[发明专利]用于金属氧化物还原的预处理方法和所形成的器件

说明书

技术领域

本发明总体涉及半导体领域，更具体地，涉及金属氧化物还原的预处理方法及其形成的器件。

背景技术

半导体器件包括在半导体器件中的多种有源器件之间提供电连接的互连结构。互连结构包括由绝缘材料环绕的导线和通孔，以降低电信号无意地从一个导电线或通孔转移到另一个导电线或通孔的风险。不同金属液面上的连接的导线或通孔之间的电阻是确定半导体器件的功率消耗和速度的要素。当连接的导线或通孔之间的电阻增加时，功率消耗增加，而半导体器件的速度减小。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种形成半导体器件的方法，包括：在晶圆上形成互连结构，互连结构包括位于其顶表面上的金属氧化物层；对晶圆实施远程等离子体处理，以通过还原反应来还原互连结构的金属氧化物层；在晶圆上方形成介电层；以及使半导体器件保存在真空条件下，其中，在远程等离子体处理之后，使半导体器件保存在真空条件下，直至形成介电层为止。

优选地，该方法还包括：在实施远程等离子体处理之前，预热晶圆。

优选地，该方法还包括：在预热晶圆之后，将半导体器件保存在真空条件下，直至形成介电层为止。

优选地，对晶圆实施远程等离子体处理包括：在与容纳晶圆的处理室分离的等离子体生成室中，生成含氢反应气体；使用导管将反应气体传送到处理室；以及使用含氢反应气体还原晶圆上的氧化物层。

优选地，生成含氢反应气体包括：以第一流速率将处理气体引入等离子体生成室内，处理气体包括氨（NH₃）、硅烷（SiH₄）、甲烷（CH₄）、氢气（H₂）和磷烷（PH₄）中的至少一种；以及激发处理气体以生成反应气体。

优选地，激发处理气体包括将微波引入等离子体生成室内。

优选地，还原晶圆上的氧化物层包括：在约1.5托至约2.5托之间的压力下，还原氧化物层。

优选地，对晶圆实施远程等离子体处理提高围绕氧化物层的介电材料的表面部分的介电常数，并且表面部分提高后的介电常数小于3.0。

优选地，对晶圆实施远程等离子体处理将围绕氧化物层的介电材料的整个表面部分中的碳浓度保持在等于或大于介电材料的碳芯浓度的浓度。

根据本发明的另一方面，提供了一种在集成系统中形成半导体器件的方法，包括：在晶圆上形成导电层；预热晶圆；在集成系统的第一模块中，对晶圆实施远程等离子体处理，以通过还原反应从导电层中去除金属氧化物层；在真空条件下，将晶圆从集成系统的第一模块传送到集成系统的第二模块；以及在第二模块中，在导电层上方形成介电层。

优选地，实施远程等离子体处理包括：以第一流速率将处理气体引入等离子体生成室内，处理气体包括氨（NH₃）、硅烷（SiH₄）、甲烷（CH₄）、氢气（H₂）和磷烷（PH₄）中的至少一种；以第二流速率将载气引入等离子体生成室内，载气包括氮气（N₂）、氩气（Ar）和氦气（He）中的至少一种；以及激发处理气体以生成用于还原氧化物层的反应气体。

优选地，该方法还包括：在真空条件下将晶圆从集成系统的第三模块传送到第一模块，其中，在第三模块中预热晶圆。

优选地，实施远程等离子体处理提高围绕氧化物层的介电材料的表面部分的介电常数，并且表面部分提高后的介电常数小于3.0。

优选地，实施远程等离子体处理将围绕氧化物层的介电材料的整个表面部分中的碳浓度保持在等于或大于介电材料的碳芯浓度的浓度。

优选地，在第一模块中预热晶圆。

根据本发明的又一方面，提供了一种半导体器件，包括：衬底；金属间介电（IMD）层，形成在衬底上，IMD层是连续层；导电层，形成在IMD层中；以及蚀刻停止层，位于IMD层和导电层上方，蚀刻停止层具有等于或大于4的介电常数，其中，IMD层的表面部分比IMD层中远离蚀刻停止层的部分具有更高的介电常数，并且IMD层的表面部分具有小于3.0的介电常数。

优选地，IMD层包括含碳材料，并且整个表面部分中的碳浓度等于或大于IMD层的碳芯浓度。

优选地，表面部分具有约为100埃的深度。

优选地，该器件还包括位于IMD层和导电层之间的衬里层。

优选地，表面部分的介电常数和IMD层中远离蚀刻停止层的部分的介电常数之间的差小于约15%。