[发明专利]半导体制造设备以及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及半导体制造设备以及制造方法。

背景技术

随着半导体制造工艺的节点继续缩小，需要电阻更低且粘附性更好的成核层。另一方面，物理气相沉积(PVD)由于其台阶覆盖性相对较差，因而随着关键尺寸的减小，需要采用原子层沉积(ALD)取代PVD，以形成良好的保形沉积。

尽管ALD几乎具有100％的台阶覆盖率，但是其难以避免所沉积的膜中的杂质，比如卤素、氧和碳等。而这些杂质将使得膜以及器件的电学特性以及电磁(EM)特性劣化。

在常规的当前节点的制造工艺中，已经使用了先进预清洗(Advance pre-clean，APC)技术，来去除湿法刻蚀之后残余的聚合物和金属(比如，铜)氧化物。然而，由于APC利用等离子体进行预清洗，这会导致低k介质的损伤。

因此，存在对能够减轻或者消除上述问题的制造设备和制造方法的需求。

发明内容

至少针对上面所述的一个或多个技术问题，提出了本发明。

根据本发明的一个实施例，提供了一种半导体制造设备，包括：壳体，所述壳体形成封闭的腔，待加工衬底设置在所述腔中；喷淋头，设置在所述壳体上，用于从所述壳体外向所述腔内提供气体，所述气体包括工艺气体；以及热丝，设置在所述喷淋头和待加工衬底之间， 在工作时所述热丝被加热，其中，来自喷淋头的所述气体流过所述热丝，所述热丝使得所述工艺气体离子化，以及其中，被离子化的气体被提供到所述待加工衬底，以用于对所述衬底或所述衬底的一部分执行热丝辅助的等离子辅助预清洗或用于热丝辅助的原子层沉积。

优选地，所述设备还包括：热板，设置在所述腔中，用于支撑所述待加工衬底并对所述待加工衬底进行加热。

优选地，所述热板的温度为150摄氏度至400摄氏度。

优选地，所述设备还包括：排气装置，用于抽吸腔内的气体将其排出到壳体外，以及气压控制装置，用于控制腔内的气压。

优选地，在所述设备被用于热丝辅助的等离子辅助预清洗时，所述工艺气体包括氮气和/或氢气，以及热丝的温度为900摄氏度至1700摄氏度。

优选地，在所述设备被用于热丝辅助的原子层沉积时，所述工艺气体包括所述工艺气体包括氨气以及包含金属元素的前体气体，热丝的加热温度为900摄氏度至1700摄氏度。

优选地，所述前体气体包括Ta[N(CH₃)₂]₅、Ru(C₅H₅)₂或Co(C₅H₅)₂。

优选地，在所述热丝辅助的等离子辅助预清洗和所述热丝辅助的原子层沉积过程中，所述腔内的气压为小于1Torr。

根据本发明的另一个实施例，还提供了一种制造半导体装置的方法，包括以下步骤：(a)提供衬底，所述衬底包括嵌入在电介质层中的导电层，所述导电层的上表面露出；(b)在所述衬底上形成层间电介质层，所述层间电介质层具有开口，所述开口使所述导电层的至少一部分暴露；(c)对所述开口和所述导电层的暴露的部分进行热丝辅助的等离子辅助预清洗；(d)在所述预清洗之后，通过热丝辅助的原子层沉积在所述导电层的暴露的部分和所述开口的侧壁上形成导电的缓冲阻挡层；(e)在所述缓冲阻挡层上形成金属材料，以填充所述开口。

优选地，所述缓冲阻挡层包括：阻挡层，用于防止所述金属材料的扩散；以及缓冲层，位于所述阻挡层上，用于增加阻挡层与所述金属材料之间的接合。

优选地，所述阻挡层由氮化钽(TaN)形成；以及所述缓冲层由钴(Co)或钌(Ru)形成。

优选地，形成金属材料的步骤(e)包括：在缓冲阻挡层上形成金属的籽晶层；以及在所述籽晶层上镀金属材料，以填充所述开口。

优选地，所述层间电介质层包括：在所述电介质层上的第一层间电介质层，所述第一层间电介质层由掺杂氮的碳化硅形成；以及在所述第一层间电介质层上的第二层间电介质层，所述第二层间电介质层由低k含硅有机材料形成。

优选地，所述热丝辅助的等离子辅助预清洗的工艺条件包括：工艺气体包括氢气，或者包括氮气和氢气；热丝的加热温度为900摄氏度至1700摄氏度，其中，所述工艺气体在被所述热丝离子化后到达所述衬底，从而对所述开口和所述导电层的暴露的部分进行所述预清洗。