本公開內(nèi)容的實(shí)施方式總體涉及選擇性地沉積鈷層于基板上的方法。

背景技術(shù)：

在金屬互連(interconnect)(例如銅互連)的形成中，于銅互連與后續(xù)形成的電介質(zhì)阻擋層之間沉積鈷帽蓋層，改善金屬與電介質(zhì)之間的附著力(adhesion)及金屬與電介質(zhì)部分之間的界面的可靠性。然而，本案發(fā)明人已經(jīng)觀察到，典型的鈷沉積工藝是利用需要等離子體工藝的前驅(qū)物的等離子體沉積工藝。本案發(fā)明人已經(jīng)觀察到，這樣的等離子體工藝會(huì)對(duì)周圍的電介質(zhì)材料造成損壞，例如對(duì)具有低介電常數(shù)的電介質(zhì)材料。

因此，本發(fā)發(fā)明人已經(jīng)開發(fā)出選擇性地沉積鈷層于基板上的改進(jìn)的技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

于此提供用以選擇性地沉積鈷層的方法。在一些實(shí)施方式中，一種用以選擇性地沉積鈷層的方法包括以下步驟：暴露基板于第一工藝氣體以鈍化暴露的電介質(zhì)表面，其中該基板包含電介質(zhì)層及金屬層，該電介質(zhì)層具有暴露的電介質(zhì)表面，該金屬層具有暴露的金屬表面；及使用熱沉積工藝來選擇性地沉積鈷層于該暴露的金屬表面上。

在一些實(shí)施方式中，一種用以選擇性地沉積鈷層的方法包括以下步驟：在約200攝氏度至約800攝氏度的溫度下暴露基板于還原氣體，該基板包含電介質(zhì)層與金屬層，該電介質(zhì)層具有暴露的電介質(zhì)表面，該金屬層具有暴露的金屬表面，或暴露該基板于由還原氣體所形成的等離子體，或者暴露該基板于uv光活化還原氣體，以從銅表面及從該電介質(zhì)表面移除污染物；暴露該基板于第一工藝氣體以鈍化該暴露的電介質(zhì)表面且改善該電介質(zhì)層的介電常數(shù)約1％至約10％；使用熱沉積工藝來選擇性地沉積鈷層于該金屬表面上；以及在選擇性地沉積該鈷層之后，暴露該基板于該第一工藝氣體，以改善該暴露電介質(zhì)層的該介電常數(shù)約1％至約10％。

在一些實(shí)施方式中，一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，具有被儲(chǔ)存在該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的指令，該些指令被執(zhí)行時(shí)會(huì)使處理腔室執(zhí)行選擇性地沉積鈷層的方法。該方法可包括在此所公開的任一實(shí)施方式。

以下描述本公開內(nèi)容的其它的與進(jìn)一步的實(shí)施方式。

附圖說明

以上簡要概述的、及下文更特定討論的本公開內(nèi)容的實(shí)施方式可以通過參照描繪于附圖中的本公開內(nèi)容的說明性實(shí)施方式來理解。但是，附圖僅繪示本公開內(nèi)容的典型實(shí)施方式，因而附圖不應(yīng)視為對(duì)本公開內(nèi)容的范圍的限制，因?yàn)楸竟_內(nèi)容可允許其它等同有效的實(shí)施方式。

圖1描繪根據(jù)本公開內(nèi)容的一些實(shí)施方式的用以選擇性地沉積鈷層的方法的流程圖。

圖2a-e描繪根據(jù)本公開內(nèi)容的一些實(shí)施方式的選擇性地沉積鈷層的階段。

圖3描繪根據(jù)本公開內(nèi)容的一些實(shí)施方式的適合用以執(zhí)行選擇性地沉積鈷層的處理腔室。

圖4a-4d描繪根據(jù)本公開內(nèi)容的一些實(shí)施方式的選擇性地沉積鈷層。

為了便于理解，盡可能地使用了相同的附圖標(biāo)號(hào)來標(biāo)示附圖中共通的相同元件。附圖未依比例繪制，并且為了清晰可被簡化。實(shí)施方式的元件與特征在沒有特定描述下可有益地并入到其它實(shí)施方式。

具體實(shí)施方式

于此提供用以選擇性地沉積鈷層的方法。此發(fā)明方法使用熱沉積工藝以避免對(duì)具有低介電常數(shù)的周圍的電介質(zhì)材料造成損壞而有利地提供選擇性沉積鈷帽蓋層至金屬互連上，例如銅互連上。此發(fā)明方法可被運(yùn)用在集成電路中的金屬互連的形成中，或在金屬接觸間隙填充工藝的金屬柵極的形成中，以及利用選擇性地沉積的鈷層的其它適當(dāng)?shù)膽?yīng)用。

