電解銅電鍍的物質(zhì)的單位面積的濃度(或密度)高于在基礎(chǔ)部件的表面上的加速電解銅電鍍的物質(zhì)的單位面積的濃度。
用于電解銅電鍍處理的銅電鍍?nèi)芤汉凶鳛榛境煞值牧蛩徙~鹽。銅電鍍?nèi)芤汉形⒘康睦琨}酸、通常被稱為聚合物或抑制物(suppresser)的諸如聚氧乙烯的高分子量化合物、含硫的化合物以及含氮的化合物。使用這些添加劑是為了改善在諸如孔或溝槽的凹進(jìn)部分中電解電鍍銅層的掩埋特性，改善鍍銅層的表面光澤，以及改善鍍銅層的機(jī)械強(qiáng)度和耐電強(qiáng)度。
含硫化合物用來加速形成鍍銅膜的速率并如此被稱為電解銅電鍍加速劑。本發(fā)明使用的電解銅電鍍加速劑包括例如磺化丙基二硫化物[HO3S(CH2)3SS(CH2)3SO3H∶SPS]。
含氮化合物被稱為例如平衡劑(leveler)，作為具有離子特性的電鍍抑制劑并用來緩和在膜表面上形成的微小的不平整和擦痕。
順便提及，各種方式中使用的電鍍成分依賴于電鍍液的制造商，并沒有準(zhǔn)確地對(duì)電鍍成分的使用進(jìn)行歸類。然而，添加到電解液中用來增加電鍍金屬的電沉積電壓的添加劑通常被歸類為例如聚合物、抑制物和平衡劑，以及用來降低電沉積電壓的添加劑，即用來促進(jìn)電鍍的添加劑通常被歸類為例如電解電鍍加速劑。
在基礎(chǔ)部件的凹進(jìn)部分中的電解銅電鍍加速劑的，即用于加速電解銅電鍍的物質(zhì)的，單位面積的濃度理想為在基礎(chǔ)部件的表面上的電解銅電鍍加速劑的單位面積的濃度的至少5倍，更理想為至少200倍。
通過如下方式可以使基礎(chǔ)部件的凹進(jìn)部分中的電解銅電鍍加速劑的量大于基礎(chǔ)部件的表面上的電解銅電鍍加速劑的量例如，(1)在電解銅電鍍處理之前在基礎(chǔ)部件的凹進(jìn)部分中提供電解銅電鍍加速劑，或(2)有選擇地連續(xù)地或間隔地除去電解銅電鍍加速劑，該電解銅電鍍加速劑是通過使用含有電解銅電鍍加速劑的電解銅電鍍?nèi)芤哼M(jìn)行電解銅電鍍時(shí)從電解銅電鍍?nèi)芤褐刑峁┑交A(chǔ)部件的表面上的。現(xiàn)在將詳細(xì)說明上述方法(1)和(2)。
(1)如圖1A所示，制備被例如絕緣膜1覆蓋的半導(dǎo)體襯底2等的基礎(chǔ)部件，然后在基礎(chǔ)部件的絕緣膜1的表面4上形成凹進(jìn)部分3。然后，在絕緣膜1的包括凹進(jìn)部分3的表面4上形成種子層5。在形成種子層5后，通過例如具有電解銅電鍍加速劑的水溶液的旋轉(zhuǎn)涂覆方法涂覆種子層5的整個(gè)表面，然后烘干涂層以在與絕緣膜1的凹進(jìn)部分3和表面4對(duì)應(yīng)的種子層5上沉積電解銅電鍍加速劑顆粒6。在水溶液中的電解銅電鍍加速劑顆粒的濃度的范圍理想為0.001到10重量％之間。然后，如圖1B所示，通過物理、化學(xué)和光化學(xué)方法中的至少一種方法除去位于絕緣膜1的表面4上的種子層5上的電解銅電鍍加速劑顆粒6以在位于絕緣膜1的凹進(jìn)部分3中的種子層5上保留電解銅電鍍加速劑顆粒6。
1-1)物理除去方法使刷子與位于絕緣膜1的表面4上的種子層5滑動(dòng)接觸以通過掃刷效應(yīng)除去電解銅電鍍加速劑顆粒6。
在此方法中，可以使用毛翅(fin)或織物(web)代替刷子。也可以利用純水使刷子膨脹并使膨脹的刷子與位于絕緣膜1的表面4上的種子層5滑動(dòng)接觸。在這種情況下，通過掃刷效應(yīng)和由純水產(chǎn)生的稀釋效應(yīng)除去電解銅電鍍加速劑顆粒6。
1-2)物理/化學(xué)除去方法把含有硫磺酸的水溶液和過氧化氫溶液注入高硬度的海綿材料，并使特別的海綿材料與位于絕緣膜1的表面4上的種子層5滑動(dòng)接觸。在這種情況下，物理地和化學(xué)地除去電解銅電鍍加速劑顆粒6。
1-3)光化學(xué)除去方法用短波長(zhǎng)的紫外燈傾斜照射位于凹進(jìn)部分3的上部的種子層5的表面和絕緣膜1的表面4，以優(yōu)先分解位于絕緣膜1的表面4上的種子層5上的電解銅電鍍加速劑顆粒6，從而在位于絕緣膜1的凹進(jìn)部分3中的種子層5上保留電解銅電鍍加速劑顆粒6?？梢园凑绽绨歼M(jìn)部分3的縱橫比合適地選擇燈的照射角。
可以交替進(jìn)行除去過程和電解銅電鍍處理。
通過上述的預(yù)處理以在位于基礎(chǔ)部件的凹進(jìn)部分中的種子層上保留電解銅電鍍加速劑顆粒后，進(jìn)行電解銅電鍍處理，優(yōu)選使用含有低濃度的電解銅電鍍加速劑的電解銅電鍍?nèi)芤哼M(jìn)行電解銅電鍍處理。在這種情況下，在基礎(chǔ)部件的整個(gè)凹進(jìn)部分中掩埋電解電鍍銅層，并形成從基礎(chǔ)部件的表面算起厚度較小的電解電鍍銅層以使包括凹進(jìn)部分的正上方區(qū)域的鍍銅層的表面平面化。
更具體地說，在掩埋鍍銅膜的初始階段，通過在凹進(jìn)部分中保留電解銅電鍍加速劑加速在位于基礎(chǔ)部件的凹進(jìn)部分中的種子層上電解電鍍銅膜的沉積和生長(zhǎng)，從而可以抑制在凹進(jìn)部分，特別是小凹進(jìn)部分的正上方區(qū)域電解電鍍銅膜的過量沉積和聚集。結(jié)果，可以優(yōu)先在基礎(chǔ)部件的凹進(jìn)部分中沉積和掩埋電解電鍍銅膜以使電解電鍍銅膜的表面變成平面。同時(shí)，可以抑制在位于基礎(chǔ)部件的表面4上的種子層上電解電鍍銅膜的過量沉積。接著在基礎(chǔ)部件的整個(gè)凹進(jìn)部分中掩埋電解電鍍銅膜，并形成從基礎(chǔ)部件的表面算起厚度較小的電解電鍍銅膜以使鍍銅膜的包括凹進(jìn)部分的正上方區(qū)域的表面平面化。
順便提及，在銅電鍍?nèi)芤褐械碾娊忏~電鍍加速劑不必與預(yù)先涂覆的電解銅電鍍加速劑完全等量。
