[发明专利]在衬底上形成钴互连

说明书

一种晶片电镀系统具有至少一个第一电镀腔室，所述第一电镀腔室具有含钴离子的第一电解质，并且适于以第一沉积速率电镀钴膜到晶片上。第二电镀腔室具有含钴离子的第二电解质，并且适于以第二沉积速率电镀钴膜到所述晶片上，所述第二沉积速率比所述第一沉积速率大。所述第一电镀腔室与第二电镀腔室处于处理系统的围壁内。机械手在所述第一电镀腔室与第二电镀腔室之间移动晶片。

技术领域

本发明的技术领域是用于电化学处理微尺度(micro-scale)工件、晶片或衬底的系统与方法。

背景技术

微电子器件(诸如微尺度电子器件、机电器件或光学器件)一般被制造在工件或衬底(诸如硅晶片)之上和/或之中。在典型的制造工艺中，晶片被放置在含金属离子的电解质中。金属的毯覆层或图案化层借助使电流通过电解质并且通过衬底上的晶种层而被镀覆到衬底上。衬底接着在后续的程序中被清洁、被蚀刻和/或被退火，以形成器件、接点或导线。

目前，大多数微电子器件是被制造在被镀覆有铜的衬底上。尽管铜具有高导电率，它一般需要阻挡层(诸如氮化钽(TaN))以避免铜扩散到衬底内。随着特征结构变得更小，所需要的用于铜的阻挡层占据相对更大的体积，这是因为无论特征结构尺寸为何，必须维持最小的阻挡层厚度，以避免铜扩散。此外，始终如一地获得对于日益减小的特征结构的无孔隙(void-free)铜填充渐渐变得困难。

一种被建议用以克服这些技术挑战的方式是以不需要阻挡层的金属(诸如钴)来取代铜。尽管钴具有比铜更高的电阻(resistance)(钴的电阻是6μOhm-cm，铜的电阻是2μOhm-cm)，钴可以不需要阻挡层，这是因为它不会扩散到硅或电介质内。使用钴，而不使用铜，亦可以有助于克服承载有电荷的电子的分散所造成的增加的铜电阻率(resistivity)以及导线的截面积的减小。然而，相对于目前可用的铜工艺，现有的用于此目的镀覆钴的系统与方法是不利的。因此，需要改善的用以制造微电子器件的系统与方法。

发明内容

一种晶片电镀系统具有至少一个第一电镀腔室，所述第一电镀腔室具有含钴离子的第一电解质且适于以第一沉积速率电镀钴膜到晶片上。第二电镀腔室具有含钴离子的第二电解质且适于以第二沉积速率电镀钴膜到所述晶片上，所述第二沉积速率比所述第一沉积速率大。所述第一电镀腔室与第二电镀腔室处于处理系统的围壁内。机械手在所述第一电镀腔室与第二电镀腔室之间移动晶片。一种具有单一镀覆腔室的系统亦可被使用。

附图说明

图1是处理设备的平面示意图。

图2是流程图，分成两页，显示可使用图1的设备执行的工艺。

图3是替代性处理设备的平面示意图。

图4是另一替代性处理设备的平面示意图。

具体实施方式

如图1所示，处理系统20在围壁22内具有多个处理设备、腔室或站。在典型的结构中，停靠站(docking station)26被设置在围壁的前端处。盛放晶片60的容器24在停靠站处停靠并拆去密封。装载机械手36将晶片60从停靠的容器24移动到围壁22中的一个或多个站。一个或多个等离子体或热处理腔室30、退火腔室34、晶片清洁腔室40、缓慢镀钴腔室44与快速镀钴腔室可被使用。在图上展示的实例中，显示了两个晶片清洁腔室40、四个缓慢镀钴腔室44与两个快速镀钴腔室48。这些腔室可以是模块化单元，这些模块化单元为了维护或维修能够被单独替换出系统20外。工艺机械手52将晶片60在这些腔室之间移动。可以提供堆叠架形式的缓冲站56，以使晶片从装载机械手36移交到工艺机械手52更便利，反之亦然。