圖1描繪根據(jù)本公開內(nèi)容一些實(shí)施方式的用以選擇性地沉積鈷層的方法100的流程圖。方法100在以下參照?qǐng)D2a-2e所示選擇性地沉積鈷帽蓋層的階段而描述，并且舉例而言，可在適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)器(諸如以下參照?qǐng)D3描述的反應(yīng)器)中執(zhí)行方法100。

方法100開始于將基板200提供至處理腔室，諸如以下參照?qǐng)D3描述的處理腔室。基板200可以是具有一或更多個(gè)特征結(jié)構(gòu)216的任何適當(dāng)?shù)幕?。例如，基?00可包含硅(si)、氧化硅(sio2)或類似者。此外，基板200可包括額外的材料層或可具有一或更多個(gè)完成或部分完成的結(jié)構(gòu)。

在一些實(shí)施方式中，如圖2a所示，基板200包括設(shè)置在基板200上的電介質(zhì)層202。電介質(zhì)層202包含電介質(zhì)表面208，電介質(zhì)表面208具有一或更多個(gè)形成在電介質(zhì)表面208中的特征結(jié)構(gòu)216。電介質(zhì)層202含有電介質(zhì)材料，諸如氧化硅(sio2)、氮化硅(sin)、低k材料、或類似者。在一些實(shí)施方式中，低k材料可以是碳摻雜電介質(zhì)材料(諸如碳摻雜氧化硅(sioc)、可從美國加州圣塔克拉拉市的應(yīng)用材料公司取得的black)、有機(jī)聚合物(諸如聚酰亞胺、聚對(duì)二甲苯(parylene)或類似者)、有機(jī)摻雜硅玻璃(osg)、氟摻雜硅玻璃(fsg)、或類似者。正如于此所使用，低k材料是具有約2.2至約3的介電常數(shù)的材料，更具體地約2.4至約2.8的介電常數(shù)的材料。特征結(jié)構(gòu)216包含開口220，開口220被形成在電介質(zhì)層202的電介質(zhì)表面208中且從遠(yuǎn)離電介質(zhì)表面208朝向電介質(zhì)層202的相對(duì)第二表面延伸到電介質(zhì)層202內(nèi)。開口220可以是任何適當(dāng)?shù)拈_口，諸如通孔、溝槽、雙鑲嵌結(jié)構(gòu)、或類似者。可通過使用任何適當(dāng)?shù)奈g刻工藝而蝕刻電介質(zhì)層來形成開口220。

在一些實(shí)施方式中，使用任何適當(dāng)?shù)某练e工藝將阻擋層204沉積在開口220內(nèi)，沉積工藝諸如物理氣相沉積工藝、化學(xué)氣相沉積工藝、或原子層沉積工藝。阻擋層204可以起到電介質(zhì)層202與將要后續(xù)地被沉積在開口中的含金屬層之間電氣和/或物理阻擋物的作用，和/或可以作為相較于基板的原生表面更佳的表面起作用以用于在后續(xù)的含金屬層沉積期間附著(attachment)。在一些實(shí)施方式中，阻擋層204可具有任何適當(dāng)?shù)暮穸纫宰鳛樽钃鯇悠鹱饔茫缭诩s5埃至約50埃的范圍內(nèi)。阻擋層204可含有鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、鎢、氮化鎢、上述的衍生物、或上述的組合物。在一些實(shí)施方式中，阻擋層204可含有鉭/氮化鉭雙層或鈦/氮化鈦雙層。

在一些實(shí)施方式中，在形成阻擋層204之后，開口220可被填充有導(dǎo)電(即金屬)材料，諸如銅、鎢、氮化鈦、鈷、或類似者。可使用此技術(shù)領(lǐng)域中已知的任何適當(dāng)?shù)慕饘俪练e工藝來沉積金屬層206，例如物理氣相沉積工藝、化學(xué)氣相沉積工藝、電化學(xué)鍍覆(plating)工藝、或類似者。在一些實(shí)施方式中，諸如化學(xué)機(jī)械拋光的拋光工藝可后續(xù)地被執(zhí)行，以從電介質(zhì)層202的電介質(zhì)表面208移除過量的金屬材料與阻擋層材料。