(2)如圖2所示，制備被例如絕緣膜1覆蓋的半導(dǎo)體襯底2等的基礎(chǔ)部件，然后在絕緣膜1的表面4上形成凹進(jìn)部分3，然后，在絕緣膜1的包括凹進(jìn)部分3的表面4上形成種子層5，接著，使用含有電解銅電鍍加速劑的電解銅電鍍?nèi)芤哼M(jìn)行電解銅電鍍處理。在進(jìn)行電解銅電鍍處理中，使諸如刷子7的除去部件與位于絕緣膜1的表面4上的種子層5的表面連續(xù)地或間隔地滑動(dòng)接觸，以有選擇地除去從電解銅電鍍?nèi)芤褐刑峁┑轿挥诮^緣膜1的表面4上的種子層5的表面上的電解銅電鍍加速劑6。結(jié)果，如圖2所示，在掩埋鍍銅膜的初始階段加速了在位于凹進(jìn)部分3中的種子層5上的電解電鍍銅膜8的沉積和生長(zhǎng)。另一方面，可以抑制位于絕緣膜1的表面4上的種子層5上電解電鍍銅膜8的過量沉積。此外，除去在凹進(jìn)部分3的正上方區(qū)域在電解電鍍銅膜的表面上聚集的電解銅電鍍加速劑，從而可以抑制在凹進(jìn)部分3，特別是小凹進(jìn)部分的正上方區(qū)域電解電鍍銅膜的過量沉積和聚集。結(jié)果，可以優(yōu)先在基礎(chǔ)部件的凹進(jìn)部分3中沉積和掩埋電解電鍍銅膜以使電解電鍍銅膜的表面變成平面。接著在基礎(chǔ)部件的整個(gè)凹進(jìn)部分3中掩埋電解電鍍銅膜8，并形成從基礎(chǔ)部件的表面4算起厚度較小的電解電鍍銅膜8以使鍍銅膜8的包括凹進(jìn)部分3的正上方區(qū)域的表面平面化。
在上述的方法中，可以使用毛翅或織物代替刷子7。
(第三步)在通過上述的電解銅電鍍處理在基礎(chǔ)部件的凹進(jìn)部分中掩埋鍍銅膜后進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)處理，以從基礎(chǔ)部件的表面拋光并除去過量的鍍銅膜，從而在基礎(chǔ)部件的凹進(jìn)部分中形成諸如掩埋布線或過孔填充的布線層。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，注意力集中在這樣的情況，在過量銅膜的生長(zhǎng)中涉及到諸如磺化丙基二硫化物(SPS)的電解銅電鍍加速劑，所述過量銅膜通過電解電鍍形成于基礎(chǔ)部件的凹進(jìn)部分的正上方區(qū)域。在此情形下，可以使位于基礎(chǔ)部件的凹進(jìn)部分中的種子層上的電解銅電鍍加速劑的量大于位于基礎(chǔ)部件的表面上的種子層上的電解銅電鍍加速劑的量。結(jié)果，可以在基礎(chǔ)部件的整個(gè)凹進(jìn)部分中掩埋電解電鍍銅膜，并形成從基礎(chǔ)部件的表面算起厚度較小的電解電鍍銅膜，以使包括凹進(jìn)部分的正上方區(qū)域的鍍銅膜的表面平面化。下面指出本發(fā)明的第一實(shí)施例產(chǎn)生的顯著效果(i)由于可以形成從基礎(chǔ)部件的表面算起厚度較小的電解電鍍銅膜，以使包括凹進(jìn)部分的正上方區(qū)域的鍍銅膜的表面平面化，可以縮短在電解銅電鍍處理后用于形成銅布線層的CMP處理所需的時(shí)間。結(jié)果，可以縮短形成銅布線層所需的時(shí)間，從而提高半導(dǎo)體器件等的電子器件的生產(chǎn)率，并如此降低了電子器件的制造成本。也可以降低CMP處理期間排出的銅的量以減輕污水處理的負(fù)擔(dān)。
(ii)其中使用具有低介電常數(shù)的低k膜作為絕緣膜，在絕緣膜中形成了諸如溝槽或孔的凹進(jìn)部分，在電解銅電鍍處理后因?yàn)榈蚹膜很易碎，如果CMP處理進(jìn)行很長(zhǎng)時(shí)間，低k膜容易被損壞或弄破。
然而，在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，如上面(i)中指出的那樣可以縮短CMP處理時(shí)間。因此，可以形成諸如掩埋布線或過孔填充的銅布線層且不損壞和弄破低k膜。因此，可以降低相鄰布線層之間的電容以提高信號(hào)傳輸速率并制造可靠性高的半導(dǎo)體器件等的電子器件。
(iii)由于本發(fā)明的第一實(shí)施例可以形成從基礎(chǔ)部件的表面算起厚度較小的電解電鍍銅膜，以使包括凹進(jìn)部分的正上方區(qū)域的鍍銅膜的表面平面化，與傳統(tǒng)方法相比，可以縮短電解銅電鍍處理所需的時(shí)間。因此，可以提高半導(dǎo)體器件等的電子器件的生產(chǎn)率。
(第二實(shí)施例)在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，將詳細(xì)說明制造例如半導(dǎo)體器件(大規(guī)模集成電路)的電子器件的方法，包括通過電解銅電鍍處理形成鍍銅布線層的過程。
(第一步)在基礎(chǔ)部件的表面形成凹進(jìn)部分后，至少在基礎(chǔ)部件的在其上形成鍍銅的表面上形成導(dǎo)電種子層。
用于第二實(shí)施例的基礎(chǔ)部件、凹進(jìn)部分和種子層基本上與前面結(jié)合第一實(shí)施例說明的那些相同。
(第二步)在基礎(chǔ)部件的凹進(jìn)部分以外的表面上形成一層抑制電解銅電鍍的物質(zhì)，并把種子層作為公共電極進(jìn)行電解銅電鍍處理以優(yōu)先在基礎(chǔ)部件的凹進(jìn)部分中形成鍍銅膜。
現(xiàn)在將詳細(xì)介紹在基礎(chǔ)部件的凹進(jìn)部分以外的表面上形成一層抑制電解銅電鍍的物質(zhì)的方法。
(1)如圖3A所示，制備被例如絕緣膜1覆蓋的半導(dǎo)體襯底2等的基礎(chǔ)部件，并在絕緣膜1的表面4上形成凹進(jìn)部分3。然后，在絕緣膜1的包括凹進(jìn)部分3的表面4上形成種子層5。在形成種子層5后，用掩膜9覆蓋與絕緣膜1的包括凹進(jìn)部分3的表面4相應(yīng)的種子層5，接著將掩膜9平面化。然后，如圖3B所示，蝕刻掩膜9以在位于凹進(jìn)部分3中的種子層5的部分上保留掩膜9，并使位于絕緣膜1的表面4上的種子層5的部分暴露于外界。下一步，對(duì)位于絕緣膜1的表面4上并被暴露于外界的種子層5進(jìn)行氧化處理，以形成一層抑制電解銅電鍍的氧化層(氧化銅層)10。此外，除去掩膜9以使位于絕緣膜1的凹進(jìn)部分3中的種子層5暴露于外界。
形成氧化膜后被除去的掩膜理想由相對(duì)于氧化膜具有高蝕刻選擇比的材料構(gòu)成。更具體地說，掩膜理想由例如光刻膠膜或旋涂玻璃膜構(gòu)成。
