用于阻障层表面钝化的方法和系统技术方案

本发明专利技术有关于制造半导体器件的方法和系统。本发明专利技术的一个方面是在阻障层上沉积填充铜层以进行半导体器件金属化的方法。在一个实施方式中，该方法包含在基板的表面形成该阻障层并对该阻障层施加工艺条件以在该阻障层上形成可除去的钝化表面。该方法进一步包含从该阻障层上除去该钝化表面以及在该阻障层上沉积该填隙铜层。本发明专利技术的另一个方面是在阻障层上沉积填充铜层以进行半导体器件金属化的集成系统。在一个实施方式中，该集成系统包含至少一个工艺模块，被配置为阻障层沉积和钝化表面形成以及至少另一个工艺模块，被配置为除去钝化表面和在该阻障层上沉积铜。该系统进一步包含至少一个耦合的以便该基板能够在该模块之间传送而大体上不暴露于含氧环境。

【技术实现步骤摘要】
用于阻障层表面钝化的方法和系统本申请是申请日为2007年12月8日，申请号为200780046899. 9，申请人为朗姆研 究公司，名称为“用于阻障层表面钝化的方法和系统”的专利申请的分案申请。交叉引用本申请有关于美国专利申请文献号)(CR-002，名称为“METHODS AND SYSTEMS FOR LOW INTERFACIAL 0XIDEC0NTACT BETWEEN BARRIER AND C0PPERMETALLIZATI0N”，申请人为 Fritz REDEKER, John B0YD，YezdiDORDI，Alex Υ00Ν, and Shijian Li，串请曰为12/18/2006的美国专利申请，05/25/2006申请的、申请序列号 为11/382,906的美国专利申请，06Λ8/2006申请的、申请序列号为11/427, 266的美国 专利申请，07/27/2006申请的、申请序列号为11/461,415的美国专利申请，08/30/2006 申请的、申请序列号为11/514,038的美国专利申请，02/03/2003申请的、申请序列号为 10/357，664的美国专利申请，02/03/2003申请的、申请序列号为10/357，664的美国专利申 it,06/28/2004申请的、申请序列号为10/879，263的美国专利申请以及06/27/2003申请 的、申请序列号为10/607，61的美国专利申请，所有这些专利或专利申请的内容均皆由引 用纳入此处。
技术介绍
本专利技术涉及比如集成电路、存储单元等使用铜金属化来制造的半导体器件 的金属化的改进的方法和系统；更准确地说，本专利技术有关于硅集成电路的铜基底金属化的 方法和系统。半导体器件制造的一个重要的部分是器件的金属化，以使器件元件电性互 连。对于许多这样的器件，可选的金属化方法包括使用铜金属线路。使用铜金属线路的金 属化系统还必须使用阻障材料以使铜与该电子器件的铜敏感区隔离。所考虑的一些铜金属 化的阻障层是比如钽和比如氮化钽这样的材料。使用铜的金属化系统的常用的制造工艺包 括将铜沉积在阻障层上。将铜沉积在该阻障层上的优选的工艺是无电铜沉积。对于铜金属化使用的标准技术，出现了一个问题许多的优选的阻障材 料，比如钽和氮化钽，如果曝露在空气中一个较长的时间长度的话，可能在该阻障层的表面 上形成氧化物，比如氧化钽和钽的氧氮化物。已经知道，如果该阻障层上有氧化物存在的 话，铜在阻障层上的无电沉积就会被抑制。另外，铜的确与阻障层上的氧化物粘着，而且它 还与纯净的阻障金属或金属富集的阻障层表面(比如钽和氮化钽上的钽富集表面)粘着。 这里提到钽和/或氮化钽阻障层仅仅是作为例子；其它的阻障层材料也存在类似问题。不 良粘着可能对半导体器件的电迁移性能和可靠性带来负面影响。另外，阻障层表面上氧化 钽或钽的氧氮化物的形成可能增强阻障层的电阻率。更准确地说，阻障层和铜的复合物之 间的氧化物的存在可能降低使用标准的铜金属化技术制造的电子器件的性能并降低电子 器件的可靠性。显然，许多应用都要求高性能高可靠性的电子器件。使用铜金属化来制造 电子器件的标准技术表明，需要允许使用具有改进的性能和改进的可靠性的铜金属化来制造电子器件的方法和系统。
技术实现思路
