JP2014099627A - 金属堆積のために基板表面を調整する方法および統合システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】統合システム内において、基板表面から汚染物および金属酸化物を除去する(801,803)ことと、汚染物および金属酸化物を除去した後に、統合システム内において、還元環境を使用して基板表面を再調整する(807)こととを含む。方法は、また、基板表面を再調整した後に、統合システム内において、銅配線の銅表面上にコバルト合金材料の薄い層を選択的に堆積させる(809)ことも含む。また、上述された代表的方法を実施するためのシステムも、提供される。
【選択図】図8A
Description
ケースI:金属CMPが誘電体層上で停止する
図4Aは、図2Cに示されたデュアルダマシンビア−トレンチ構造のCMP後銅表面140の上にコバルト合金を無電解堆積させるための表面調整のプロセスフローの一実施形態を示している。図4Aのプロセスフローに使用される基板は、過剰な銅層と、過剰なTaおよび/またはTaNなどのバリア層とを除去するための金属CMP処理を終えたところである。図3に関連した段落において上述されたように、基板表面上には各種の金属汚染物および有機汚染物がある。
図5A〜5Cは、処理の諸段階における配線構造の断面を示している。図5Aの基板上の銅層は、CMPによって平坦化されている。バリア層130は、除去されておらず、基板表面上に残っている。図6Aは、デュアルダマシン金属トレンチ内の銅の上にコバルト合金を無電解堆積させるための表面調整のプロセスフローの一実施形態を示している。図6Aのプロセスフロー600で使用される基板は、銅を除去するための銅CMP処理を終えたところである。図5Aに示されるように、基板表面上にはまだバリア層が残っている。ケースIIとケースIとの違いは、ケースIIでは、誘電体106の表面が、Cu−BTA錯体またはその他の銅化合物の残留物に曝露されていないことである。誘電体表面は、ケースIでよりケースIIでのほうが高品質である(すなわち金属汚染物が少ない)。したがって、有機汚染物の除去のためにO2プラズマが使用された後に形成される誘電体層上の酸化銅の除去を目的としたプロセスステップを排除することができる。
図7A〜7Cは、配線処理の諸段階における配線構造の断面を示している。図7Aの基板は、銅の平坦化を終えたところであり、ただし、基板から完全には銅を取り除かれていない。基板表面上には、薄い銅層132が残っている。図8Aは、デュアルダマシン金属トレンチ内の銅の上にコバルト合金を無電解堆積させるための表面調整のプロセスフローの一実施形態を示している。図8Aのプロセスフロー800で使用される基板は、誘電体層の上のバリア層上方の銅の大半を除去するための銅CMP処理を終えたところである。図7Aに示されるように、バリア表面上には、約100オングストロームから約1000オングストロームまでの範囲内の薄い銅層が残っている。ケースIIIと、ケースIIおよびケースIの両者との違いは、ケースIIIでは、薄い銅層が基板表面全体を覆っており、したがって、銅CMP溶液内に曝される異種物質に起因する銅のガルバニック腐食の懸念がないことである。薄い銅層および存在するその他の表面汚染物は、酸素のない環境内で除去されるので、銅酸化の懸念はない。したがって、H2プラズマ還元は不要である。ケースIIおよびケースIIIは、ともに、バリアCMPがなく、したがって、金属CMP処理の費用が削減される。このプロセスによって調整された銅表面は、誘電体層上対銅上のコバルト合金の選択比を優れたものにすることができる。
上述のシステム概念は、銅めっきのためにバリア表面を調整するために使用することができる。Ta、TaN、またはRuなどのバリア層は、長期間にわたって空気に曝露されると、TaxOy(酸化タンタル)、TaOxNy(窒酸化タンタル)、またはRuO2(酸化ルテニウム)を形成する恐れがある。基板上への金属層の無電解堆積は、基板の表面特性および組成に大きく依存する。Ta、TaN、またはRuの表面上への銅の無電解めっきは、電解めっきに先立つシード層の形成およびリソグラフィ的に画定されたパターン内へのCu線の選択的堆積の双方にとっての関心事である。懸念の1つは、酸素(O2)の存在下において形成される原子的に薄い自然金属酸化物の層によって、無電解堆積プロセスが抑制されることである。