可以通過例如反應(yīng)離子刻蝕方法蝕刻掩膜。如果蝕刻過程中蝕刻氣體的一部分為氧氣，可以在基礎(chǔ)部件(絕緣膜)的表面上的種子層被暴露于外界后進(jìn)行氧化處理。
可以這樣進(jìn)行氧化處理使例如臭氧水、臭氧氣體、氧氣、氧等離子體或過氧化氫水溶液與被暴露表面上的種子層反應(yīng)。
如果在氧化處理中，在整個(gè)厚度方向氧化位于基礎(chǔ)部件的被暴露表面上的種子層，種子層被依賴于凹進(jìn)部分的形狀的氧化層電隔離，導(dǎo)致種子層失去作為公共電極的功能。在這種情況下，需要在種子層的表面區(qū)域形成氧化層，并在隨后的電解銅電鍍處理中把相反一側(cè)的種子層部分作為公共電極。
其中種子層具有20到200nm的厚度，氧化層的厚度理想為10nm。應(yīng)該注意，在這一點(diǎn)上，在形成氧化層時(shí)沒有被氧化的種子層的那部分的厚度理想為至少10nm。
可以利用氮化物處理或氮氧化物處理代替氧化處理。
(2)如圖3A所示，通過與上面(1)所述的基本上相同的方法在被例如絕緣膜1覆蓋的半導(dǎo)體襯底2等的基礎(chǔ)部件的絕緣膜1的表面4上形成凹進(jìn)部分3。然后，在包括凹進(jìn)部分3的絕緣膜1的表面4上形成種子層5，接著用掩膜9覆蓋與包括凹進(jìn)部分3的表面4相對(duì)應(yīng)的種子層5并隨后使掩膜9平面化。下一步，蝕刻掩膜9以在位于絕緣膜1的凹進(jìn)部分3中的種子層5的部分上保留掩膜9，并使位于絕緣膜1的表面4上的種子層5的部分暴露于外界。然后，在位于絕緣膜1的被暴露表面4上的種子層5的部分上形成一層抑制電解銅電鍍的有機(jī)材料層。此外，除去掩膜以使位于絕緣膜1的凹進(jìn)部分3中的種子層5暴露于外界。
可以通過例如使注入了有機(jī)材料的硬海綿與基礎(chǔ)部件的表面滑動(dòng)接觸的方法，在位于基礎(chǔ)部件(絕緣層1)的表面上的種子層上形成有機(jī)材料層。
本發(fā)明中使用的有機(jī)材料包括例如油和脂肪、甘油、以及碳氟聚合物。
也可以使用作為電解銅電鍍?nèi)芤撼煞值母叻肿恿炕衔?抑制物)或平衡劑代替有機(jī)材料。
(3)在被絕緣膜覆蓋的半導(dǎo)體襯底等的基礎(chǔ)部件的絕緣膜的表面上形成凹進(jìn)部分。然后，在絕緣膜的包括凹進(jìn)部分的表面上形成種子層后，可以相對(duì)于基礎(chǔ)部件以小的角度有方向性地使絕緣材料流動(dòng)，以優(yōu)先在位于絕緣膜的表面上的種子層上形成一層抑制電解銅電鍍的絕緣膜。
上述絕緣材料包括例如硅氧化物、硅氮化物、以及碳氟聚合物。
可以利用例如高頻濺射等的濺射方法、電子回旋共振方法或感應(yīng)激勵(lì)線圈等離子體方法使絕緣材料有方向性地流動(dòng)。
當(dāng)絕緣材料的方向性(各向異性)不足時(shí)，可以利用濺射或使用準(zhǔn)直儀的長(zhǎng)距離濺射(long-throw sputter)得到進(jìn)一步改善的效果，在準(zhǔn)直儀中在濺射靶和襯底之間安裝具有高縱橫比的通道。例如，如圖4所示，在被絕緣膜1覆蓋的半導(dǎo)體襯底2等的基礎(chǔ)部件的絕緣膜1中形成直徑為30μm、深度為200μm的高縱橫比的孔(凹進(jìn)部分)3。然后，在包括凹進(jìn)部分3的表面4上形成種子層5。在形成種子層5后，把半導(dǎo)體襯底2設(shè)置在距石英靶500mm的位置，并利用在石英靶和半導(dǎo)體襯底2之間安裝有準(zhǔn)直儀11的高頻濺射方法在種子層5上形成膜。襯底2繞它自己的軸旋轉(zhuǎn)同時(shí)在靶的軸和襯底2的軸之間保持1°的角度。通過該特殊處理，可以在表面4上和絕緣膜1的孔(凹進(jìn)部分)3中形成約0.5μm(30μm×tan1°)范圍內(nèi)的硅氧化膜12。
在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，可以在進(jìn)行電解銅電鍍處理時(shí)在基礎(chǔ)部件的表面上形成一層抑制電解銅電鍍的物質(zhì)，并把種子層作為公共電極進(jìn)行電解銅電鍍處理以優(yōu)先在基礎(chǔ)部件的凹進(jìn)部分中形成鍍銅膜?，F(xiàn)在將詳細(xì)說明在基礎(chǔ)部件的表面上形成一層抑制電解銅電鍍的物質(zhì)的方法。
(4)在包括凹進(jìn)部分的基礎(chǔ)部件的表面上形成種子層。然后，在使用電解銅電鍍?nèi)芤哼M(jìn)行電解銅電鍍處理中，使注入有油和脂肪、高分子量化合物(抑制物)或平衡劑的高硬度的海綿材料與位于基礎(chǔ)部件的表面上的種子層連續(xù)地或間隔地滑動(dòng)接觸，以在基礎(chǔ)部件的表面提供抑制電解銅電鍍的物質(zhì)。
如上面(1)到(3)中所述，可以形成在基礎(chǔ)部件的整個(gè)凹進(jìn)部分中掩埋的電解電鍍銅膜，以使包括凹進(jìn)部分的正上方區(qū)域的鍍銅膜的表面平面化到與下表面基本同一水平在預(yù)處理以在位于基礎(chǔ)部件的不包括凹進(jìn)部分的表面上的種子層上形成一層抑制電解銅電鍍的物質(zhì)后，利用電解銅電鍍處理獲得的基礎(chǔ)部件的表面。
更具體地說，在掩埋鍍銅膜的初始階段，利用抑制電解銅電鍍的物質(zhì)抑制了在位于襯底的不包括凹進(jìn)部分的表面上的種子層上鍍銅膜的沉積，從而抑制鍍銅膜的過量沉積。同時(shí)，優(yōu)先在位于凹進(jìn)部分中的種子層上進(jìn)行鍍銅膜的沉積和生長(zhǎng)以抑制凹進(jìn)部分(特別是小凹進(jìn)部分)的正上方區(qū)域電解電鍍銅膜的過量沉積和聚集。結(jié)果，在使鍍銅膜的表面平面化到與基礎(chǔ)部件的不包括凹進(jìn)部分的表面基本同一水平的狀態(tài)下，可以優(yōu)先在基礎(chǔ)部件的凹進(jìn)部分中沉積和掩埋電解電鍍銅膜。然后，可以在基礎(chǔ)部件的整個(gè)凹進(jìn)部分中掩埋并形成電解電鍍銅膜，以使包括凹進(jìn)部分的正上方區(qū)域的鍍銅膜的表面平面化到與基礎(chǔ)部件的不包括凹進(jìn)部分的表面基本上同一水平。
