專利名稱：用于阻障層表面鈍化的方法和系統(tǒng)的制作方法
用于阻障層表面鈍化的方法和系統(tǒng)
交叉引用本申請(qǐng)有關(guān)于美國專利申請(qǐng)文獻(xiàn)號(hào)XCR-002,名稱為 "METHODS AND SYSTEMS FOR LOW INTERFACIAL OXIDE CONTACT BETWEEN BARRIER AND COPPER METALLIZATION",申請(qǐng)人為Fritz REDEKER, John BOYD, Yezdi DORDI, Alex YOON， and ShijianLI，申i青日為12/18 /2006的美國專 利申請(qǐng)，05/25/2006申i青的、申請(qǐng)序列號(hào)為ll/382,906的美國專利申 請(qǐng)，06/28/2006申請(qǐng)的、申請(qǐng)序列號(hào)為ll/427,266的美國專利申請(qǐng)， 07/27/2006申請(qǐng)的、申請(qǐng)序列號(hào)為11/461,415的美國專利申"i青， 08/30/2006申請(qǐng)的、申請(qǐng)序列號(hào)為11/514,038的美國專利申請(qǐng)， 02/03/2003申請(qǐng)的、申請(qǐng)序列號(hào)為10/357,664的美國專利申請(qǐng), 02/03/2003申^青的、申i青序列號(hào)為10/357,664的美國專利申i青， 06/28/2004申請(qǐng)的、申請(qǐng)序列號(hào)為10/879,263的美國專利申請(qǐng)以及 06/27/2003申i青的、申請(qǐng)序列號(hào)為10/607,61的美國專利申請(qǐng)，所有 這些專利或?qū)＠暾?qǐng)的內(nèi)容均皆由引用納入此處。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及比如集成電路、存儲(chǔ)單元等使用銅金屬化來 制造的半導(dǎo)體器件的金屬化的改進(jìn)的方法和系統(tǒng)；更準(zhǔn)確地i兌，本 發(fā)明有關(guān)于硅集成電路的銅基底金屬化的方法和系統(tǒng)。半導(dǎo)體器件制造的一個(gè)重要的部分是器件的金屬化，以 使器件元件電性互連。對(duì)于許多這樣的器件，可選的金屬化方法包括使用銅金屬線路。使用銅金屬線路的金屬化系統(tǒng)還必須使用阻障 材料以使銅與該電子器件的銅敏感區(qū)隔離。所考慮的一些銅金屬化 的阻障層是比如鉭和比如氮化鉭這樣的材料。使用銅的金屬化系統(tǒng) 的常用的制造工藝包括將銅沉積在阻障層上。將銅沉積在該阻障層 上的優(yōu)選的工藝是無電銅沉積。對(duì)于銅金屬化使用的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，出現(xiàn)了一個(gè)問題許多 的優(yōu)選的阻障材料，比如鉭和氮化鉭，如果曝露在空氣中一個(gè)較長 的時(shí)間長度的話，可能在該阻障層的表面上形成氧化物，比如氧化 鉭和鉭的氧氮化物。已經(jīng)知道，如果該阻障層上有氧化物存在的話， 銅在阻障層上的無電沉積就會(huì)纟皮抑制。另外，銅的確與阻障層上的 氧化物粘著，而且它還與純凈的阻障金屬或金屬富集的阻障層表面 (比如鉭和氮化鉭上的鉭富集表面)粘著。這里提到鉭和/或氮化鉭 阻障層僅僅是作為例子；其它的阻障層材料也存在類似問題。不良 粘著可能對(duì)半導(dǎo)體器件的電遷移性能和可靠性帶來負(fù)面影響。另 外，阻障層表面上氧化鉭或鉭的氧氮化物的形成可能增強(qiáng)阻障層的 電阻率。更準(zhǔn)確地j兌，阻障層和銅的復(fù)合物之間的fU匕物的存在可 能降低使用標(biāo)準(zhǔn)的銅金屬化技術(shù)制造的電子器件的性能并降低電 子器件的可靠性。顯然，許多應(yīng)用都要求高性能高可靠性的電子器件。使 用銅金屬化來制造電子器件的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)表明，需要允許使用具有改 進(jìn)的性能和改進(jìn)的可靠性的銅金屬化來制造電子器件的方法和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及比如集成電路、存儲(chǔ)單元等使用銅金屬化來 制造的半導(dǎo)體器件的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)中的 一個(gè)或多個(gè)缺點(diǎn)。
本發(fā)明的一個(gè)方面是纟是供一種在過渡金屬阻障層或過渡 金屬化合物阻障層上沉積填隙銅層用于集成電^各金屬化以^更在其 間產(chǎn)生基本上不含氧的界面的方法。在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法包 括形成在基板的表面形成該阻障層并對(duì)該阻障層施加工藝條件以 在該阻障層上形成可除去的鈍化表面。該方法進(jìn)一 步包含/人該阻障 層上除去該4屯4t表面以及在該阻障層上沉積該填隙銅層。本發(fā)明的另一個(gè)方面是纟是供一種在過渡金屬阻障層或過 渡金屬化合物阻障層上沉積填隙銅層用于集成電路金屬化以便在 其間產(chǎn)生基本上不含氧的界面的集成系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施方式中，該 集成系統(tǒng)包含至少一個(gè)工藝才莫塊，其被配置為阻障層沉積和4屯化表 面形成，以及至少另一個(gè)工藝才莫塊，被配置為除去鈍化表面和在該 阻障層上沉積銅。該系統(tǒng)進(jìn)一步包含至少一個(gè)傳送模塊，耦合于該 至少一個(gè)工藝模塊和該至少另一個(gè)工藝模塊。該至少一個(gè)傳送模塊 被配置以便該基板能夠在這些模塊之間傳送而大體上不暴露于含 氧環(huán)境。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不將其應(yīng)用限制于在下述說明中提到 的以及在附圖中描繪的元件的構(gòu)造細(xì)節(jié)和裝置。本發(fā)明有其他的實(shí) 施方式且能夠一皮以多種方式實(shí)現(xiàn)和#1^亍。而且，應(yīng)當(dāng)理解，此處所 用的語句和術(shù)語是出于描述的目的而不應(yīng)當(dāng)^皮理解為限制。如此，本領(lǐng)i或的4支術(shù)人員可以理解，該 見念，本揭示即 基于該觀念，容易作為其他用來執(zhí)行本發(fā)明的各方面的結(jié)構(gòu)、方法 和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。因此，重要的是，權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為包括這 種等同結(jié)構(gòu)因?yàn)槠洳汇ｋx本發(fā)明的精神和范圍。


圖l是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的工藝流程圖。
圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的圖解。圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的圖解。圖4是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的圖解。圖5是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的圖解。圖6是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的圖解圖7是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的圖解。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，圖中的元件是簡單而清楚 的表示的，不一定是按照比例描繪。例如，圖中一些元件的尺寸可 能相對(duì)于其它的元件是夸大的，以1更于促進(jìn)對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的理解。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明有關(guān)于制造半導(dǎo)體器件的方法和系統(tǒng)。更準(zhǔn)確地 說，本發(fā)明有關(guān)于4吏用阻障層和金屬線路對(duì)集成電路金屬化。下面 會(huì)對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的操作進(jìn)行描述，主要是，以過渡金屬阻障 層或過渡金屬化合物阻障層和銅金屬線路作為硅集成電路為背景。 然而，應(yīng)當(dāng)理解，依照本發(fā)明的實(shí)施方式可被用于其他的金屬化系 統(tǒng)，在該金屬化系統(tǒng)中在阻障層和金屬線3各之間需要大體上無氧的 界面。在下面對(duì)附圖的描述中，使用同樣的參考標(biāo)號(hào)代表所有 附圖共有的實(shí)質(zhì)上相同的元件或步艱《。
在下面的描述中，這里定義的術(shù)語"鈍化表面"是指， 沒有形成一定凄t量的氧化化合物而且該4屯化表面的元件不包含一 定數(shù)量的氧鍵。而且，鈍化表面是以對(duì)氧的遷移有抵抗力為特征的， 否則它就會(huì)阻止隨后的工藝步驟中鈍化表面下的材料的真正氧化。 還應(yīng)當(dāng)理解，鈍化表面可能具有原子單層的厚度，但是不限于單層 的厚度。對(duì)本發(fā)明的一些實(shí)施方式來說，該鈍化表面可能具有大于 單層厚度的厚度?，F(xiàn)在參考圖1,其中顯示了依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的 工藝流程圖20 。工藝流程圖20顯示了在過渡金屬阻障層或過渡金屬 化合物阻障層上沉積填隙銅層用于集成電路金屬化以 <更在其間產(chǎn) 生基本上不含氧的界面。工藝流程圖20包括步驟25、步驟30、步驟 35和步驟40。步驟25包括在基板表面上形成阻障層。步驟30包括對(duì) 該阻障層施加至少 一個(gè)可控工藝條件以1"更在阻障層上形成可移除 的鈍化表面。步驟35包括從該阻障層上移除該鈍化表面。步驟40包 括在該阻障層沉積填隙銅層。執(zhí)行工藝流程20以便阻障層和填隙銅 層之間大體上沒有氧化物存在。通過選才奪各種選項(xiàng)來執(zhí)行流程圖20中顯示的步驟，可以 獲4尋本發(fā)明的i午多實(shí)施方式。步-豫25可以由一個(gè)或多個(gè)工藝完成， 比如物理氣相沉積、4匕學(xué)氣相沉積和原子層沉積。在步-驟25中，可 以使用多種材料或材料系統(tǒng)來形成阻障層。選擇作為阻障層的材料 將是影響用來形成阻障層的工藝的選擇的因素。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu) 選實(shí)施方式中，步驟25包括形成阻障層，該阻障層包4舌過渡金屬或 過渡金屬化合物。對(duì)于銅金屬化系統(tǒng)，本發(fā)明的實(shí)施方式的優(yōu)選的 阻障層材料是鉭、氮化鉭或兩者的結(jié)合。鉭和氮化鉭可以通過物理 氣相沉積工藝沉積。然而，對(duì)于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式來說，步驟 25是使用原子層沉積完成的，以沉積氮化鉭阻障層。
進(jìn)一步的步驟對(duì)于本發(fā)明的一些實(shí)施方式是可選的(圖 l中未示)，包纟舌在阻障形成以后處理該阻障層的表面。處理該阻障 層的表面可以用多種方式^丸^f于；選4奪該步艱《以1更為沖妾下來的處理步 驟準(zhǔn)備該阻障層的表面。處理該阻障層的表面主要是針對(duì)改善表面 粘著性或改善沉積在該阻障層上的接觸阻抗。依照本發(fā)明的一 個(gè)實(shí)施方式，處理該阻障層的表面包括對(duì)該阻障層的表面施加含氫 等離子體。該含氫等離子體可被配置為除去阻障層表面上的污染物 或其它材料以1"更將阻障層表面上的金屬氧〗t物或金屬氮化物分解 為金屬從而在該阻障層的表面上產(chǎn)生金屬富集表面。處理該阻障層 的表面的合適的含氫等離子體的 一個(gè)實(shí)施例在申請(qǐng)序列號(hào)為 11/514,038，申請(qǐng)日為2006年8月30日的共同持有的美國專利申請(qǐng)中 有所描述，其內(nèi)容皆由引用納入此處。作為另 一種選擇，處理該阻障的表面可包括使該阻障層 的表面富含金屬，例如通過將金屬沉積在該阻障層的表面上。本發(fā) 明的實(shí)施方式的 一個(gè)伊C選的處理阻障表面的方法包4舌4吏用等離子 體注入工藝沉積金屬以使金屬合并到阻障層的表面。優(yōu)選地，處理 該阻障層表面是作為步驟25的一部分或者是在阻障層上形成該可 除去的鈍化表面之前的工藝中的另一點(diǎn)上執(zhí)行的。應(yīng)當(dāng)理解，處理依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，選沖奪用來在該阻障層上形 成該可除去的鈍化表面的工藝條件，以便該鈍化表面大體上是無氧 的。這意味著，選擇工藝條件以便其不需要使用氧或氧化合物，氧 或氧化合物可能導(dǎo)致該阻障層表面的氧化或者在鈍化表面中摻入氧。多種工藝和工藝條件可被用于工藝流程20的步驟30。作 為步驟30的選項(xiàng)，在步驟25中，可以使用原子層沉積或物理氣相沉 積以在阻障層上形成4屯4匕表面。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，步-驟30包括沉積有效量的釕以形成該鈍化表面。該有效量的釕包含的量 足以大體上阻止下面的阻障層上或阻障層中氧化物的形成。對(duì)本發(fā) 明的一些實(shí)施方式，；故用來阻止氧化的釕的厚度可以是大約2-10個(gè) 單層。對(duì)本發(fā)明的其它實(shí)施方式，步驟30包括沉積有效量的鈷、銠、 4來、4我、銥和鉬中的至少一種，以形成該^/f匕表面。再次，該有效
的形成。作為本發(fā)明的實(shí)施方式的另 一個(gè)選項(xiàng)，工藝流禾呈20的步 驟30是通過形成包含硅的鈍化表面完成的。更準(zhǔn)確地說，對(duì)于一個(gè) 實(shí)施方式，步驟30包括對(duì)該阻障層施加包含硅的活性氣體以便能得 到硅從而形成該鈍化表面?？蛇x地，步驟30可包括硅化工藝，其中 將石圭沉積在過渡金屬或過渡金屬化合物阻障層的表面上。加熱該阻 障層和該石圭有效量以在該阻障層的表面上形成具有過渡金屬的石圭 化物。作為另一個(gè)選項(xiàng)，步驟30可包括在該阻障層上沉積金屬和硅 以形成硅化物作為該鈍化表面。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中， 工藝流程2(H吏用鉭或者氮化鉭作為阻障層且步驟30包括形成硅化 4旦作為4屯化表面。
