半導(dǎo)體器件金屬化系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明一般地涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及半導(dǎo)體器件金屬化系統(tǒng)和方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 半導(dǎo)體器件用于各種電子應(yīng)用中，作為實例，諸如個人計算機(jī)、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)以 及其他電子設(shè)備。通常通過以下步驟來制造半導(dǎo)體器件：在半導(dǎo)體襯底上方順序地沉積絕 緣或介電層、導(dǎo)電層以及半導(dǎo)體材料層，并且使用光刻圖案化各個材料層以在其上形成電 路組件和元件。
[0003] 通常在單個半導(dǎo)體晶圓上制造幾十或幾百個集成電路。通過沿著劃線切割集成電 路而分離為單個的管芯。然后，例如，以其他類型的封裝，或者直接用于最終應(yīng)用的方式將 單個的管芯分別封裝在多芯片模塊中。
[0004] 在半導(dǎo)體器件中使用諸如金屬或半導(dǎo)體的導(dǎo)電材料，以用于制造集成電路的電連 接。多年來，鋁被用作電連接件的導(dǎo)電材料的金屬，并且二氧化硅被用作絕緣體。然而，隨 著器件尺寸減小，改變用于導(dǎo)體和絕緣體的材料，以改進(jìn)器件性能。在一些應(yīng)用中，銅現(xiàn)在 通常被用作互連件的導(dǎo)電材料。介電常數(shù)小于二氧化硅的介電常數(shù)的低介電常數(shù)（K)材料 已經(jīng)開始在一些設(shè)計中被實現(xiàn)為互連件之間的絕緣材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的缺陷，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于半導(dǎo) 體器件的金屬化系統(tǒng)，包括：主機(jī)機(jī)架；以及多個模塊，接近所述主機(jī)機(jī)架設(shè)置，其中，所述 多個模塊之一包括物理汽相沉積（PVD)模塊，并且所述多個模塊之一包括紫外光（UV)固化 模塊。
[0006] 在該金屬化系統(tǒng)中，所述UV固化模塊包括UV光源，所述UV光源包括選自基本由 Η、H+、D、V以及它們的組合所組成的組的燈泡類型。
[0007] 該金屬化系統(tǒng)進(jìn)一步包括：接近所述主機(jī)機(jī)架的運(yùn)輸區(qū)域和接近所述運(yùn)輸區(qū)域的 加載端口，其中，所述加載端口包括用于晶圓載體的支撐件，并且所述運(yùn)輸區(qū)域包括適合于 將包括半導(dǎo)體器件的晶圓從所述晶圓載體移動到所述主機(jī)機(jī)架中的機(jī)器人設(shè)備。
[0008] 在該金屬化系統(tǒng)中，所述PVD模塊包括適合于執(zhí)行PVD工藝的裝置，并且所述PVD 模塊也包括適合于執(zhí)行選自基本由以下工藝所組成的組的工藝的裝置：脫氣工藝、原子層 沉積（ALD )工藝、化學(xué)汽相沉積（CVD )工藝、紫外光（UV )曝光工藝、預(yù)清潔工藝、以及它們的 組合。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種處理半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括：將工 件放置在金屬化系統(tǒng)中，所述金屬化系統(tǒng)包括主機(jī)機(jī)架和接近所述主機(jī)機(jī)架設(shè)置的多個模 塊，其中，所述多個模塊之一包括物理汽相沉積（PVD)模塊，并且所述多個模塊之一包括紫 外光（UV)固化模塊；以及使用所述金屬化系統(tǒng)影響所述工件。
[0010] 在該方法中，影響所述工件包括：將所述工件放置在所述UV固化模塊中；以及在 約200°C至約400°C的溫度下、在具有He、Ar或N 2的周圍環(huán)境氣體中以及在約0. 1托至約 10托的壓力下，在所述UV固化模塊中對所述工件執(zhí)行UV完全固化工藝或UV局部固化工 藝。
[0011] 在該方法中，所述工件包括設(shè)置在所述工件上的低介電常數(shù)（K)材料，所述低K材 料具有小于約3. 9的K值，執(zhí)行所述UV完全固化工藝或所述UV局部固化工藝改變所述低K 材料的K值，并且影響所述工件包括：在約150°C至約400°C的溫度下、在具有He、Ar、N2或含 碳硅烷的周圍環(huán)境氣體中以及在約1托至約100托的壓力下，在所述UV固化模塊中對所述 工件執(zhí)行K值恢復(fù)工藝；所述含碳硅烷包括選自基本由C xHySi、CxHyOzSi、C xHyNvSi、CxHyO zNvSi 以及它們的組合所組成的組的化學(xué)物質(zhì)。
[0012] 在該方法中，所述工件包括設(shè)置在所述工件上的低介電常數(shù)（K)材料，所述低K材 料具有小于約3. 9的K值，并且影響所述工件包括：將所述工件放置在所述UV固化模塊中； 以及在約100°〇至約6001：的溫度下、在具有41'、他、隊、!1 2、順3、03、〇)2、或02的周圍環(huán)境氣 體中以及在約〇. 1托至約10托的壓力下，在所述UV固化模塊中對所述工件執(zhí)行UV脫氣工 藝或UV預(yù)清潔工藝。