還應(yīng)該注意，如上面(4)所述，在通過在基礎(chǔ)部件的包括凹進(jìn)部分的表面上形成種子層進(jìn)行電解銅電鍍處理中，通過在基礎(chǔ)部件的不包括凹進(jìn)部分的表面上連續(xù)地或間隔地提供抑制電解銅電鍍的物質(zhì)，可以形成從基礎(chǔ)部件的不包括凹進(jìn)部分的表面算起厚度很小的在基礎(chǔ)部件的整個(gè)凹進(jìn)部分中掩埋的電解電鍍銅層，以使包括凹進(jìn)部分的正上方區(qū)域的鍍銅層的表面平面化。
更具體地說，在掩埋鍍銅膜的初始階段，利用提供的抑制電解銅電鍍的物質(zhì)抑制或阻止在基礎(chǔ)部件的不包括凹進(jìn)部分的表面上鍍銅膜的沉積，從而抑制或阻止了鍍銅層的過量沉積。同時(shí)，優(yōu)先進(jìn)行位于凹進(jìn)部分中的種子層上的鍍銅膜的沉積和生長(zhǎng)以抑制凹進(jìn)部分(特別是小凹進(jìn)部分)的正上方區(qū)域電解電鍍銅膜的過量沉積和聚集。結(jié)果，在使鍍銅膜的表面平面化的狀態(tài)下，可以優(yōu)先在基礎(chǔ)部件的凹進(jìn)部分中沉積和掩埋電解電鍍銅膜。然后，可以距基礎(chǔ)部件的不包括凹進(jìn)部分的表面很小的厚度內(nèi)在基礎(chǔ)部件的整個(gè)凹進(jìn)部分中掩埋電解電鍍銅膜，以使包括凹進(jìn)部分的正上方區(qū)域的鍍銅膜的表面平面化。
順便提及，如上面(1)到(4)所述，在使用含有諸如磺化丙基二硫化物(SPS)的電解銅電鍍加速劑的電解銅電鍍?nèi)芤哼M(jìn)行電解銅電鍍處理的情況下，通過鍍銅膜的沉積提高了在位于凹進(jìn)部分中的種子層上鍍銅膜的沉積和生長(zhǎng)速率，從而更加有效地抑制凹進(jìn)部分(特別是小凹進(jìn)部分)的正上方區(qū)域電解電鍍銅膜的過量沉積和聚集。
(第三步)
在通過上述電解銅電鍍處理，在基礎(chǔ)部件的凹進(jìn)部分中掩埋鍍銅膜后進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)處理，以拋光并除去基礎(chǔ)部件表面過量的鍍銅膜，從而在基礎(chǔ)部件的凹進(jìn)部分中形成諸如掩埋布線或過孔填充的布線層。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，通過在位于基礎(chǔ)部件的不包括凹進(jìn)部分的表面上的種子層上形成一層抑制電解銅電鍍的物質(zhì)，可以形成在基礎(chǔ)部件的整個(gè)凹進(jìn)部分中掩埋的電解電鍍銅膜，并使包括凹進(jìn)部分的正上方區(qū)域的表面平面化到與基礎(chǔ)部件的不包括凹進(jìn)部分的表面基本上同一水平(或電解電鍍銅膜具有從基礎(chǔ)部件的表面算起很小的厚度，并使包括凹進(jìn)部分的正上方區(qū)域的表面平面化)。下面指出在本發(fā)明的第二實(shí)施例中由特定處理產(chǎn)生的顯著效果(i)由于可以形成從基礎(chǔ)部件的表面算起厚度很小的電解電鍍銅膜以使包括凹進(jìn)部分的正上方區(qū)域的鍍銅膜的表面平面化，可以縮短在電解銅電鍍處理后用于形成銅布線層的CMP處理所需的時(shí)間。結(jié)果，可以縮短形成銅布線層所需的時(shí)間，從而提高了半導(dǎo)體器件等的電子器件的生產(chǎn)率，并如此降低了電子器件的制造成本。也可以降低CMP處理期間排出的銅的量以減輕污水處理的負(fù)擔(dān)。
(ii)當(dāng)使用具有低介電常數(shù)的低k膜作為絕緣膜，在絕緣膜中形成了諸如溝槽或孔的凹進(jìn)部分時(shí)，在電解銅電鍍處理后因?yàn)榈蚹膜很易碎，如果CMP處理進(jìn)行很長(zhǎng)時(shí)間，低k膜容易被損壞或弄破。
然而，在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，如上面(i)中指出的，可以縮短CMP處理時(shí)間。因此，可以形成諸如掩埋布線或過孔填充的銅布線層且不損壞和弄破低k膜。此外，可以降低相鄰布線層之間的電容以提高信號(hào)傳輸速率并制造可靠性高的半導(dǎo)體器件等的電子器件。
(iii)由于本發(fā)明的第二實(shí)施例可以形成從基礎(chǔ)部件的表面算起厚度較小的電解電鍍銅膜，以使包括凹進(jìn)部分的基礎(chǔ)部件的正上方區(qū)域的鍍銅膜的表面平面化，與傳統(tǒng)方法相比，可以縮短電解銅電鍍處理所需的時(shí)間。此外，可以提高半導(dǎo)體器件等的電子器件的生產(chǎn)率。
順便提及，上述本發(fā)明的第一和第二實(shí)施例中的任何一個(gè)都可以直接作為制造例如大規(guī)模集成電路的半導(dǎo)體器件的方法，包括通過電解銅電鍍處理形成鍍銅布線層的過程。然而，本發(fā)明并不局限于這些特定的情形。例如，本發(fā)明的方法也可以同樣用于包括用于芯片堆疊的電解電鍍過程的半導(dǎo)體器件的制造方法、包括通過電解電鍍處理形成布線的過程的液晶顯示部件的制造方法、以及包括通過電解電鍍處理形成布線層的過程的印制電路板的制造方法。
此外，通過電解電鍍處理形成的鍍膜也不局限于鍍銅膜。本發(fā)明的方法也可同樣用于各種金屬鍍膜，例如銅與另一種金屬的合金、以及金、銀、鎳、硼和錫的鍍膜的形成。
現(xiàn)在將參考

本發(fā)明的一些實(shí)例。
(實(shí)例1)如圖5A所示，在其上預(yù)先形成有源區(qū)(沒示出)的半導(dǎo)體襯底21上利用例如等離子體CVD方法形成厚度為0.4μm的由SiO2構(gòu)成的第一絕緣膜22，接著在第一絕緣膜22中形成溝槽23。順便提及，在上述有源區(qū)中形成諸如晶體管和電容的有源部件。然后，在含氮?dú)夂蜌鍤獾臍夥障峦ㄟ^濺射鈦在溝槽23的底部形成作為導(dǎo)電勢(shì)壘層的TiN膜24，接著通過使用含WF6和SiH4的膜形成氣體的DVD方法在溝槽23內(nèi)形成由鎢構(gòu)成的掩埋布線(下布線)25。