積一個(gè)材料層形成的4屯化表面。可選地，該4屯化表面可以是通過與 該阻障層表面的化學(xué)反應(yīng)以在該阻障層的表面形成鹵素化合物形 成的，其中該卣素化合物足以防止該阻障層上和該阻障層中氧化物 的真正形成。依照發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，工藝流,呈20的工藝步備聚30 是通過對(duì)該阻障層施加活性氣體以形成該4屯〗t表面來完成的，其中 該活性氣體包含元素氟、溴和石輿中的一種或多種。優(yōu)選地，該活性 氣體是從包含元素氟、溴和碘中的 一種或多種的化合物中產(chǎn)生的。電等離子體中產(chǎn)生的，比如包含元素氟、溴和石典中的一種或多種的 輝光放電等離子體。形成阻障層的工藝如步驟25所示，且工藝流程20可以是
4吏用一種工藝進(jìn)行的，在該工藝中，在阻障沉積步驟過程中4吏用l爭 電卡盤將該基板固定在適當(dāng)?shù)奈恢谩９潭ㄔ摶宓撵o電力的產(chǎn)生通 常祐:稱為卡持(chucking)該基—反。中和該靜電力以木>開該基才反通 常被稱為解卡持(dechucking)。對(duì)一些工藝來說，解卡持包括在適 當(dāng)?shù)墓に嚄l件下運(yùn)行等離子體以中和該靜電力以便該基板可以被 松開。本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施方式是如圖1所示的工藝流程，其中 步驟25在阻障層形成過程中使用靜電卡盤來固定該基板，且步驟30
一反的條件。更準(zhǔn)確地r沈，對(duì)于本發(fā)明的有些實(shí)施方式，步-驟3(H吏用
電荷。 一種途徑將是將通常被用來解卡持該基板一種或多種氣體替 換為用來形成該鈍化表面的一種或多種活性氣體。 一些合適的氣體 的實(shí)施例是包含元素氟、溴和-輿中的一種或多種的氣體。步驟35包括從該阻障層上除去該鈍化表面，且可以通過 各種工藝完成，比如干法刻蝕工藝以及比如液體4匕學(xué)刻蝕工藝。作 為選項(xiàng)，該干法刻蝕工藝可以是這樣的工藝，比如使用活性氣體刻 蝕以除去該4屯〗匕表面，以及比如等離子體增強(qiáng)刻蝕工藝。液體刻蝕 工藝的實(shí)施例是使用酸性溶液刻蝕、使用堿性溶液刻蝕以及使用溶 劑除去。對(duì)于本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，選擇具有這樣特性的鈍 化表面以〗更它可以通過用來進(jìn)4亍無電銅沉積的溶液除去。換句話 說，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式包括除去該鈍化表面，作為無電銅 沉積工藝的一部分。
更優(yōu)選地，該鈍化表面具有特征，以便在使用水溶液進(jìn) 行無電銅沉積的過程中具有生存能力。這意味著，優(yōu)選地，該鈍化 表面得以完整保留以保護(hù)該阻障層免于氧化且該鈍化表面在無電 鍍銅過程中被原地除去。可以使用多種工藝和工藝條件來執(zhí)行步驟40。作為步驟 40的一個(gè)選項(xiàng)，無電;兄積可用于在步艱《25中形成的該阻障層上沉積 該填隙銅層。在一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施方式中，步驟40包括使用無電沉 積以沉積銅種晶層，然后電鍍銅填隙層。無電銅沉積和電化學(xué)鍍工 藝是熟知的濕法工藝。在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方式中，工藝流程20進(jìn)一步包含
以下兩個(gè)步驟中的至少 一 個(gè)存儲(chǔ)阻障層上具有4屯化表面的基4反一 定的時(shí)間和將該基板傳送到預(yù)處理才莫塊以對(duì)該基板進(jìn)4于預(yù)處理以 沉積該填隙銅層。本發(fā)明的這種實(shí)施方式適于鈍化表面，該鈍化表 面能夠在環(huán)境條件下在傳送和存儲(chǔ)過程中保護(hù)下面的阻障層免于 形成氧化物，而不是那些在真空傳送模塊或受控環(huán)境傳送模塊中 的。更特別地，本發(fā)明的這種實(shí)施方式使用鈍化表面，該鈍化表面 可以在較長的時(shí)間革殳內(nèi)或者在暴露于沒有該4屯化表面可能會(huì)或者 可能不會(huì)導(dǎo)致氧化物形成的工藝條件中時(shí)，防止下面的阻障層的氧 化物的真正形成。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式包括工藝流程20,其中該 鈍化表面被配置為，當(dāng)在含氧的環(huán)境下傳送或存儲(chǔ)具有該鈍化表面 的阻障層時(shí)，防止阻障層上氧化物的真正形成。依照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，工藝步驟30包括在該阻 障層上形成鈍化表面，其對(duì)于銅的無電沉積具有自動(dòng)催化特性。更 準(zhǔn)確地說，步驟30中形成的該4屯化表面具有保護(hù)下面的阻障層免于 形成氧化物的特4正。該4M匕表面還具有<足進(jìn)銅的無電沉積的特4正。 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，該4屯化表面參與置換反應(yīng)，其中無電 沉積溶液中的銅置換鈍化表面的材料。
應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，步驟35是可選步 驟。換句話說，本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式是圖1A所示的工藝流程， 該工藝流程包括步驟25、步驟31和步驟40;沒有使用步驟35。尤其 是，該4屯化表面沒有一皮除去，且作為該阻障和銅互連材并+的整體元
所述的工藝流程基本相同。步驟31與圖1所述的工藝流程步驟30基 本相同，只是鈍化表面在接下來的工藝中不需要去除。步驟41與步 驟40基本相同，只是銅一皮沉積到該4屯化表面上?，F(xiàn)在參考圖2，其中顯示了依照本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施方式的 示例性集成系統(tǒng)50的示意圖，以在基4反上的過渡金屬阻障層或者過 渡金屬化合物阻障層上沉積銅層用于集成電路金屬化。配置集成系 統(tǒng)50以在該阻障層和該銅層之間制造大體上無氧的界面。配置集成 系統(tǒng)50的 一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式以大體上沖丸4于工藝流程20及其變種的 各步驟。對(duì)于圖2所示的實(shí)施方式，集成系統(tǒng)50包含至少 一傳送模 塊52、阻障沉積模塊58、鈍化表面形成模塊60、鈍化表面除去模塊 63和銅填隙才莫塊65。配置集成系統(tǒng)50以便它允許，在不想要氧化物 形成的關(guān)鍵步驟中，使該基板表面對(duì)氧有最小的暴露。另外，因?yàn)?它是一個(gè)集成系統(tǒng)，該基板可以從一個(gè)工藝模塊立即傳送到下一 站，這限制了暴露到氧中的時(shí)間。依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，配置集成系統(tǒng)50,以在圖l 的工藝流程20及其變種的整個(gè)工藝序列中處理基板。更準(zhǔn)確地說， 配置阻障沉積纟莫塊58，以在基纟反上形成阻障層。優(yōu)選i也，阻障沉積 模塊58被配置為沉積阻障層材料比如鉭、氮化鉭和二者的結(jié)合。作 為一個(gè)選項(xiàng)，配置阻障沉積才莫塊58，以進(jìn)4于該阻障層的物理氣相沉 積或者該阻障層的原子層沉積。在一個(gè)〗尤選實(shí)施方式中，阻障沉積 模塊58被配置為進(jìn)行原子層沉積。在一種可能的結(jié)構(gòu)中，阻障沉積模塊58被配置為進(jìn)行工作于小于1托氣壓下的原子層沉積工藝。作 為另 一個(gè)選項(xiàng)，阻障沉積模塊58被配置為進(jìn)行高壓工藝的原子層沉 積，該高壓工藝使用超臨界C02和有機(jī)金屬前體以形成該阻障層。 在又一個(gè)結(jié)構(gòu)中，阻障沉積才莫塊58纟皮配置為進(jìn)行工作于小于U乇氣