在一些實(shí)施方式中，拋光工藝會(huì)在金屬層206的暴露的金屬表面222及電介質(zhì)層202的電介質(zhì)表面208上造成污染物的形成。例如，當(dāng)金屬層206是銅時(shí)，污染物通常含有在拋光工藝期間或之后形成的氧化銅。金屬層206的暴露的金屬表面222可由過氧化物、水、或拋光溶液中的其它試劑或由外界空氣內(nèi)的氧所氧化。污染物亦可包括濕氣、包括界面活性劑及其它添加劑的拋光溶液殘余物、或被拋光掉的材料的顆粒。可通過暴露基板于清潔工藝而移除污染物，在清潔工藝中污染物被暴露于還原氣體。在一些實(shí)施方式中，可于以下所述步驟102在暴露基板于第一工藝氣體210之前或的同時(shí)，暴露基板于還原氣體。在一些實(shí)施方式中，還原氣體包括氫(例如h2或原子h)、氨(nh3)、氫與氨混合物(h2/nh3)、原子n、聯(lián)氨(n2h4)、醇類(例如甲醇、乙醇、或丙醇)、上述的衍生物、上述的等離子體、或上述的組合物。在一些實(shí)施方式中，基板200可在熱處理中或在等離子體處理中被暴露于還原氣體。例如，在熱處理中，基板200可被暴露于還原氣體且被加熱到約200攝氏度至約800攝氏度的溫度長達(dá)約2分鐘至約20分鐘。例如，在等離子體處理中，基板200可被暴露于還原氣體且被加熱到約100攝氏度至約400攝氏度的溫度?；蹇杀槐┞队诘入x子體而長達(dá)2秒至約60秒，其中在約200瓦至約1000瓦的功率產(chǎn)生該等離子體。在一些實(shí)施方式中，基板亦被暴露于還原氣體且同時(shí)地被暴露于uv光源以為了活化還原氣體。uv光源可具有足以活化還原氣體的任何波長。在一些實(shí)施方式中，uv光可具有約100nm至約400nm的波長或更具體地約180nm至約200nm的波長。

在步驟102及如圖2b所示，基板200被暴露于第一工藝氣體210。第一工藝氣體210鈍化電介質(zhì)層202的電介質(zhì)表面208，這容許如以下步驟104所述的后續(xù)的鈷的選擇性沉積。本案發(fā)明人亦已經(jīng)觀察到暴露基板于第一工藝氣體210亦有利地修復(fù)以上討論的諸如拋光或清潔之類的先前工藝所造成的對(duì)電介質(zhì)層202的低k材料的損壞(即介電常數(shù)的增加)。尤其是，本案發(fā)明人已經(jīng)觀察到暴露基板200于第一工藝氣體210會(huì)改善(即減少)所損壞的電介質(zhì)層202的介電常數(shù)達(dá)約1％至約10％。在一些實(shí)施方式中，第一工藝氣體可包含含硅烷化合物，諸如雙(二甲基胺)二甲基硅烷、二甲基胺三甲基硅烷、1-(三甲基硅基)-1氫-吡咯、氯三甲基硅烷、或上述的組合物。在一些實(shí)施方式中，第一工藝氣體210可包含醇類，諸如乙醇、丙醇、丁醇、或類似者。在一些實(shí)施方式中，第一工藝氣體可包含含乙烯基硅烷化合物。示例性含乙烯基硅烷化合物可具有以下化學(xué)式：

r1、r2、和r3各自獨(dú)立地選自氫(h)、烷基(例如甲基、乙基、丙基、丁基等)、烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、丙氧基等)、氯、與乙烯基。其它取代的乙烯基硅烷亦落入在此所述的實(shí)現(xiàn)方式中。示例性乙烯基硅烷包括乙烯基硅烷、三甲基乙烯基硅烷(tmvs)、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三異丙氧基硅烷、乙烯基三(四-丁基過氧)硅烷、乙烯基二甲基氯硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅烷、乙烯基甲基二氯硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、甲基乙烯基二(n-甲基乙酰氨基)硅烷、甲基乙烯基二(5-己內(nèi)酰胺)硅烷、雙(甲基二氯硅基)乙烷、與上述的組合物。在一實(shí)現(xiàn)方式中，含乙烯基硅烷的化合物是三甲基乙烯基硅烷(tmvs)。

