專利名稱：電子部件制造方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及一種制造電子部件的方法，更具體涉及一種半導體器件的制造方法，其包括形成由通過在位于硅襯底或晶片上方的銅(Cu)籽晶膜上電鍍而形成的Cu制成的鑲嵌互連布線。
背景技術：
近些年，對大規(guī)模集成(LSI)半導體電路器件的更高的集成度和更高性能的需求導致了新的微加工技術的發(fā)展。特別地，現(xiàn)在的一種趨勢是將電互連布線材料從常規(guī)使用的鋁(Al)合金改變?yōu)檩^低電阻率的基于金屬的材料——典型地為純銅(Cu)、Cu合金或含Cu材料。這些Cu基材料固有地很難通過干法蝕刻技術例如已用于形成Al合金布線的反應離子蝕刻(RIE)來進行微加工處理。為了突破這個難點，主要采用所謂的鑲嵌工藝，其包括以下步驟，在具有限定于其中的凹槽或溝槽的介電膜上沉積Cu膜，以及利用化學機械拋光(CMP)去除除了填充在溝槽中的介電膜以外的介電膜部分，從而形成掩埋布線。形成Cu膜的通常方法是采用這樣的工藝，即通過濺射形成薄的Cu籽晶膜，并且隨后通過電鍍形成具有約幾百納米(nm)厚度的多層膜。在制造多層Cu互連布線的情況中，也可以采用所謂的雙鑲嵌技術。該掩埋布線的形成技術如下。首先，在襯底上的底布線層上形成電絕緣膜。接著，在其中限定被稱為過孔的開口以及用于上層布線的溝槽凹槽。此后，將Cu布線材料同時掩埋在過孔和溝槽中。接著，利用CMP去除在頂面上的Cu的不必要部分而制造所產生的器件結構，從而形成掩埋互連布線的圖形。
對于在這種結構中使用的層間介電(ILD)膜，考慮利用由具有低的介電常數(shù)k的特定絕緣材料即所謂的“低k”材料制成的膜。更具體地，嘗試用其相對介電常數(shù)為3.0或更低的低k膜來替代目前使用的具有約3.9的相對介電常數(shù)k的氧化硅(SiO2)膜，從而降低片上相鄰互連布線之間的寄生電容。
這里再提及，通過濺射形成的Cu籽晶膜的側壁部分的厚度明顯很薄，因此很容易通過鍍敷溶液來溶解。一旦這樣的鍍敷溶解或“熔化”部分在Cu籽晶膜中發(fā)生，這些部分上就不會再形成Cu膜。這可以說是因為即使對其進行電鍍，其中也不會流過任何電流。因此，即使在這些熔化部分被從周圍生長的另一Cu膜完全掩埋的位置，這些部分在側壁與Cu膜之間仍保持很差的粘附力，這導致缺陷產生。例如在公開的未審查的日本專利申請(“PUJPA”)No.2004-218080中公開了一種避免該問題的方法。根據(jù)由其給出的方法，將Cu籽晶膜形成的襯底浸入到鍍敷溶液中，同時對其施加與鍍敷期間所使用的相同的電壓。利用這種電壓施加的浸入防止了Cu籽晶膜的不希望的溶解。
不幸的是，這種現(xiàn)有的已知方法的優(yōu)點的出現(xiàn)伴隨著掩埋的Cu膜的均勻性的劣化的代價。更具體地，雖然要求將施加電壓設定在允許Cu鍍敷發(fā)生的特定電壓水平以完全防止Cu籽晶膜的溶解，但仍然需要特定長度的時間，以使浸入在鍍敷槽中的襯底的整個表面在槽中被鍍敷溶液完全潤濕，因此在首先被溶液潤濕的部分和最后被潤濕的部分之間產生鍍敷時間差異，導致通過在襯底表面上鍍敷而生長的Cu膜的被掩埋厚度的均勻性降低。為了避免這種問題，對襯底施加較低的電壓。然而，這引起另一個問題在Cu籽晶膜的薄側壁部分處可發(fā)生沉積失敗和缺陷。