壓下的物理氣相沉積工藝。使用超臨界的C02的高壓工藝的示例性
反應(yīng)器的細(xì)節(jié)在申請(qǐng)序列號(hào)為10/357,664,名稱為"Method and Apparatus for Semiconductor Wafer Cleaning Using High-Frequency Acoustic Energy with Supercritical Fluid"，申請(qǐng)日為2003年2月3日的 共同轉(zhuǎn)讓的專利申請(qǐng)中描述過，其內(nèi)容皆由引用納入此處。 一旦該 阻障層形成之后，在可控的周圍環(huán)境下傳送基板以限制對(duì)氧的暴 露；這是通過傳送模塊52完成的。鈍化表面形成模塊60被配置為在該阻障層上形成上面定 義的鈍化表面。鈍化表面形成模塊60可以是由可形成該鈍化表面的 各種結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。在一種結(jié)構(gòu)中，鈍化表面形成才莫塊60被配置為 對(duì)該阻障層施加包含元素氟、溴和石典中的一個(gè)或多個(gè)的活性氣體混 合物，以在該阻障層上形成卣素^f匕合物，該卣素4匕合物足以防止下 面的阻障層的氧化。作為一個(gè)進(jìn)一步的選項(xiàng)，鈍化表面形成才莫塊60 -波配置為在包含元素氟、溴和石典中的一個(gè)或多個(gè)的的氣體中產(chǎn)生等 離子體，以形成該4屯化表面。可選地，4屯化表面形成才莫塊60一皮配置為對(duì)該阻障層施力口 包含石圭的活性氣體以在該阻障層上沉積一薄層石圭。在另一個(gè)實(shí)施方 式中，4屯化表面形成才莫塊60#:配置為對(duì)該阻障層施加包含硅的活性 氣體并加熱該基板有效量以在該阻障層的表面形成過渡金屬硅化 物。鈍化表面形成模塊60可以被配置以進(jìn)行其他類型的硅化工藝以 形成該4屯化表面。作為另一個(gè)選項(xiàng)，鈍化表面形成才莫塊60一皮配置為 在該阻障層上沉積金屬和硅以形成硅化物。對(duì)于 一 個(gè)優(yōu)選實(shí)施方 式，鈍化表面形成才莫塊60被配置為進(jìn)行原子層沉積有效量的鈷、銠、錸、鋨、銥和鉬的至少一種，以大體上阻止下面的阻障層的氧化。 更特別地，對(duì)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，該鈍化表面形成模塊包含原 子層沉積模塊、硅沉積模塊或硅化模塊。依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，4屯化表面形成模塊60是沉 積模塊。合適類型的沉積模塊的實(shí)施例是化學(xué)氣相沉積模塊、原子 層沉積模塊、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積模塊和物理氣相沉積模 塊。該沉積模塊在該阻障層的表面上沉積該鈍化表面的材料。依照本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施方式，鈍化表面形成模塊是化 學(xué)反應(yīng)器，其引起與該阻障層表面的化學(xué)反應(yīng)。該化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)品 形成該#/(七表面。鈍化表面除去一莫塊63纟皮配置為^人該阻障層上除去該4屯化 表面。鈍化表面除去才莫塊63可以由各種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于本發(fā)明的特 定實(shí)施方式，鈍化表面除去模塊63的結(jié)構(gòu)取決于要除去的鈍化表面
的類型。作為 一個(gè)選項(xiàng)，鈍化表面除去模塊63是干法刻蝕模塊， 其使用活性氣體以除去該鈍化表面，或等離子體刻蝕模塊，比如配 置為進(jìn)行等離子體增強(qiáng)刻蝕工藝的模塊。作為另一個(gè)選項(xiàng)，鈍化表 面除去模塊63是液體刻蝕模塊，其使用這樣的工藝，比如使用酸性 溶液刻蝕，使用；咸性溶液刻蝕和使用溶劑除去。對(duì)于本發(fā)明的一個(gè) 優(yōu)選實(shí)施方式，配置4屯化表面除去一莫塊63以<更其工藝與接下來的沉 積銅的工藝兼容。依照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，選4奪該《屯化表面的特 性以〗更該^M匕表面具有一定量的生存能力以在無電銅沉積工藝過 程中提供一些保護(hù)，免于氧化。更準(zhǔn)確地說，這意p木著，選沖奪該鈍 化表面以便在該無電銅沉積工藝中它被除去。作為一個(gè)選項(xiàng)，當(dāng)銅沉積在該阻障層的表面上時(shí)，,人該阻障層除去該^/f匕表面。 一個(gè)額 外的選項(xiàng)包括原封不動(dòng)地保留該鈍化表面并直接在該鈍化表面上 沉積該銅層。銅填隙模塊65被配置為沉積填隙銅層?？蛇x地，銅填隙 才莫塊65可^皮配置為<吏用無電沉積、電化學(xué)鍍或無電沉積和電4匕學(xué)鍍 沉積該填隙銅層。更準(zhǔn)確地i兌，銅填隙才莫塊65可纟皮配置為在該阻障 表面上沉積保形的銅種晶層，然后是厚的銅填隙(或體量填充)工藝。 在 一個(gè)實(shí)施方式中，銅填隙才莫塊65凈皮配置為沖丸行無電工藝以制造保 形的銅種晶層。銅填隙模塊65可以進(jìn)一步被配置為通過無電沉積工 藝或電化學(xué)鍍工藝進(jìn)行厚的銅體量填充工藝。無電銅沉積和電化學(xué) 鍍工藝是熟知的濕法工藝。對(duì)于要集成到具有可控的處理和傳送環(huán) 境的濕法工藝，反應(yīng)器必須與漂洗/干燥器集成以具備干入/干出工 藝能力。另外，必須將該系統(tǒng)充滿惰性氣體以保證該基板對(duì)氧的最 小暴露。最近，干入/干出的無電銅工藝已經(jīng)開發(fā)出來。進(jìn)一步，將 工藝中用到的所有的流體除氣，也就是說，通過市場上可買到的除 氣系統(tǒng)除去溶解的氧。無電沉積的環(huán)境也必須是可控的，以提供低(或受限的) 水平的氧和濕氣(水蒸汽)。在銅填隙模塊65還可以使用惰性氣體， 以保證該處理環(huán)境中的氧的低水平。銅填隙模塊65可被配置為以許 多方式才丸4亍該無電;冗積工藝，比如7K;也鍍(puddle-plating )，其中流 體一皮分發(fā)到基板上并一皮允許在靜止?fàn)顟B(tài)下發(fā)生反應(yīng)，然后除去并丟 棄或者回收該反應(yīng)物。在另一個(gè)實(shí)施方式中，銅填隙才莫塊65包括趨 近工藝頭以限制該無電工藝液體以1更它仫 f義與該基一反表面的有限 區(qū)域接觸。不在該趨近工藝頭下方的基板表面是干燥的。這種工藝 和系統(tǒng)的細(xì)節(jié)可以在申^青號(hào)為10/607,611，名稱為"Apparatus And Method For Depositing And Planarizing Thin Films Of Semiconductor Wafers",申請(qǐng)日為2003年6月27日的美國專利申請(qǐng)，以及申請(qǐng)?zhí)枮?0/879,263 ，名-爾為"Method and Apparatus For Plating Semiconductor Wafers",申請(qǐng)日為2004年6月28日的美國專利申請(qǐng)中描述過，兩者 的內(nèi)容皆納入此處。該至少 一個(gè)傳送模塊52被配置為在真空下傳送該基板或 在可控環(huán)境下傳送該基板。替代地，該至少一個(gè)傳送模塊52可包含 兩個(gè)傳送模塊， 一個(gè)傳送模塊被配置為在真空下傳送而第二個(gè)傳送 才莫塊一皮配置為在可控環(huán)境下傳送。