下一步，如圖5B所示，在包括掩埋布線25的第一絕緣膜22的表面上利用例如等離子體CVD方法形成厚度為0.6μm的由SiO2構(gòu)成的第二絕緣膜26。然后，在第二絕緣膜26上通過光刻形成包括孔的抗蝕圖形(沒示出)，其中在形成連接上布線和下布線的導(dǎo)通孔的部分形成所述孔，接著把抗蝕圖形作為掩膜利用反應(yīng)離子蝕刻(RIE)方法各向異性地蝕刻第二絕緣膜26以形成導(dǎo)通孔27。然后，再次通過光刻形成包括孔的另一個(gè)抗蝕圖形(沒示出)，其中所述孔位于形成溝槽的部分，接著在導(dǎo)通孔27的位置和導(dǎo)通孔27以外的其它部分各向異性地蝕刻第二絕緣膜26以在第二絕緣膜26中形成多個(gè)溝槽28。順便提及，在導(dǎo)通孔27的位置，以與導(dǎo)通孔27連通的方式形成溝槽28。每個(gè)這樣的溝槽28的深度大約為導(dǎo)通孔27的深度的一半，例如0.3μm。也形成了最大寬度為例如20μm的溝槽(沒示出)。此外，如圖5B所示，在第二絕緣膜26的包括導(dǎo)通孔27和溝槽28的表面上通過磁控管濺射方法形成例如20nm厚的由氮化鉭構(gòu)成的導(dǎo)電勢(shì)壘層29，接著在導(dǎo)電勢(shì)壘層29上形成例如100nm厚的由銅構(gòu)成的種子層30。
下一步，通過旋轉(zhuǎn)涂覆方法，用含有1重量％的作為電解銅電鍍加速劑的磺化丙基二硫化物[HO3S(CH2)3SS(CH2)3SO3HSPS]的水溶液涂覆在第二絕緣膜26的包括導(dǎo)通孔27和溝槽28的表面上的種子層30。在半導(dǎo)體襯底21的表面被干燥后，使利用少量純水弄濕的清洗刷與位于不包括導(dǎo)通孔27和溝槽28的區(qū)域的種子層30的表面滑動(dòng)接觸，以優(yōu)先在位于導(dǎo)通孔27和溝槽28中的種子層30的表面上保留SPS。然后，把在其上保留SPS的半導(dǎo)體襯底21浸入銅電解液，并在種子層30上施加負(fù)電壓以使電流從種子層30和在種子層30對(duì)面安裝的陽(yáng)極之間的銅電解液中流過。銅電解液這樣配制在1L水中溶解約50g的硫磺酸、約200g的五水硫酸銅、約50ppm的鹽酸、以及痕量的諸如乙二醇的各種添加劑。使用電流密度為1mA/cm2到60mA/cm2的DC電流或脈沖電流進(jìn)行電解銅電鍍。在20mA/cm2的電流密度下，沉積率為約0.4μm/min，沉積率的變化依賴于電流密度。
通過上述的電解銅電鍍處理，如圖5C所示，優(yōu)先在位于在其上保留SPS的導(dǎo)通孔27和溝槽28中的種子層30的表面上沉積和聚集銅，以在位于第二絕緣膜26的包括導(dǎo)通孔27和溝槽28的表面上的種子層30上形成鍍銅膜31。
發(fā)現(xiàn)鍍銅膜31在溝槽28的開口部分和鍍銅膜31的表面之間具有0.4μm的厚度A，即溝槽28正上方的厚度，并在位于第二絕緣膜26的不包括導(dǎo)通孔27和溝槽28的表面上的種子層30的表面和鍍銅膜31的表面之間具有0.4μm的厚度B。換句話說，在導(dǎo)通孔27和溝槽28的整個(gè)區(qū)域掩埋鍍銅膜31，鍍銅膜31具有從位于第二絕緣膜26的表面上的種子層30的表面算起0.4μm的較小厚度，且鍍銅膜31在包括溝槽28的正上方區(qū)域的整個(gè)區(qū)域具有平整表面。
此外，形成鍍銅膜31所需的時(shí)間為65秒，其中鍍銅膜31填充了寬度為20μm的整個(gè)溝槽并從第二絕緣膜26的表面的種子層30的表面向上略微突出。
下一步，如圖5D所示，對(duì)鍍銅膜31進(jìn)行CMP處理，然后對(duì)位于第二絕緣膜26的不包括導(dǎo)通孔27和溝槽28的表面上的種子層30和導(dǎo)電勢(shì)壘層29進(jìn)行CMP處理，以在第二絕緣膜26中形成由銅構(gòu)成的掩埋布線(上層布線)33并形成由銅構(gòu)成的通過過孔填充32與下層布線25電連接的另一掩埋布線(上層布線)33，從而獲得理想的半導(dǎo)體器件。
(比較實(shí)例1)形成種子層30后，如實(shí)例1那樣進(jìn)行電解銅電鍍處理，其中沒有使用磺化丙基二硫化物(SPS)涂層和清潔刷。如圖6所示，通過電解銅電鍍處理，在位于第二絕緣膜26的包括導(dǎo)通孔27和溝槽28的表面的種子層30的表面上形成了鍍銅膜34。
發(fā)現(xiàn)如此形成的鍍銅膜34在溝槽28的開口部分和鍍銅膜34的表面之間具有1.1μm的厚度A，即溝槽28正上方的厚度，并在位于第二絕緣膜26的不包括導(dǎo)通孔27和溝槽28的表面上的種子層30的表面和鍍銅膜34的表面之間具有0.7μm的厚度B。此外，形成特定鍍銅膜34所需時(shí)間為115秒。
下一步，如實(shí)例1那樣，對(duì)鍍銅膜34以及位于第二絕緣膜26的表面上的種子層30和導(dǎo)電勢(shì)壘層29進(jìn)行CMP處理，以在第二絕緣膜26中形成由銅構(gòu)成的掩埋布線(上層布線)，未示出，并形成由銅構(gòu)成的通過過孔填充與下層布線電連接的另一掩埋布線(上層布線)，未示出，從而制造半導(dǎo)體器件。
在上述比較實(shí)例1中，無疑在導(dǎo)通孔27和溝槽28中的整個(gè)區(qū)域掩埋鍍銅膜34。然而，在溝槽28的正上方區(qū)域過量地沉積和聚集了厚度為1.1μm的大量鍍銅，并在位于第二絕緣膜26的表面上的種子層30的表面上過量地沉積和聚集了厚度為0.7μm的大量鍍銅。
另一方面，在實(shí)例1中，如圖5C所示，在導(dǎo)通孔27和溝槽28內(nèi)的整個(gè)區(qū)域掩埋鍍銅膜31。此外，抑制了在溝槽28的正上方區(qū)域鍍銅膜31的過量沉積和聚集，因此，在溝槽28的正上方區(qū)域只形成了厚度為0.4μm的鍍銅膜31。此外，抑制了在位于第二絕緣膜26的不包括導(dǎo)通孔27和溝槽28的表面上的種子層30的表面上鍍銅膜31的過量沉積和聚集，因此，在位于第二絕緣膜26的不包括導(dǎo)通孔27和溝槽28的表面上的種子層30的表面上只形成了厚度為0.4μm的鍍銅膜31。換句話說，在實(shí)例1中，抑制了鍍銅膜31的過量沉積和聚集，且在包括溝槽28的正上方區(qū)域的整個(gè)區(qū)域鍍銅膜31具有平整表面。
