[发明专利]铜互连阻挡界面制备的方法和装置

权利要求书

1.一种准备基底的基底表面，在铜互连的金属阻挡层上淀积功能 化层，以帮助铜层淀积在集成系统的铜互连中，从而提高该铜 互连的电迁移性能的方法，该方法包括：

淀积该金属阻挡层，以将该铜互连结构填在该集成系统中，其 中在淀积该金属阻挡层后，转移基底并在受控环境中进行处 理，以防止形成金属阻挡氧化物，其中所述受控环境填充有惰 性气体；

将该功能化层淀积在集成系统中的金属阻挡层上，其中该功能 化层由化学接枝化学品形成；以及

将该功能化层淀积在该金属阻挡层上后，将该铜层淀积在集成 系统中的铜互连结构中。

2.如权利要求1所述的方法，其进一步包括：

在淀积该金属阻挡层之前，清洗该铜互连中下层金属的暴露表 面，以去除该集成系统中的下层金属的暴露表面的表面金属氧 化物，其中该下层金属是与该铜互连电连接的下层互连的一部 分。

3.如权利要求1所述的方法，其进一步包括：

在淀积该功能化层之前，还原该金属阻挡层的表面，以使该集 成系统中的该金属阻挡层的表面富金属。

4.如权利要求1所述的方法，其中该金属阻挡层的材料选自氮化 钽(TaN)，钽(Ta)，钌(Ru)，钛(Ti)，钨(W)，锆(Zr)，铪(Hf)， 钼(Mo)，铌(Nb)，钒(V)，钌(Ru)和铬(Cr)，以及这些材料的混 合物。

5.如权利要求1所述的方法，其中用于该功能化层的材料包含具 有至少两个端的络合基团，该络合基团的一端与该金属阻挡层 形成键，该络合基团的另一端与铜形成键。

6.如权利要求5所述的方法，其中该络合基团选自癸硫醇，十八 硫醇，四苯基卟吩，联苯二硫，芳香硫代乙酸酯，三(2，2-伯- 联吡啶)硫醇钌(II)，苯硫酚，4，4-伯-二吡啶基二硫，二硫化 萘，以及双(2-蒽二酚)二硫化物，3-巯丙基三甲氧基硅烷，γ- 甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，二甲基-全氟辛酰氧丙基硅 烷，烷基三氯硅烷，十八烷基硅烷，辛醇，22-巯基-1-二十二 酸，烷基膦酸，十八酸，二氨基十二烷，n-苯基吡咯以及2，5- 二噻烯基吡咯基三单元组。

7.如权利要求3所述的方法，其中通过含氢等离子还原该金属阻 挡层的表面。

8.如权利要求2所述的方法，其中该铜互连包含在通孔上的金属 线，且该下层互连包含金属线。

9.如权利要求2所述的方法，其中该铜互连包含金属线，且该下 层互连包含接点。

10.如权利要求2所述的方法，其中通过Ar溅射处理或采用含氟 气体等离子处理中的一种处理对表面金属氧化物的暴露表面 进行清洗。

11.如权利要求10所述的方法，其中该含氟气体为NF₃、CF₄或 两者的组合物。

12.如权利要求1所述的方法，其中淀积该金属阻挡层进一步包 括：

淀积第一金属阻挡层；和

淀积第二金属阻挡层。

13.如权利要求12所述的方法，其中该第一金属阻挡层通过原子 层淀积(ALD)处理进行淀积，而该第二金属阻挡层通过物理气 相淀积(PVD)处理进行淀积。

14.如权利要求12所述的方法，其中该第一金属阻挡层通过ALD 处理进行淀积，以及该第二金属阻挡层通过ALD处理进行淀 积。

15.如权利要求1所述的方法，其进一步包括：

在淀积该铜层之前，清洗该集成系统中的功能化层的表面。

16.如权利要求1所述的方法，进一步包含在该功能化层淀积在该 金属阻挡层上后，将薄铜种子层淀积在铜互连结构中，其中该 薄铜种子层通过无电工艺进行淀积。