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種制造電子部件的方法包括以下步驟在基體上方形成籽晶膜，冷卻所述籽晶膜，以及將所述冷卻的籽晶膜放入鍍敷溶液中，以利用所述籽晶膜作為陰極進行電鍍。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種制造電子部件的方法包括以下步驟在基體中形成開口，在所述開口中掩埋含銅膜，以及在冷卻所述基體的同時，允許在具有用所述含銅膜填充的所述開口的所述基體上方附加沉積所述含銅膜。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的半導體器件的制造方法的主要步驟的流程圖；圖2A-2C以及3A-3C以截面圖示例了對應于圖1的流程圖的半導體器件制造方法的一些主要步驟；圖4是示出在襯底位于等待位置的狀態(tài)下用于圖1所示的實施例方法的鍍敷裝置的一個實例的圖；圖5是示出在實施例中在襯底被保持在鍍敷位置處的情況下鍍敷裝置的另一個實例的圖；圖6以截面圖示出了在圖1的實施例方法的處理步驟時形成的器件結構；圖7示出了在實施例中在其頂面上形成有籽晶膜的器件結構的截面圖；圖8A和8B是各自示出了用于說明實施例的襯底冷卻效果的襯底截面的圖；圖9A和9B是示出在本發(fā)明的另一個實施例中的襯底入槽方案的一個實例的圖；以及圖10是在用多個電流密度值鍍敷期間各階段中電流密度與變化的電壓的關系圖曲線。
具體實施例方式
實施例1將描述作為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電子部件的實例的半導體器件的制造方法。在該實施例中，以參考以下的一些附圖來說明的方式，在低介電常數(shù)或“低k”絕緣膜上形成具有鑲嵌結構的Cu互連布線的圖形。
參考圖1，示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的半導體器件制造方法的主要步驟的流程圖。如這里所示，該實施例方法被設置為進行下面的一系列工藝。在步驟S102中，形成由選定的具有低的相對介電常數(shù)k的介電材料制成的低k薄膜。在步驟S104中，形成帽膜。在步驟S106中，在膜中限定預定數(shù)量的被稱為溝槽或過孔的層間開口。接著，在步驟S108中，形成導電材料膜——這里稱為阻擋金屬膜。接著在步驟S110中，形成籽晶膜，隨后在步驟S112中冷卻，在步驟S114中鍍敷，以及在步驟S116中拋光。
圖2A到圖2C分別示出了在圖1的步驟S102到S106中獲得的半導體器件結構的截面圖。
如圖2A所示，在圖1的步驟S102中，在作為基體的實例的襯底200上將由選定的多孔的低介電常數(shù)絕緣材料制成的低k膜220形成為具有約200納米(nm)的預定厚度。該襯底200示例地為半導體襯底。形成該低k膜220旨在制造其相對介電常數(shù)k小于或等于3.0的層間介電(ILD)膜。ILD膜材料的一個實例是其相對介電常數(shù)小于2.5的基于聚甲基硅氧烷的低k介電材料。其它實例是具有硅氧烷骨架結構例如聚硅氧烷、氫硅倍半氧烷(hydrogen silsesquioxane)和甲基硅倍半氧烷(methylsilsesquioxane)的膜，包含有機樹脂例如聚亞芳基醚、聚苯并唑或聚苯并環(huán)丁烯作為其主要成分的膜，以及多孔膜例如多孔二氧化硅膜。利用這些材料中的任何一種能夠使低k膜220具有小于2.5的相對介電常數(shù)。