專利名稱：用于填充互連結構的方法及設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體處理技術，特定來說，涉及一種用于填充互連結構的方法及設備。
背景技術：
可使用鑲嵌處理(半導體處理技術)在集成電路上形成互連。鑲嵌處理涉及在形成于電介質層中的溝槽與導通孔中形成嵌入金屬線。在典型的鑲嵌工藝中，在半導體晶片襯底的電介質層中蝕刻溝槽與導通孔的圖案。接著，通過(舉例來說)物理氣相沉積(PVD)工藝將例如鉭(Ta)、氮化鉭(TaN)或TaN/Ta雙層的勢壘層沉積到晶片表面上。接著，通常使用電鍍工藝用銅填充所述溝槽與導通孔。由于電鍍通常需要在導電層上發(fā)生，因此可首先借助化學氣相沉積(CVD)或PVD工藝在勢壘層上沉積銅籽晶層。接著，可將銅電鍍到所述銅籽晶層上
發(fā)明內容

本發(fā)明提供用于鍍敷銅及其它金屬的方法、設備及系統。根據各種實施方案，所述方法涉及將銅層鍍敷到晶片襯底上?？蓪⑺鲢~層退火，此可使銅從晶片襯底的若干區(qū)域重新分布到晶片襯底中的若干特征。在一些情況下，鍍敷及后續(xù)退火充當多循環(huán)沉積工藝的一個循環(huán)。因此，所述沉積工藝可涉及連續(xù)執(zhí)行的兩個或兩個以上鍍敷/退火循環(huán)。在一些實施方案中，一種方法包含將晶片襯底提供到設備。所述晶片襯底包含具有若干場區(qū)域及一特征的表面。將銅層鍍敷到所述晶片襯底的所述表面上。接著將所述銅層退火，其中所述退火使銅從所述晶片襯底的若干區(qū)域重新分布到所述特征。在一些實施方案中，所述晶片的所述表面進一步包含所述場區(qū)域及所述特征上方的襯里層。在一些實施方案中，可在鍍敷所述銅層之前在還原氣氛中將所述襯里層退火。可從由釕(Ru)、鈷(Co)、鎢(W)、鋨(Os)、鉬(Pt)、鈀(Pd)、金(Au)及銠(Rh)組成的群組中選擇所述襯里層。在一些實施方案中，一種方法包含將晶片襯底提供到設備。所述晶片襯底包含覆蓋有襯里層的表面，所述表面包含若干場區(qū)域及一特征。借助電鍍工藝將銅層鍍敷到所述晶片襯底的所述表面上。接著將所述銅層退火，其中所述退火使銅從所述晶片襯底的若干區(qū)域重新分布到所述特征?？稍谶€原氣氛中于約150°C到400°C的溫度下執(zhí)行所述退火達約30秒到180秒的持續(xù)時間。
在一些實施方案中，一種設備包含鍍敷室、晶片襯底保持器、元件及控制器。所述鍍敷室經配置以保持電解液。所述晶片襯底保持器經配置以將晶片襯底保持于所述鍍敷室中。所述晶片襯底包含具有若干邊緣區(qū)域、若干場區(qū)域及一特征的表面。所述元件包含離子電阻主體，所述主體中具有若干穿孔使得所述穿孔不在所述主體內形成連通通道。所述穿孔允許經由所述元件輸送所述電解液。所述元件經定位以具有面向所述晶片襯底的所述表面的表面，其中當所述晶片襯底由所述晶片襯底保持器保持時，所述元件的所述表面位于距所述晶片襯底的所述表面約10毫米內。所述離子電阻主體中的大致所有所述穿孔在所述元件的面向所述晶片襯底的所述表面的所述表面上的開口具有不大于約5毫米的主尺寸。所述元件的孔隙率為約1%到3%。所述控制器包含用于進行一工藝的指令。所述工藝包含使用所述鍍敷室將銅層鍍敷到所述晶片襯底的所述表面上；及將所述銅層退火。將所述銅層退火使銅從所述晶片襯底的若干區(qū)域重新分布到所述特征。
在一些實施方案中，一種非暫時計算機機器可讀媒體包含用于控制設備的程序指令。所述程序指令包含用于包含以下各項的操作的代碼將晶片襯底輸送到與所述設備相關聯的模塊；將銅層鍍敷到所述晶片襯底的所述表面上；及將所述銅層退火。所述晶片襯底包含具有若干場區(qū)域及一特征的表面。將所述銅層退火使銅從所述晶片襯底的若干區(qū)域重新分布到所述特征。在附圖及下文描述中闡述本說明書中所描述的標的物的實施方案的這些及其它方面。


圖I展示圖解說明用于鍍敷銅的工藝的流程圖的實例。圖2A及2B展示鍍敷銅的方法中的階段的橫截面示意性圖解說明的實例。圖3展示圖解說明用于鍍敷銅的工藝的流程圖的實例。圖4A到4G展示電填充系統的示意圖的實例。圖5展示電鍍設備的橫截面示意圖的實例。圖6A及6B展示一維電阻元件的視圖的實例。
具體實施例方式引言在以下詳細描述中，闡述眾多特定實施方案以便提供對本發(fā)明的透徹理解。然而，如所屬領域的技術人員將明了，可在無這些特定細節(jié)的情況下或通過使用替代元件或工藝來實踐本發(fā)明。在其它實例中，未詳細描述眾所周知的工藝、程序及組件以便不會不必要地使本發(fā)明的方面模糊。在本申請案中，術語“半導體晶片”、“晶片”、“襯底”、“晶片襯底”及“經部分制作的集成電路”可互換地使用。所屬領域的技術人員將理解，術語“經部分制作的集成電路”可指代在其上制作集成電路的許多階段中的任一者期間的硅晶片?？蓪ζ鋱?zhí)行所揭示的操作的工件可具有各種形狀、大小及材料。除半導體晶片以外，可利用本發(fā)明的其它工件還包含例如印刷電路板等各種物件。
用于金屬化集成電路的當前技術包含經由物理氣相沉積(PVD)工藝沉積勢壘層及襯里層、用經由PVD工藝沉積的銅(Cu)給所述襯里層播種并接著使用提供無空隙自底向上填充的工藝電鍍銅。然而，電鍍技術不容易擴展到低于約18納米的特征大小。在這些尺寸下，小特征的開口可由于勢壘層及襯里層的涂覆而(舉例來說)在電鍍工藝之前降低到約2納米到4納米。此使得所述特征成為非常高縱橫比的特征，其可能不允許借助一些電鍍工藝進行無空隙的自底向上填充。本文中所揭示的實施方案可通過依序鍍敷銅層并使銅重新分布以填充非常小的特征來克服填充所述特征的困難。此些特征的大小可低于約100納米且其具有高縱橫比。本文中揭示用以填充可涂覆有勢壘/襯里層的小集成電路特征的方法及設備的實施方案。在一些實施方案中，工藝操作可用銅完全填充所述特征。此外，一些所揭示的實施方案不使用借助物理氣相沉積(PVD)工藝沉積的銅籽晶層。在一些實施方案中，將銅層直接鍍敷到晶片襯底的襯里層上。舉例來說，所述襯里層可為釕層或其它適合導電勢壘金屬層。那么可接著將經鍍敷銅層退火。在一些實施方案 中，所述退火可在還原氣氛(例如形成氣體)中于約150°C到400°C下進行約30秒到180秒。所述退火可使銅層中的銅重新分布到小特征中。所述退火還可使所述銅層及襯里層的任何隨后暴露的區(qū)域維持于還原狀態(tài)中?？