在一些實(shí)施方式中，基板200在約25攝氏度至約400攝氏度的溫度下被暴露于第一工藝氣體210。例如，在一些實(shí)施方式中，如以下所討論，當(dāng)在單一設(shè)備中執(zhí)行方法100時(shí)，基板在約250攝氏度至約350攝氏度的溫度下被暴露于第一工藝氣體210。在一些實(shí)施方式中，當(dāng)在一設(shè)備中執(zhí)行步驟102且在第二設(shè)備中執(zhí)行如以下所述的步驟104時(shí)，基板200在約25℃至約400℃的溫度下被暴露于第一工藝氣體210。在一些實(shí)施方式中，基板被暴露于第一工藝氣體210長達(dá)約10至約300秒，例如約10至約60秒。在一些實(shí)施方式中，第一工藝氣體210到處理腔室的流速是約10sccm至約1000sccm，例如約50sccm至約400sccm。在一些實(shí)施方式中，基板在約1至約100托的設(shè)備壓力下被暴露于第一工藝氣體210。在一些實(shí)施方式中，第一工藝氣體210進(jìn)一步包含氫氣(h2)與惰性氣體，諸如氬、氦、氪、或類似者。

在步驟104，如圖2c所示，鈷層214選擇性地被沉積在金屬層206的暴露的金屬表面222上，而使得電介質(zhì)層202的電介質(zhì)表面208不含有或?qū)嵸|(zhì)上不含有鈷形成。鈷層214是通過暴露基板200于鈷前驅(qū)物氣體212來沉積。鈷層214是通過在處理腔室302中經(jīng)由適當(dāng)熱沉積工藝的鈷前驅(qū)物氣體212的熱沉積來形成，熱沉積工藝諸如熱化學(xué)氣相沉積工藝或熱原子層沉積工藝。在一些實(shí)施方式中，基板在適于熱沉積的溫度下被暴露于鈷前驅(qū)物氣體212，例如在約200攝氏度至約400攝氏度的溫度下。在一些實(shí)施方式中，鈷前驅(qū)物氣體212可如以下所述與運(yùn)載氣體一起被提供到處理腔室302，運(yùn)載氣體例如惰性氣體，諸如氬、氦、氮、或類似者。在一些實(shí)施方式中，可被提供到處理腔室302并對(duì)于形成鈷材料是有用的適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)物氣體包括氫、氨、氮、氬、與上述的組合物。

鈷前驅(qū)物氣體212是適合用于熱沉積的氣體。例如，在一些實(shí)施方式中，適當(dāng)?shù)拟捛膀?qū)物氣體包括：羰基鈷絡(luò)合物(complexes)、二烯基鈷絡(luò)合物、亞硝酰基鈷絡(luò)合物、上述的衍生物、上述的絡(luò)合物、上述的等離子體、或上述的組合物。在一些實(shí)施方式中，羰基鈷化合物或絡(luò)合物可被用作為鈷前驅(qū)物。羰基鈷化合物或絡(luò)合物具有化學(xué)式(co)xcoylz，其中x可以是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、或12，y可以是1、2、3、4、或5，且z可以是1、2、3、4、5、6、7、或8。基團(tuán)l可不存在，可以是一個(gè)配位基或多個(gè)配位基(可以是相同的配位基或不同的配位基)，并且包括環(huán)戊二烯、烷基環(huán)戊二烯(例如甲基環(huán)戊二烯或五甲基環(huán)戊二烯)、戊二烯、烷基戊二烯、環(huán)丁二烯、丁二烯、乙烯、丙烯基(或丙烯)、烯烴、二烯烴、炔烴、乙炔、丁基乙炔、亞硝酰(nitrosyl)、氨、上述的衍生物、上述的絡(luò)合物、上述的等離子體、或上述的組合物。一些示例性羰基鈷絡(luò)合物包括環(huán)戊二烯雙(羰基)鈷(cpco(co)2)、三羰基丙烯鈷((co)3co(ch2ch═ch2))、六羰基二鈷丁基乙炔(cctba,(co)6co2(hc≡ctbu))、六羰基二鈷甲基丁基乙炔((co)6co2(mec≡ctbu))、六羰基二鈷苯基乙炔((co)6co2(hc≡cph))、六羰基甲基苯基乙炔((co)6co2(mec≡cph))、六羰二鈷甲基乙炔((co)6co2(hc≡cme))、六羰基二鈷二甲基乙炔((co)6co2(mec≡cme))、上述的衍生物、上述的絡(luò)合物、上述的電漿、或上述的組合物。