形成這種膜的示范性方法是利用所謂的旋轉介電(SOD)涂敷技術，其通過液態(tài)溶液的旋涂和對其施加的熱處理而形成薄膜。例如，以這樣的方式可實現(xiàn)膜制造，通過在含氮的氣氛中在熱板上烘焙具有通過旋轉器在其上形成有膜的晶片，以及最后在高于烘焙溫度的溫度下在熱板上對晶片進行固化。通過對低k材料的適當選擇以及對膜形成工藝條件的適當調整，可以獲得具有預定物理值的目標多孔介電薄膜。另外，襯底200的一個實例是其直徑為300毫米(mm)的硅晶片。這里注意，省略了對位于低k膜220的下層處的片上電路元件或器件的形成的說明。
接著，如圖2B所示，在圖1的步驟S104中，在低k膜220上化學氣相沉積例如50nm厚的介電帽膜222。帽膜222可以典型地由氧碳化硅(SiOC)制成。形成SiOC帽膜222可以保護其下面的很難直接進行光刻的低k膜220，且因此能夠在低k膜220中形成圖形。除了SiOC以外，帽絕緣膜材料的實例是具有2.5或更大的相對介電常數(shù)的介電材料，主要選自氧化硅(SiO2)、SiC、氫碳化硅(SiCH)、碳氮化硅(SiCN)以及SiOCH。盡管這里通過CVD進行膜制造，可選地可利用其它類似的合適技術。
接下來，如圖2C所示，在開口形成步驟S106中，在SiOC帽膜222和低k膜220中通過光刻和干法刻蝕技術限定用作用于鑲嵌布線制造的布線槽結構的貫穿開口150。對于具有通過抗蝕劑沉積和光刻工藝例如曝光(未示出)在SiOC帽膜222上形成的抗蝕劑膜的襯底200，通過各向異性蝕刻技術選擇性地去除曝光的SiOC帽膜222及其下面的低k膜220，因此可以相對于襯底200的表面基本上垂直地形成開口150。例如，開口150可以由反應離子蝕刻(RIE)方法形成。
圖3A-3C分別示出了在圖1的步驟S108-S114中獲得的截面器件結構。
在圖3A中，在阻擋金屬膜形成步驟S108中，在由開口形成工藝限定的開口150中以及SiOC帽膜222的頂面上形成由選定的阻擋金屬材料制成的阻擋金屬膜240。在利用作為一種物理氣相沉積(PVD)方法的濺射技術的濺射裝置內，沉積例如5nm厚的鉭(Ta)的薄膜，從而形成阻擋金屬膜240。不僅可以通過PVD而且可以通過原子層沉積(ALD)或CVD例如原子層化學氣相沉積(ALCVD)來實現(xiàn)阻擋金屬材料的沉積。與利用PVD方法的情況相比，利用這些方法可以提高膜覆蓋率。另外，阻擋金屬膜的材料不只是局限于Ta，可以選擇性地由含鉭材料例如氮化鉭(TaN)、含鈦材料例如鈦(Ti)或氮化鈦(TiN)、或者含鎢材料例如氮化鎢(WN)制成。該膜可以是由這些材料的兩種以上組合制成的多層膜，例如Ta和TaN等。
圖3B中，在籽晶膜形成步驟S110中，在其上形成有阻擋金屬膜240的開口150的內壁上以及在襯底200的表面上通過PVD例如濺射等沉積(形成)Cu薄膜作為籽晶膜250(含銅膜的一個實例)。該薄膜將成為接下來進行的電鍍工藝中的陰極電極。這里，籽晶膜250被形成為具有例如45nm的厚度。在襯底200的表面上45nm的膜厚度的沉積在開口150的側壁上產生10nm或更小的厚度，且最小的膜厚度為3nm或更小，但該值根據(jù)開口150的直徑可以變化。
這里，在此實施例中，進行冷卻工藝以防止由籽晶膜250的不希望的溶解到鍍敷溶液中而引起的籽晶膜250的消失。即，在步驟S112中，使籽晶膜250冷卻。更具體地，利用選定的氣體來冷卻襯底200的背面，從而通過該襯底背面冷卻籽晶膜250。