芍貜豌~鍍敷及退火工藝約2次到8次，以便逐漸且無空隙地填充小特征，例如寬度或直徑為從約8納米到100納米的特征。在一些實施方案中，每一經鍍敷銅層的厚度可為約2納米到20納米，此取決于特征大小及縱橫比。可接著使用常規(guī)電鍍工藝鍍敷晶片襯底以在化學機械平面化(CMP)之前填充較大特征。在一些實施方案中，在電鍍設備中使用電阻元件來輔助減輕或消除在鍍敷銅層時的“末端效應”。末端效應可增加具有大于約I歐姆/平方的薄層電阻的晶片表面的晶片邊緣附近的鍍敷厚度，此為不合意的。在一些實施方案中，電阻元件包含緊密接近晶片的若干個經隔離及未連接通孔，借此支配電鍍設備的總體電阻。方法圖I展示圖解說明用于鍍敷銅的工藝的流程圖的實例。在方法100的框102處，提供晶片襯底。所述晶片襯底可包含一特征及若干場區(qū)域。所述特征可具有變化的寬度或直徑以及縱橫比。特征的縱橫比為所述特征的垂直側壁的高度與所述特征的寬度的比率。舉例來說，特征的寬度或直徑可為約100納米、約90納米、約60納米、約30納米、約18納米、約15納米、約12納米、約8納米、小于約100納米或小于約18納米。對于具有較大寬度的特征，用于沉積銅的其它工藝可能比方法100的實施方案更快速且更高效。然而，方法100可用于用銅填充此較大寬度特征的一部分或一部件。在一些實施方案中，所述晶片襯底可為已經歷鑲嵌處理的晶片襯底，且所述晶片襯底中的特征可為在電介質層中蝕刻的線特征或導通孔特征。舉例來說，在電介質層中蝕刻的特征的縱橫比可為約10 I或更大。在一些實施方案中，所述電介質層可覆蓋有勢壘層，且所述勢壘層可覆蓋有襯里層。在其它實施方案中，勢壘及襯里可為一種材料的單個層。也就是說，襯里層可展現勢壘層性質，使得不需要單獨的勢壘層及襯里層。舉例來說，在覆蓋有勢壘/襯里層的電介質層中蝕刻的特征的縱橫比可為約12 : I約15 : I或大于約12 I。在其它實施方案中，所述特征可為具有約15 I約20 I或大于約15 I的縱橫比的接觸導通孔。
舉例來說，所述電介質層可覆蓋有氮化鉭(TaN)勢壘層。TaN勢壘層的厚度可為約2納米?？山柚锢須庀喑练e(PVD)工藝或化學氣相沉積(CVD)工藝來沉積TaN勢壘層。在其它實施方案中，舉例來說，所述勢壘層可為鉭(Ta)、鎢(W)、氮化鎢(WN)、鈦(Ti)或氮化鈦(TiN)。所述勢壘層可覆蓋有釕(Ru)襯里層。Ru襯里層的厚度可為約2納米?？山柚鶦VD工藝來沉積Ru襯里 層。在其它實施方案中，舉例來說，所述襯里層可為鈷(Co)、鎢(W)、鋨(Os)、鉬(Pt)、鈀(Pd)、金(Au)或銠(Rh)。在一些實施方案中，所述襯里層經選擇使得銅潤濕所述襯里層。潤濕為液體維持與固體表面的接觸的能力。潤濕固體表面的液體跨越所述表面散布。不潤濕固體表面的液體在所述表面上形成小滴或球體以使與所述表面的接觸最小化。與固體表面接觸的液體的潤濕程度由粘附力(即，液體與固體之間的力)及內聚力(即，液體內的力)確定。舉例來說，基于金屬的氧化行為，銅潤濕的金屬包含Ru、Pt、Pd、Au及Rh。在框104處,將襯底的表面上的襯里層退火。在一些實施方案中，可在還原氣氛中將襯里層退火以移除污染物或減少金屬的任何自然氧化物。舉例來說，污染物可包含吸附到襯里層的表面的碳。移除污染物或減少自然氧化物可輔助在下文所描述的鍍敷工藝中形成連續(xù)銅層。在一些實施方案中，還原氣氛包含形成氣體、原子氫或其它化學還原劑。形成氣體為氫氣(氫摩爾分數為可變的)與氮氣的混合物。在一些實施方案中，可在約150°C到400°C下將襯里層退火達約30秒到180秒。舉例來說，可在形成氣體中于約225°C下將襯里層退火達約90秒。在其它實施方案中，可在其它還原條件(例如氫等離子或原子氫)下處理襯里層。在框106處，在襯里層上鍍敷銅層。在一些實施方案中，借助電鍍工藝鍍敷銅層，且在其它實施方案中，借助無電鍍工藝鍍敷銅層。在一些實施方案中，可在約室溫(即，約20°C到29°C或約25。C)下執(zhí)行框106中的鍍敷過程。在一些實施方案中，經鍍敷銅層的厚度可為晶片襯底上的特征的寬度或直徑的約20%到80%。舉例來說，所述銅層的厚度可為約2納米到20納米或約2納米到10納米。在一些實施方案中，所述銅層具有一厚度使得存在足夠銅來借助下文所描述的框110處的每一退火操作填充特征的約10%到50%。在一些實施方案中，所述銅層可既在晶片襯底的特征中的襯里層上又在場區(qū)域上的襯里層上形成近似保形層。在一些實施方案中，經鍍敷的銅層可為連續(xù)銅層。也就是說，所述銅層可在襯里層上方形成連續(xù)層。在其它實施方案中，銅可為不連續(xù)的。也就是說，襯里層的若干區(qū)域可能不覆蓋有銅層。舉例來說，銅層可覆蓋襯里層的除了在晶片襯底的場區(qū)域的一部分上方的區(qū)域之外的襯里層。在一些實施方案中，銅層可展現特征內的某一優(yōu)先生長，且在其它實施方案中，銅層可展現特征內的稍慢生長。在一些實施方案中，銅層可包含合金元素；S卩，可在襯里層上鍍敷銅合金層。合金元素可具有約50到210的原子質量。舉例來說，合金元素可為鉻、鐵、鈷、鎳、鋅、釕、銠、鈀、銀、銦、錫、締、鉬、金或鉛。銅層中可包含這些合金元素中的一者或一者以上。在一些實施方案中，銅層包含約O. I重量％到5重量％的一或若干合金元素。如下文所解釋，合金元素可提供抵御由電遷移產生的損壞的某一保護。
如上文所述，在一些實施方案中，可借助電鍍工藝鍍敷銅層。在一些實施方案中，電鍍溶液及硬件可允許銅的均勻跨晶片沉積。舉例來說，電鍍溶液可為稀釋的高度復合的銅電鍍溶液。借助此些電鍍溶液，銅成核在電阻晶片襯底上可為均勻且連續(xù)的。稀釋的高度復合的銅電鍍溶液進一步描述于以引用的方式并入本文中的第7，799，684號美國專利中。電鍍溶液還可包含可增強較小特征中的鍍敷速率以輔助填充這些特征的添加劑，例如聚合物。 