從實(shí)例1和比較實(shí)例1的比較中明顯看出，與比較實(shí)例1相比，實(shí)例1可以顯著縮短用于形成過孔填充32和掩埋布線(上層布線)33的CMP處理所需的時(shí)間。
還應(yīng)該注意，在實(shí)例1中，如圖5C所示形成鍍銅膜31所需的時(shí)間僅為65秒，與如圖6所示的比較實(shí)例1中形成鍍銅膜34所需的時(shí)間(115秒)相比，顯著縮短了所需的時(shí)間。
(實(shí)例2)使用含有1重量％的磺化丙基二硫化物[HO3S(CH2)3SS(CH2)3SO3HSPS]的水溶液，利用旋轉(zhuǎn)涂覆方法涂覆位于第二絕緣膜26的包括導(dǎo)通孔27和溝槽28的表面上的種子層30，其中在類似于實(shí)例1使用的方法中，磺化丙基二硫化物被用作電解銅電鍍加速劑。在半導(dǎo)體襯底21的表面被干燥后，用短波長(zhǎng)的紫外燈傾斜照射位于第二絕緣膜26的不包括導(dǎo)通孔27和溝槽28的表面上的種子層30的表面。更具體地說，在與半導(dǎo)體襯底21的夾角為2°的方向，用紫外燈照射種子層30的表面。結(jié)果，優(yōu)先分解在位于第二絕緣膜26的表面上的種子層30上的電鍍加速劑SPS，以在位于導(dǎo)通孔27和溝槽28中的種子層30上保留電鍍加速劑SPS。然后，如實(shí)例1那樣進(jìn)行電解銅電鍍處理。
電解銅電鍍處理的結(jié)果是，如圖7所示，在位于導(dǎo)通孔27和溝槽28中的種子層30的表面上，即在其上保留有電鍍加速劑SPS的表面上優(yōu)先沉積和聚集金屬銅，以在位于第二絕緣膜26的包括導(dǎo)通孔27和溝槽28的表面上的種子層30上形成鍍銅膜35。
發(fā)現(xiàn)如此形成的鍍銅層35在導(dǎo)通孔27的開口部分的上邊緣和鍍銅膜35的表面之間具有0.7μm的厚度A，即溝槽28正上方的厚度，并在位于第二絕緣膜26的不包括導(dǎo)通孔27和溝槽28的表面上的種子層30的表面和鍍銅膜35的表面之間具有0.5μm的厚度B。此外，形成鍍銅膜35所需的時(shí)間為83秒，其中鍍銅膜35填充了寬度為20μm的溝槽的整個(gè)區(qū)域并從第二絕緣膜26的表面的種子層30向上略微突出。
下一步，對(duì)鍍銅膜35進(jìn)行CMP處理，然后對(duì)位于第二絕緣膜26的表面上的種子層30和導(dǎo)電勢(shì)壘層29進(jìn)行CMP處理，以在第二絕緣膜中形成由銅構(gòu)成的掩埋布線(上層布線)，未示出，并形成由銅構(gòu)成的通過過孔填充32與下層布線電連接的另一掩埋布線(上層布線)，未示出，從而獲得理想的半導(dǎo)體器件。
根據(jù)實(shí)例2，如圖7所示，在整個(gè)導(dǎo)通孔27和溝槽28中掩埋鍍銅膜35。此外，抑制了在溝槽28的正上方區(qū)域銅的過量沉積和聚集，因此，在溝槽28的正上方區(qū)域只形成了厚度為0.7μm的鍍銅膜35。此外，抑制了在位于第二絕緣膜26的不包括導(dǎo)通孔27和溝槽28的表面上的種子層30的表面上銅的過量沉積和聚集，因此，在位于第二絕緣膜26的不包括導(dǎo)通孔27和溝槽28的表面上的種子層30的表面上只形成了厚度為0.5μm的鍍銅膜35。換句話說，在實(shí)例2中，抑制了鍍銅膜35的過量沉積和聚集，且在包括溝槽28的正上方區(qū)域的整個(gè)區(qū)域鍍銅膜35具有基本上平整的表面。結(jié)果，與比較實(shí)例1相比，實(shí)例2可以顯著縮短用于形成過孔填充和掩埋布線(上層布線)的CMP處理所需的時(shí)間。
此外，在如圖7所示的實(shí)例2中，形成鍍銅膜35所需的時(shí)間為83秒，與如圖6所示的比較實(shí)例1中形成鍍銅膜34所需的時(shí)間(115秒)相比，顯著縮短了所需的時(shí)間。
(實(shí)例3)通過類似于實(shí)例1使用的方法，在第二絕緣膜26的包括導(dǎo)通孔27和溝槽28的表面上形成種子層30后，用光刻膠(未示出)涂覆種子層30以形成具有平整表面的光刻膠膜。然后，通過反應(yīng)離子刻蝕方法蝕刻光刻膠膜以把位于第二絕緣膜26的不包括導(dǎo)通孔27和溝槽28的表面上的種子層暴露于外界。此外，如圖8所示，利用臭氧水氧化處理種子層30的被暴露表面以在位于表面的種子層30上形成作為電解銅電鍍抑制劑的氧化層(銅氧化層)36，接著除去剩余的光刻膠膜。然后，如實(shí)例1那樣進(jìn)行電解銅電鍍處理。
在電解銅電鍍處理的過程中，如圖8所示，阻止了在位于第二絕緣膜26的表面上被氧化層36覆蓋的種子層30上銅的沉積，并優(yōu)先在位于導(dǎo)通孔27和溝槽28中的種子層30的表面上沉積和聚集銅，結(jié)果在位于導(dǎo)通孔27和溝槽28中的種子層30上形成鍍銅膜37。
發(fā)現(xiàn)如此形成的鍍銅層37在溝槽28的開口部分和鍍銅膜37的表面之間具有0.1μm的厚度A，即溝槽28正上方的厚度。此外，在位于第二絕緣膜26的不包括導(dǎo)通孔27和溝槽28的表面上的種子層30的表面上沒有沉積銅。
此外，形成特定鍍銅層37所需的時(shí)間為約5到15秒，所需時(shí)間依賴于底層圖形，諸如在第二絕緣膜26中形成的溝槽的深度和密度。
下一步，對(duì)鍍銅膜37進(jìn)行CMP處理，然后對(duì)位于第二絕緣膜26的表面上的種子層30和導(dǎo)電勢(shì)壘層29進(jìn)行CMP處理，以在第二絕緣膜中形成由銅構(gòu)成的掩埋布線(上層布線)，未示出，并形成由銅構(gòu)成的通過過孔填充32與下層布線電連接的另一掩埋布線(上層布線)，未示出，從而獲得理想的半導(dǎo)體器件。