圖4示意性地示出了在該實施例中在襯底保持在等待位置處的情況下鍍敷裝置的示范性結構。該鍍敷裝置具有其中包含有鍍敷溶液670的近似圓柱體的鍍敷容器或“槽”650，以及夾具652，該夾具652設置在鍍敷槽650的上方以可分離地保持其鍍敷表面朝下的襯底200。優(yōu)選地鍍敷溶液670是其中添加有添加劑的基于硫酸銅的溶液。該鍍敷槽650的底部上設置有陽極電極654，以便其上表面暴露在鍍敷溶液670中。陽極電極654的一個實例是由含磷的銅制成的可溶解的陽極。從噴嘴(未示出)供應鍍敷溶液670，該噴嘴連接到鍍敷槽650的內部空間。從鍍敷槽650溢出的鍍敷溶液670的多余部分從排放口(未示出)排出。這些排放口以及液體噴嘴被連接到鍍敷溶液管理設備(未示出)，該鍍敷溶液管理設備使得被排出的鍍敷溶液670經歷化學成分調整以返回到鍍敷槽650的內部，隨后沿著這樣的路線進行液體循環(huán)。在循環(huán)期間，鍍敷溶液670受到管理設備的溫度控制以保持在預定的溫度——例如25℃。
在圖4中，示出了這樣的狀態(tài)，其中夾具652將襯底200保持在從鍍敷溶液670的表面上升的位置。例如，襯底200被保持在等待位置以利用機械手(未示出)進行傳送。陰極側的電接觸被連接到不與鍍敷溶液670接觸的區(qū)域中的已形成籽晶膜的襯底200的表面的外周部。陽極側接觸被連接到陽極電極654。機械加工夾具652，以便在其背面?zhèn)刃纬煽臻g，該空間用作氣流路徑或溝道601。引導具有所希望的低溫的冷卻劑氣體流到保持在等待位置的襯底200的背面上，從而控制襯底溫度。冷卻劑氣體的實例是氮氣和大氣。作為襯底200的一個實例的硅晶片具有優(yōu)良的熱導率，因此可以促使該氣體在襯底200的背面上流動足夠長的時間，以使得襯底溫度與氣體溫度基本上相同。
希望地，進行襯底冷卻以使襯底的溫度低于鍍敷溶液670的溫度至少10℃。一個實例是當鍍敷溶液670的溫度為25℃時，襯底溫度被控制為下降到5℃-15℃范圍內，其中在前一溫度下襯底200不會呈現(xiàn)結露。在25℃的鍍敷溶液670中籽晶膜250的溶解率是100％的情況下，將襯底溫度設定在15℃可以將鍍敷溶液670中籽晶膜250的溶解率抑制到56％左右。可選地，將襯底溫度設定在5℃可以使得鍍敷溶液670中的籽晶膜250的溶解率降低到約30％。簡而言之，通過使襯底溫度為15℃或更低，可以使溶解率延緩近一半。優(yōu)選地，冷卻位置盡可能地靠近鍍敷溶液670。通過這些做，襯底200變?yōu)榕c鍍敷溶液670接觸所需的時間變短，從而能夠保持想要的冷卻效果。
在圖3C中，在鍍敷步驟S114中，在籽晶膜250作為陰極電極的條件下，采用基于電鍍的電化學生長方法在開口150中以及在襯底200的表面上沉積薄的Cu膜260(含銅膜的一個實例)。這里，Cu膜260被沉積為例如800nm的厚度。在沉積完成之后，例如在250℃的溫度下進行退火30分鐘。
圖5示出了在襯底位于鍍敷位置處的情況下鍍敷裝置的結構。在該實施例中，當使襯底200的表面進入其中存儲有鍍敷溶液670的鍍敷槽650中時，驅動在上述冷卻步驟S112被冷卻的具有籽晶膜250的襯底200以使其旋轉。然后將旋轉的襯底表面被浸入到鍍敷溶液670中。接著，通過陽極電極654和作為陰極電極的成為將被鍍敷的表面的襯底200上的籽晶膜250，使預定的電流密度的電流流動，從而進行電鍍。此時更優(yōu)選襯底200以成角度的或傾斜狀態(tài)進入鍍敷溶液670中，以確保襯底200與鍍敷溶液670之間不存在空氣氣泡。并且優(yōu)選地，如下所述，由于籽晶膜250的厚度條件，必要時對成為陰極的襯底200側施加電壓。