借助電鍍工藝沉積銅的其它方法描述于以下申請案中標題為“用于在涂覆有釕的晶片上進行均勻跨晶片沉積及無空隙填充的具有退火的兩步驟銅電鍍工藝(TWO STEPCOPPER ELECTROPLATING PROCESS WITH ANNEAL FOR UNIFORM ACROSS WAFER DEPOSITIONAND VOID FREE FILLING ON RUTHENIUM COATED WAFERS) ” 且于 2008 年 3 月 6 日提出申請的第12/075，023號美國專利申請案，及標題為“用于在涂覆有半貴金屬的晶片上進行均勻跨晶片沉積及無空隙填充的銅電鍍工藝(COPPER ELECTROPLATING PROCESS FORUNIFORM ACROSS WAFER DEPOSITION AND VOID FREE FILLING ON SEMI-NOBLE METALCOATED WAFERS) ”且于2010年5月21日提出申請的第12/785，205號美國專利申請案，所述申請案兩者均以引用的方式并入本文中。下文進一步描述用于電鍍銅的設備。如上文所述，在一些實施方案中，可借助無電鍍工藝鍍敷銅。在一些情況下，可在不使用外部電力的情況下執(zhí)行無電鍍(也稱為化學或自動催化鍍敷)。借助無電鍍工藝，有時存在于電鍍工藝中的末端效應由于不從外部源將電流遞送到晶片襯底而不存在。在一些實施方案中，借助無電鍍工藝更容易地實現銅層均勻性。無電鍍工藝及設備進一步描述于第6，664，122號、第6，815，349號、第7，456，102號、第7，897，198號美國專利中，所有這些專利均以引用的方式并入本文中。在框108處，沖洗并干燥晶片襯底。在一些實施方案中，可在旋轉沖洗干燥器(SRD)中沖洗并干燥晶片襯底。用于沖洗并干燥晶片襯底的工藝及設備進一步描述于以引用的方式并入本文中的第7，033，465號美國專利中。在框110處，將銅層退火，使得銅從晶片襯底的若干區(qū)域重新分布到所述特征。晶片襯底的所述區(qū)域可包含若干場區(qū)域。在一些實施方案中，銅從晶片襯底的場區(qū)域重新分布到所述特征。在一些實施方案中，銅從晶片襯底的若干區(qū)域重新分布到特征的底部。在一些實施方案中，在約150°C到400°C下將銅層退火達約30秒到180秒。在一些實施方案中，可在還原氣氛下執(zhí)行退火。所述還原氣氛可為使襯里層維持于無氧化物狀態(tài)中且防止銅的氧化的任何還原氣氛。舉例來說，在一些實施方案中，還原氣氛包含形成氣體、原子氫或其它化學還原劑?？山柚S多不同技術來實現加熱銅層以將其退火。舉例來說，可通過使電流通過銅層來加熱所述銅層(即，電阻加熱)。還可借助紫外(UV)光或紅外(IR)光來加熱銅層。在一些實施方案中，可在工藝循環(huán)期間不斷地或周期性地加熱晶片襯底。在一些實施方案中，將銅層退火致使鍍敷于特征中的銅重新分布到所述特征的基底。舉例來說，鍍敷到特征的側面上的銅可重新分布到所述特征的底部。在一些情況下，將經鍍敷銅從晶片襯底的場區(qū)域汲取到特征中。盡管不期望受限于任何理論，但相信銅到特征及到特征的基底的重新分布為毛細管效應的結果。舉例來說，如果特征充分小，那么銅的表面張力(其由銅內的內聚力引起)及銅與特征中的襯里層之間的粘附力可作用以將銅汲取到特征的基底中。在框112處，確定特征的縱橫比是否為充足的。如果特征的縱橫比為充足的，那么方法100結束。如果特征的縱橫比不充足，那么重復操作106到110直到縱橫比充足為止。在一些實施方案中，重復操作106到110約2次到8次。在一些實施方案中，經鍍敷銅層的厚度以及退火溫度及持續(xù)時間可針對操作106到110的工藝序列而改變，但一般來說經鍍敷銅層的厚度為約2納米到20納米且退火溫度為約150°C到400°C，持續(xù)約30秒到180秒。特征的充足縱橫比可為如下縱橫比針對所述縱橫 比，可在于特征中不形成任何空隙的情況下執(zhí)行體層電鍍工藝。舉例來說，特征的充足縱橫比可為約2 I或更小、約
2 I或約I : I。如果在執(zhí)行方法100的實施方案之前在晶片襯底具有高縱橫比特征的情況下執(zhí)行體層電鍍工藝，那么可能會將銅金屬鍍敷到晶片襯底上，使得特征的開口堵塞有銅，而堵塞物下方具有空隙。在用銅將晶片襯底中的特征填充到充足縱橫比之后，可使用體電鍍工藝用銅體層鍍敷晶片襯底。在一些實施方案中，銅體層可具有約O. 2納米到O. 5納米的厚度。借助體電鍍工藝將銅體層鍍敷到晶片襯底上可在化學機械平面化(CMP)之前改進經鍍敷膜形貌。晶片襯底在CMP之后的后續(xù)處理遵循所屬領域的技術人員已知的標準鑲嵌工藝流程。因此，方法100的實施方案用于用銅填充特征，從而確保所述特征的自底向上填充，使得不形成空隙。在一些實施方案中，可重復方法100的操作106到110，直到特征被填充為止?；蛘?，可重復方法100的操作106到110，直到用銅將特征填充到使得可在不形成空隙的情況下執(zhí)行體電鍍工藝的水平。在一些實施方案中，使為達到特征中的所要銅水平而重復框106到110中的工藝操作的次數最小化。舉例來說，可借助框106到110中的工藝操作的2次或3次重復來達到特征中的所要銅水平。舉例來說，可通過在框106中鍍敷具有最優(yōu)厚度的銅層來使工藝操作的重復次數最小化。銅層不應太厚，因為如果銅層太厚，那么在鍍敷過程中特征開口可被銅堵塞。然而，經鍍敷銅層越厚，在晶片襯底的若干區(qū)域(包含場區(qū)域)上就會有越多的銅在框110中的退火期間重新分布到所述特征。因此，鍍敷厚銅層在提供能夠重新分布到特征的銅方面為有用的，但銅層不應厚到使得其堵塞所述特征。舉例來說，晶片襯底可包含20納米特征。在框106中，可鍍敷約5納米厚的銅層，之后進行框108中的沖洗與干燥及框110中的退火?？山柚僮?06到110的2次或3次重復用銅將特征填充到適當水平。在一些實施方案中，可在高溫下執(zhí)行框106中的鍍敷工藝。舉例來說，可使用采用較高沸點溶劑的電鍍溶液在超過水的沸點的溫度下執(zhí)行電鍍工藝。作為另一實例，可在約50°C到90°C的溫度下執(zhí)行無電鍍工藝。在一些實施方案中，在高溫下執(zhí)行鍍敷工藝可在鍍敷工藝期間使銅至少部分地重新分布到特征。圖2A及2B展示鍍敷銅的方法中的階段的橫截面示意性圖解說明的實例。在圖2A中，200圖解說明具有特征204及場區(qū)域206的晶片襯底。已將銅層202鍍敷到所述晶片襯底上，如在圖I中的框106中。220圖解說明在退火工藝之后的晶片襯底，如在圖I的框110中。如在220中所展示，使銅層202重新分布到特征204的底部，其中在場區(qū)域206中不剩余銅。在類似于圖2A的圖2B中，200圖解說明具有特征204及場區(qū)域206的晶片襯底。已將銅層202鍍敷到所述晶片襯底上，如在圖I中的框106中。240圖解說明退火工藝之后的晶片襯底，如在圖I的框110中。如在240中所展示，使銅層202重新分布到特征204的底部，其中在場區(qū)域206中及在特征204的側壁上剩余一些銅。銅重新分布的量的差異(包含在場區(qū)域中是否剩余銅)可歸因于(舉例來說)退火時間、退火溫度或銅沉積到的不同晶片襯底材料。圖3展示圖解說明用于鍍敷銅的工藝的流程圖的實例。圖3中所展示的方法250類似于圖I中所展示的方法100，其中在方法250中外加鍍敷帽蓋層。在方法250的框260處，在確定特征的縱橫比是否充足之后，將帽蓋層鍍敷到銅層上。舉例來說，所述帽蓋層可包含具有合金元素的銅層(即，銅合金層)。所述銅合金元素可包含上文所述的合金元素中的任一者。銅合金元素可輔助降低銅的電遷移，此增加半導體裝置的電遷移壽命。所述帽蓋層還可包含輔助降低銅的電遷移的除銅以外的金屬。