本专利技术涉及比如集成电路、存储单元等使用铜金属化来制造的半导体器件 的标准技术中的一个或多个缺点。本专利技术的一个方面是提供一种在过渡金属阻障层或过渡金属化合物阻障 层上沉积填隙铜层用于集成电路金属化以便在其间产生基本上不含氧的界面的方法。在一 个实施方式中，该方法包括形成在基板的表面形成该阻障层并对该阻障层施加工艺条件以 在该阻障层上形成可除去的钝化表面。该方法进一步包含从该阻障层上除去该钝化表面以 及在该阻障层上沉积该填隙铜层。本专利技术的另一个方面是提供一种在过渡金属阻障层或过渡金属化合物阻 障层上沉积填隙铜层用于集成电路金属化以便在其间产生基本上不含氧的界面的集成系 统。在一个实施方式中，该集成系统包含至少一个工艺模块，其被配置为阻障层沉积和钝化 表面形成，以及至少另一个工艺模块，被配置为除去钝化表面和在该阻障层上沉积铜。该系 统进一步包含至少一个传送模块，耦合于该至少一个工艺模块和该至少另一个工艺模块。 该至少一个传送模块被配置以便该基板能够在这些模块之间传送而大体上不暴露于含氧 环境。应当理解，本专利技术不将其应用限制于在下述说明中提到的以及在附图中描 绘的元件的构造细节和装置。本专利技术有其他的实施方式且能够被以多种方式实现和执行。 而且，应当理解，此处所用的语句和术语是出于描述的目的而不应当被理解为限制。如此，本领域的技术人员可以理解，该观念，本揭示即基于该观念，容易作 为其他用来执行本专利技术的各方面的结构、方法和系统的设计基础。因此，重要的是，权利要 求应当被认为包括这种等同结构因为其不悖离本专利技术的精神和范围。附图说明图1是本专利技术的一个实施方式的工艺流程图。图IA是本专利技术的一个实施 方式的工艺流程图。图2是本专利技术的一个实施方式的图解。图3是本专利技术的一个实施方式的图解。图4是本专利技术的一个实施方式的图解。图5是本专利技术的一个实施方式的图解。图6是本专利技术的一个实施方式的图解图7是本专利技术的一个实施方式的图解。本领域的技术人员可以理解，图中的元件是简单而清楚的表示的，不一定 是按照比例描绘。例如，图中一些元件的尺寸可能相对于其它的元件是夸大的，以便于促进 对本专利技术的实施方式的理解。具体实施例方式本专利技术有关于制造半导体器件的方法和系统。更准确地说，本专利技术有关于使用阻障层和金属线路对集成电路金属化。下面会对本专利技术的实施方式的操作进行描述， 主要是，以过渡金属阻障层或过渡金属化合物阻障层和铜金属线路作为硅集成电路为背 景。然而，应当理解，依照本专利技术的实施方式可被用于其他的金属化系统，在该金属化系统 中在阻障层和金属线路之间需要大体上无氧的界面。在下面对附图的描述中，使用同样的参考标号代表所有附图共有的实质上 相同的元件或步骤。在下面的描述中，这里定义的术语“钝化表面”是指，没有形成一定数量的 氧化化合物而且该钝化表面的元件不包含一定数量的氧键。而且，钝化表面是以对氧的迁 移有抵抗力为特征的，否则它就会阻止随后的工艺步骤中钝化表面下的材料的真正氧化。 还应当理解，钝化表面可能具有原子单层的厚度，但是不限于单层的厚度。对本专利技术的一些 实施方式来说，该钝化表面可能具有大于单层厚度的厚度。现在参考图1，其中显示了依照本专利技术的一个实施方式的工艺流程图20。 工艺流程图20显示了在过渡金属阻障层或过渡金属化合物阻障层上沉积填隙铜层用于集 成电路金属化以便在其间产生基本上不含氧的界面。工艺流程图20包括步骤25、步骤30、 步骤35和步骤40。步骤25包括在基板表面上形成阻障层。步骤30包括对该阻障层施加 至少一个可控工艺条件以便在阻障层上形成可移除的钝化表面。步骤35包括从该阻障层 上移除该钝化表面。步骤40包括在该阻障层沉积填隙铜层。执行工艺流程20以便阻障层 和填隙铜层之间大体上没有氧化物存在。通过选择各种选项来执行流程图20中显示的步骤，可以获得本专利技术的许 多实施方式。步骤25可以由一个或多个工艺完成，比如物理气相沉积、化学气相沉积本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在过渡金属阻障层或过渡金属化合物阻障层上沉积填隙铜层用于集成电路金属化以便在其间产生基本上不含氧的界面的方法，包括：（ａ）在基板的表面形成该阻障层；（ｂ）在该阻障层上形成可除去的钝化表面；（ｃ）从该阻障层上除去该钝化表面；以及（ｄ）在该阻障层上沉积该填隙铜层；其中形成该可除去的钝化表面是在形成该阻障层的解卡持工艺过程中完成的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：耶兹迪多尔迪，约翰博伊德，弗里茨雷德克，威廉蒂，蒂鲁吉拉伯利阿鲁娜，衡石亚历山大尹，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]