在一些實(shí)施方式中，鈷酰胺基絡(luò)合物可被用作為鈷前驅(qū)物。鈷酰胺基絡(luò)合物具有分子式(rr’n)xco，其中x可以是1、2、或3，并且r與r’是獨(dú)立的氫、甲基、乙基、丙基、丁基、烷基、硅基、烷硅基、上述的衍生物、或上述的組合物。一些示例性鈷酰胺基絡(luò)合物包括雙(二(丁基二甲基硅基)酰胺基)鈷(((bume2si)2n)2co)、雙(二(乙基二甲基硅基)酰胺基)鈷(((etme2si)2n)2co)、雙(二(丙基二甲基硅基)酰胺基)鈷(((prme2si)2n)2co)、雙(二(三甲基硅基)酰胺基)鈷(((me3si)2n)2co)、三(二(三甲基硅基)酰胺基)鈷(((me3si)2n)3co)、上述的衍生物、上述的絡(luò)合物、上述的等離子體、或上述的組合物。

在一些實(shí)施方式中，鈷前驅(qū)物氣體212是脒基(amidinate)鈷絡(luò)合物。脒基鈷絡(luò)合物具有以下的化學(xué)式：

適當(dāng)?shù)拟掚呋膶?shí)例包括二(n,n’-二-叔-丁基乙脒)鈷、雙(n,n’-二異丙基乙脒)鈷、雙(n-叔-丁基-n’-乙基乙脒)鈷、雙(n-n’-二-三級(jí)-丁基-丙脒)鈷、與雙(n-三級(jí)-丁基-n’-乙基丁脒)鈷。

在一些實(shí)施方式中，鈷前驅(qū)物氣體212是雙(1,4-叔-丁基-1,3-二氮丁二烯)鈷(ii)家族的化學(xué)品。雙(1,4-叔-丁基-1,3-二氮丁二烯)鈷(ii)絡(luò)合物具有以下的化學(xué)式：

其中r¹是叔-丁基、異丙基、或異丁基的一者；r²是叔-丁基、或異丙基的一者；r³是氫、甲基、或乙基的一者；及r⁴是氫、甲基、或乙基的一者。

一些示例性鈷前驅(qū)物包括甲基環(huán)戊二烯雙(羰基)鈷(mecpco(co)2)、乙基環(huán)戊二烯雙(羰基)鈷(etcpco(co)2)、五甲基環(huán)戊二烯雙(羰基)鈷(me5cpco(co)2)、八(羰基)二鈷(co2(co)8)、亞硝?；捜?羰基)((on)co(co)3)、雙(環(huán)戊二烯)鈷、(環(huán)戊二烯)鈷(環(huán)己二烯)、環(huán)戊二烯鈷(1,3-己二烯)、(環(huán)丁二烯)鈷(環(huán)戊二烯)、雙(甲基環(huán)戊二烯)鈷、(環(huán)戊二烯)鈷(5-甲基環(huán)戊二烯)、雙(乙烯)鈷(五甲基環(huán)戊二烯)、碘化四羰基鈷、四羰基鈷三氯硅烷、氯化羰基三(三甲基膦)鈷、三羰基鈷-氫三丁基膦、乙炔六羰基二鈷、乙炔五羰基二鈷三乙基膦、上述的衍生物、上述的絡(luò)合物、上述的等離子體、或上述的組合物。

在一些實(shí)施方式中，鈷在暴露的金屬表面222上的沉積速率對(duì)鈷在暴露的電介質(zhì)表面208上的沉積速率的比例為約200:1至約3000:1。在一些實(shí)施方式中，鈷層214的厚度是約10埃至約40埃。在一些實(shí)施方式中，惰性氣體與鈷前驅(qū)物氣體一起被供應(yīng)到處理腔室，惰性氣體諸如氬、氦、氪、或類似者。

本案發(fā)明人已經(jīng)觀察到使用等離子體沉積工藝來選擇性地沉積鈷層會(huì)對(duì)電介質(zhì)層的低k材料造成損壞。因此，在此所述的方法100有利地使用熱沉積工藝以第一工藝氣體210來處理電介質(zhì)層202，且可僅使用熱沉積工藝來選擇性地沉積鈷層214。

可選地，如圖2d所示，基板200可再次被暴露于如上所述的第一工藝氣體210，以進(jìn)一步修復(fù)以上討論的先前工藝或在形成鈷層214之后而執(zhí)行的任何額外工藝所造成的對(duì)電介質(zhì)層202的低k材料的損壞(即介電常數(shù)的增加)。尤其是，本案發(fā)明人已經(jīng)觀察到再次暴露基板200于第一工藝氣體210進(jìn)一步改善(即減少)所損壞的電介質(zhì)層202的介電常數(shù)約1％至約10％。在一些實(shí)施方式中，基板可于以上在步驟102所討論的處理狀態(tài)下或在不同的處理狀態(tài)下再次被暴露于第一工藝氣體210。例如在一些實(shí)施方式中，基板再次被暴露于第一工藝氣體210長達(dá)約10至約300秒，例如約60至約300秒。在一些實(shí)施方式中，第一工藝氣體210到處理腔室的流速是約10sccm至約1000sccm，例如約50sccm至約1000sccm。