在一些實施方案中，可借助框106中的每一鍍敷操作使銅層的組成變化。舉例來說，在第一鍍敷操作中，可鍍敷大致純銅層。在第二鍍敷操作中，可鍍敷包含約2. 5重量％的合金元素的銅層。在第三鍍敷操作中，可鍍敷包含約5重量％的合金元素的銅層。因此，可逐漸將銅層的組成增加到帽蓋層的組成。在方法100的實施方案(其中在整個方法100中將具有合金元素的銅層鍍敷在晶片襯底上)中，在使用體電鍍工藝將銅體層鍍敷到晶片襯底上之后，可處理所述晶片襯底以致使合金元素中的至少一些合金元素擴散到體層中。在一些實施方案中，所述處理可為熱處理。擴散到體層中的銅合金元素還可輔助降低銅的電遷移，從而增加半導體裝置的電遷移壽命。盡管以上方法是關于銅鍍敷及重新分布描述的，但所述方法還可適用于其它金屬的鍍敷及重新分布，舉例來說，包含錫(Sn)、銀(Ag)及金(Au)。設備經配置以實現本文中所描述的方法的適合設備的實施方案包含用于實現工藝操作的硬件及具有用于控制工藝操作的指令的系統控制器。經配置以允許晶片襯底高效地循環(huán)通過順序鍍敷、沖洗、干燥及退火工藝操作的設備適用于在制造環(huán)境中使用的實施方案。所述設備可包含經配置以執(zhí)行一種以上工藝操作的工具及/或室。舉例來說，所述設備可包含還經配置以沖洗并干燥晶片襯底的鍍敷室以及退火室。作為另一實例，所述設備可包含鍍敷室以及經配置以對晶片襯底進行沖洗、干燥及退火的室。經配置以對晶片襯底進行沖洗、干燥及退火的工具的特定實施方案可為與退火站組合的旋轉沖洗干燥器(SRD)。圖4A到4G展示電填充系統的示意圖的實例。圖4A展示電填充系統300的示意圖的實例。電填充系統300包含三個單獨的電填充模塊302、304及306。電填充系統300還包含經配置以用于各種工藝操作的三個單獨的模塊312、314及316。舉例來說，在一些實施方案中，模塊312及316可為SRD，且模塊314可為退火站。在其它實施方案中，模塊312、314及316可為電填充后模塊(PEM)，其各自經配置以在晶片已由電填充模塊302、304及306中的一者處理之后執(zhí)行例如所述晶片的邊緣斜角移除、背側蝕刻及酸清潔的功能。電填充系統300包含中心電填充室324。中心電填充室324為保持用作電填充模塊中的電鍍溶液的化學溶液的室。電填充系統300還包含配量系統326，其可儲存及遞送用于電鍍溶液的化學添加劑。化學品稀釋模塊322可儲存及混合待用作(舉例來說)PEM中的蝕刻劑的化學品。過濾與抽吸單元328可過濾用于中心電填充室324的電鍍溶液且將其抽吸到所述電填充模塊。退火站332可用于將晶片退火以作為預處理。退火站332還可用于將晶片退火以實現銅重新分布，如上文所描述。退火站332可包含若干個堆疊的退火裝置，例如五個堆疊的退火裝置。所述退火裝置可彼此上下地、以單獨堆疊或以其它多裝置配置布置于退火站332 中。系統控制器330提供操作電填充系統300所需的電子及接口控制件。所述系統控制器通常包含一個或一個以上存儲器裝置及經配置以執(zhí)行指令使得設備可執(zhí)行根據本文中所描述的實施方案的方法的一個或一個以上處理器。含有用于控制根據本文中所描述的實施方案的工藝操作的指令的機器可讀媒體可耦合到系統控制器。系統控制器330還可包含用于電填充系統300的電源。交遞工具340可從晶片卡匣(例如，卡匣342或卡匣344)選擇晶片?？ㄏ?42或 344可為前開口式統一容器(FOUP)。FOUP為經設計以牢固地且安全地將晶片保持于受控環(huán)境中且允許移除所述晶片以用于由配備有適當裝載端口及機器人搬運系統的工具處理或測量的殼體。交遞工具340可使用真空附件或某一其它附接機構來保持晶片。交遞工具340可與退火站332、卡匣342或344、轉移站350或對準器348介接。交遞工具346可從轉移站350接近晶片。轉移站可為交遞工具340及346可在不通過對準器348的情況下來回傳遞晶片的狹槽或位置。然而，在一些實施方案中，為了確保在交遞工具346上適當地對準晶片以精確遞送到電填充模塊，交遞工具346可借助對準器348對準晶片。交遞工具346還可將晶片遞送到電填充模塊302、304或306中的一者或經配置以用于各種工藝操作的三個單獨模塊312、314及316中的一者。根據上文所描述的方法的工藝操作的實例可如下繼續(xù)進行(I)在電填充模塊304中將銅層鍍敷到晶片上；(2)在模塊312中的SRD中沖洗并干燥晶片；及(3)在模塊314中將晶片退火以實現銅重新分布。如果需要用于銅重新分布的進一步銅電鍍，那么可重復所述工藝操作。在完成銅層及退火工藝之后，可在電填充模塊302中將帽蓋層鍍敷到晶片上?？稍陔娞畛淠K306中將銅體層鍍敷到晶片上。還可通過給電填充模塊302、304及306提供適于待執(zhí)行的工藝的電鍍溶液而可互換地使用所述電填充模塊。舉例來說，電填充模塊302可用于用一種電鍍溶液進行銅電鍍?？蓮碾娞畛淠K302排出所述電鍍溶液并用在后續(xù)工藝操作中用于體層銅電鍍的電鍍溶液替換。在一些實施方案中，模塊314可借助對銅層自身的熱板電阻電加熱將晶片退火。在一些實施方案中，模塊314可包含用以將晶片退火的紫外(UV)光源或紅外(IR)光源。在一些實施方案中，電填充系統300可包含用以在鍍敷操作期間不斷地加熱晶片的裝置。此可經由晶片背側進行。如上文所述，經配置以允許晶片襯底高效地循環(huán)通過順序鍍敷、沖洗、干燥及退火工藝操作的設備適用于在制造環(huán)境中使用的實施方案。