傳送才莫塊52,皮耦合于阻障沉積才莫 塊58、鈍化表面形成模塊60、鈍化表面除去才莫塊63和銅填隙才莫塊65。 配置傳送模塊52以便基板可以在才莫塊之間傳送而大體上不會(huì)暴露 于含氧環(huán)境或氧化物形成環(huán)境。濕法工藝，比如那些在銅填隙模塊65中進(jìn)行的和那些可 能在鈍化表面除去才莫塊63中進(jìn)行的，通常工作于接近大氣壓下，而 千法工藝，比如那些在阻障沉積才莫塊58、鈍化表面形成模塊60和可 能地鈍化表面除去模塊63中進(jìn)行的通常工作于小于1托氣壓下。因 此，集成系統(tǒng)50必須能夠處理干法和濕法工藝的組合。至少在一個(gè) 傳送模塊52中裝備有 一個(gè)或多個(gè)機(jī)械手，以將基板從一個(gè)工藝區(qū)域 移動(dòng)到另一個(gè)工藝區(qū)域。該工藝區(qū)域可以是基板盒、反應(yīng)器或加載 鎖(圖2中基板盒和加載鎖未示)。如上所述，重要的是，在形成該4屯化表面之前，控制處 理和傳送環(huán)境以最小化該阻障層表面對(duì)氧的暴露以避免該阻障層 上氧化物的形成。該基4反應(yīng)該在可控環(huán)境下進(jìn)行處理，其中該環(huán)境 或者是在真空下，或者是充滿一種或多種惰性氣體，以限制該基板
對(duì)氧的暴露。為了提供基板傳送的可控環(huán)境，配置傳送模塊52以便 該環(huán)境是可控的從而是無氧的。在一個(gè)示例性結(jié)構(gòu)中，傳送才莫塊52 被配置為在基板傳送過程中，有一種或多種惰性氣體充滿該傳送模 塊。而且，將工藝中用到的所有的流體除氣，也就是i兌，通過市場上可買到的除氣系統(tǒng)除去溶解的氧。示例性的惰性氣體包括氮(N2)、 氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)和氙(Xe)?，F(xiàn)在參考圖3，其中顯示了依照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式 的示例性集成系統(tǒng)100的示意圖，以在基板上的過渡金屬阻障層或 者過渡金屬化合物阻障層上沉積銅層以進(jìn)行集成電^各金屬化。配置 集成系統(tǒng)100以在該阻障層和該銅層之間制造大體上無氧的界面。 配置集成系統(tǒng)100的 一 個(gè)4尤選實(shí)施方式以大體上4丸4亍工藝流一呈20及 其變種的各步驟。集成系統(tǒng)100包含與阻障沉積才莫塊108、加載鎖110、阻 障處理模塊113和鈍化表面形成模塊115相連接的真空傳送模塊105。 集成系統(tǒng)100還包括與鈍化表面除去才莫塊125相連^妄的可控環(huán)境傳 送模塊120、銅種晶沉積模塊128和銅填隙模塊130。第二加載鎖123 一皮包4舌在集成系統(tǒng)100中以連4妄真空傳送才莫塊105和可控環(huán)境傳送 模塊120。對(duì)于集成系統(tǒng)100,配置阻障沉積模塊108以必要地具有 和上述阻障沉積才莫塊58相同的結(jié)構(gòu)；配置4屯化表面形成才莫塊115以 必要地有和上述4屯化表面形成才莫塊60相同的結(jié)構(gòu)。l是供加載鎖110 以允許基板傳送到真空傳送模塊105同時(shí)保持真空傳送模塊105的
真空條件。阻障處理才莫塊113#皮配置為在阻障層形成以后處理該阻 障層的表面。更準(zhǔn)確地i兌，配置阻障處理才莫塊113以4妻下來的工藝 步驟準(zhǔn)備該阻障層的表面。首先，阻障處理;漠塊113^皮配置為產(chǎn)生 阻障層的表面性質(zhì)的改進(jìn)，以獲得表面粘著性的改進(jìn)并改進(jìn)沉積在 阻障層上的層的4妄觸電阻。依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，阻障處理 模塊113包括等離子體室，該等離子體室被配置為對(duì)該阻障層的表 面施加含氫等離子體以除去該阻障層表面上的污染物或分解阻障層表面上形成的金屬氧化物以在該阻障層的表面產(chǎn)生金屬富集表面。作為另一個(gè)選項(xiàng)，阻障處理4莫塊113纟皮配置為，比如通過 將金屬沉積在該阻障層的表面上，使該阻障層的表面富含金屬。在 一個(gè)優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，阻障處理模塊113包括等離子體室，該等離子體 室被配置為進(jìn)行金屬的等離體注入。被注入的金屬與該阻障層的表 面合并以產(chǎn)生該阻障層的金屬富集表面。真空傳送才莫塊105^皮配置為工作在真空下(<1托)?？煽?環(huán)境傳送模塊120被配置為工作于1個(gè)大氣壓附近。加載鎖123被放 置在真空傳送才莫塊105和可控環(huán)境傳送才莫塊125之間以允許基板在 這兩個(gè)工作在不同氣壓下的模塊間傳送，同時(shí)保持每個(gè)傳送^f莫塊內(nèi) 的環(huán)境的完整。加載鎖123被配置為是工作于小于1托氣壓的真空 下，或在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，或被充滿惰性氣體，該惰性氣體是從一組 惰性氣體中選出的。鈍化表面除去模塊125被配置為除去在鈍化表面形成模 塊115中形成的該飩化表面。優(yōu)選地，鈍化表面除去才莫塊125纟皮配置 為使用工作于大約大氣壓下的工藝除去該鈍化表面，比如使用液體 化學(xué)品以除去該鈍化表面的除去工藝。在一個(gè)實(shí)施方式中，鈍化表 面除去模塊125包含液體刻蝕工藝模塊，其被配置為執(zhí)行液體刻蝕 工藝，比如4吏用酸性溶液刻蝕、使用堿性溶液刻蝕和4吏用溶劑除去。 對(duì)于本發(fā)明的 一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施方式，配置鈍化表面除去模塊63以 1更其工藝與接下來的沉積銅的工藝兼容。銅種晶沉積才莫塊128一皮配置為在該阻障表面上沉積^呆形 的銅種晶層。優(yōu)選地，銅種晶沉積才莫塊1284皮配置為4丸行無電工藝 以制造該銅種晶層。銅填隙才莫塊130#皮配置為通過無電沉積工藝或 電化學(xué)鍍工藝進(jìn)行厚的銅體量填充工藝。如上所述，無電銅沉積和電化學(xué)鍍工藝是熟知的濕法工藝。對(duì)于要集成到具有可控的處理和 傳送環(huán)境的濕法工藝，反應(yīng)器必須與漂洗/干燥器集成以具備干入/ 干出工藝能力。另外，必須將該系統(tǒng)充滿惰性氣體以保證該基板對(duì) 氧的最小暴露。最近，干入/干出的無電銅工藝已經(jīng)開發(fā)出來。進(jìn)一 步，將工藝中用到的所有的流體除氣，也就是說，通過市場上可買 到的除氣系統(tǒng)除去溶解的氧。濕法工藝，比如那些在鈍化表面除去模塊125、銅種晶沉 積模塊128和銅填隙模塊130中進(jìn)行的，通常工作于接近大氣壓下， 而干法工藝，比如那些在阻障沉積才莫塊108、表面形成才莫塊115和阻 障清潔模塊113中進(jìn)行的，通常工作于小于l托氣壓下。因此，集成 系統(tǒng)5 0必須能夠處理干法和濕法工藝的組合。真空傳送^^莫塊10 S和 可控環(huán)境傳送才莫塊120裝備有一個(gè)或多個(gè)枳4成手，以將基板乂人一個(gè) 工藝區(qū)域移動(dòng)到另一個(gè)工藝區(qū)域。該工藝區(qū)域可以是基板盒、反應(yīng) 器或加載鎖(圖3中基板盒和加載鎖未示)。現(xiàn)在參考圖4,其中顯示了依照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式 的示例性集成系統(tǒng)150的示意圖，以在基—反上的過渡金屬阻障層或 者過渡金屬化合物阻障層上沉積銅層以進(jìn)^于集成電^各金屬化。配置 集成系統(tǒng)150以在該阻障層和該銅層之間制造大體上無氧的界面。 配置集成系統(tǒng)150的一個(gè)伊乙選實(shí)施方式以大體上才丸4亍工藝流禾呈20及 其變種的各步驟。集成系統(tǒng)150包含與阻障沉積沖莫塊108、加載鎖110、阻 障處理才莫塊113和鈍化表面形成才莫塊115A相連接的真空傳送才莫塊 105。集成系統(tǒng)150還包括與銅種晶沉積才莫塊相連^妻的可控環(huán)境傳送 才莫塊120和銅填隙才莫塊130。第二加載鎖123^皮包括在集成系統(tǒng)150 中以連4妄真空傳送才莫塊105和可控環(huán)境傳送才莫塊120。
