專利名稱：銅層及銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種銅層及銅鑲嵌結(jié)構(gòu) 的形成方法。
背景技術(shù)：
隨著集成電路的制作向超大規(guī)模集成電路(ULSI)發(fā)展，其內(nèi)部的 電路密度越來越大，所含元件數(shù)量不斷增加，使得晶片的表面無法提供 足夠的面積來制作所需的互連線(Interconnect)。為了配合元件縮小后 所增加的互連線需求，利用通孔實(shí)現(xiàn)的兩層以上的多層金屬互連線的設(shè) 計(jì)，成為超大規(guī);漠集成電路技術(shù)所必須采用的方法。
傳統(tǒng)的金屬互連是由鋁金屬制作實(shí)現(xiàn)的，但隨著集成電路芯片中器 件特征尺寸的不斷縮小，金屬連線中的電流密度不斷增大，響應(yīng)時間不 斷縮短，傳統(tǒng)鋁互連線已達(dá)到工藝極限。當(dāng)工藝尺寸小于130nm以后，傳 統(tǒng)的鋁互連線技術(shù)已逐漸被銅互連線技術(shù)所取代。與鋁金屬相比，銅金 屬的電阻率更低、電遷移壽命更長，利用銅工藝制作金屬互連線可以降 低互連線的RC延遲、改善電遷移等引起的可靠性問題。但是，采用銅工 藝制作互連線也存在兩個問題 一是銅的擴(kuò)散速度較快，二是銅的刻蝕 困難，因此，其所適用的工藝制作方法與鋁工藝完全不同，通常會釆用 鑲嵌結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
圖1為說明現(xiàn)有的銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法的器件剖面示意圖，如圖1 所示，首先，在襯底101上沉積層間介質(zhì)層102; *接著，在該層間介質(zhì)層 102上光刻出通孔圖案，并刻蝕形成通孔；再接著，為使填充的銅金屬與 通孔側(cè)壁的介質(zhì)層102粘附性良好，同時，防止銅金屬向介質(zhì)層102內(nèi)擴(kuò) 散，在填充金屬前先沉積一層粘附層103,該粘附層103通?？捎蒚a/TaN 組合物形成。然后，在粘附層103上形成銅的晶種層104，再利用電鍍的 方法在通孔內(nèi)填充銅金屬105,形成銅層。
該銅層的形成質(zhì)量對電路的性能影響很大，會直接影響到電路的多 個性能參數(shù)。在形成銅層的過程中，要注意避免產(chǎn)生圖l中所示的空洞 110。 一旦在銅層中產(chǎn)生了該空洞110,在進(jìn)行后續(xù)的平坦化處理時，就 會在銅金屬表面形成凹陷。圖2為現(xiàn)有的銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法中平坦化
銅層后的器件剖面示意圖，如圖2所示，在對銅金屬層進(jìn)行平坦化處理后， 對應(yīng)于銅層內(nèi)的空洞110,在銅金屬層的表面出現(xiàn)了凹陷120,而通過應(yīng) 力遷牙多(SM， Stress Migration)及電子遷牙多(EM, Electronic Migration) 實(shí)驗(yàn)表明，其會影響到銅層的可靠性及壽命。
為解決這一銅層內(nèi)空洞引起的可靠性及壽命問題，于2003年9月24日 公開的公開號為CN1444258A的中國專利申請?zhí)岢隽?一種新的銅沉積的 方法，該方法在電鍍槽內(nèi)加入了缺陷減少劑，通過降低晶粒的重結(jié)晶及 生長速度而減少銅生長過程中的內(nèi)應(yīng)力，從而減少了因生長不均勻而導(dǎo) 致的銅層內(nèi)的空洞。但是該方法并不能解決因雜質(zhì)等其他原因在銅層內(nèi) 引起空洞的問題。
實(shí)際生產(chǎn)中，除了上述因生長不均勻而在銅層內(nèi)產(chǎn)生的空洞，襯底 表面在傳送過程中被玷污也是在銅層內(nèi)產(chǎn)生空洞的重要原因之一由于 銅層的生長分為兩步，先利用沉積的方法(如，物理氣相沉積的方法) 在沉積設(shè)備中形成一層銅的晶種層，然后，再利用銅電鍍設(shè)備在該晶種 層上生長銅層。在這兩步之間，需要在兩個不同的設(shè)備間進(jìn)行村底的傳 送，而此時易在村底的晶種層上附著一些揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC, volatile organic compounds )。
圖3為現(xiàn)有的銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法中形成晶種層后的器件剖面示 意圖，如圖3所示，在襯底301上沉積層間介質(zhì)層302;接著，刻蝕該層間 介質(zhì)層302形成通孔；再接著，沉積一層粘附層303;然后，在該粘附層 303上，利用物理氣相沉積i殳備形成銅的晶種層304。將形成晶種層304后