為了實現此，模塊312可被配置為旋轉沖洗干燥器及退火室。借助此模塊312，晶片將僅需要在電填充模塊304與模塊312之間輸送以用于銅鍍敷及退火操作。此外，在一些實施方案中，電填充系統300可使晶片襯底保持于真空環(huán)境或惰性氣體氣氛中以輔助避免晶片的污染。圖4B到4G展示替代電填充系統的簡化示意圖的實例。注意，圖4B到4G中所展示的電填充系統中可包含圖4A中所展示的電填充系統300中所包含的特征中的一些或所有特征。舉例來說，圖4B到4G中所展示的電填充系統可包含用于邊緣斜角移除或其它操作的電填充后模塊(PEM)。圖4B到4G主要展示可能的不同模塊配置中的一些配置的實例。圖4B中所展示的電填充系統400包含四個鍍敷/沖洗模塊402及四個干燥/退火模塊404。電填充系統400還包含可類似于上文所描述的交遞工具340及346的交遞工具406。所述四個鍍敷/沖洗模塊可各自包含經配置以鍍敷晶片并沖洗晶片的設備。所述四個干燥/退火模塊可各自包含經配置以干燥晶片并將所述晶片退火的設備。在一些實施方案中，電填充系統400可包含較少模塊(例如，四個模塊或六個模塊)或較多模塊(例如，十個模塊或十二個模塊)。此外，在一些實施方案中，電填充系統400中所展示的八個模塊中的每一者可包含彼此上下堆疊的兩個、三個或三個以上模塊。舉例來說，鍍敷/沖洗模塊408可包含彼此上下堆疊的三個鍍敷/沖洗模塊，且干燥/退火模塊410可包含彼此上下堆疊的三個干燥/退火模塊。 電填充系統400中的模塊可包含用于不同操作的設備，如本文中所描述。舉例來說，四個鍍敷/沖洗模塊402可代替地為鍍敷模塊，且四個干燥/退火模塊可代替地為沖洗/干燥/退火模塊。作為另一實例，一些模塊可為沖洗/干燥模塊。在一些實施方案中，沖洗/干燥模塊可包含經配置以使晶片快速旋轉的組件。圖4C中所展示的電填充系統430包含四個鍍敷/沖洗模塊402及四個干燥/退火模塊404。電填充系統430還包含交遞工具406。電填充系統430類似于電填充系統400，其中一個差異為所有鍍敷/沖洗模塊402在電填充系統430的一側上且四個干燥/退火模塊404在另一側上。模塊的不同配置在快速處理晶片方面可為較高效的。舉例來說，使兩個模塊之間的轉移距離及/或時間最小化可輔助快速地處理晶片。類似于電填充系統400中的模塊，電填充系統430中的模塊可包含用于不同操作的設備。舉例來說，四個鍍敷/沖洗模塊402可代替地為鍍敷模塊，且四個干燥/退火模塊可代替地為沖洗/干燥/退火模塊。圖4D中所展示的電填充系統460包含八個鍍敷/沖洗/干燥模塊462及八個退火模塊464。電填充系統460還包含交遞工具406。八個鍍敷/沖洗/干燥模塊可各自包含經配置以鍍敷晶片、沖洗晶片并干燥晶片的設備。八個退火模塊可各自包含經配置以將晶片退火的設備。如所展示，退火模塊464處于兩組退火模塊中，其中每一組退火模塊包含彼此上下堆疊的四個退火模塊。圖4E中所展示的電填充系統470包含四個鍍敷模塊472及四個沖洗/干燥/退火模塊474。電填充系統470還包含交遞工具406。四個鍍敷模塊可各自包含經配置以鍍敷晶片的設備。四個沖洗/干燥/退火模塊可各自包含經配置以沖洗晶片、干燥晶片并將晶片退火的設備。圖4F中所展示的電填充系統480包含四個鍍敷模塊472、四個退火模塊464、四個沖洗/干燥模塊482及四個超載鍍敷模塊484。電填充系統480還包含交遞工具406。如所展示，鍍敷模塊472、沖洗/干燥模塊482及退火模塊464彼此上下堆疊，從而形成這些模塊的四個組。如本文中所描述，鍍敷模塊472可用于鍍敷將借助退火模塊464中的退火重新分布的銅。還如本文中所描述，超載鍍敷模塊484可用于鍍敷銅體層。圖4G中所展示的電填充系統490包含八個鍍敷模塊472、八個退火模塊464、八個沖洗/干燥模塊482及兩個超載鍍敷模塊484。電填充系統480還包含交遞工具406。如所展示，兩個鍍敷模塊472彼此上下堆疊，從而形成這些模塊的四個組。如本文中所描述，鍍敷模塊472可用于鍍敷將借助退火模塊464中的退火重新分布的銅。兩個沖洗/干燥模塊482也彼此上下堆疊，從而形成這些模塊的四個組。八個退火模塊464全部彼此上下堆疊，從而形成這些模塊的一個堆疊。兩個超載鍍敷模塊484也彼此上下堆疊，從而形成這些模塊的一個堆疊。還如本文中所描述，超載鍍敷模塊484可用于鍍敷銅體層。在上文所描述的方法的一些實施方案中，將銅鍍敷到具有高薄層電阻的襯里層上。舉例來說，薄釕層可具有約100歐姆/平方到200歐姆/平方的薄層電阻。一層的薄層電阻隨其厚度降低而增加。當一層的薄層電阻為高時，晶片的邊緣(在電鍍設備中在所述邊緣處進行電接觸)與晶片的中心之間存在電壓降(稱為末端效應)。此電阻降在電鍍工藝期間繼續(xù)存在直到充足鍍敷增加跨越晶片的電導并減小電壓降為止。電阻降導致驅動晶片邊緣附近的電鍍反應的較大電壓且因此導致晶片邊緣處的較快速鍍敷速率。因此，經鍍敷層可具有晶片的邊緣附近的厚度相對于晶片的中心增加的凹形輪廓。此末端效應可大致增加具有薄層電阻大于約I歐姆/平方的籽晶層或襯里層的晶片的晶片邊緣附近的經鍍·敷層厚度且可導致邊緣厚度隨薄層電阻進一步增加而逐漸變大。一般來說，末端效應在產生厚度變化方面的影響主要集中在晶片直徑的外部15mm到30mm處。當在具有高薄層電阻的表面上進行電鍍時，可使用具有低導電率的電鍍溶液。當電鍍溶液導電率降低時，與貫穿電鍍器皿的總體電壓降相比，晶片中心與晶片邊緣之間的相對電壓降變小。經鍍敷金屬的厚度分布得到改進，因為驅動晶片邊緣處的反應的電壓相對于晶片中心處的電壓來說并非大得多。在一些實施方案中，低導電率(高電阻率)電鍍溶液具有高于約200 Q -cm或高于約1000 Q -cm的電阻率，其顯著高于為約2 Q -cm到20 Q -cm的常規(guī)電鍍溶液電阻率。然而，電鍍溶液可僅具有高達某一水平的電阻率且仍含有足夠銅以便可用所述電鍍溶液鍍敷銅。用以減小末端效應的其它方式包含給電鍍設備添加輔助陰極、屏蔽物及電阻元件。下文進一步論述所有這些裝置及技術。圖5展示電鍍設備的橫截面示意圖的實例?？稍谏衔乃枋龅碾娞畛淠K或鍍敷模塊中的任何一者中包含電鍍設備101。電鍍設備101包含含有展示為處于液位105的電鍍溶液的鍍敷器皿103。晶片107可被浸沒于所述電鍍溶液中且由安裝于可旋轉心軸111上的“給殼”保持夾具109保持。