衬底清洁和无电沉积的方法和溶液技术

本发明专利技术关于器件制造。一个实施方式是用于集成电路的衬底清洁和无电沉积帽层的方法。该方法在具有包括金属和电介质大马士革金属化层的表面的衬底上进行。该方法包括将衬底的表面暴露于足以清洁该衬底表面的清洁溶液和将该衬底表面暴露于足以沉积帽层的无电沉积溶液。本发明专利技术的其他实施方式包括清洁衬底的溶液和完成无电沉积的溶液。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】衬底清洁和无电沉积的方法和溶液交叉引用这个申请要求美国专利申请61/040，645的优先权(档案号XCR-011)，主题为 "PROCESSES AND SOLUTIONS FOR SUBSTRATE CLEANING AND ELECTROLESS DEPOSITION”， 申请人:为Artur KOLICS和Nanhai Li，递交于2008年3月28日。通过这个引用将递交于 2008年3月28日的美国专利申请61/040，645整体结合在这里。
技术介绍
本专利技术关于电子器件的制造，如集成电路；更具体地，本专利技术涉及在金属和电介质 大马士革金属化结构上无电沉积帽层之前清洁衬底的方法和配方。在金属互连线(如铜互连线)上无电沉积帽层之前用于图案化衬底的清洁工艺对 于无电镀工艺是至关重要的。需要清洁的衬底表面以确保良好的沉积选择比、低缺陷数和 对金属互连线的低蚀刻。使用铜技术作为示例，图案化衬底的表面包括铜互连线结构，嵌 入电介质(即大马士革或双大马士革结构)中，部分通过化学机械平坦化(CMP)形成。帽 层在CMP之后沉积在铜上。用于帽层的材料的示例是如钴、钴合金、钨钴合金、钴镍合金、镍 以及镍合金的材料。有许多CMP后清洁溶液用于在无电沉积帽层之前清洁图案化衬底。然 而，CMP后清洁的目的与为了无电沉积帽层清洁的目的并不相同。同时，CMP后清洁溶液不 能产生无电沉积高质量帽层所需要的那种清洁表面。例如，许多标准技术清洁溶液只从铜 表面去除外部氧化物(氧化铜)薄膜而留下内部的，大部分是氧化亚铜，在表面上未受损 伤而钝化铜。另一通常方法试图通过在CMP后清洁溶液中包含铜防腐剂而最小化铜蚀刻。 某些防腐剂或铜氧化物，如果在无电镀之前留在表面上会产生对于无电沉积工艺严重的问 题，如导致铜上没有或者多斑点的溅射、在帽层中形成小孔/坑、衬底和帽层之间较差的粘 附或电介质上额外的帽层沉积。需要一种改进的、在用来制造器件(如电子器件)的衬底上沉积帽层的工艺和溶 液。更具体地，需要一种改进的清洁衬底的清洁溶液和方法，其可形成没有污染和缺陷的衬 底表面，用以无电沉积帽层，其可用来满足这种器件的性能和制造要求。
技术实现思路
本专利技术关于电子器件的制造。本专利技术的一个实施方式是集成电路的衬底清洁和无 电沉积帽层的方法。该方法在具有包括金属和电介质大马士革金属化层的表面的衬底上进 行。该方法包括将该衬底表面暴露于足以清洁该衬底表面的清洁溶液；以及基本不会去湿 或干燥该衬底表面，将该衬底表面暴露于足以沉积该帽层的无电沉积溶液。本专利技术的其他 实施方式包括清洁该衬底的溶液和完成无电沉积的溶液。应当理解的是在申请中本专利技术不限于结构细节，也不限于在下面描述阐述和附图 中示出的部件的布置。本专利技术可以是其他实施方式，以及可以多种不同的方式实施和完成。 另外，应当理解的是这里采用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应当看作限制。这样，本领域技术人员可认识到这个公开内容所基于的概念可以可靠地用作设计其他用于实现本专利技术的方面的结构、方法和系统的基础。所以，重要的是这些权利要求应当 看作包括这样的等同结构，在没有背离本专利技术的主旨和范围的情况下。附图说明图1是本专利技术的实施方式的工艺流程图。图2是本专利技术的实施方式的工艺流程图。图3是本专利技术的实施方式的工艺流程图。图4是本专利技术的实施方式的工艺流程图。图5是本专利技术的实施方式的工艺流程图。图6是本专利技术的实施方式的工艺流程图。图7是本专利技术的实施方式的工艺流程图。图8是本专利技术的实施方式的工艺流程图。图9是本专利技术的实施方式的工艺流程图。图10是本专利技术的实施方式的工艺流程图。图11是本专利技术的实施方式的工艺流程图。