供改善附着性及沟渠填充特性之铜沈积前之障壁金属表面处理方法

摘要

提供一种快速热处理(RTF)的步骤，其中在铜膜沉积于矽晶圆上之前，在摄氏250及550度之间范围的温度中，在非反应气体例如氢(H2)、氩(Ar)、或氦(He)，或是真空下，前置处理事先被覆有由CVD或物理气相沉积(PVD)当场或事前所形成之障壁金属膜的矽晶圆。反应室压力通常介于0.1毫托及20托之间，而RTF时间则通常介于30到100秒之间。在铜膜沉积之前执行此快速热处理会产生一种沉积在各种障壁金属表面上薄的(thin)、光亮的(shiny)、密集成核(denselynucleated)、及具黏着性的铜膜。该前置处理过程可以消除因铜前导前驱体前导前驱体所引起之沉积铜膜的变动并且消除容易受到前导前驱体成份、挥发性、以及其它前驱体变数的变化的影响。因此，此处所揭露的处理系一种可使用于IC制造中利用金属有机CVD(MOCVD)的有用技术。

主权项

1.一种前置处理障壁金属层之方法,其系用以在其上沉积一铜膜之前,前置处理已部份完成之积体电路装置的障壁金属层,其步骤包括:提供包括障壁金属层之部份完成之积体电路装置;将该障壁金属层经历高于摄氏200度的温度至少三十秒,以形成已前置处理障壁金属层;以及将铜膜沉积于该已前置处理障壁金属层上。2.如申请专利范围第1项之方法,其中将该障壁金属层经历一温度之步骤包括将障壁金属层经历摄氏250到550度范围的温度。3.如申请专利范围第1项之方法,其中在沉积该铜膜于该前置已处理障壁金属之前,进一步包括将该障壁金属层经历选取自由真空、氢气、氩气及氦气所组成的群组的气体之步骤。4.如申请专利范围第1项之方法,其中在沉积该铜膜于该前置已处理障壁金属之前,进一步包括将该障壁金属层经历0.1毫托到20托范围的压力之步骤。5.如申请专利范围第1项之方法,其中该障壁金属层系经历大于200度之温度持续30到100秒。6.如申请专利范围第1项之方法,其中该障壁金属层包括具有侧墙、底面,且宽度为0.13m或较小之沟渠,且其中该铜膜系利用化学气相沉积遍及该沟渠以及顶接着该侧墙及该底面。7.如申请专利范围第1项之方法,其中该沉积于该已前置处理障壁金属层上之铜膜具有之附着特性使该铜膜经历胶布试测时,该铜膜可以保持附着于该前置已处理障壁金属层上。8.如申请专利范围第1项之方法,其中该障壁金属层系选自由TiN及TaN所组成的群组。9.一种前置处理障壁金属层之方法,其系用以在其上沉积一铜膜之前,前置处理已部份完成之积体电路装置的障壁金属层,其步骤包括:提供已部份完成之一积体电路装置,该装置包括其中具有沟渠之障壁金属层;使该障壁金属层经历高于摄氏200度之温度至少三十秒,于一选自由真空、氢气、氩气及氦气所组成的群组的气体中,以形成已前置处理障壁金属层;以及之后将铜膜沉积于该已前置处理障壁金属层上,并遍及该沟渠。10.如申请专利范围第9项之方法,其中在将障壁金属层经历该真空之同时,进一步包括将该障壁金属层经历0.1毫托到20托范围的压力之步骤。11.如申请专利范围第9项之方法,其中该沟渠的宽度为0.13m或更小。12.如申请专利范围第9项之方法,其中沉积在该已前置处理障壁金属层上之铜膜的附着特性,使该铜膜经历胶布试测时,该铜膜可以保持附着于该已前置处理障壁金属层上,且其中该铜膜具有整体均一的特性。13.一种积体电路装置,其包含一障壁金属层及形成在该障壁金属层上之一铜膜,其制造过程包含:提供包括该障壁金属层之一部份完成积体电路装置;使该障壁金属层经历高于摄氏200度的温度至少三十秒;以及其后将该铜膜沉积于该障壁金属层上。14.如申请专利范围第13项之积体电路装置,其系进一步由在将该铜膜沉积于该障壁金属层之前,使该障壁金属层经历摄氏250到550的温度范围之制造程序所制造。15.如申请专利范围第13项之积体电路装置,其系进一步由在将该铜膜沉积于该障壁金属层之前,使该障壁金属层经历选自由真空、氢气、氩气及氦气所组成的群组的气体之制造程序所制造。16.如申请专利范围第13项之积体电路装置,其系进一步由在将该铜膜沉积于该障壁金属层之前,使该障壁金属层经历0.1毫托到20托范围的压力之制造程序所制造。17.如申请专利范属第13项之积体电路装置,其系进一步由在将该铜膜沉积于该障壁金属层之前,使该障壁金属层经历高于摄氏200度之温度30到100秒之制造程序所制造。18.如申请专利范围第13项之积体电路装置,其中该障壁金属层包括具有侧墙、底面,且宽度为0.13m或更小之沟渠,且其中该铜膜系沉积遍及该沟渠。19.如申请专利范围第13项之积体电路装置,其中沉积于该金属障壁层上之该铜膜具有附着特性,使该铜膜经历胶布试测时,该铜膜可以保持附着于该已前置处理障壁金属层上,且其中该障壁含属层系选自由TiN及TaN所组成的群组。图式简单说明:图1显示在沉积在一基板上的一障壁金属层。图2显示经过本发明前置处理快速热处理步骤处理之障壁金属层。图3显示本发明的处理之铜沉积步骤。图4显示在快速热前置处理步骤之后沉积在该障壁金属层的铜层。图5显示本发明之处理之流程图。