接著，對所產生的襯底結構進行CMP以去除在開口150中沉積的Cu膜260和阻擋金屬膜240的多余部分，隨后以以下方式形成鑲嵌互連布線。
如圖6所示，在拋光步驟S116中，通過CMP拋光所產生的襯底200的頂面，以選擇性地去除沉積在除了開口150以外的表面部分上的阻擋金屬膜240以及成為作為電導體的布線層的包括籽晶膜250的Cu膜260，從而獲得形成有鑲嵌布線的圖形的表面平坦化或“平面化”結構。
圖7示出了在該實施例中在其上形成有籽晶膜250的狀態(tài)下襯底200的截面結構。當通過濺射等技術形成該籽晶膜250時，該膜在開口150的內部側壁上變?yōu)楹穸炔痪鶆?，必定存在具有最小厚度的凹入部分。通過在此所述的由本發(fā)明人進行的實驗發(fā)現(xiàn)，襯底200的最佳入槽條件根據(jù)該最小膜厚度而不同。
下表中示出了一些實驗結果，包括對已形成鍍敷膜的襯底的空隙評估以及掩埋膜的厚度均勻性評估的結果。
表格

注意，在上表中，“t”是最小籽晶膜厚度。
從表格明顯可看出，當使膜接觸鍍敷溶液670同時對其施加電壓以防止籽晶溶解時，該膜在襯底200的中心部分和與溶液首先接觸的其邊緣部分之間的掩埋狀態(tài)非故意地不同。從該事實來看，這里，當在首先與溶液接觸的邊緣為1的情況下利用評估中心部分的掩埋狀態(tài)的特定值作為參數(shù)時，評估填充的均勻性。從圖7也可明顯看出，很難通過濺射在側壁上形成希望的膜。所以，在側壁處容易產生空隙。對于空隙評估，通過截面掃描電子顯微鏡(SEM)來進行側壁空隙觀測。沒有發(fā)現(xiàn)空隙的情況標記為“良好”，而發(fā)現(xiàn)空隙的情況標記為“不好”。所使用的進入條件為四種條件，以進行下面將給出的比較。還變化籽晶膜250的最小厚度以進行比較。
在條件(1)中，當將襯底200浸入鍍敷槽650的鍍敷溶液670中時，使其接觸鍍敷溶液670，同時對籽晶膜250施加電壓以防止籽晶膜250的不希望的溶解。這里的電壓與實際用于鍍敷的電壓相同。在鍍敷期間，所產生的鍍敷電流的大小有時可以變化。鑒于此，施加特定的電壓，該電壓允許鍍敷電流在鍍敷工藝開始時流入。換句話說，將鍍敷期間的電流密度設定為3毫安培每平方厘米(mA/cm2)或更大，并將設定所施加的電壓以確保進入部分處的電流密度變?yōu)?mA/cm2或更大。不進行襯底冷卻。
在條件(2)中，當將襯底200浸入鍍敷槽650的鍍敷溶液670中時，使其接觸鍍敷溶液670，而不對籽晶膜250施加電壓。不進行襯底冷卻。
關于條件(3)，當將襯底200浸入鍍敷槽650的鍍敷溶液670中時，使其接觸鍍敷溶液670，而不對籽晶膜250施加電壓。進行上述襯底冷卻以將襯底溫度控制為保持在10℃。
在條件(4)中，當將襯底200浸入鍍敷槽650的鍍敷溶液670中時，使其接觸鍍敷溶液670，同時對籽晶膜250施加電壓以防止籽晶溶解。這里施加的電壓的電勢低于鍍敷期間實際使用的鍍敷啟動電壓的電視。該施加的電壓在這里被設計為當襯底200的整個表面被放入到鍍敷槽650中時，促使電流密度等于或小于鍍敷期間的電流密度的一半(1/2)——典型地為0-1.5mA/cm2。進行襯底冷卻以便將襯底溫度控制為保持在10℃。