図9Aは、誘電体エッチングによってパターン形成されフォトレジストを除去された後における金属線構造の代表的な断面を示している。金属線構造は、基板900上にあり、事前の作成によってゲート酸化物121、スペーサ107、およびコンタクト125をともなうゲート構造105を内部に形成されたシリコン層110を有している。コンタクト125は、一般に、酸化物103内にコンタクトホールをエッチングし次いでそのコンタクトホールにタングステンなどの導電性材料を充填することによって作成される。代替の材料として、銅、アルミニウム、またはその他の導電性材料が挙げられる。バリア層102は、選択的なトレンチエッチングストップとして機能するようにも構成される。バリア層102は、窒化シリコン(SiN)または炭化シリコン(SiC)などの材料で作成することができる。
図12Aは、デュアルダマシンプロセスによってパターン形成された後における配線構造の代表的断面を示している。配線構造は、基板1200上にあり、事前の作成によってメタライゼーション線101を内部に形成された酸化物層100を有している。メタライゼーション線は、一般に、酸化物100内にトレンチをエッチングし次いでそのトレンチに銅などの導電材料を充填することによって作成される。
これまで説明されてきたプロセスは、コンタクト、ビア、および金属線などの銅配線について、それらのEM耐性、金属抵抗率、ひいては歩留まりを向上させるために使用されている。IC製作手順の早い段階では、デバイスの、ソース/ドレイン/ゲート、レジスタ、構造のコンタクト着地領域(レジスタのコンタクト着地領域など)、ゲート領域、コンデンサ領域、またはインダクタ領域に金属シリサイドを形成し、コンタクト抵抗を低減させるとともに優れたオーミックコンタクトを提供するために、シリコン表面上またはポリシリコン表面上に別の金属堆積が適用される。図14Aは、シリコン構造110上に薄いゲート酸化物121、ポリシリコン層105、および窒化物スペーサ107を含むゲート構造127の断面である。アクティブデバイス間を隔てるために、シャロートレンチ分離(STI)65が使用される。ゲート構造の両側は、ソースエリア61およびドレインエリア63である。ソースエリア61上には、露出シリコン表面62がある。ドレインエリア63上には、露出シリコン表面64がある。ポリシリコン層105上には、露出ポリシリコン109がある。シート抵抗を下げるために、金属シリサイドが形成される。
例えば、本発明は以下の適用例として実施することも可能である。
(1)統合システム内において、基板の銅配線の銅表面上にコバルト合金材料の薄い層を選択的に堆積させて、前記銅配線のエレクトロマイグレーション耐性を向上させるために、前記基板の基板表面を調整する方法であって、
前記統合システム内において、前記基板表面から汚染物および金属酸化物を除去することと、
汚染物および金属酸化物を除去した後に、前記統合システム内において、還元環境を使用して前記基板表面を再調整することと、
前記基板表面を再調整した後に、前記統合システム内において、前記銅配線の前記銅表面上に前記コバルト合金材料の薄い層を選択的に堆積させることと、
を備える方法。
(2)適用例1に記載の方法であって、
前記基板表面は、水素(H 2 )ガス、アンモニア(NH 3 )ガス、または両ガスの混合によって生成される水素含有プラズマによって再調整される、方法。
(3)適用例1に記載の方法であって、
前記基板表面を再調整することは、表面酸化銅を実質的に銅に変換することであり、前記基板表面を再調整した後、前記基板は、前記銅表面の上への酸化銅の形成を最小限にするために、制御環境内において搬送され処理される、方法。
(4)適用例3に記載の方法であって、
前記銅表面を還元した後、前記基板は、前記銅表面上に前記コバルト合金材料の薄い層が選択的に堆積されることを可能にするために、酸素への曝露を制御された状態で搬送され処理される、方法。