所述可旋轉心軸允許給殼109與晶片107 —起旋轉。給殼型電鍍設備進一步描述于第6，156，167號美國專利及第6，800, 187號美國專利中，所述專利兩者以引用的方式并入本文中。當然，可采用除蛤殼型夾具以外的晶片保持器。陽極113安置于電鍍器皿103內晶片107下面且通過陽極薄膜115 (在一些實施方案中，其為離子選擇性薄膜)與晶片區(qū)域分離。陽極薄膜下面的區(qū)域通常稱為“陽極室”，且此室內的電解液稱為“陽極液”。陽極薄膜115允許電鍍器皿的陽極與陰極區(qū)域之間的離子連通，同時防止在陽極處產生的任何粒子進入晶片的附近并污染所述晶片。陽極薄膜還可適用于在電鍍工藝期間重新分布電流且借此改進鍍敷均勻性。陽極薄膜進一步描述于第6，126，798號美國專利及第6，569，299號美國專利中，所述專利兩者以引用的方式并入本文中?？赏ㄟ^泵117將電鍍溶液連續(xù)地提供到電鍍器皿103。一般來說，電鍍溶液向上穿過陽極薄膜115及電阻元件119流動到晶片107的中心且接著徑向向外及跨越晶片流動。在一些實施方案中，可從電鍍器皿103的側面將電鍍溶液提供到所述電鍍器皿的陽極區(qū)域中。在一些實施方案中，可經由單獨的入口將電鍍溶液供應到鍍敷器皿的陽極及陰極區(qū)域中。電阻元件119位于緊密接近晶片處(在各種實施方案中，在約10毫米或者約3毫米到8毫米內)且充當晶片的恒定電流源。也就是說，電阻元件119對晶片附近的電解液電流進行塑形以在晶片面上提供相對均勻的電流分布。所述元件含有多個一維通孔，如下文進一步描述。關于電阻元件的進一步細節(jié)可在標題為“用于電鍍的方法及設備(METHODAND APPARATUS FOR ELECTROPLATING) ” 且于 2008 年 11 月 7 日提出申請的第 12/291, 356號美國專利申請案中找到，所述申請案以引用的方式并入本文中。電鍍溶液接著從電鍍器皿103溢流到溢流儲槽121，如箭頭123所指示。可過濾(未展示)電鍍溶液并如箭頭125所指示使其返回到泵117，從而完成電鍍溶液的再循環(huán)。 含有第二陰極(即，竊流陰極)129的第二陰極室127可位于電鍍器皿103的外側上及晶片外圍。一般來說，第二陰極可定位于電鍍器皿內或電鍍器皿外側的若干個位置處。在一些實施方案中，電鍍溶液從電鍍器皿103的堰壁溢流到第二陰極室127中。在一些實施方案中，第二陰極室127通過具有由離子可滲透薄膜覆蓋的多個開口的壁而與電鍍器皿103分離。所述薄膜允許電鍍器皿103與第二陰極室127之間的離子連通，借此允許將電流轉向到第二陰極。薄膜的孔隙率可使得其不允許顆粒材料從第二陰極室127跨越到電鍍器皿103且導致晶片污染。壁中的開口可采取圓形孔、狹槽或各種大小的其它形狀的形式。在一個實施方案中，所述開口為具有(例如)約12毫米X90毫米的尺寸的狹槽。可能有用于允許第二陰極室與電鍍器皿之間的流體及/或離子連通的其它機制。實例包含其中薄膜而非不可滲透壁提供第二陰極室中的電鍍溶液與電鍍器皿中的電鍍溶液之間的大部分勢壘的設計。在此些實施方案中，剛性框架可提供對薄膜的支撐?？墒褂脙蓚€DC電力供應器135及137來分別控制到晶片107及到第二陰極129的電流。電力供應器135具有經由一個或一個以上滑環(huán)、電刷或觸點(未展示)電連接到晶片107的負輸出引線139。電力供應器135的正輸出引線141電連接到位于電鍍器皿103中的陽極113。舉例來說，所述電力供應器可具有高達約250伏的輸出電壓。類似地，電力供應器137具有電連接到第二陰極129的負輸出引線143及電連接到陽極113的正輸出引線145?；蛘?，可使用具有多個可獨立控制電插口的一個電力供應器將不同電平的電流提供到晶片及第二陰極。電力供應器135及137可連接到控制器147，控制器147允許對提供到電鍍設備300的元件的電流及電位的調制。舉例來說，所述控制器可允許以電流受控或電位受控狀態(tài)進行電鍍。系統控制器330可包含規(guī)定需要施加到電鍍設備的各種元件的電流及電壓電平以及需要改變這些電平的時間的程序指令。舉例來說，其可包含用于在將晶片浸沒到電鍍溶液中之后即刻從電位控制轉變到電流控制的程序指令。在使用期間，電力供應器135及137將晶片107及第二陰極129兩者偏置為相對于陽極113具有負電位。此致使從陽極113流動到晶片107的電流被部分地或大致轉向到第二陰極129。上文所描述的電路還可包含將在不期望電流反轉時防止此反轉的一個或數個二極管。在電鍍工藝期間可能發(fā)生不合意的電流反饋，因為設定為接地電位的陽極113為晶片電路及第二陰極電路兩者的共用元件。施加到第二陰極129的電流的電平通常設定為比施加到晶片107的電流的電平低的值，其中第二陰極電流呈現為晶片電流的一百分比。舉例來說，10%第二陰極電流對應于第二陰極處的為到晶片的電流的10%的電流。如本文中所使用的電流的方向為凈正離子通量的方向。在電鍍期間，在晶片表面及第二陰極表面兩者上會發(fā)生電化學還原(例如Cu2++2e_ = Cu°)，此導致在晶片及第二陰極兩者的表面上沉積銅。由于將電流從晶片轉向到第二陰極，因此可縮小晶片的邊緣處的所沉積銅層的厚度。此效應通常在晶片的外部20毫米處發(fā)生且在其外部10毫米處尤其突出，特別是在對襯里層或薄籽晶層執(zhí)行電鍍時。第二陰極129的使用可大致改進由末端及場效應產生的中心-邊緣不均勻性?？蓡为毜鼗蚪Y合其它輔助陰極或結合多個固定或動態(tài)屏蔽物使用第二陰極。關于輔助陰極(包含二級及三級陰極)的進一步細節(jié)可在標題為“用于電鍍的方法及設備(METHOD AND APPARATUS FOR ELECTROPLATING) ”且于 2009 年 6 月 9 日提出申請的第12/481，503號美國專利申請案中找到，所述申請案以引用的方式并入本文中。應理 解，輔助陰極及其相關聯電力供應器為任選特征。一個或一個以上屏蔽物(例如149)可定位于電鍍器皿內電阻元件119與陽極113之間(例如，在晶片面向下系統中的電阻元件下面)。所述屏蔽物通常為環(huán)形狀的電介質插入件，其用于對電流分布曲線進行塑形并改進電鍍的均勻性，例如在以引用的方式并入本文中的第6，027，631號美國專利中所描述的那些。可采用所屬領域的技術人員已知的其它屏蔽物設計及形狀。