通過空隙評估，在這些條件(1)到(4)下進行比較，揭示了這樣的事實，在籽晶膜250的最小厚度t小于或等于3nm的情況下，進入時的電壓施加對于抑制不希望的空隙產生是必需的。然而，還揭示了如在條件(1)中，鍍敷電壓施加導致襯底在其中心和周圍部分之間的均勻性較低——也就是，即使襯底的周圍部分已被完全覆蓋的時刻點，開口在其中心處也被其厚度僅僅為預期厚度的70％的膜所掩埋。比較而言，如在條件(2)和(3)中，在進入時不進行電壓施加的情況下，獲得掩埋膜厚度的均勻性；然而，不希望地產生了側壁空隙。在條件(3)中，空隙產生的頻率降低；由此，證明了襯底冷卻在對籽晶膜溶解的抑制方面呈現(xiàn)出顯著的效果。還可以肯定，如在條件(4)中，通過降低進入電壓同時冷卻襯底，可以實現(xiàn)對側壁空隙的抑制和掩埋膜的均勻性。
這里應注意，盡管通過施加使得進入時的電流密度變?yōu)?mA/cm2的電壓，似乎沒有發(fā)生Cu的溶解，但是事實是溶解反應與沉積/析出反應處于平衡狀態(tài)。因此只要襯底200被設定在室溫下，就很難防止籽晶膜250的薄膜溶解。比較而言，將本實施例設置為使襯底200冷卻，以便即使在0mA/cm2下也可以降低溶解速率，從而可以實現(xiàn)預期的掩埋而不產生空隙。此外，將進入時的電流密度設定為等于或小于鍍敷期間的電流密度的1/2，這允許在進入過程中襯底的首先與溶液接觸的部分的膜形成速率也降低為一半或更小。因此可以提高掩埋膜厚度的均勻性。
如果籽晶膜250的最小厚度t大于3nm，可以肯定，即使在進入時不對襯底200施加電壓，襯底冷卻或者“致冷”也可以同時實現(xiàn)對側壁空隙的抑制和掩埋膜的均勻性。因此，盡管有些依賴于半導體器件的布線規(guī)則的世代，即使僅僅利用襯底冷卻，也可以提供足夠的效果。
將參考圖8A和8B詳細說明在該實施例中的襯底冷卻的效果。如圖8A所示，當不進行襯底冷卻時，在開口的側壁上由于其上的Cu層的顯著消失而產生不希望的空隙。這可以通過使襯底200進入同時對其施加電壓而避免。不幸的是，這種方法伴隨著使掩埋膜的厚度均勻性劣化的風險。比較而言，如上所述，使Cu鍍敷的襯底200進入同時將其溫度控制在低溫可以用來在鍍敷之前抑制不希望的Cu層的溶解，如圖8B所示，從而可以防止由在開口側壁上顯著發(fā)生的Cu層的消失而導致的離析或沉淀的失敗。這可以通過潛在地降低所施加的電壓以減輕襯底周圍部分與中心部分之間的鍍敷速率的差異而實現(xiàn)，這在使襯底進入同時對其施加電壓的現(xiàn)有技術方法中是有問題的。
由以上很明顯，該實施例可以抑制籽晶膜的溶解。這可以抑制電鍍膜的沉淀失敗以及其中的缺陷的產生。
實施例2將參考圖9A和9B說明根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的襯底進入技術。雖然如此設置上述實施例，以使襯底200在進入鍍敷槽650之前在圖4所示的等待位置處被冷卻，并且在襯底200被浸入到鍍敷槽650中的鍍敷溶液670中時停止該襯底冷卻，但這里討論的實施例與上述實施例的類似之處在于，如在圖9A中再次示出的，在襯底200進入鍍敷槽650中之前提供選擇的冷卻劑氣體以在襯底200的背面上流動，而不同之處在于，如圖9B所示，將襯底200浸入到鍍敷槽650中，同時冷卻襯底200。利用這種設置，可以進一步加強冷卻效果。必要時即使在實際鍍敷過程中也可以連續(xù)地進行該襯底冷卻。