在鈷層的選擇性沉積或可選地進(jìn)一步暴露于第一工藝氣體210之后，方法100大體上結(jié)束且基板200可進(jìn)行進(jìn)一步處理。在一些實(shí)施方式中，后續(xù)的處理，諸如沉積、蝕刻、退火、或類似者可被執(zhí)行以制造完成的器件。

在一些實(shí)施方式中，如圖2e所示，如上所述的低k材料的電介質(zhì)阻擋層224可被沉積在鈷層214及電介質(zhì)層202的電介質(zhì)表面208上方。

在一些實(shí)施方式中，取決于所形成的器件的結(jié)構(gòu)，步驟102-104可被重復(fù)以沉積鈷層到預(yù)定厚度。例如，圖4a描繪基板400(類似上述的基板200)具有金屬層402設(shè)置在基板400上。金屬層402可以是銅、鎢、氮化鈦、鈷、或類似者。一或更多個(gè)電介質(zhì)層404可設(shè)置在金屬層402上。電介質(zhì)層404可以是如上所述的低k材料。

在一些實(shí)施方式中，圖案化掩模層(patternedmasklayer)(未示出)可被形成在電介質(zhì)層404上，以蝕刻特征結(jié)構(gòu)406到電介質(zhì)層404內(nèi)，而到金屬層402的表面。圖案化掩模層可以是任何適當(dāng)?shù)难谀?，諸如硬掩?；蚬饪棠z層?？赏ㄟ^任何適合的工藝形成圖案化掩模層，但所述工藝要適合用于形成能夠提供適當(dāng)模板的圖案化掩膜層，而所述適當(dāng)模板是用于定義下方電介質(zhì)層404中的圖案。例如，在一些實(shí)施方式中，可經(jīng)由圖案化蝕刻工藝來形成此圖案化掩模層。

在一些實(shí)施方式中，特征結(jié)構(gòu)406可以是溝槽或通孔?？山?jīng)由任何蝕刻工藝來蝕刻特征結(jié)構(gòu)406，其中該蝕刻工藝適于蝕刻電介質(zhì)材料以形成具有垂直或?qū)嵸|(zhì)上垂直側(cè)壁的特征結(jié)構(gòu)406。例如，基板400可被暴露于蝕刻等離子體，使用含鹵素氣體(例如含氟氣體)來形成該蝕刻等離子體。

如上參照步驟102所述與如圖4a所示，基板400可被暴露于第一工藝氣體408以鈍化暴露電介質(zhì)表面414與側(cè)壁418，用以避免鈷形成在電介質(zhì)層404上且修復(fù)由先前工藝(諸如蝕刻工藝)對(duì)電介質(zhì)表面404所造成的損壞。其次，如上參照步驟104所述與如圖4b所示，鈷層410選擇性地被沉積在金屬層402的暴露的金屬表面412上，而使得電介質(zhì)層404的電介質(zhì)表面414與側(cè)壁418不含有或?qū)嵸|(zhì)上不含有鈷形成。鈷層410經(jīng)由鈷前驅(qū)物氣體416與上述的處理狀態(tài)來沉積。在一些實(shí)施方式中，如圖4c和4d所示，取決于特征結(jié)構(gòu)406的深度，步驟102-104可被重復(fù)以沉積鈷層410達(dá)預(yù)定厚度，例如填滿特征結(jié)構(gòu)406而不會(huì)在特征結(jié)構(gòu)406中形成孔隙。

圖3描繪可用以實(shí)施在此所討論的本公開內(nèi)容的實(shí)施方式的這種示意性設(shè)備300的示意圖。設(shè)備300可以是適合用于執(zhí)行一或更多個(gè)工藝的任何設(shè)備，所述工藝?yán)绲幌抻谥T如化學(xué)氣相沉積(cvd)、原子層沉積(ald)、或類似的沉積工藝。在一些實(shí)施方式中，處理腔室302可以是如以下所述的獨(dú)立的(standalone)設(shè)備300，或處理腔室302可以是群集工具(諸如可從美國加州圣塔克拉拉市的應(yīng)用材料公司取得的或群集工具)的部分。例如，在一些實(shí)施方式中，金屬層206的暴露的金屬表面222與電介質(zhì)層202的電介質(zhì)表面208上的污染物的移除以及在步驟102基板對(duì)第一工藝氣體210的暴露可在單一處理腔室302中被執(zhí)行，其中該處理腔室302耦接到群集工具，而在步驟104所述的鈷的選擇性沉積可被執(zhí)行在耦接到此群集工具的不同的處理腔室302。在一些實(shí)施方式中，步驟102和104可被執(zhí)行在單一處理腔室302中，其中該處理腔室302耦接到群集工具，而金屬層206的暴露的金屬表面222與電介質(zhì)層202的電介質(zhì)表面208上的污染物的移除被執(zhí)行在耦接到此群集工具的不同的處理腔室。