的襯底傳送至電鍍設(shè)備中，此時，空氣中存在的VOC可能會如圖中310所 示，附著于晶種層304上。
圖4為現(xiàn)有的銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法中電鍍銅層后的器件剖面示意 圖，如圖4所示，在隨后進(jìn)行電鍍時，晶種層表面附著有該VOC的區(qū)域就 不能順利地進(jìn)行銅的生長，在該區(qū)域附近就會形成圖中320所示的非正常 結(jié)構(gòu)。
圖5為現(xiàn)有的銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法中平坦化銅層后的器件剖面示 意圖，如圖5所示，最終形成的銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的銅層表面具有孔隙330，其 必然會對器件的可靠性及壽命造成影響，而上述專利申請中的方法并不 能解決產(chǎn)生該類孔隙330的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種銅層及銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法，以改善現(xiàn)有的形成 方法中易在銅層或銅鑲嵌結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)孔隙的問題。
本發(fā)明提供的一種銅層的形成方法，包括步驟
提供表面已形成銅晶種層的襯底；
將所述襯底傳送至銅電鍍設(shè)備中；
向所述銅電鍍設(shè)備中的退火裝置通入保護(hù)氣體，對所述襯底進(jìn)行第 一熱退火處理；
利用所述電鍍設(shè)備中的電鍍裝置對所述襯底進(jìn)行銅電鍍處理；
利用所述電鍍設(shè)備中的洗邊裝置對所述襯底進(jìn)行洗邊處理；
利用所述銅電鍍設(shè)備中的退火裝置對所述襯底進(jìn)行第二熱退火處 理，完成銅的電鍍。
其中，所述第一熱退火處理的溫度在150至300。C之間，時間在10 至100秒之間。
其中，所述通入的保護(hù)氣體為氫氣、氮?dú)?、氦氣或氬氣中的一種，
且流量在200至300sccm之間。
本發(fā)明具有相同或相應(yīng)技術(shù)特征的一種銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法，包 括步驟
提供襯底；
在所述襯底上形成通孔開口 ； 在所述襯底表面及所述通孔開口內(nèi)形成粘附層； 在所述粘附層上形成銅的晶種層； 將形成晶種層后的襯底傳送至銅電鍍設(shè)備中； 向所述銅電鍍設(shè)備中的退火裝置通入保護(hù)氣體，對所述襯底進(jìn)行第 一熱退火處理；
利用所述電鍍設(shè)備中的電鍍裝置對所述襯底進(jìn)行銅電鍍處理； 利用所述電鍍設(shè)備中的洗邊裝置對所述襯底進(jìn)行洗邊處理； 利用所述銅電鍍設(shè)備中的退火裝置對所述襯底進(jìn)行第二熱退火處
理；
對所述襯底進(jìn)行平坦化處理，去除所述通孔開口外的銅金屬，形成 銅鑲嵌結(jié)構(gòu)。
其中，所述第一熱退火處理的溫度在150至300。C之間，時間在10 至IOO秒之間。
其中，所述通入的保護(hù)氣體為氬氣、氮?dú)狻⒑饣驓鍤庵械囊环N， 且流量在200至300sccm之間。
其中，在所述襯底表面及所述通孔開口內(nèi)形成粘附層，包括步驟
將所述襯底傳送至物理氣相沉積i殳備中；
在所述襯底表面及所述通孔開口內(nèi)形成粘附層。
其中，在所述粘附層上形成銅的晶種層，包括步驟
在所述粘附層上形成銅的晶種層；
將所述襯底由所述物理氣相沉積"設(shè)備中取出。
其中，所述粘附層包含Ta/TaN。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明提供的銅層及銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法，在襯底表面形成銅的 晶種層后，為了去除襯底傳送過程中附著于晶種層上的VOC,增加了 對村底進(jìn)行熱退火的處理步驟，該步熱退火可以將該揮發(fā)性的有機(jī)化合 物揮發(fā)去除，避免了在隨后進(jìn)行的電鍍銅的過程中，在該VOC存在的 區(qū)域上難以生長銅，導(dǎo)致銅的內(nèi)部形成孔隙的后果。本發(fā)明的方法操作 簡單，不需要額外的設(shè)備及原料，有效地減少了銅層內(nèi)孔隙的數(shù)量，提 高了銅層或銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成質(zhì)量。