集成系統(tǒng)150與圖3中描述的集成系統(tǒng)100基本相同，除了 配置集成系統(tǒng)150以便鈍化表面形成模塊115A形成鈍化表面之外， 其中該鈍化表面在無電銅沉積過程中在原地被除去。換句話說，該 4屯化表面具有用來無電銅沉積的水溶液的 一些生存能力。該《屯化表 面在銅種晶沉積才莫塊128或銅填隙才莫塊130中纟皮除去，作為為銅種晶 沉積或銅填隙作準(zhǔn)備的一部分。更準(zhǔn)確地i兌，集成系統(tǒng)150包括銅 種晶沉積才莫塊128,其一皮配置為除去4屯化表面并沉積銅種晶。可選 地，該鈍化表面在銅種晶沉積模塊128或銅填隙模塊130中被維持， 作為銅種晶沉積或銅填隙的 一部分?，F(xiàn)在參考圖5 ，其中顯示了依照本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施方式 的示例性集成系統(tǒng)175的示意圖，以在基才反上的過渡金屬阻障層或 者過渡金屬化合物阻障層上沉積銅層以進(jìn)行集成電^各金屬化。配置 集成系鄉(xiāng)克175以在該阻障層和該銅層之間制造大體上無氧的界面。 配置集成系統(tǒng)175的 一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式以大體上執(zhí)行工藝流程20及 其變種的各步驟。集成系統(tǒng)175包含與阻障沉積和鈍化表面形成模塊108A 和加載鎖110相連4妄的真空傳送才莫塊105。集成系統(tǒng)175還包4舌與4屯 化表面除去才莫塊125相連接的可控環(huán)境傳送才莫塊120、銅種晶沉積才莫 塊128和銅填隙模塊130。第二加載鎖123被包括在集成系統(tǒng)100中 以連接真空傳送模塊105和可控環(huán)境傳送模塊120。集成系統(tǒng)175與圖3中描述的集成系統(tǒng)100基本相同，除了 配置集成系統(tǒng)175以使j莫塊108A形成阻障層而且還在該阻障層上形 成鈍化表面以外。而且，集成系統(tǒng)175不要求處理該阻障層以進(jìn)4亍 某些應(yīng)用的單獨(dú)才莫塊。配置集成系統(tǒng)175以便該鈍化表面在鈍化表 面除去才莫塊125中凈皮除去。
現(xiàn)在參考圖6，其中顯示了依照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式 的示例性集成系統(tǒng)200的示意圖，以在基板上的過渡金屬阻障層或 者過渡金屬化合物阻障層上沉積銅層以進(jìn)行集成電路金屬化。配置 集成系統(tǒng)200以在該阻障層和該銅層之間制造大體上無氧的界面。 配置集成系統(tǒng)200的 一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式以大體上執(zhí)行工藝流程20及 其變種的各步驟。集成系統(tǒng)200包含與阻障沉積和4屯化表面形成才莫塊108B 和加載鎖110相連接的真空傳送模塊105。集成系統(tǒng)200還包括與銅 種晶沉積才莫塊128和銅填隙才莫塊130相連4妻的可控環(huán)境傳送才莫塊 120。第二加載鎖123凈皮包括在集成系統(tǒng)150中以連4妻真空傳送才莫塊 105和可控環(huán)i竟傳送一莫塊120。集成系統(tǒng)200與圖4中描述的集成系統(tǒng)150基本相同，除了 配置集成系統(tǒng)200以便模塊108B形成阻障層而且還在該阻障層上形 成可在無電銅沉積過程中原地除去的鈍化表面以外。集成系統(tǒng)225 與圖6中描述的集成系統(tǒng)200基本相同，除了配置集成系統(tǒng)225以便 鈍化表面除去和銅填隙才莫塊132除去該鈍化表面并沉積該銅填隙層 以外。在銅種晶沉積才莫塊128或銅填隙才莫塊130中除去該4屯化表面， 作為為銅種晶沉積作準(zhǔn)備的一部分。更準(zhǔn)確地j兌，集成系統(tǒng)200包 括銅種晶沉積才莫塊128,其纟皮配置為除去4屯化表面并沉積銅種晶?，F(xiàn)在參考圖7，其中顯示了依照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式 的示例性集成系統(tǒng)225的示意圖，以在基^反上的過渡金屬阻障層或 者過渡金屬化合物阻障層上沉積銅層以進(jìn)行集成電路金屬化。配置 集成系統(tǒng)225以在該阻障層和該銅層之間制造大體上無氧的界面。 配置集成系統(tǒng)225的 一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式以大體上執(zhí)行工藝流程20及 其變種的各步-驟。
集成系統(tǒng)225包含與阻障沉積鈍化表面形成才莫塊108B和 加載鎖110相連^妻的真空傳送才莫塊105。集成系統(tǒng)225還包括與4屯化 表面除去和銅填隙才莫塊132相連4妻的可控環(huán)境傳送才莫塊120。第二加 載鎖123一皮包括在集成系統(tǒng)150中以連4妾真空傳送才莫塊105和可控 環(huán)境傳送模塊120。集成系統(tǒng)225與圖6中描述的集成系統(tǒng)200基本相同，除了 配置集成系統(tǒng)225以便鈍化表面除去和銅填隙模塊132除去該鈍化 表面并;冗積該銅i真隙層以外。在一個(gè)實(shí)施方式中，才莫塊132一皮配置 為使用無電銅沉積工藝，為了該工藝，在模塊108B中形成的該鈍化 表面在無電銅沉積過程中被原地除去。該鈍化表面在模塊132中被 除去，作為為銅種晶沉積或銅填隙作準(zhǔn)備的 一部分。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式是用于將銅層沉積在過渡金屬 阻障層或過渡金屬化合物阻障層上以進(jìn)行集成電路金屬化的系統(tǒng)。 該系統(tǒng)包含阻障沉積和鈍化表面形成模塊，其被配置為在基板上形 成阻障層并^皮配置為在該阻障層上形成《屯化表面。該系統(tǒng)進(jìn)一步包 含4屯化表面除去和銅沉積才莫塊，其^皮配置為乂人該阻障層除去該4屯化 表面并一皮配置為在該阻障層上沉積銅層。在4屯化表面形成才莫塊和該 4屯4匕表面除去和銅沉積才莫塊中的阻障沉積一皮處理以<更在該阻障沉 積和鈍化表面形成才莫塊中處理過的基板，在暴露在含氧環(huán)境中、存 儲(chǔ)一定時(shí)間、和存4諸在無氧環(huán)境中一定時(shí)間中的至少一個(gè)以后，可 以在該4屯4匕表面除去和銅沉積才莫塊中#皮處理。此實(shí)施方式的系統(tǒng)不 要求與鈍化表面形成模塊和鈍化表面除去和銅沉積模塊中的阻障 沉積連接。在前述詳細(xì)說明中，參考具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行 了描述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在不悖離權(quán)利要 求所述的本發(fā)明的范圍的情況下，可以作出各種^f'務(wù)改和改變。相應(yīng)地，該詳細(xì)說明和附圖意為說明性的而不是限制性的，而且所有的 這些修改都被認(rèn)為是包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。上面參靠具體實(shí)施方式