(5)適用例1に記載の方法であって、
前記コバルト合金材料の薄い層は、前記銅配線の前記銅表面と前記銅配線のための誘電体キャップ層との間の接着を促進するために、無電解堆積プロセスによって前記銅表面上に選択的に堆積される、方法。
(6)適用例1に記載の方法であって、
前記コバルト合金材料は、CoWP、CoWB、およびCoWBPからなる群より選択される、方法。
(7)銅配線の銅表面上にコバルト合金材料の薄い層を選択的に堆積させることを可能にして、前記銅配線のエレクトロマイグレーション耐性を向上させるために、制御環境内において基板を搬送および処理するための統合システムであって、
実験室雰囲気搬送チャンバであって、前記実験室雰囲気搬送チャンバに結合された基板カセットから前記統合システム内へと前記基板を搬送可能である実験室雰囲気搬送チャンバと、
前記実験室雰囲気搬送チャンバに結合され、前記基板表面上の金属有機錯体汚染物を除去するために前記基板表面を洗浄する基板洗浄リアクタと、
圧力が1トール未満の真空下において動作され、少なくとも1つの真空プロセスモジュールを結合された真空搬送チャンバと、
前記基板表面から有機汚染物を除去するための真空プロセスモジュールであって、前記真空搬送チャンバに結合された前記少なくとも1つの真空プロセスモジュールの1つであり、圧力が1トール未満の真空下において動作される真空プロセスモジュールと、
不活性ガスの群より選択される不活性ガスで満たされた制御雰囲気搬送チャンバ、および前記制御雰囲気搬送チャンバに結合された少なくとも1つの制御雰囲気プロセスモジュールと、
前記基板表面が金属汚染物および有機汚染物を除去され前記銅表面が酸化銅を除去された後に、前記銅配線の前記銅表面上に前記コバルト合金材料の薄い層を堆積させるために使用される無電解コバルト合金材料堆積プロセスモジュールであって、前記制御雰囲気搬送チャンバに結合された前記少なくとも1つの制御雰囲気プロセスモジュールの1つであり、不活性ガスの群より選択される不活性ガスで満たされ、プロセス流体が脱ガスされる流体配送システムを有する無電解コバルト合金材料堆積プロセスモジュールと、
を備える統合システム。
(8)適用例7に記載の統合システムであって、さらに、
前記銅表面上の残留酸化銅を銅に還元するために使用される水素含有還元プロセスモジュールであって、前記真空搬送チャンバに結合され、圧力が1トール未満の真空下で動作される水素含有還元プロセスモジュールを備える統合システム。
(9)適用例7に記載の統合システムであって、さらに、
前記実験室雰囲気搬送チャンバに結合され、前記基板表面上の金属酸化物を除去するために前記基板表面を洗浄する基板洗浄リアクタであって、湿式洗浄溶液は、クエン酸、硫酸、または過酸化水素をともなう硫酸の1つを含有する、基板洗浄リアクタを備える統合システム。
(10)適用例7に記載の統合システムであって、さらに、
前記真空搬送チャンバおよび前記制御雰囲気搬送チャンバに結合された第1のロードロックであって、前記真空搬送チャンバと前記制御雰囲気搬送チャンバとの間で前記基板を搬送する手助けをし、圧力が1トール未満の真空下において動作されるようにまたは不活性ガスの群より選択される不活性ガスで満たされて前記制御雰囲気搬送モジュールと同圧下で動作されるように構成された第1のロードロックと、
前記真空搬送チャンバおよび前記実験室雰囲気搬送チャンバに結合された第2のロードロックであって、前記真空搬送チャンバと前記実験室雰囲気搬送チャンバとの間で前記基板を搬送する手助けをし、圧力が1トール未満の真空下においてまたは実験室雰囲気において動作されるように構成された第2のロードロックと、
を備える統合システム。
(11)適用例7に記載の統合システムであって、
前記真空搬送チャンバ、および前記真空搬送チャンバに結合された前記少なくとも1つの真空プロセスモジュールは、前記基板の酸素への曝露を制御するために、1トール未満の圧力において動作される、統合システム。
(12)適用例7に記載の統合システムであって、