設(shè)備300可包含控制器350與處理腔室302，處理腔室302具有用以從處理腔室302的內(nèi)部容積305移除過量工藝氣體、處理副產(chǎn)物、或類似的排放系統(tǒng)320。示例性處理腔室可包括經(jīng)構(gòu)造以用于化學(xué)氣相沉積(cvd)或原子層沉積(ald)一些處理腔室的任一者，其可從美國加州圣塔克拉拉市的應(yīng)用材料公司取得?？深愃频厥褂脕碜云渌圃焐痰钠渌m當(dāng)?shù)奶幚砬皇摇?/p>

處理腔室302具有內(nèi)部容積305，內(nèi)部容積305可包括處理容積304。處理容積304可被界定在例如基板支撐件308與一或更多個(gè)氣體入口(諸如噴頭314和/或被提供在預(yù)定位置處的噴嘴)之間，其中該基板支撐件308設(shè)置在處理腔室302中而用以在處理期間支撐基板支撐件308上的基板310。在一些實(shí)施方式中，基板支撐件308可包括一機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)保持或支撐基板310在基板支撐件308的表面上，諸如靜電夾盤、真空夾盤、基板保持夾具、或類似者(未示出)。在一些實(shí)施方式中，基板支撐件308可包括用以控制基板溫度的機(jī)構(gòu)(諸如加熱和/或冷卻裝置，未示出)，和/或用以控制物種通量和/或靠近基板表面的離子能量的機(jī)構(gòu)。

例如，在一些實(shí)施方式中，基板支撐件308可包括rf偏壓電極340。rf偏壓電極340可透過一或更多個(gè)各自的匹配網(wǎng)絡(luò)(所示的匹配網(wǎng)絡(luò)336)而耦接到一或更多個(gè)偏壓功率源(所示的一個(gè)偏壓功率源338)。該一或更多個(gè)偏壓功率源能在約2mhz至約60mhz的頻率下(諸如在約2mhz、或約13.56mhz、或約60mhz下)產(chǎn)生高達(dá)1200瓦或rf能量。在一些實(shí)施方式中，可提供兩個(gè)偏壓功率源，以在約2mhz與約13.56mhz的各自頻率下透過各自的匹配網(wǎng)絡(luò)將rf功率耦接到rf偏壓電極340。該至少一偏壓功率源可提供連續(xù)式或脈沖式功率。在一些實(shí)施方式中，可替代地，偏壓功率源可以是dc或脈沖式dc源。

基板310可經(jīng)由位在處理腔室302的壁中的開口312進(jìn)入處理腔室302。開口312可經(jīng)由狹縫閥318或其它機(jī)構(gòu)選擇性地被密封，以用于選擇性地提供穿過開口312的到腔室內(nèi)部的進(jìn)出?；逯渭?08可耦接到升降機(jī)構(gòu)334，升降機(jī)構(gòu)334可控制基板支撐件308的位置于適于傳送基板經(jīng)由開口312進(jìn)出腔室的較低位置(如圖所示)與選擇性適于處理的較高位置之間。處理位置可經(jīng)選擇，以最大化特定工藝的處理均勻性。當(dāng)出于上升處理位置的至少一者時(shí)，基板支撐件308可設(shè)置在開口312上方，以提供對(duì)稱的處理區(qū)域。

該一或更多個(gè)氣體入口(例如噴頭314)可耦接到氣體供應(yīng)器316，以穿過質(zhì)流控制器317提供一或更多個(gè)工藝氣體到處理腔室302的處理容積304內(nèi)。此外，可提供一或更多個(gè)閥319以控制該一或更多個(gè)氣體的流量。該質(zhì)流控制器317與該一或更多個(gè)閥319可獨(dú)立地被使用，或被結(jié)合使用，或被脈沖化(如上所述)，以在恒定流速下提供工藝氣體于預(yù)定流速。