描述了利益、優(yōu)點(diǎn)和問題的解決
方案。然而，該利益、優(yōu)點(diǎn)、問題的解決方案，以及可能導(dǎo)致任何 利益、優(yōu)點(diǎn)或問題的解決方案的任何元件的出現(xiàn)或變成再次宣告都 不一皮認(rèn)為是任何或全部權(quán)利要求的關(guān)4建的、要求的或必需的特征或元件。此處所用的術(shù)語"包含"、"包括"、"具有"、"至少一個(gè)" 或其任何其他的變形，都意在涵蓋非排除性的內(nèi)涵。例如，包含一 系列元件的工藝、方法、產(chǎn)品或裝置并不一定僅僅限于那些元件， 而是可以包括其他的沒有明顯列出或者隱含在這些工藝、方法、產(chǎn) 品或裝置中的元件。而且，除非明確表示相反意見，"或"指的是 包含性的"或"而非4非除性的"或"。例如，條件A或B可通過下述 任何一個(gè)滿足A為真(或存在)且B為作i (或不存在)，A為Wi (或 不存在)且B為真(或存在)以及A和B兩者都為真(或存在)。而且，除非明確表示相反意見，"至少一個(gè)"應(yīng)當(dāng)被解讀 為"一個(gè)或多個(gè)"。例如，包含一系列元〗牛中的一個(gè)或多個(gè)的工藝、 方法、產(chǎn)品、或裝置，且如果該元件中的一個(gè)或多個(gè)包含一個(gè)子目 錄的子元件，那么該子元件也和該元件被認(rèn)為是同樣的方式。例如， A和B的至少一個(gè)可以通過下述任何一個(gè)滿足A為真(或存在)且 B為假(或不存在)，A為假(或不存在)且A為真(或存在)以及A 和B兩者都為真(或存在)。
權(quán)利要求
1.一種在過渡金屬阻障層或過渡金屬化合物阻障層上沉積填隙銅層用于集成電路金屬化以便在其間產(chǎn)生基本上不含氧的界面的方法，包括(a)在基板的表面形成該阻障層；(b)在該阻障層上形成可除去的鈍化表面；(c)從該阻障層上除去該鈍化表面；以及(d)在該阻障層上沉積該填隙銅層。
2. 才艮據(jù)4又利要求1所述的方法，進(jìn)一步包含至少一項(xiàng)1、 存儲(chǔ)在該阻障層上具有該鈍化表面的該基板一定量的 時(shí)間以及2、 傳送在該阻障層上具有該#/^表面的該基才反。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該鈍化表面是大體上無氧的。
4. 4艮才居片又利要求1所述的方法，進(jìn)一步包含至少一項(xiàng)1 、在含氧環(huán)境中存儲(chǔ)在該阻障層上具有該4屯化表面的該 基4反一定量的時(shí)間以及2、在含氧環(huán)境中傳送在該阻障層上具有該鈍化表面的該 基板。
5. 才艮據(jù)斥又利要求1所述的方法，進(jìn)一步包含至少一項(xiàng)、在大體上不含氧的環(huán)境中存儲(chǔ)在該阻障層上具有該鈍 化表面的基外反一定量的時(shí)間以及`2、在大體上不含氧環(huán)境中傳送在該阻障層上具有該4屯化 表面的i亥基才反。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中除去該鈍化表面作為在該阻 障層上沉^積該填隙銅層的一部分發(fā)生。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成該可除去的鈍化表面包 括在含氫等離子體中處理該阻障層表面以清潔該阻障層表面 的氧化物。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成該可除去的鈍化表面包 括使該阻障層的該表面富含過渡金屬。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成該可除去的鈍化表面是 通過原子層沉積完成的。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該阻障層包含鉭或氮化鉭。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成該可除去的鈍化表面是 通過對(duì)該阻障層施加包含元素氟、溴和》典中的至少一種的活性 氣體完成的。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成該可除去的鈍化表面是 通過對(duì)該阻障層施加包含元素氟、溴和^與中的至少一種的化合 物產(chǎn)生的活性氣體完成的。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成該可除去的鈍化表面是 通過對(duì)該阻障層施加包含元素氟、澳和石典中的至少 一種的輝光 ;故電完成的。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成該可除去的鈍化表面是 通過對(duì)該阻障層施加包含硅活性氣體完成的。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成該可除去的鈍化表面是通過對(duì)該阻障層施加包含硅活性氣體并加熱該基板有效量以 在該阻障層的表面形成具有該過渡金屬的》圭〗t物完成的。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成該可除去的鈍化表面是 通過該阻障層表面的^圭化完成的。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成該可除去的鈍化表面是 通過在該阻障層上沉積金屬和石圭以形成石圭4匕4勿完成的。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成該可除去的鈍化表面是 通過原子層沉積有效量的釕完成的。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成該可除去的鈍化表面是 通過沉積有效量的鈷、銠、4來、鋨、銥和鉬的至少一種完成的。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成該可除去的鈍化表面是 在形成該阻障層的解卡持工藝過程中完成的。
21. 才艮據(jù)一又利要求1所述的方法，其中該4屯化表面具有在含水無電 銅沉積溶液中的生存能力。
22. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中除去該鈍化表面是使用等離 子體刻蝕工藝完成的。
23. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中除去該鈍化表面是使用液體 4匕學(xué)刻蝕工藝完成的。
24. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中除去該鈍化表面是使用化學(xué)鍍;容液完成的。
25. —種在過渡金屬阻障層或過渡金屬化合物阻障層上沉積銅層 用于集成電路金屬化以便在其間產(chǎn)生大體上無氧的界面的集 成系統(tǒng)，該集成系統(tǒng)包含阻障沉積才莫塊，-波配置為在基才反上形成阻障層；鈍化表面形成才莫塊，^皮配置為在該阻障層上形成4屯化表面；鈍化表面除去才莫塊，被配置為從該阻障層上除去《屯化表面；銅填隙模塊，被配置為沉積填隙銅層；以及至少一個(gè)傳送才莫塊，纟皮配置為進(jìn)4于該基+反的真空傳送或 可控環(huán)境傳送，該至少一個(gè)傳送模塊與該阻障沉積才莫塊、該鈍 化表面形成模塊、該鈍化表面除去模塊和該銅填隙模塊耦合， 并被配置以便該基板能夠在這些模塊之間傳送而大體上不暴 露于含氧環(huán)境。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中該阻障沉積模塊^皮配置為 沉積4旦或氮化鉭。
27. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中該鈍化表面形成才莫塊被配 置為對(duì)該阻障層施加包含該元素氟、溴和石典中的至少 一種的 活性氣體混合物；對(duì)該阻障層施加包含硅的活性氣體；對(duì)該阻障層施力o包含石圭的活性氣體并加熱該基才反有歲文量 以^更在該阻障層的表面上形成具有該過渡金屬的硅4匕物；在該阻障層上沉積金屬和石圭以1^更形成,圭4b物；或者通過原子層沉積沉積有效量的4古、4老、4來、4我、銥和鉬 中的至少一種。
28. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中該鈍化表面除去模塊包含 等離子體刻蝕模塊或液體化學(xué)刻蝕模塊。
29. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中該銅填隙模塊包含以下至 少一項(xiàng)無電沉積模塊和電化學(xué)鍍模塊。
30. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中該鈍化表面形成模塊包含 原子層沉積—莫塊、-圭沉積一莫塊或硅化一莫塊。
31. —種在過渡金屬阻障層或過渡金屬化合物阻障層上沉積填隙 銅層用于集成電路金屬化以便在其間產(chǎn)生基本上不含氧的界 面的集成系統(tǒng)，該集成系統(tǒng)包含阻障沉積纟莫塊， 一皮配置為在基板上形成阻障層；鈍化表面形成模塊，被配置為在該阻障層上形成4屯化表面；鈍化表面除去和銅沉積模塊，纟皮配置為/人該阻障層除去 該4屯化表面并在該阻障層上沉積該銅層；以及至少一個(gè)傳送才莫塊，；敗配置為進(jìn)4于該基4反的真空傳送或 可控環(huán)境傳送，該至少一個(gè)傳送4莫塊與該阻障沉積才莫塊、該4屯 化表面形成才莫塊、該4屯化表面除去和銅沉積才莫塊耦合以y使該基 板能夠在這些模塊之間傳送而大體上不暴露于含氧環(huán)境。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中該鈍化表面形成模塊被配 置為形成4屯化表面，其中該鈍化表面在無電銅沉積工藝中可#皮 除去，且該^/ft表面除去和銅沉積，莫塊^皮配置為進(jìn)行無電銅沉 積或無電銅;冗積和電4匕學(xué)鍍銅。
33. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中該鈍化表面除去和銅沉積 模塊被配置為通過無電銅沉積和電化學(xué)鍍銅中的至少 一 個(gè)沉積銅。
34. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中該阻障沉積模塊包含鉭沉 積才莫塊或氮化鉭沉積一莫塊。
35. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中該鈍化表面形成模塊被配 置為對(duì)該阻障層施加包含該元素氟、溴和石典中的至少一種的 活性氣體混合物；對(duì)該阻障層施加包含硅的活性氣體；對(duì)該阻障層施加包含硅的活性氣體并加熱該基板有效量 以 <更在阻障層的表面形成具有該過渡金屬的石圭〗匕物；在該阻障層上沉^積金屬和石圭以1更形成石圭〗匕物；以及通過原子層沉積沉積有效量的4古、銠、4來、鋨、銥和鉬 中的至少一種。
36. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中該鈍化表面形成模塊包含 原子層沉積—莫塊、^圭沉積—莫塊或硅化纟莫塊。
37. —種在過渡金屬阻障層或過渡金屬化合物阻障層上沉積填隙 銅層用于集成電路金屬化以便在其間產(chǎn)生基本上不含氧的界 面的集成系統(tǒng)，該集成系統(tǒng)包含阻障沉積和4屯化表面形成模塊，；故配置為在基一反上形成 阻障層并一皮配置為在該阻障層上形成《屯化表面；4屯化表面除去和銅沉積—莫塊，#皮配置為,人該阻障層除去該鈍化表面并在該阻障層上沉積該銅層；以及至少一個(gè)真空傳送模塊以及可控環(huán)境傳送模塊耦合于該阻障沉積和鈍化表面形成模塊以及該鈍化表面 除去和銅沉積才莫塊，并凈皮配置以^更該基寺反可以在這些才莫》夾之間 傳送而大體上不暴露于氧化物形成環(huán)境。
38. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其中該鈍化表面是在無電銅沉 積工藝中可除去的且該4屯化表面除去和銅沉積才莫塊:帔配置為 通過無電4同沉積或無電銅沉積和電4匕學(xué)鍍銅沉積銅。
39. 才艮據(jù)權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其中該阻障沉積和鈍化表面形 成才莫塊一皮配置為通過原子層沉積沉積氮化鉭以及在該氮化鉭 上形成鈍化表面，該鈍化表面對(duì)于無電銅沉積是自動(dòng)催化的； 以及該4屯4匕表面除去和銅;咒積才莫^夾#:配置為通過無電#];冗積 或無電銅沉積和電化學(xué)鍍銅沉積銅。
40. —種在過渡金屬阻障層或過渡金屬化合物阻障層上沉積填隙 銅層用于集成電路金屬化以便在其間產(chǎn)生基本上不含氧的界 面的集成系統(tǒng)，該集成系統(tǒng)包含-故配置為在基纟反上形成阻障層并^皮配置為在該阻障層上 形成鈍化表面的模塊；以及l(fā)屯4匕表面除去和銅沉積才莫塊，#皮配置為乂人該阻障層除去 該4屯化表面并^皮配置為在該阻障層上沉積銅層，其中該第 一工藝才莫塊和該4屯化表面除去和銅沉積才莫塊^皮處理以便在該阻障 沉積和鈍化表面形成模塊中處理過的基板可以在該鈍化表面除去和銅沉積才莫塊中進(jìn)4亍處理，在下述至少一個(gè)之后,1、 暴露于含氧環(huán)境；,2、 存儲(chǔ)一定量的時(shí)間，以及,3、 在無氧環(huán)境中存儲(chǔ)一定量的時(shí)間。
41. 一種在過渡金屬阻障層或過渡金屬化合物阻障層上沉積填隙 銅層用于集成電路金屬化以便在其間產(chǎn)生基本上不含氧的界 面的方法，i亥方'法包含(a) 在基纟反的表面形成該阻障層；(b) 在該阻障層上形成鈍化表面；以及 (c )在該4屯4匕表面上沉積該i真隙4同層。
全文摘要
本發(fā)明有關(guān)于制造半導(dǎo)體器件的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明的一個(gè)方面是在阻障層上沉積填充銅層以進(jìn)行半導(dǎo)體器件金屬化的方法。在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法包含在基板的表面形成該阻障層并對(duì)該阻障層施加工藝條件以在該阻障層上形成可除去的鈍化表面。該方法進(jìn)一步包含從該阻障層上除去該鈍化表面以及在該阻障層上沉積該填隙銅層。本發(fā)明的另一個(gè)方面是在阻障層上沉積填充銅層以進(jìn)行半導(dǎo)體器件金屬化的集成系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施方式中，該集成系統(tǒng)包含至少一個(gè)工藝模塊，被配置為阻障層沉積和鈍化表面形成以及至少另一個(gè)工藝模塊，被配置為除去鈍化表面和在該阻障層上沉積銅。該系統(tǒng)進(jìn)一步包含至少一個(gè)耦合的以便該基板能夠在該模塊之間傳送而大體上不暴露于含氧環(huán)境。
文檔編號(hào)H01L21/28GK101563758SQ200780046899
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2007年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月18日
發(fā)明者威廉·蒂, 弗里茨·雷德克, 約翰·博伊德, 耶茲迪·多爾迪, 蒂魯吉拉伯利·阿魯娜, 衡石·亞歷山大·尹 申請(qǐng)人:朗姆研究公司