圖1為說明現(xiàn)有的銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法的器件剖面示意圖； 圖2為現(xiàn)有的銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法中平坦化銅層后的器件剖面示 意圖3為現(xiàn)有的銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法中形成晶種層后的器件剖面示 意圖4為現(xiàn)有的銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法中電鍍銅層后的器件剖面示意
圖5為現(xiàn)有的銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法中平坦化銅層后的器件剖面示 意圖6為本發(fā)明采用的用于電鍍銅層的設(shè)備示意圖7為本發(fā)明銅層的形成方法的具體實(shí)施例的流程圖8為本發(fā)明銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法的具體實(shí)施例的流程圖9為本發(fā)明的銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法中所采用的村底的剖面示意
圖；圖10為本發(fā)明的銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法中形成通孔開口后的器件
剖面示意圖11為本發(fā)明的銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法中形成粘附層后的器件剖
面示意圖12為本發(fā)明的銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法中形成晶種層后的器件剖 面示意圖13為本發(fā)明的銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法中電鍍銅層后的器件剖面 示意圖14為本發(fā)明的銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法中平坦化銅層后的器件剖 面示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合 附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。
多適當(dāng)?shù)牟牧现谱?，下面是通過具體的實(shí)施例來加以說明，當(dāng)然本發(fā)明 并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員所熟知的一般的替 換無疑地涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時， 為了便于說明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會不依一般比例作局部放大，不 應(yīng)以此作為對本發(fā)明的限定，此外，在實(shí)際的制作中，應(yīng)包含長度、寬 度及深度的三維空間尺寸。
為了避免在電鍍、洗邊、退火等處理過程中污染襯底表面，影響銅 金屬層的形成質(zhì)量，本發(fā)明中采用了將電鍍、洗邊、退火等裝置集成在 一起的電鍍銅層的設(shè)備。圖6為本發(fā)明采用的用于電鍍銅層的設(shè)備示意 圖，如圖6所示，該設(shè)備包括裝片室601，至少一個電鍍(plating)裝置(本 圖中示出了兩個602-1和602-2),用于在待電鍍銅層的襯底表面電鍍銅
金屬；至少一個洗邊(EBR, Edge Bevel Removal)裝置(本圖中示出了 兩個603-1和603-2 ),用于去除電鍍后的村底邊緣的倒棱；以及退火 (annealing)裝置604,用于令電鍍的銅層的晶粒變大，才是高該銅層的電 性能。工作時，利用機(jī)械手(圖中未示出)將待電鍍襯底在各裝置中傳 送，依次實(shí)現(xiàn)各步操作。