一般來說，所述屏蔽物可采取任何形狀，包含楔形、條形、圓形、橢圓形的形狀及其它幾何設計。環(huán)形狀的插入件還可在其內側直徑處具有若干圖案，所述圖案可改進屏蔽物以所期望方式對電流通量進行塑形的能力。所述屏蔽物的功能可不同，此取決于其在電鍍器皿中的位置。所述設備可包含靜態(tài)屏蔽物以及可變場塑形元件中的任一者，例如在第6，402，923號美國專利及第7，070，686號美國專利中所描述的那些，所述專利兩者以引用的方式并入本文中。設備還可包含例如第6，497，801號美國專利中所描述的分段陽極或例如第6，755，954號及第6，773，571號美國專利中所描述的同心陽極中的任一者，所有所述專利均以引用的方式并入本文中。盡管屏蔽插入件可適用于改進電鍍均勻性，但在一些實施方案中，可不使用所述屏蔽插入件或者可采用替代屏蔽配置。屏蔽物(例如屏蔽物151)可定位于電鍍器皿內電阻元件119與晶片107之間。在一些實施方案中，屏蔽物可駐存在圍繞電阻元件的周界處以進一步改進邊緣-中心鍍敷均勻性。在一些實施方案中，屏蔽物可駐存在電阻元件正上面。在一些實施方案中，屏蔽物可定位于電阻元件與晶片之間以阻擋元件的外圍區(qū)域處的穿孔中的至少一些穿孔與晶片之間的路徑。電阻元件在一些實施方案中，電阻元件119可為具有連續(xù)三維孔隙網絡的多微孔板或圓盤(例如，由陶瓷或玻璃的燒結粒子制成的板)。具有三維孔隙網絡的多孔板包含纏結孔隙，經由所述纏結孔隙離子電流既可沿陽極的大體方向垂直向上穿過板行進到晶片又可橫向地行進(例如，從板的中心到邊緣)。用于此些板的適合設計的實例描述于以引用的方式并入本文中的第7，622，024號美國專利中。
在一些實施方案中，電阻元件119可包含提供穿過所述電阻元件的路徑的在元件的主體內大致不彼此連通的孔隙或通道。此些孔隙或通道可為線性或非線性的。此些孔隙或通道還可平行或不平行于離子電流的方向。在一些實施方案中，電阻元件119可包含大體平行于離子電流的方向且在元件的主體內大致不彼此連通的線性孔隙或通道(即，電阻元件中的一維通孔)。此孔隙或通道配置使元件中的離子電流的橫向移動最小化。離子電流以一維的方式(即，大致沿垂直于電阻元件附近的最近經鍍敷表面(例如，晶片107)的向量方向)流動。此電阻元件稱為一維電阻元件。包含一維通孔的電阻元件(也稱為一 維多孔高電阻虛擬陽極或HRVA)通常為由具有穿過其鉆孔(或以其它方式制作)的多個孔的離子電阻材料制成的圓盤(還可使用其它形狀)。所述孔并不在圓盤的主體內形成連通通道且通常沿大致垂直于晶片的表面的方向延伸穿過所述圓盤。多種離子電阻材料可用于圓盤主體，包含聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯、聚砜等。在一些實施方案中，圓盤材料在酸性電解液環(huán)境中耐降解、相對硬且容易通過機加工來處理。在一些實施方案中，所述電阻元件可緊密接近工件且支配電鍍設備的總體電阻。當所述電阻元件相對于工件薄層電阻具有充足電阻時，所述電阻元件可近似均勻分布電流源。一般來說，正被鍍敷的層的薄層電阻越高，輔助減輕末端效應所需要的電阻元件的電阻就越高，或電鍍溶液的電阻率就越高。借助高電阻的電阻元件，在一些實施方案中，可使用較低電阻率的電解液且反之亦然。通過使工件保持靠近于電阻元件，從元件的頂部到工件的表面的離子電阻比從元件的中心-頂部到工件邊緣的離子路徑電阻小得多，從而大致補償襯里層的籽晶層中的薄層電阻且在工件的中心上方引導顯著量的電流。與使用緊密接近晶片的電阻元件相關聯的細節(jié)進一步論述于第11/040，359號美國專利申請案中。無論電阻元件是準許一維還是一維以上的電流，在一些實施方案中，其均可與工件共延伸。因此，當工件為晶片時，電阻元件具有通常接近正被鍍敷的晶片的直徑的直徑。舉例來說，電阻元件直徑可在直徑上為約150毫米到450毫米，其中約200毫米電阻元件用于200毫米晶片，約300毫米電阻元件用于300毫米晶片，且約450毫米電阻元件用于450毫米晶片，等等。在其中晶片具有大體圓形形狀但在邊緣處具有不規(guī)則凹凸(例如凹口或其中按弦切割晶片的平坦區(qū)域)的實例中，仍可使用圓盤形狀的電阻元件，但可對電鍍設備做出其它補償調整，如第12/291，356號美國專利申請案中所描述。在一些實施方案中，電阻兀件具有大于待鍍敷的晶片的直徑的直徑(例如，大于200毫米或300毫米)且具有無孔的外部邊緣部分(在一維電阻元件的情況下)。此邊緣部分可用于圍繞晶片的外圍形成小間隙(電阻元件邊緣部分與晶片邊緣或晶片保持杯的底部之間的外圍間隙)且輔助將電阻元件安裝于鍍敷器皿內。在一些實施方案中，無孔電阻元件邊緣(從電阻元件的外部邊緣到電阻元件的具有孔的部分的邊緣)的大小為約5毫米到50毫米。在一維電阻元件的一些實施方案中，元件中的通孔的數目可為大的，其中每一孔的直徑為小的。一般來說，每一孔的直徑可小于電阻元件與工件之間的間隙的約四分之一。在一些實施方案中，孔的數目可為約5,000到12,000。在一些實施方案中，每一孔(至少95%的孔)可具有小于約5毫米或小于約I. 25毫米的直徑(或其它主尺寸)。圖6A及6B展示一維電阻元件的視圖的實例。圖6A展示電阻元件602的俯視圖的實例，其圖解說明電阻元件的頂部表面。電阻元件602包含大量的小直徑開口(展示為黑點)。圖6B展示電阻元件602的橫截面圖的實例。如圖6B中所展示，通孔大致垂直于電阻元件的頂部及底部表面。 在一些實施方案中，電阻元件的厚度為約5毫米到50毫米，例如，約10毫米到25毫米或約10毫米到20毫米。在一些實施方案中，電阻元件的厚度小于晶片直徑的約15%。用于給定電鍍溶液的電鍍設備中的電阻元件的電阻取決于若干個參數，包含電阻元件的厚度及電阻元件的孔隙率。電阻元件的孔隙率可由孔在電阻元件的表面上的開口所占據的面積除以電阻元件的表面所占據的面積界定。注意，電阻元件的表面所占據的此區(qū)為作用區(qū)(即，與電解液接觸的區(qū))且不包含電阻元件的用于將電阻元件安裝或保持于電鍍設備中的區(qū)域。在一些實施方案中，電阻元件的孔隙率可為約1%到5%或約1%到3%。在一些實例中，可在其中末端效應較大的應用中使用高電阻的電阻元件。舉例來說，高電阻的電阻元件可能在正被鍍敷的表面的薄層電阻為約100歐姆/平方到200歐姆/平方時特別有用。在上文所描述的方法的實施方案中，在將銅直接鍍敷到襯里層上時末端效應可能為大的。舉例來說，一個此種襯里層可為釕?？赏ㄟ^確定待由電阻元件占據的體積中的電鍍溶液的電阻來確定所述電阻元件的電阻。舉例來說，用于電鍍300毫米晶片的電阻元件可包含直徑為288毫米的作用區(qū)域(652cm2的作用區(qū))且其厚度為I. 27cm。因此，具有1250歐姆-厘米(Q-cm)的電阻率的電鍍溶液在待由電阻元件占據的體積內的電阻為(1250 Q -cm) * (I. 27cm) / (652cm2)或
