[发明专利]用于部件填充的半导体反流处理

说明书

一种用于至少部分填充工件上的部件的方法通常包括以下步骤：获得包括部件的工件；将第一共形导电层沉积在部件中；和热处理工件以使第一共形导电层在部件中反流。

技术领域

本公开内容涉及用于在微电子工件的部件（例如，沟槽和过孔（via），特别是镶嵌（Damascene）应用中的沟槽和过孔）中电化学沉积导电材料（例如金属，例如，铜（Cu）、钴（Co）、镍（Ni）、金（Au）、银（Ag）、锰（Mn）、锡（Sn）、铝（Al）和以上各物的合金）的方法。

背景技术

集成电路是形成在半导体材料和覆盖半导体材料表面的介电材料之内的器件的互连整体。可形成在半导体内的器件包括MOS晶体管、双极型晶体管、二极管和扩散电阻器。可形成在电介质之内的器件包括薄膜电阻器和电容器。器件通过形成在电介质之内的导体路径互连。通常，具有由介电层分隔的连续级的两级或两级以上的导体路径用作互连。在现行实践中，氧化铜和氧化硅通常分别用于导体和电介质。

铜互连体中的沉积物（deposit）通常包括介电层、阻挡层、种晶层、铜填充和铜覆盖（cap）。因为铜易于扩散到介电材料中，所以阻挡层用于使铜沉积物与介电材料分隔开。然而，应理解，除了对于除铜来说可以不需要阻挡层之外，对于其他金属互连体也可以不需要阻挡层。阻挡层通常由耐火金属或耐火化合物构成，例如，钛（Ti）、钽（Ta）、氮化钛（TiN），氮化钽（TaN）等。其他合适的阻挡层材料可包括锰（Mn）和氮化锰（MnN）。通常使用称为物理气相沉积（PVD）的沉积技术形成阻挡层，但也可通过使用其他沉积技术（例如，化学气相沉积（CVD）或原子层沉积（ALD））形成阻挡层。

种晶层可沉积在阻挡层上。然而，还应理解，直接在阻挡层上（direct onbarrier）（DOB）沉积也在本公开内容的范围内，所述直接在阻挡层上（DOB）沉积例如在由合金或共沉积（co-deposited）金属构成的阻挡层以及在所属领域的技术人员所熟知和/或所使用的其他阻挡层上的沉积，互连金属可沉积在由合金或共沉积金属构成的所述阻挡层上而不需要单独的种晶层，所述互连金属例如钛钌（TiRu）、钽钌（TaRu）、钨钌（WRu）。

在一个非限制实例中，种晶层可为铜种晶层。作为另一非限制实例，种晶层可为铜合金种晶层，例如，铜锰合金、铜钴合金或铜镍合金。在将铜沉积于部件中的情况下，对于种晶层有数个示例性选择。第一，种晶层可为PVD铜种晶层。参见例如用于说明包括PVD铜种晶沉积的工艺的图3。种晶层还可通过使用其他沉积技术（例如CVD或ALD）形成。

第二，种晶层可为堆叠膜，例如，衬垫层及PVD种晶层。衬垫层是用在阻挡层与PVD种晶之间缓解不连续种晶问题并改善PVD种晶粘附力的材料。衬垫通常是贵金属，例如钌（Ru）、铂（Pt）、钯（Pd）和锇（Os），但该系列还可包括钴（Co）和镍（Ni）。当前，CVD Ru和CVD Co是常见的衬垫；然而，衬垫层也可通过使用其他沉积技术（例如，ALD或PVD）形成。

第三，种晶层可为二次种晶层。二次种晶层类似于衬垫层，是因为二次种晶层通常由贵金属（例如Ru、Pt、Pd和Os）形成，但该系列还可包括Co及Ni和最常见的CVD Ru及CVDCo。（像种晶层及衬垫层一样，二次种晶层还可通过使用其他沉积技术（例如ALD或PVD）形成）。不同之处在于：二次种晶层用作种晶层，而衬垫层是介于阻挡层与PVD种晶之间的中间层。参见例如用于说明包括二次种晶沉积的工艺的图5及图6，所述二次种晶沉积之后分别是图5中的ECD种晶沉积，如下文所描述，及图6中的快闪物沉积（flash deposition）。（“快闪物”沉积主要是在部件的区域（field）上及底部处，没有显著沉积在部件侧壁上）。