[0013] 在該方法中，所述多個模塊之一包括勢壘模塊，并且影響所述工件包括：將所述工 件放置在所述勢壘模塊中；在所述勢壘模塊中，在所述工件上方形成勢壘層；從所述勢壘 模塊去除所述工件；將所述工件放置在所述UV固化模塊中；以及在約KKTC至約600°C的 溫度下、在具有Ar、He、N 2、H2、NH3、SiH4或Ne的周圍環(huán)境氣體中以及在約0. 1托至約10托 的壓力下，在所述UV固化模塊中對所述工件執(zhí)行后勢壘層UV處理。
[0014] 在該方法中，影響所述工件包括：將所述工件放置在所述PVD模塊中；以及在所述 PVD模塊中，在所述工件上方形成材料層。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種處理半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括：在工 件上方形成低介電常數(shù)（K)材料，所述低K材料具有小于約3. 9的K值；蝕刻所述低K材料； 將所述工件放置在所述金屬化系統(tǒng)中，所述金屬化系統(tǒng)包括物理汽相沉積（PVD)模塊和紫 外光（UV)固化模塊；在所述UV固化模塊中固化所述低K材料；以及預(yù)清潔所述低K材料。
[0016] 在該方法中，固化所述低K材料包括：完全或局部固化所述低K材料。
[0017] 該方法進(jìn)一步包括：在沉積所述低K材料之后，局部固化所述低K材料。
[0018] 在該方法中，固化所述低K材料改變所述低K材料的K值，并且所述方法進(jìn)一步包 括：在固化所述低K材料之后，在所述UV固化模塊中執(zhí)行K值恢復(fù)工藝，以恢復(fù)所述低K材 料的K值。
[0019] 在該方法中，預(yù)清潔所述低K材料包括：在所述UV固化模塊中預(yù)清潔所述低K材 料。
[0020] 在該方法中，所述金屬化系統(tǒng)進(jìn)一步包括勢壘模塊，并且所述方法進(jìn)一步包括：在 所述勢壘模塊中，在所述低K材料上方沉積勢壘層。
[0021] 在該方法中，所述金屬化系統(tǒng)進(jìn)一步包括晶種模塊，并且所述方法進(jìn)一步包括：在 所述晶種模塊中，在所述勢壘層上方沉積晶種層。
[0022] 該方法進(jìn)一步包括：在所述晶種層上方形成導(dǎo)電材料。
[0023] 該方法進(jìn)一步包括：化學(xué)-機(jī)械拋光或蝕刻所述工件以去除所述低K材料的頂面 上方的所述導(dǎo)電材料、所述晶種層以及所述勢壘層，并且形成設(shè)置在所述低K材料內(nèi)的多 個導(dǎo)電部件。
[0024] 在該方法中，所述方法進(jìn)一步包括：在所述金屬化系統(tǒng)的單室中，對所述工件執(zhí)行 烘焙工藝、脫氣工藝以及預(yù)清潔工藝。
【附圖說明】
[0025] 為了更完整地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在將結(jié)合附圖進(jìn)行的以下描述作為參考， 其中：
[0026] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例處理半導(dǎo)體器件的方法的流程圖；
[0027] 圖2是根據(jù)一些實施例用于包括紫外光（UV)固化模塊的半導(dǎo)體器件的金屬化系 統(tǒng)的框圖；
[0028] 圖3是根據(jù)一些實施例包括多個半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體晶圓的俯視圖；以及
[0029] 圖4至圖6是根據(jù)一些實施例處于各個制造階段的圖3所示的多個半導(dǎo)體器件之 一的一部分的截面圖。
[0030] 除非另外指出，否則不同圖中的相應(yīng)數(shù)字和符號通常是指相應(yīng)部件。繪制圖以清 楚地示出實施例的相關(guān)方面，并且不必須按比例繪制。
【具體實施方式】
[0031] 以下詳細(xì)地論述本發(fā)明的一些實施例的制造和使用。然而，應(yīng)該想到，本發(fā)明提供 許多可以在各種具體環(huán)境中實現(xiàn)的可應(yīng)用的發(fā)明概念。所論述的特定實施例僅說明制造和 使用本發(fā)明的特定方式，并且不限制本發(fā)明的范圍。
[0032] 本發(fā)明的一些實施例涉及用于半導(dǎo)體器件的處理系統(tǒng)和方法。本文中將描述新的 金屬化系統(tǒng)和方法，其中，UV固化模塊包括在金屬化系統(tǒng)中，并且改進(jìn)在金屬化系統(tǒng)中所執(zhí) 行的各個工藝的結(jié)果。
[0033] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的處理半導(dǎo)體器件(參照圖3至圖6所示的半導(dǎo) 體器件162)的方法的流程圖100。首先，提供包括工件(參照圖4所示的工件170)的半導(dǎo) 體器件。半導(dǎo)體器件在分離之前為晶圓形式(參照圖3所示的晶圓160)，本文中將對其進(jìn)行 進(jìn)一步描述。然后，執(zhí)行圖1所示的流程圖100的步驟l〇2a或步驟102b。
[0034] 在步驟102a中，低K材料(參照圖4所示的低K材料172)沉積在半導(dǎo)體器件上， 例如，沉積在工件上方。在一些實施例中，低K材料具有小于SiO 2的介電常數(shù)的介電常數(shù) 或K值，其中，SiO2的介電常數(shù)為約3.9。
[0035] 在步驟102b中，低K材料沉積在半導(dǎo)體器件上，并且執(zhí)行UV局部固化。一些低K 材料是多孔的和/或有點(diǎn)軟，并且例如，要求在沉積之后進(jìn)行固化。例如，在一些應(yīng)用中，固 化低K材料去除低K材料中的致孔劑（porogen)并且降低低K材料的整體