根據(jù)實(shí)例3，如圖8所示，在整個(gè)導(dǎo)通孔27和溝槽28中掩埋鍍銅膜37。此外，顯著抑制了在溝槽28的正上方區(qū)域銅的過量沉積和聚集，因此，在溝槽28的正上方區(qū)域只形成了厚度為0.1μm的鍍銅膜37。此外，抑制了在位于第二絕緣膜26的不包括導(dǎo)通孔27和溝槽28的表面上的種子層30的表面上銅的過量沉積和聚集，因此，在位于第二絕緣膜26的不包括導(dǎo)通孔27和溝槽28的表面上的種子層30的表面上形成了厚度為零的鍍銅膜37。換句話說，在實(shí)例3中，鍍銅膜37的過量沉積和聚集基本為零，且在包括溝槽28的正上方區(qū)域的整個(gè)區(qū)域，鍍銅膜37具有與位于26的表面上的種子層30基本相同水平的基本上平整的表面。結(jié)果，與比較實(shí)例1相比，實(shí)例3可以顯著縮短用于形成過孔填充和掩埋布線(上層布線)的CMP處理所需的時(shí)間。
此外，在如圖8所示的實(shí)例3中，形成鍍銅膜37所需的時(shí)間為5到15秒，與如圖6所示的比較實(shí)例1中形成鍍銅膜34所需的時(shí)間(115秒)相比，顯著縮短了所需的時(shí)間。
(實(shí)例4)通過類似于實(shí)例1使用的方法在第二絕緣膜26的包括導(dǎo)通孔27和溝槽28的表面上形成種子層30。然后，把半導(dǎo)體襯底21設(shè)置在距石英靶500mm的位置，并在半導(dǎo)體襯底21和石英靶之間安裝準(zhǔn)直儀。在此條件下，在沿其自身軸旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體襯底21的同時(shí)進(jìn)行高頻濺射處理，并保持半導(dǎo)體襯底21的軸和靶的軸之間的夾角為1°。結(jié)果，在位于第二絕緣膜26的不包括導(dǎo)通孔27和溝槽28的表面上的種子層30上有選擇地形成作為電解銅電鍍抑制劑的硅氧化膜38。然后，如實(shí)例1那樣進(jìn)行電解銅電鍍處理。
在電解銅電鍍處理的過程中，如圖9所示，阻止了在位于第二絕緣膜26的表面上并被氧化層38覆蓋的種子層30上銅的沉積，并優(yōu)先在位于導(dǎo)通孔27和溝槽28中的種子層30的表面上沉積和聚集銅，結(jié)果在位于導(dǎo)通孔27和溝槽28中的種子層30上形成了鍍銅膜39。
發(fā)現(xiàn)如此形成的鍍銅層39在導(dǎo)通孔27的上邊緣的開口部分和鍍銅膜39的表面之間具有0.05μm的厚度A，即溝槽28正上方的厚度。此外，在位于第二絕緣膜26的不包括導(dǎo)通孔27和溝槽28的表面上的種子層30的表面上沒有沉積銅。
此外，形成特定鍍銅層39所需的時(shí)間為約3到12秒，所需時(shí)間依賴于底層圖形，諸如在第二絕緣膜26中形成的溝槽的深度和密度。
下一步，對(duì)鍍銅膜39進(jìn)行CMP處理，然后對(duì)位于第二絕緣膜26的表面上的種子層30和導(dǎo)電勢(shì)壘層29進(jìn)行CMP處理，以在第二絕緣膜中形成由銅構(gòu)成的掩埋布線(上層布線)，未示出，并形成由銅構(gòu)成的通過過孔填充32與下層布線電連接的另一掩埋布線(上層布線)，未示出，從而獲得理想的半導(dǎo)體器件。
根據(jù)實(shí)例4，如圖9所示，在整個(gè)導(dǎo)通孔27和溝槽28中掩埋鍍銅膜39。而且，顯著抑制了在溝槽28的正上方區(qū)域銅的過量沉積和聚集，因此，在溝槽28的正上方區(qū)域只形成了厚度為0.05μm的鍍銅膜39。此外，抑制了在位于第二絕緣膜26的不包括導(dǎo)通孔27和溝槽28的表面上的種子層30的表面上銅的過量沉積和聚集，因此，在位于第二絕緣膜26的不包括導(dǎo)通孔27和溝槽28的表面上的種子層30的表面上形成了厚度為零的鍍銅膜39。換句話說，在實(shí)例4中，鍍銅膜39的過量沉積和聚集基本為零，且在包括溝槽28的正上方區(qū)域的整個(gè)區(qū)域鍍銅膜39具有與位于26的表面上的種子層30基本相同水平的基本上平整的表面。結(jié)果，與比較實(shí)例1相比，實(shí)例4可以進(jìn)一步縮短用于形成過孔填充和掩埋布線(上層布線)的CMP處理所需的時(shí)間。
此外，在如圖9所示的實(shí)例4中，形成鍍銅膜39所需的時(shí)間為3到12秒，與如圖6所示的比較實(shí)例1中形成鍍銅膜34所需的時(shí)間(115秒)相比，顯著縮短了所需的時(shí)間。
順便提及，在實(shí)例3和4的每一個(gè)中，可以使導(dǎo)通孔27的上邊緣的開口部分和鍍銅膜的表面之間的厚度A為零。然而，考慮到CMP處理中除去的部分，實(shí)際上希望確保一定的厚度A。也可以使溝槽正上方區(qū)域內(nèi)的鍍銅膜的厚度A為零以省略CMP處理，因此，形成了諸如過孔填充或掩埋布線的波紋布線。
對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，額外的優(yōu)點(diǎn)和修改將是顯而易見的。因此，本發(fā)明在其更寬范圍內(nèi)并不限于這里示出和說明的具體細(xì)節(jié)和代表性實(shí)施例。因此，只要不脫離所附權(quán)利要求和其等同替換限定的總發(fā)明構(gòu)思的精神或范圍，可以進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種電子器件的制造方法，包括在基礎(chǔ)部件的表面上形成凹進(jìn)部分；在基礎(chǔ)部件的在其上形成鍍膜的表面上形成導(dǎo)電種子層；以及在這樣的條件下把所述種子層作為公共電極進(jìn)行電解電鍍處理以形成鍍膜使在基礎(chǔ)部件的所述凹進(jìn)部分中存在的加速電解電鍍的物質(zhì)的量大于在基礎(chǔ)部件的表面上的量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電子器件制造方法，其中在電解電鍍處理之前，在基礎(chǔ)部件的包括凹進(jìn)部分的表面上提供加速電解電鍍的物質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的電子器件制造方法，其中在電解電鍍?nèi)芤褐泻屑铀匐娊怆婂兊奈镔|(zhì)，在電解電鍍處理期間，并在基礎(chǔ)部件的包括凹進(jìn)部分的表面上提供加速電解電鍍的物質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