盡管圖3示出噴頭314，可提供額外或替代的氣體入口，諸如噴嘴或入口，該噴嘴或入口設(shè)置在室頂中或在處理腔室302的側(cè)壁上或在適于提供氣體到處理腔室302的其它位置(舉例而言，處理腔室的底座、基板支撐件的周圍、或類似者)處的入口。

設(shè)備300可利用電容式耦合rf能量用于等離子體處理。例如，處理腔室302可具有由電介質(zhì)材料制成的室頂342與至少部分地導(dǎo)電以提供rf電極(或可提供分離的rf電極)的噴頭314。噴頭314(或其它rf電極)可經(jīng)由一或更多個(gè)各自的匹配網(wǎng)絡(luò)(所示的匹配網(wǎng)絡(luò)346)而耦接到一或更多個(gè)rf功率源(示出一個(gè)rf功率源348)。該一或更多個(gè)等離子體功率源在約2mhz與/或約13.56mhz或的頻率下或高頻(諸如27mhz和/或60mhz)下能產(chǎn)生高達(dá)3000瓦的rf能量，或在一些實(shí)施方式中是高達(dá)約5000瓦的rf能量。排放系統(tǒng)320大體上包括泵送氣室324與一或更多個(gè)導(dǎo)管，該一或更多個(gè)導(dǎo)管將泵送氣室324耦接到處理腔室302的內(nèi)部容積305(與大體上，處理容積304)。

真空泵328可經(jīng)由泵送口326耦接到泵送氣室324，以用于經(jīng)由一或更多個(gè)排放口(圖上顯示兩個(gè)排放口322)從處理腔室抽出排放氣體。真空泵328可流體地耦接到排放出口332，以將排放物引導(dǎo)至適當(dāng)?shù)呐欧盘幚碓O(shè)備。閥330(諸如閘閥、或類似者)可設(shè)置在泵送氣室324中，以促進(jìn)排放氣體的流速結(jié)合真空泵328的運(yùn)作的控制。盡管示出一個(gè)z-移動(dòng)閘，可利用任何適當(dāng)?shù)墓に囅嗳莸拈y以控制排放物的流量。

為了促進(jìn)如上所述的處理腔室302的控制，控制器350可以是可用在工業(yè)設(shè)備以控制各種腔室與次處理器的任何形式的一般用途計(jì)算機(jī)處理器的其中之一。cpu352的存儲(chǔ)器或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)356可以是可輕易獲得的存儲(chǔ)器的一或多者，諸如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)、只讀存儲(chǔ)器(rom)、軟盤、硬盤、或任何其它形式的數(shù)字儲(chǔ)存器，本地的或遠(yuǎn)程的皆可。支援電路354耦接到cpu352，而以傳統(tǒng)方式來支援處理器。這些電路包括快取(cache)、功率供應(yīng)器、時(shí)脈電路、輸入/輸出電路與子系統(tǒng)、與類似者。

在此所公開的本發(fā)明方法可大體上被儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器356中作為軟件程序(softwareroutine)358，而當(dāng)cpu352執(zhí)行軟件程式358時(shí)，軟件程序358會(huì)使處理腔室302執(zhí)行本公開內(nèi)容的工藝。軟件程序358亦可被第二cpu(未示出)所儲(chǔ)存和/或執(zhí)行，該第二cpu經(jīng)遠(yuǎn)程定位成遠(yuǎn)離硬件而受到cpu352控制。本文的一些或全部的方法亦可被執(zhí)行在硬件中。因此，本文能以軟件來實(shí)現(xiàn)，且使用硬件中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來執(zhí)行，例如應(yīng)用專有集成電路或其它類型的硬件實(shí)現(xiàn)，或作為軟件與硬件的組合。在基板310定位在基板支撐件308上之后，可執(zhí)行軟件程序358。軟件程序358當(dāng)被cpu352執(zhí)行時(shí)會(huì)將一般用途的計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)變成控制腔室運(yùn)作的特定用途的計(jì)算機(jī)(控制器)350，使得在此所公開的方法被執(zhí)行。

可使用其它半導(dǎo)體基板處理系統(tǒng)來實(shí)施本公開內(nèi)容，其中本領(lǐng)域技術(shù)人員在不偏離本公開內(nèi)容的精神的情況下可通過利用在此公開的教示來調(diào)整處理參數(shù)以實(shí)現(xiàn)可接受的特性。

盡管前述針對(duì)本公開內(nèi)容的實(shí)施方式，但在不偏離本公開內(nèi)容的基本范圍的前提下可設(shè)計(jì)本公開內(nèi)容的其它與進(jìn)一步的實(shí)施方式。