利用鍍敷期間的連續(xù)襯底冷卻的特點，即使在施加了電壓而使電流密度保持在大于等于80mA/cm2的情況下，也可以抑制或最小化鍍敷溶液和正被處理的晶片的非故意的溫度升高。
將參考圖10說明在多個電流密度水平下用于進行鍍敷的技術的一個實例。在標準鍍敷工藝中，采用多階段進行鍍敷。例如，掩埋Cu膜260以填充開口150的階段采用對于這種鍍敷被最優(yōu)化的預定電流密度。在每個圖形已被掩埋之后的附加膜沉積的階段，利用高于掩埋期間的電流密度的不同電流密度來進行鍍敷。利用該更高電流密度導致膜形成速率的增大，這可以提高處理吞吐量。另外在現(xiàn)有技術中，考慮到鍍敷速率超過來自鍍敷溶液670的Cu離子供給速率的事實，或者考慮到鍍敷溶液670和襯底200由于焦耳加熱而導致溫度升高的事實，電流密度的上限是有限制的。在鍍敷溶液670和襯底200的溫度升高方面，在現(xiàn)有技術中很難采用大于80mA/cm2的電流密度值。在該實施例中，在以充分加速的方式供給Cu離子的條件下，采用大于等于80mA/cm2的電流密度。為了使其實現(xiàn)，進行襯底冷卻。換句話說，至少在附加沉積階段使襯底200冷卻下來。其冷卻方案是以如圖9所示的方式使氣體在襯底200的背面上流動。這抑制了焦耳加熱并由此可以采用在現(xiàn)有技術中從未采用過的大于等于80mA/cm2的高電流密度。為附加的膜沉積將電流密度設定為大于等于80mA/cm2可以促進Cu膜260的晶粒生長。此外，當與互連布線相比較時可以確定獲得了提高的可靠性，該互連布線是在稍后的處理階段進行退火的情況下以低電流密度形成的。通過以這種方式進行原位襯底冷卻，可以將電流增大到常規(guī)地由于鍍敷溶液溫度的升高而不適用的更高水平，從而可以實現(xiàn)大的晶粒尺寸并提高可靠性。關于在冷卻襯底200的同時將襯底200浸入鍍敷槽650的進入階段所采用的電流密度，其與在上述第一實施例中的電流密度相同。
盡管以上參考一些實用實例說明了多個實施例，本發(fā)明不應僅局限于這些實用實例。盡管在實施例中將低k膜220用作介電膜，但這并不是限制本發(fā)明的一個方面，且即使在采用其它介電材料的情況下也不會出現(xiàn)特定的問題。例如，可采用氧化硅膜(SiO2)。另外，盡管在上述實施例中將氣體用于冷卻襯底，但這不是限制本發(fā)明的一個方面，而只要鍍敷裝置被設計為不會使液體從襯底200的背面泄漏到頂面，則可以可選地采用液體。襯底200的背面并不總是被直接冷卻的，而是可以可選地被間接冷卻。通過主要地降低鍍敷裝置中晶片夾具652附近或周圍的氣氛的溫度，也可以獲得類似的冷卻效果。盡管實施例旨在形成鑲嵌結構的互連布線，但是也可以被實現(xiàn)了類似優(yōu)點的雙鑲嵌互連布線所替換。特別地，本發(fā)明的原理可適用于在制造雙鑲嵌互連布線時將Cu材料掩埋到過孔中的處理。
另外，關于ILD膜的膜厚以及開口的尺寸、形狀和數(shù)量，其可以根據(jù)半導體集成電路和/或各種類型的半導體電路元件的需要，基于不同情況進行充分的設計。
具有包括本發(fā)明的要素并可由本領域技術人員根據(jù)不同情況可改變地設計的電子部件的半導體器件的任何其它類似的制造方法都應當被解釋為落入本發(fā)明的范圍之內。
盡管在此沒有具體說明通常用于半導體工業(yè)中的工藝例如光刻以及預清洗和后清洗工藝，但是本領域技術人員很容易想到，這些工藝也被包括在本發(fā)明的制造方法中。