的電子器件制造方法，其中在基礎(chǔ)部件的凹進(jìn)部分中的加速電解電鍍的物質(zhì)的單位面積濃度或密度高于在基礎(chǔ)部件的表面上的加速電解電鍍的物質(zhì)的單位面積的濃度或密度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的電子器件制造方法，其中在基礎(chǔ)部件的凹進(jìn)部分中的加速電解電鍍的物質(zhì)的單位面積濃度至少為在基礎(chǔ)部件的表面上的加速電解電鍍的物質(zhì)的單位面積的濃度的5倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的電子器件制造方法，進(jìn)一步包括對(duì)所述鍍膜進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光處理，以在基礎(chǔ)部件的凹進(jìn)部分中形成掩埋布線。
7.一種電子器件的制造方法，包括在基礎(chǔ)部件的表面上形成凹進(jìn)部分；在基礎(chǔ)部件的在其上形成鍍膜的表面上形成導(dǎo)電種子層；以及在這樣的條件下把所述種子層作為公共電極進(jìn)行電解電鍍處理以形成鍍膜在基礎(chǔ)部件的包括所述凹進(jìn)部分的表面上提供加速電解電鍍的物質(zhì)，并優(yōu)先從基礎(chǔ)部件的表面除去加速電解電鍍的物質(zhì)，以使從基礎(chǔ)部件的表面除去加速電解電鍍的物質(zhì)的除去率顯著高于從凹進(jìn)部分中除去加速電解電鍍的物質(zhì)的除去率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的電子器件制造方法，其中從掃刷和稀釋中選擇的至少一種處理來除去加速電解電鍍的物質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的電子器件的制造方法，其中通過對(duì)基礎(chǔ)部件的表面進(jìn)行從物理處理和化學(xué)處理中選擇的至少一種處理來除去加速電解電鍍的物質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的電子器件制造方法，其中利用光化學(xué)過程的方法改變加速電解電鍍的物質(zhì)除去加速電解電鍍的物質(zhì)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的電子器件制造方法，其中在電解電鍍?nèi)芤褐泻屑铀匐娊怆婂兊奈镔|(zhì)，在電解電鍍處理期間，優(yōu)先從基礎(chǔ)部件的表面除去加速電解電鍍的物質(zhì)。
12.根據(jù)權(quán)利要求7的電子器件制造方法，其中在電解電鍍處理期間，優(yōu)先從基礎(chǔ)部件的表面連續(xù)地或間隔地除去加速電解電鍍的物質(zhì)。
13.根據(jù)權(quán)利要求7的電子器件制造方法，進(jìn)一步包括對(duì)所述鍍膜進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光處理以在基礎(chǔ)部件的凹進(jìn)部分中形成掩埋布線。
14.一種制造電子器件的方法，包括在基礎(chǔ)部件的表面上形成凹進(jìn)部分；在基礎(chǔ)部件的在其上形成鍍膜的表面上形成導(dǎo)電種子層；以及在這樣的條件下把所述種子層作為公共電極進(jìn)行電解電鍍處理以形成鍍膜在基礎(chǔ)部件的所述凹進(jìn)部分以外的表面上形成抑制電解電鍍的物質(zhì)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的電子器件制造方法，其中抑制電解電鍍的物質(zhì)是絕緣材料。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的電子器件制造方法，其中在形成膜的方向上使基礎(chǔ)部件保持傾斜，通過形成具有方向性的膜來形成一層抑制電解電鍍的物質(zhì)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的電子器件制造方法，其中通過有選擇地使注入抑制電解電鍍的物質(zhì)的部件與基礎(chǔ)部件的凹進(jìn)部分以外的表面接觸來形成抑制電解電鍍的物質(zhì)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的電子器件制造方法，其中抑制電解電鍍的物質(zhì)是在電解電鍍?nèi)芤褐泻械某煞帧?br> 19.根據(jù)權(quán)利要求17的電子器件制造方法，其中在電解電鍍處理期間，在基礎(chǔ)部件的凹進(jìn)部分以外的表面上連續(xù)地或間隔地提供抑制電解電鍍的物質(zhì)。
20.根據(jù)權(quán)利要求14的電子器件制造方法，進(jìn)一步包括對(duì)所述鍍膜進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光處理以在基礎(chǔ)部件的凹進(jìn)部分中形成掩埋布線。
全文摘要
本發(fā)明公開了制造電子器件的方法，包括在基礎(chǔ)部件的表面上形成凹進(jìn)部分，在基礎(chǔ)部件的在其上形成鍍膜的表面上形成導(dǎo)電種子層，以及在這樣的條件下把所述種子層作為公共電極進(jìn)行電解電鍍處理以形成鍍膜在基礎(chǔ)部件的所述凹進(jìn)部分中存在的加速電解電鍍的物質(zhì)的量大于在基礎(chǔ)部件的表面上的量。
文檔編號(hào)C25D5/34GK1551295SQ200410038320
公開日2004年12月1日 申請(qǐng)日期2004年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月14日
發(fā)明者松田哲朗, 金子尚史, 史 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