然而，即使采用了圖6中所示的電鍍銅層的設(shè)備，由于在電鍍銅之前， 通常需要先利用物理氣相沉積的方法在待電鍍銅的襯底表面形成銅的晶 種層，即，在形成晶種層之后，電鍍之前，仍需要在兩個不同的設(shè)備間 進(jìn)行襯底的傳送，而此時環(huán)境中的一些VOC易附著于村底的晶種層上， 在隨后進(jìn)行電鍍時，附著有該VOC的區(qū)域不能順利地進(jìn)行銅的生長，對 應(yīng)地在銅層內(nèi)形成了孔隙，而這會導(dǎo)致器件的可靠性及壽命等性能的下 降。為此，本發(fā)明采用了在進(jìn)行電鍍前增加一步熱退火步驟的方法，將 晶種層表面附著的VOC揮發(fā)去除，避免了此類孔隙的產(chǎn)生。
圖7為本發(fā)明銅層的形成方法的具體實(shí)施例的流程圖，下面結(jié)合圖 7對本發(fā)明銅層的形成方法的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)介紹。
首先，提供表面已形成銅晶種層的村底(S701)。該銅晶種層通常 是利用物理氣相沉積的方法形成，厚度可以在在1000至2000A之間。
然后，將所述村底傳送至銅電鍍設(shè)備中(S702)。本實(shí)施例中，所 用的銅電鍍設(shè)備如圖6所示，即襯底在進(jìn)行電鍍、洗邊及洗邊后的熱退 火處理時不會再曝露于周圍環(huán)境的空氣中。
接著，向銅電鍍設(shè)備中的退火裝置通入保護(hù)氣體，對所述襯底進(jìn)行 第一熱退火處理(S703 )。本實(shí)施例中，為了去除在襯底傳送過程中， 在襯底表面的晶種層上附著的周圍環(huán)境中的VOC,增加了本步第一熱 退火處理，該第一熱退火處理可以直接利用圖6所示設(shè)備中的退火裝置 604實(shí)現(xiàn)，不需要進(jìn)行額外的設(shè)備改造。
為了保護(hù)襯底表面的晶種層，在該第一熱退火處理過程中需要向退
火裝置中通入保護(hù)氣體，該保護(hù)氣體可以是氫氣，也可以是惰性氣體氮 氣、氦氣或氬氣等中的一種。通入的氣體需要確保退火裝置內(nèi)處于正壓，
其流量的大小通?？梢栽?00至300sccm之間。
為了將VOC揮發(fā)去除，本步第一熱退火所需的加熱溫度不能小于 150°C，通?？梢詫⑵涞臏囟仍O(shè)置在150至300。C之間(溫度過高可能 會對器件性能不利)。其所需的加熱時間不用太長，可以在10至100秒 之間，如可以為15秒、30秒等。
再接著，利用電鍍設(shè)備中的機(jī)械手將經(jīng)過第一熱退火處理后的襯底 傳送至電鍍裝置中，對所述襯底進(jìn)行銅電鍍處理(S704)。經(jīng)過第一熱 退火處理后，襯底晶種層表面的VOC已被揮發(fā)去除，在本步電鍍處理 過程中，不會再有VOC阻擋銅的生長，可以避免在電鍍銅層內(nèi)形成孔 隙，提高了銅層的形成質(zhì)量。
電鍍后，利用電鍍設(shè)備中的機(jī)械手將襯底傳送至洗邊裝置中，對襯 底進(jìn)行洗邊處理(S705 )。本步洗邊處理，可以將電鍍時在村底邊緣形 成的倒棱去除。
然后，再利用銅電鍍設(shè)備中機(jī)械手將襯底傳送至退火裝置中，對襯 底進(jìn)行第二熱退火處理(S706)。本步第二熱退火處理用于令電鍍的銅 層的晶粒變大，減少銅層內(nèi)的邊界，提高該銅層的電性能。
接著，可以將已形成銅層的襯底從電鍍設(shè)備中取出，完成銅層的制備。
采用本發(fā)明的銅層的形成方法，可以將晶種層上附著的VOC揮發(fā) 去除，避免在銅層內(nèi)產(chǎn)生孔隙，提高了銅層的形成質(zhì)量，提高了器件的 可靠性及壽命等性能參數(shù)。
圖8為本發(fā)明銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法的具體實(shí)施例的流程圖，圖9 至圖14為說明本發(fā)明銅鑲嵌結(jié)構(gòu)形成過程的器件剖面圖，下面結(jié)合圖8 至圖14對本發(fā)明銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)介紹。 首先，提供襯底(S801)。圖9為本發(fā)明的銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法 中所采用的襯底的剖面示意圖，如圖9所示，在石圭襯底901上具有介質(zhì) 層902,該介質(zhì)層通常需要為低K值的材料，如可以為黑鉆石(BD, Black Diamond)材料。在該介質(zhì)層902與硅襯底901之間還可以具有 刻蝕停止層，該刻蝕停止層通常由含氮的碳化硅(NDC)形成(本圖中 未示出)。另外，如果本發(fā)明的銅鑲嵌結(jié)構(gòu)是用作層間的通孔，其用于 形成銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的襯底的結(jié)構(gòu)可能會更復(fù)雜，這一應(yīng)用的延伸對于本領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員而言，是易于理解與實(shí)現(xiàn)的，在此不再贅述。