2.43Q。在電鍍設備中的電阻元件具有2. 43%的孔隙率的情況下，在電阻元件未就位的情況下所述體積的僅2. 43%可用于傳導。因此，電阻元件的電阻為(2.43Q)/(2.43% )或100. I Q。表I包含針對1250 Q-cm電鍍溶液具有直徑為288毫米的作用區(qū)域的一些示范性一維電阻元件的電阻。
權利要求
1.ー種方法，其包括 (a)將晶片襯底提供到設備，所述晶片襯底包含具有若干場區(qū)域及一特征的表面； (b)將銅層鍍敷到所述晶片襯底的所述表面上'及 (c)將所述銅層退火，其中所述退火使銅從所述晶片襯底的若干區(qū)域重新分布到所述特征。
2.根據權利要求I所述的方法，其中所述將所述銅層退火在約150°C到400°C的溫度下 進行。
3.根據權利要求I所述的方法，其中所述將所述銅層退火進行約30秒到180秒的持續(xù)時間。
4.根據權利要求I所述的方法，其中在還原氣氛中執(zhí)行所述將所述銅層退火。
5.根據權利要求I所述的方法，其中從由形成氣體、原子氫及其它化學還原劑組成的群組中選擇所述還原氣氛。
6.根據權利要求I所述的方法，其中所述晶片的所述表面包含所述場區(qū)域及所述特征上方的襯里層。
7.根據權利要求6所述的方法，其進ー步包括 在鍍敷所述銅層之前在還原氣氛中將所述襯里層退火。
8.根據權利要求6所述的方法，其中從由釕(Ru)、鈷(Co)、鎢(W)、鋨(Os)、鉬(Pt)、鈀(Pd)、金(Au)及銠(Rh)組成的群組中選擇所述村里層。
9.根據權利要求I所述的方法，其中所述銅層包含銅合金元素。
10.根據權利要求I所述的方法，其中借助電鍍エ藝或無電鍍エ藝執(zhí)行所述鍍敷所述銅層。
11.根據權利要求I所述的方法，其中所述特征的寬度或直徑小于約100納米。
12.根據權利要求I所述的方法，其中所述特征的縱橫比小于約15 I。
13.根據權利要求I所述的方法，其中所述銅層的厚度為約2納米到20納米。
14.根據權利要求I所述的方法，其進ー步包括 在所述退火使銅從所述晶片襯底的若干區(qū)域重新分布到所述特征使得所述特征的縱橫比為約2 I或更小之后，將銅電鍍到所述銅層上以填充所述特征。
15.根據權利要求I所述的方法，其進ー步包括 重復操作(b)及(C)，直到所述特征的縱橫比為約2 I或更小為止。
16.根據權利要求I所述的方法，其進ー步包括 重復操作(b)及(c)約2次到8次。
17.根據權利要求I所述的方法，其進ー步包括 在將所述銅層退火之后，將銅合金層鍍敷到所述銅層上。
18.根據權利要求I所述的方法，其中所述銅層為連續(xù)的。
19.根據權利要求I所述的方法，其中在約室溫的溫度下執(zhí)行所述鍍敷。
20.根據權利要求I所述的方法，其中在約50°C到90°C的溫度下執(zhí)行所述鍍敷。
21.根據權利要求I所述的方法，其進ー步包括 將光致抗蝕劑施加到所述晶片襯底； 將所述光致抗蝕劑暴露于光；對所述光致抗蝕劑進行圖案化并將圖案轉移到所述晶片襯底；及 從所述晶片襯底選擇性地移除所述光致抗蝕劑。
22.—種方法,其包括 (a)將晶片襯底提供到設備，所述晶片襯底包含覆蓋有襯里層的表面，所述表面包含若干場區(qū)域及ー特征； (b)借助電鍍エ藝將銅層鍍敷到所述晶片襯底的所述表面上；及 (c)將所述銅層退火，其中在還原氣氛·中于約150°C到400°C的溫度下執(zhí)行所述將所述銅層退火達約30秒到180秒的持續(xù)時間，且其中所述退火使銅從所述晶片襯底的若干區(qū)域重新分布到所述特征。
23.—種設備,其包括 鍍敷室，其經配置以保持電解液； 晶片襯底保持器，其經配置以將晶片襯底保持于所述鍍敷室中，所述晶片襯底包含具有若干邊緣區(qū)域、若干場區(qū)域及一特征的表面； 元件，其包含離子電阻主體，所述主體中具有若干穿孔使得所述穿孔不在所述主體內形成連通通道，其中所述穿孔允許經由所述元件輸送所述電解液，其中所述元件經定位以具有面向所述晶片襯底的所述表面的表面，其中當所述晶片襯底由所述晶片襯底保持器保持時，所述元件的所述表面位于距所述晶片襯底的所述表面約10毫米內，其中大致所有所述穿孔在所述元件的面向所述晶片襯底的所述表面的所述表面上的開ロ具有不大于約5毫米的主尺寸，且其中所述元件的孔隙率為約1%到3% ;及 控制器，其包含用于進行包含以下各項的エ藝的程序指令 (a)使用所述鍍敷室將銅層鍍敷到所述晶片襯底的所述表面上'及 (b)將所述銅層退火，其中所述退火使銅從所述晶片襯底的若干區(qū)域重新分布到所述特征。
24.ー種包括根據權利要求23所述的設備及ー步進器的系統。
25.ー種包含用于控制設備的程序指令的非暫時計算機機器可讀媒體，所述程序指令包含用于包括以下各項的操作的代碼 (a)將晶片襯底輸送到與所述設備相關聯的模塊，所述晶片襯底包含具有若干場區(qū)域及一特征的表面； (b)將銅層鍍敷到所述晶片襯底的所述表面上'及 (c)將所述銅層退火，其中所述退火使銅從所述晶片襯底的若干區(qū)域重新分布到所述特征。
全文摘要
本申請案涉及用于填充互連結構的方法及設備。本發(fā)明提供用于沉積銅及其它金屬的方法、設備及系統。在一些實施方案中，將晶片襯底提供到設備。所述晶片襯底具有帶有若干場區(qū)域及一特征的表面。將銅層鍍敷到所述晶片襯底的所述表面上。將所述銅層退火以使銅從所述晶片襯底的若干區(qū)域重新分布到所述特征。所揭示的方法、設備及系統的實施方案允許對晶片襯底中的特征的無空隙自底向上填充。
文檔編號H01L21/768GK102738071SQ20121010949
公開日2012年10月17日 申請日期2012年4月13日 優(yōu)先權日2011年4月15日
發(fā)明者喬納森·D·里德, 朱煥豐 申請人:諾發(fā)系統有限公司