图12是本专利技术的实施方式的工艺流程图。图13是本专利技术的实施方式的工艺流程图。图14是本专利技术的实施方式的工艺流程图。图15是本专利技术的实施方式的工艺流程图。图16是本专利技术的实施方式的工艺流程图。图17是本专利技术的实施方式的工艺流程图。图18是本专利技术的实施方式的工艺流程图。图19是本专利技术的实施方式的工艺流程图。图20是本专利技术的实施方式的工艺流程图。具体实施例方式本专利技术关于互连线金属化，其使用具有形成大马士革金属化结构的帽和电介质的 导电金属，用于如集成电路的器件。更具体地，本专利技术关于互连线金属化层，其包括电介质 和金属，如铜。器件的制造需要清洁衬底的方法和溶液，以及完成在该衬底上无电沉积该帽 层的方法和溶液。为了克服标准技术的一个或多个问题，本专利技术的一些实施方式包括两步骤清洁工 艺或单步骤清洁工艺之一。为了最小化该铜蚀刻，本专利技术的一些实施方式在该清洁工艺包 括或使用无电沉积相容的防腐剂和/或惰性环境。对于本专利技术实施方式的某些应用，该清洁和该无电沉积在同一工艺室中完成。该 清洁工艺或两步骤清洁工艺的至少该第二清洁是优选地利用包含存在于该无电沉积溶液 中的一种或多种添加剂的清洁溶液完成。如果该第二清洁溶液没有在该无电沉积之前从该 衬底表面冲洗掉，上述方法是优选的。本专利技术的实施方式将在下面讨论，主要在处理用于制造集成电路的半导体晶片 (如硅晶片)的情况下讨论。用于集成电路的金属化层包括用于形成为大马士革或双大马16士革电介质结构的金属线的铜。可选地，该电介质是如二氧化硅的电介质，或低k电介质材 料，如掺杂碳的氧化硅(SiOC:H)。然而，应当理解的是按照本专利技术的实施方式可用于其他半 导体器件，除铜之外的金属和除半导体晶片之外的晶片。本专利技术一个方面包括处理衬底(如半导体晶片)的溶液。按照本专利技术一个实施方 式，该溶液是用于清洁该衬底表面而为在该衬底上沉积帽层做准备所使用的清洁溶液。按 照本专利技术的实施方式的溶液具有多种组分，从而足以清洁该衬底表面。该帽层的沉积可利 用足以在该衬底上沉积该帽层的无电沉积溶液来完成。优选地，至少清洁该衬底表面的最 后部分使用清洁溶液组合物来完成，其中该清洁溶液只包含如果存在基本上不会妨碍该无 电沉积溶液运行或性能的成分。更具体地，用于清洁该衬底表面至少最后部分的清洁溶液 足以清洁该衬底，而不包含包括毒害、降低、减小选择比或以其他方式阻碍用于沉积该帽层 的无电沉积溶液的运行的成分。优选地，该清洁溶液的组成选择为该清洁溶液的一种或多 种成分也是用于该帽层的无电沉积溶液中有意包含的成分。在下面的附图描述中，当标识附图中公共的、基本上完全相同的元件或步骤时，使 用完全相同的参考标号。并且，对于本说明书和附图，该词语“或”用作非排他的关系，具有 与“和/或”基本上相同的意思，除非相反指明。溶液组合物本专利技术的一个实施方式包括清洁溶液，(a)，包含一种或多种羟基羧酸或一种或多 种羟基羧酸的一种或多种非碱金属盐的水溶液。这意味着该清洁溶液可具有任何下列一种 或更多成分，如羟基羧酸；多于一种羟基羧酸；羟基羧酸的非碱金属盐；多于一种羟基羧酸 的非碱金属盐；羟基羧酸混合羟基羧酸的非碱金属盐；一种或多种羟基羧酸混合一种或多 种羟基羧酸的一种或多种非碱金属盐。对于优选的实施方式，该清洁溶液的成分选择为完 成该衬底的清洁和该衬底上的无电沉积而不干燥或去湿该衬底。本专利技术的实施方式包括清洁溶液，(b)，包含一种或多种羟基羧酸或一种或多种羟 基羧酸的一种或多种非碱金属盐的水溶液；一种或多种表面活性剂；一种或多种还原剂； 以及可选地，一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在具有铜和电介质大马士革金属化的衬底沉积帽层的方法，该方法包括：（ｉ）将该衬底表面暴露于足以清洁该衬底表面的清洁溶液；以及（ｉｉ）将该衬底表面暴露于足以沉积该帽层的无电沉积溶液；其中至少（ｉ）的最后部分利用清洁溶液组合物完成，其只包含存在时基本上不会妨碍该无电沉积溶液性能的成分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔图尔科利奇，李南海，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：US[]