然后，在該襯底上形成通孔的開口 (S802)。先利用光刻纟支術(shù)在襯 底上定義出通孔開口圖形，再利用刻蝕的方法形成通孔開口。圖10為 本發(fā)明的銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法中形成通孔開口后的器件剖面示意圖， 如圖IO所示，在介質(zhì)層902內(nèi)刻蝕形成了通孔開口 910。
接著，在所述襯底表面及所述通孔開口內(nèi)形成粘附層(S803 )。圖 11為本發(fā)明的銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法中形成粘附層后的器件剖面示意 圖，如圖ll所示，在襯底表面，依襯底表面形貌形成了粘附層903。該 粘附層903 —方面可以提高后面要填充的銅金屬與通孔側(cè)壁的介質(zhì)層 902之間的粘附性，另一方面可以防止銅金屬向介質(zhì)層902內(nèi)擴(kuò)散。該 粘附層903通?？梢杂衫梦锢須庀喑练e的方法沉積的Ta/TaN組合物 形成。
再接著，在所述粘附層上形成銅的晶種層(S804)。圖12為本發(fā)明 的銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法中形成晶種層后的器件剖面示意圖，如圖12 所示，在粘附層903上面又生長了銅的晶種層904。由于該銅的晶種層 904通常也是利用物理氣相沉積的方法形成，其可以與粘附層903 —起 利用同一臺物理氣相沉積^殳備完成生長。
然后，可以將形成晶種層后的襯底傳送至銅電鍍設(shè)備中(S805 )。 在這一傳送過程中，襯底表面會曝露于周圍的環(huán)境中，此時，環(huán)境中的
VOC可能會附著于襯底表面的晶種層上(如圖3所示)，影響后續(xù)的銅 層的生長。
為此，本發(fā)明在將襯底傳送至銅電鍍設(shè)備中后，先向銅電鍍設(shè)備中
的退火裝置通入保護(hù)氣體，對所述襯底進(jìn)行第一熱退火處理(S806)。 其中，所用的保護(hù)氣體可以是氫氣，也可以是惰性氣體氮?dú)狻⒑饣驓?氣等中的一種，其流量的大小通?？梢栽?00至300sccm之間。
為了將VOC揮發(fā)去除，第一熱退火所需的加熱溫度不能小于 150°C，通?？梢詫⑵涞臏囟仍O(shè)置在150至300°C之間(溫度過高可能 會對器件性能不利)。其所需的加熱時間不用太長，可以在10至100秒 之間，如可以為15秒、30秒等。
接著，將經(jīng)過第一熱退火處理后的襯底傳送至電鍍裝置中，對所述 襯底進(jìn)行銅電鍍處理(S807)。圖13為本發(fā)明的銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法 中電鍍銅層后的器件剖面示意圖，如圖13所示，在銅的晶種層904上 面形成了銅層905。經(jīng)過第一熱退火處理后，襯底晶種層表面的VOC 已被揮發(fā)去除，在本步電鍍處理過程中，不會再有VOC阻擋銅的生長， 也就不會再在電鍍銅層內(nèi)形成圖4中所示的非正常結(jié)構(gòu)，提高了銅層的 形成質(zhì)量。
電鍍后，將襯底傳送至洗邊裝置中，對襯底進(jìn)行洗邊處理(S808 )。 本步洗邊處理，可以將電鍍時在襯底邊緣形成的倒棱去除。
再接著，將襯底再次傳送至退火裝置中，對襯底進(jìn)行第二熱退火處 理(S809)。本步第二熱退火處理用于令電鍍的銅層的晶粒變大，減少 銅層內(nèi)的邊界，提高該銅層的電性能。
然后，可以將已形成銅層的襯底從電鍍設(shè)備中取出，對銅層進(jìn)行平 坦化處理，去除通孔開口外的銅金屬，形成銅鑲嵌結(jié)構(gòu)(S810)。圖14 為本發(fā)明的銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法中平坦化銅層后的器件剖面示意圖， 如圖14所示，采用本發(fā)明的方法后，在銅層內(nèi)不會再有VOC阻擋銅層