本領域技術人員很容易想到其它的優(yōu)點以及修改。因此，本發(fā)明在其更寬的方面不限于在此示出和描述的具體細節(jié)和示范性實施例。因此，只要不脫離由所附權利要求及其等價物所限定的總發(fā)明構思的精神和范圍，可以做出各種修改。
權利要求
1.一種制造電子部件的方法，包括以下步驟在基體上方形成籽晶膜；冷卻所述籽晶膜；以及將所述冷卻的籽晶膜放入鍍敷溶液中，以利用所述籽晶膜作為陰極進行電鍍。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其中采用氣體冷卻所述基體的背面，從而冷卻所述籽晶膜。
3.根據(jù)權利要求2的方法，其中所述氣體是氮氣和空氣中的任何一種。
4.根據(jù)權利要求1的方法，其中當進行所述電鍍時，將所述籽晶膜浸入到所述鍍敷溶液中，同時對所述籽晶膜施加電壓。
5.根據(jù)權利要求4的方法，其中在將所述籽晶膜浸入到所述鍍敷溶液期間，對所述籽晶膜施加低于用于在浸入到所述鍍敷溶液中之后開始電鍍的起動電壓的電壓。
6.根據(jù)權利要求5的方法，其中當浸入到所述鍍敷溶液中時所施加的電壓使其電流密度小于或等于在所述電鍍的起動時流動的電流的電流密度的一半。
7.根據(jù)權利要求5的方法，其中當進行所述電鍍時，進行電流密度彼此不同的多個階段。
8.根據(jù)權利要求1的方法，其中所述基體具有形成于其中的開口，以及其中所述電鍍用于在所述開口中進行含銅膜的填充以及在所述基體上方進行所述含銅膜的附加沉積。
9.根據(jù)權利要求8的方法，其中當使得所述基體冷卻時進行所述附加沉積。
10.根據(jù)權利要求9的方法，其中在所述含銅膜的所述附加沉積期間，以80mA/cm2或更大的電流密度進行所述電鍍。
11.根據(jù)權利要求9的方法，其中通過利用氣體冷卻所述基體的背面來冷卻所述基體。
12.根據(jù)權利要求11的方法，其中所述氣體是氮氣和空氣中的任何一種。
13.一種制造電子部件的方法，包括以下步驟在基體中形成開口；在所述開口中掩埋含銅膜；以及在冷卻所述基體的同時，允許在具有用所述含銅膜填充的所述開口的所述基體上方附加沉積所述含銅膜。
14.根據(jù)權利要求13的方法，其中通過電鍍技術進行所述掩埋和所述附加沉積。
15.根據(jù)權利要求14的方法，其中在所述含銅膜的所述附加沉積期間，利用高于在掩埋所述含銅膜期間所采用的電流密度的電流密度來進行所述電鍍。
16.根據(jù)權利要求14的方法，其中在所述含銅膜的所述附加沉積期間，以80mA/cm2或更大的電流密度來進行所述電鍍。
17.根據(jù)權利要求14的方法，其中在使所述基體冷卻的同時，將所述基體浸入到鍍敷溶液中。
18.根據(jù)權利要求13的方法，其中通過采用氣體來冷卻所述基體的背面。
19.根據(jù)權利要求18的方法，其中所述氣體為氮氣和空氣中的任何一種。
20.根據(jù)權利要求13的方法，其中所述掩埋導致形成半導體器件的銅互連布線。
全文摘要
一種制造電子部件的方法，包括在基體上方形成籽晶膜，冷卻所述籽晶膜，以及將所述冷卻的籽晶膜放入鍍敷溶液中以利用所述籽晶膜作為陰極進行電鍍。
文檔編號H01L21/288GK101074485SQ20071009233
公開日2007年11月21日 申請日期2007年2月27日 優(yōu)先權日2006年2月27日
發(fā)明者豐田啟, 蓮沼正彥 申請人:株式會社東芝