[发明专利]用于在凹陷特征中的连续钌膜上多步骤镀铜的方法

权利要求书

1.一种在基板表面上填充特征的方法，所述方法包括以下步骤：

提供基板，所述基板具有形成在其表面的至少一个凹陷特征，所述至少一个凹陷特征具备宽度、深度、和体积；

通过热化学气相沉积将连续钌膜沉积在所述至少一个凹陷特征中，所述热化学气相沉积使用包含Ru₃(CO)₁₂前体的工程气体；

将连续钌金属膜与镀铜槽接触来允许所述连续钌金属膜上的连续铜金属层的沉积，其中，钌金属膜和所述连续铜金属层一起填充小于100％的所述至少一个凹陷特征的宽度、深度、体积；

从所述镀铜槽中去除基板；

在非氧化性气体中退火处理所述连续铜金属层来形成退火的连续铜金属层；以及

重复接触、去除、和退火处理步骤，从而在所述至少一个凹陷特征中形成退火的附加的铜金属，由此，所述接触、去除、退火处理、和重复的步骤形成至少部分铜填充于所述至少一个凹陷特征中，所述至少一个凹陷特征包括从所述退火的连续铜金属层和所述退火的附加的铜金属形成的所述连续钌金属膜上的大的铜金属颗粒。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述沉积步骤包括通过热化学气相沉积来沉积实质性的氧-和不含碳的连续钌膜的步骤，所述热化学气相沉积使用包含Ru₃(CO)₁₂前体和一氧化碳载气的工程气体。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述基板表面包括外露的扩散阻隔层。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述扩散阻隔层包括钽、氮化钽、碳化钽、钽碳氮化物、钛、氮化钛、碳化钛、碳氮化钛、钨、钨氮化、碳化钨、或碳氮化钨、或其中的组合。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述连续钌金属膜，其厚度范围为1nm至20nm。

6.如权利要求1所述的方法，其中，退火处理所述连续铜金属层的步骤包括：

在范围为100℃至500℃的基板温度下，将所述连续铜金属层露于氩气、氮气、或氢气，或其中的组合中。

7.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个凹陷特征包括部分制备的集成电路上的通道、沟槽、或是通道和沟槽全部。

8.如权利要求1所述的方法，其中，所述接触步骤包括电化学的镀铜工程或无电镀铜工程。

9.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

在范围为100℃至500℃的基板温度下，将所述连续钌金属膜在非氧化性气体中退火处理，所述非氧化性气体包含惰性气体、或氢气、或其中的组合。

10.一种在基板表面上填充特征的方法，所述方法包括以下步骤：

提供基板，所述基板具有形成在其表面的至少一个凹陷特征，其中所述至少一个凹陷特征具备宽度、深度、和体积；

通过热化学气相沉积将实质性的氧-和不含碳的连续钌膜沉积在所述至少一个凹陷特征中，所述热化学气相沉积使用包含Ru₃(CO)₁₂前体和一氧化碳载气的工程气体；

将连续钌金属膜与第一镀铜槽接触来允许所述连续钌金属膜上的连续铜金属层的沉积，其中，所述连续钌金属膜和所述连续铜金属层一起填充所述至少一个凹陷特征至第一宽度、深度、体积，所述第一宽度、深度、体积小于100％的所述至少一个凹陷特征的宽度、深度、体积；

从所述第一镀铜槽中去除基板；

在非氧化性气体中退火处理所述连续铜金属层来形成退火的连续铜金属层；

将所述退火的连续铜金属层与第二镀铜槽接触来允许附加的铜金属层的沉积，从而至少部分填充所述至少一个凹陷特征，其中，所述第二镀铜槽具有不同于所述第一镀铜槽的化学组成，由此，比起所述连续铜金属层，所述附加的铜金属层以更快的速度沉积，且，其中，所述附加的铜金属层进一步填充所述至少一个凹陷特征至第二宽度、深度、体积，所述第二宽度、深度、体积大于第一宽度、深度、体积，并小于或等于100％的所述至少一个凹陷特征的宽度、深度、体积；

从所述第二镀铜槽中去除基板；以及

在非氧化性的条件下退火处理所述附加的铜金属层，由此，大的铜金属颗粒从所述退火的连续铜金属层和附加的铜金属层被形成在所述连续钌金属膜上。