的生長，避免了銅層內(nèi)孔隙的產(chǎn)生，在平坦化后可以得到質(zhì)量較好的銅 鑲嵌結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明， 任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能 的變動和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的 范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種銅層的形成方法，其特征在于，包括步驟提供表面已形成銅晶種層的襯底；將所述襯底傳送至銅電鍍設(shè)備中；向所述銅電鍍設(shè)備中的退火裝置通入保護(hù)氣體，對所述襯底進(jìn)行第一熱退火處理；利用所述電鍍設(shè)備中的電鍍裝置對所述襯底進(jìn)行銅電鍍處理；利用所述電鍍設(shè)備中的洗邊裝置對所述襯底進(jìn)行洗邊處理；利用所述銅電鍍設(shè)備中的退火裝置對所述襯底進(jìn)行第二熱退火處理，完成銅的電鍍。
2、 如權(quán)利要求1所述的形成方法，其特征在于所述第一熱退火 處理的溫度在150至300°C之間。
3、 如權(quán)利要求1所述的形成方法，其特征在于所述第一熱退火 處理的時間在10至100秒之間。
4、 如權(quán)利要求1所述的形成方法，其特征在于所述通入的保護(hù) 氣體為氫氣、氮?dú)?、氦氣或氬氣中的一種。
5、 如權(quán)利要求1所述的形成方法，其特征在于所述通入的保護(hù) 氣體流量在200至300sccm之間。
6、 一種銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，包括步驟 提供襯底；在所述襯底上形成通孔開口 ； 在所述襯底表面及所述通孔開口內(nèi)形成粘附層； 在所述粘附層上形成銅的晶種層； 將形成晶種層后的村底傳送至銅電鍍設(shè)備中； 向所述銅電鍍設(shè)備中的退火裝置通入保護(hù)氣體，對所述襯底進(jìn)行第 一熱退火處理； 利用所述電鍍設(shè)備中的電鍍裝置對所述襯底進(jìn)行銅電鍍處理； 利用所述電鍍設(shè)備中的洗邊裝置對所述襯底進(jìn)行洗邊處理； 利用所述銅電鍍設(shè)備中的退火裝置對所述襯底進(jìn)行第二熱退火處理；對所述村底進(jìn)行平坦化處理，去除所述通孔開口外的銅金屬，形成 銅鑲嵌結(jié)構(gòu)。
7、 如權(quán)利要求6所述的形成方法，其特征在于所述第一熱退火 處理的溫度在150至300°C之間。
8、 如權(quán)利要求6所述的形成方法，其特征在于所述第一熱退火 處理的時間在10至100秒之間。
9、 如權(quán)利要求6所述的形成方法，其特征在于所述通入的保護(hù) 氣體為氫氣、氮?dú)?、氦氣或氬氣中的一種。
10、 如權(quán)利要求6所述的形成方法，其特征在于所述通入的保護(hù) 氣體流量在200至300sccm之間。
11、 如權(quán)利要求6所述的形成方法，其特征在于，在所述襯底表面 及所述通孔開口內(nèi)形成粘附層，包括步驟將所述襯底傳送至物理氣相沉積i殳備中；在所述襯底表面及所述通孔開口內(nèi)形成粘附層。
12、 如權(quán)利要求11所述的形成方法，其特征在于在所述粘附層 上形成銅的晶種層，包括步驟在所述粘附層上形成銅的晶種層；將所述襯底由所述物理氣相沉積設(shè)備中取出。
13、 如權(quán)利要求6或11所述的形成方法，其特征在于所述粘附 層包含Ta/TaN。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種銅層的形成方法，包括步驟提供表面已形成銅晶種層的襯底；將所述襯底傳送至銅電鍍設(shè)備中；向所述銅電鍍設(shè)備中的退火裝置通入保護(hù)氣體，對所述襯底進(jìn)行第一熱退火處理；利用所述電鍍設(shè)備中的電鍍裝置對所述襯底進(jìn)行銅電鍍處理；利用所述電鍍設(shè)備中的洗邊裝置對所述襯底進(jìn)行洗邊處理；利用所述銅電鍍設(shè)備中的退火裝置對所述襯底進(jìn)行第二熱退火處理，完成銅的電鍍。本發(fā)明還公開了一種相應(yīng)的銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法，采用本發(fā)明的銅層或銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法，可以有效減少銅層內(nèi)孔隙的數(shù)量，提高了銅層或銅鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成質(zhì)量。
文檔編號H01L21/3205GK101359597SQ20071004456
公開日2009年2月4日 申請日期2007年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月31日
發(fā)明者蕓 康, 楊瑞鵬, 王文琦, 聶佳相 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司