前記制御雰囲気搬送チャンバ、および前記制御雰囲気搬送チャンバに結合された前記少なくとも1つの制御雰囲気プロセスモジュールは、前記基板の酸素への曝露を制御するために、前記不活性ガスの群より選択される1種または複数種の不活性ガスで満たされる、統合システム。
(13)適用例7に記載の統合システムであって、
基板は、前記基板が酸素に曝露される時間を制限するために、前記統合システム内において搬送され処理される、統合システム。
(14)適用例13に記載の方法であって、
前記基板表面の酸素への曝露を制限することは、堆積反応の導入時間を短縮させ、前記銅表面上に選択的に堆積される前記コバルト合金材料の薄い層の質を高める、方法。
(15)適用例7に記載の統合システムであって、
前記制御雰囲気搬送モジュールに結合された前記少なくとも1つのプロセスモジュールは、前記基板のドライイン・ドライアウト処理を可能にし、前記基板は、乾燥状態で入るとともに乾燥状態で出る、統合システム。
(16)統合システム内において、基板の銅配線構造に裏打ちするために金属バリア層を堆積させ、前記金属バリア層の表面上に薄い銅シード層を堆積させて、前記銅配線のエレクトロマイグレーション耐性を向上させるために、前記基板の基板表面を調整する方法であって、
前記統合システム内において、表面金属酸化物を除去するために下位の金属の露出表面を洗浄することであって、前記下位の金属は、前記銅配線に電気的につながれる下位の配線の一部である、ことと、
前記統合システム内において、前記銅配線構造に裏打ちするために前記金属バリア層を堆積させることであって、前記金属バリア層を堆積させた後、前記基板は、金属バリア酸化物の形成を阻止するために、制御環境内において搬送され処理される、ことと、
前記統合システム内において、前記薄い銅シード層を堆積させることと、
前記統合システム内において、前記薄い銅シード層の上にギャップ充填銅層を堆積させることと、
を備える方法。
(17)適用例16に記載の方法であって、さらに、
前記統合システム内において、前記金属バリア層の表面上の金属バリア酸化物を変換して前記金属バリア層の前記表面を金属リッチにするために、前記金属バリア層の前記表面を還元することであって、前記下位の金属の前記露出表面が洗浄された後に実施されることを備える方法。
(18)適用例16に記載の方法であって、
前記銅配線は、ビアの上の金属線を含み、前記下位の配線は、金属線を含む、方法。
(19)適用例16に記載の方法であって、
前記表面金属酸化物の露出表面を洗浄することは、Arスパッタリングプロセス、またはフッ素含有ガスを使用したプラズマプロセスのいずれかを使用して達成される、方法。
(20)適用例16に記載の方法であって、
前記金属バリア層を堆積させることは、さらに、
第1の金属バリア層を堆積させることと、
第2の金属バリア層を堆積させることと、
を含む、方法。
(21)適用例16に記載の方法であって、
前記基板は、金属バリア酸化物の形成を阻止し、前記薄い銅シード層を選択的に堆積させることを可能にして、前記銅配線のエレクトロマイグレーションを改善するために、制御環境内において搬送され処理される、方法。
(22)適用例16に記載の方法であって、
基板は、前記基板が酸素に曝露される時間を制限するために、前記統合システム内において搬送され処理される、方法。
(23)統合システム内において、銅配線構造の金属バリア層の表面上に薄い銅シード層を堆積させて、前記銅配線構造のエレクトロマイグレーション耐性を向上させるために、基板の金属バリア表面を調整する方法であって、
前記統合システム内において、前記金属バリア層の表面上の金属バリア酸化物を変換して前記金属バリア層の前記表面を金属リッチにするために、前記金属バリア層の前記表面を還元することと、
前記統合システム内において、前記薄い銅シード層を堆積させることと、
前記統合システム内において、前記薄い銅シード層の上にギャップ充填銅層を堆積させることと、
を備える方法。
(24)銅配線の金属バリア層の表面上に薄い銅シード層を堆積させることを可能にするために、制御環境内において基板を処理するための統合システムであって、
