[发明专利]用于阻障层表面钝化的方法和系统

说明书

交叉引用

本申请有关于美国专利申请文献号XCR-002，名称为“METHODS AND SYSTEMS FOR LOW INTERFACIAL OXIDECONTACT BETWEEN BARRIER AND COPPERMETALLIZATION”，申请人为Fritz REDEKER，John BOYD，YezdiDORDI，Alex YOON，and Shijian LI，申请日为12/18/2006的美国专利申请，05/25/2006申请的、申请序列号为11/382,906的美国专利申请，06/28/2006申请的、申请序列号为11/427,266的美国专利申请，07/27/2006申请的、申请序列号为11/461,415的美国专利申请，08/30/2006申请的、申请序列号为11/514,038的美国专利申请，02/03/2003申请的、申请序列号为10/357,664的美国专利申请，02/03/2003申请的、申请序列号为10/357,664的美国专利申请，06/28/2004申请的、申请序列号为10/879,263的美国专利申请以及06/27/2003申请的、申请序列号为10/607,61的美国专利申请，所有这些专利或专利申请的内容均皆由引用纳入此处。 

背景技术

本发明涉及比如集成电路、存储单元等使用铜金属化来制造的半导体器件的金属化的改进的方法和系统；更准确地说，本发明有关于硅集成电路的铜基底金属化的方法和系统。 

半导体器件制造的一个重要的部分是器件的金属化，以使器件元件电性互连。对于许多这样的器件，可选的金属化方法包 括使用铜金属线路。使用铜金属线路的金属化系统还必须使用阻障材料以使铜与该电子器件的铜敏感区隔离。所考虑的一些铜金属化的阻障层是比如钽和比如氮化钽这样的材料。使用铜的金属化系统的常用的制造工艺包括将铜沉积在阻障层上。将铜沉积在该阻障层上的优选的工艺是无电铜沉积。 

对于铜金属化使用的标准技术，出现了一个问题：许多的优选的阻障材料，比如钽和氮化钽，如果曝露在空气中一个较长的时间长度的话，可能在该阻障层的表面上形成氧化物，比如氧化钽和钽的氧氮化物。已经知道，如果该阻障层上有氧化物存在的话，铜在阻障层上的无电沉积就会被抑制。另外，铜的确与阻障层上的氧化物粘着，而且它还与纯净的阻障金属或金属富集的阻障层表面(比如钽和氮化钽上的钽富集表面)粘着。这里提到钽和/或氮化钽阻障层仅仅是作为例子；其它的阻障层材料也存在类似问题。不良粘着可能对半导体器件的电迁移性能和可靠性带来负面影响。另外，阻障层表面上氧化钽或钽的氧氮化物的形成可能增强阻障层的电阻率。更准确地说，阻障层和铜的复合物之间的氧化物的存在可能降低使用标准的铜金属化技术制造的电子器件的性能并降低电子器件的可靠性。 

显然，许多应用都要求高性能高可靠性的电子器件。使用铜金属化来制造电子器件的标准技术表明，需要允许使用具有改进的性能和改进的可靠性的铜金属化来制造电子器件的方法和系统。 

发明内容

本发明涉及比如集成电路、存储单元等使用铜金属化来制造的半导体器件的标准技术中的一个或多个缺点。 

本发明的一个方面是提供一种在过渡金属阻障层或过渡金属化合物阻障层上沉积填隙铜层用于集成电路金属化以便在其间产生基本上不含氧的界面的方法。在一个实施方式中，该方法包括形成在基板的表面形成该阻障层并对该阻障层施加工艺条件以在该阻障层上形成可除去的钝化表面。该方法进一步包含从该阻障层上除去该钝化表面以及在该阻障层上沉积该填隙铜层。 

本发明的另一个方面是提供一种在过渡金属阻障层或过渡金属化合物阻障层上沉积填隙铜层用于集成电路金属化以便在其间产生基本上不含氧的界面的集成系统。在一个实施方式中，该集成系统包含至少一个工艺模块，其被配置为阻障层沉积和钝化表面形成，以及至少另一个工艺模块，被配置为除去钝化表面和在该阻障层上沉积铜。该系统进一步包含至少一个传送模块，耦合于该至少一个工艺模块和该至少另一个工艺模块。该至少一个传送模块被配置以便该基板能够在这些模块之间传送而大体上不暴露于含氧环境。 

应当理解，本发明不将其应用限制于在下述说明中提到的以及在附图中描绘的元件的构造细节和装置。本发明有其他的实施方式且能够被以多种方式实现和执行。而且，应当理解，此处所用的语句和术语是出于描述的目的而不应当被理解为限制。