実験室雰囲気搬送チャンバであって、前記実験室雰囲気搬送チャンバに結合された基板カセットから前記統合システム内へと前記基板を搬送可能である実験室雰囲気搬送チャンバと、
圧力が1トール未満の真空下で動作される真空搬送チャンバであって、少なくとも1つの真空プロセスモジュールを結合される真空搬送チャンバと、
前記統合システム内において、下位の金属の金属酸化物の露出表面を洗浄するための真空プロセスモジュールであって、前記下位の金属は、下位の配線の一部であり、前記銅配線は、前記下位の配線に電気的につながれ、前記洗浄のための真空プロセスモジュールは、前記真空搬送チャンバに結合された前記少なくとも1つの真空プロセスモジュールの1つであり、圧力が1トール未満の真空下において動作される真空プロセスモジュールと、
前記金属バリア層を堆積させるための真空プロセスモジュールであって、前記真空搬送チャンバに結合された前記少なくとも1つの真空プロセスモジュールの1つであり、圧力が1トール未満の真空下において動作される真空プロセスモジュールと、
不活性ガスの群より選択される不活性ガスで満たされた制御雰囲気搬送チャンバであって、少なくとも1つの制御雰囲気プロセスモジュールを結合される制御雰囲気搬送チャンバと、
前記金属バリア層の前記表面上に前記薄い銅シード層を堆積させるために使用される無電解銅堆積プロセスモジュールであって、前記制御雰囲気搬送チャンバに結合された前記少なくとも1つの制御環境プロセスモジュールの1つである無電解銅堆積プロセスモジュールと、
を備える統合システム。
(25)適用例24に記載の統合システムであって、さらに、
前記金属バリアの前記表面上の金属酸化物または金属窒化物を還元するために使用される水素含有還元プロセスモジュールであって、前記真空搬送チャンバに結合され、圧力が1トール未満の真空下で動作される水素含有還元プロセスモジュールを備える統合システム。
(26)適用例24に記載の統合システムであって、さらに、
前記真空搬送チャンバおよび前記制御雰囲気搬送チャンバに結合された第1のロードロックであって、前記真空搬送チャンバと前記制御雰囲気搬送チャンバとの間で前記基板を搬送する手助けをし、圧力が1トール未満の真空下において動作されるようにまたは不活性ガスの群より選択される不活性ガスで満たされるように構成された第1のロードロックと、
前記真空搬送チャンバおよび前記実験室雰囲気搬送チャンバに結合された第2のロードロックであって、前記真空搬送チャンバと前記実験室雰囲気搬送チャンバとの間で前記基板を搬送する手助けをし、圧力が1トール未満の真空下において動作されるように、または実験室雰囲気において動作されるように、または不活性ガスの群より選択される不活性ガスで満たされるように構成された第2のロードロックと、
を備える統合システム。
(27)適用例24に記載の統合システムであって、
前記真空搬送チャンバ、および前記真空搬送チャンバに結合された前記少なくとも1つの真空プロセスモジュールは、前記基板の酸素への曝露を制御するために、1トール未満の圧力において動作される、統合システム。
(28)適用例24に記載の統合システムであって、
前記制御雰囲気搬送チャンバ、および前記制御雰囲気搬送チャンバに結合された前記少なくとも1つの制御雰囲気プロセスモジュールは、前記基板の酸素への曝露を制御するために、前記不活性ガスの群より選択される1種または複数種の不活性ガスで満たされる、統合システム。
(29)適用例24に記載の統合システムであって、
前記制御雰囲気搬送モジュールに結合された前記少なくとも1つのプロセスモジュールは、前記基板のドライイン・ドライアウト処理を可能にし、前記基板は、前記少なくとも1つのプロセスモジュールに対して乾燥状態で出入りする、統合システム。
(30)銅配線の金属バリア層の表面上に薄い銅シード層を堆積させることを可能にするために、制御環境内において基板を処理するための統合システムであって、
実験室雰囲気搬送チャンバであって、前記実験室雰囲気搬送チャンバに結合された基板カセットから前記統合システム内へと前記基板を搬送可能である実験室雰囲気搬送チャンバと、
圧力が1トール未満の真空下で動作される真空搬送チャンバであって、少なくとも1つの真空プロセスモジュールを結合される真空搬送チャンバと、
前記金属バリア層を還元するための真空プロセスモジュールであって、前記真空搬送チャンバに結合された前記少なくとも1つの真空プロセスモジュールの1つであり、圧力が1トール未満の真空下において動作される真空プロセスモジュールと、
不活性ガスの群より選択される不活性ガスで満たされた制御雰囲気搬送チャンバであって、少なくとも1つの制御雰囲気プロセスモジュールを結合される制御雰囲気搬送チャンバと、
前記金属バリア層の前記表面上に前記薄い銅シード層を堆積させるために使用される無電解銅堆積プロセスモジュールであって、前記制御雰囲気搬送チャンバに結合された前記少なくとも1つの制御環境プロセスモジュールの1つである無電解銅堆積プロセスモジュールと、
を備える統合システム。
(31)統合システム内において、基板のシリコン表面上またはポリシリコン表面上に金属の層を選択的に堆積させて金属シリサイドを形成するために、前記基板の基板表面を調整する方法であって、
前記統合システム内において、前記基板表面から有機汚染物を除去することと、
有機汚染物を除去した後に、前記統合システム内において、前記シリコン表面上または前記ポリシリコン表面上の酸化シリコンをシリコンに変換するために、前記シリコン表面または前記ポリシリコン表面を還元することであって、前記シリコン表面または前記ポリシリコン表面を還元した後、前記基板は、酸化シリコンの形成を阻止するために制御環境内において搬送され処理され、前記シリコン表面または前記ポリシリコン表面は、前記シリコン表面上の前記金属の選択性を高めるために還元される、ことと、
前記シリコン表面または前記ポリシリコン表面を還元した後に、前記統合システム内において、前記基板の前記シリコン表面上または前記ポリシリコン表面上に前記金属の層を選択的に堆積させることと、
を備える方法。
(32)適用例31に記載の方法であって、さらに、
前記シリコン表面上に前記金属の層を選択的に堆積させた後に、前記統合システム内において、前記金属シリサイドを形成することを備える方法。
(33)適用例31に記載の方法であって、さらに、
前記シリコン表面を還元する前に、前記統合システム内において、前記基板表面から金属汚染物を除去することを備える方法。
(34)適用例31に記載の方法であって、
前記シリコン表面または前記ポリシリコン表面は、水素(H 2 )ガス、アンモニア(NH 3 )ガス、または両ガスの組み合わせによって生成される水素含有プラズマによって還元される、方法。
(35)適用例31に記載の方法であって、
前記金属は、NiまたはCoからなる群より選択される、方法。
(36)適用例31に記載の方法であって、
前記シリコン表面が還元された後、前記基板は、前記基板表面の酸素への曝露を制御するために真空環境内または不活性ガス充填環境内において搬送されるまたは処理されることによって、前記統合システム内において制御環境内において搬送され処理される、方法。
(37)適用例32に記載の方法であって、
前記金属シリサイドは、急速熱処理(RTP)システム内において形成される、方法。
(38)基板のシリコン表面上への金属の層の選択的堆積を可能にして金属シリサイドを形成するために、制御環境内において基板を処理するための統合システムであって、
実験室雰囲気搬送チャンバであって、前記実験室雰囲気搬送チャンバに結合された基板カセットから前記統合システム内へと前記基板を搬送可能である実験室雰囲気搬送チャンバと、
圧力が1トール未満の真空下で動作される真空搬送チャンバであって、少なくとも1つの真空プロセスモジュールを結合される真空搬送チャンバと、
前記基板表面から有機汚染物を除去するための真空プロセスモジュールであって、前記真空搬送チャンバに結合された前記少なくとも1つの真空プロセスモジュールの1つであり、圧力が1トール未満の真空下において動作される真空プロセスモジュールと、
前記シリコン表面を還元するための真空プロセスチャンバであって、前記真空搬送チャンバに結合された前記少なくとも1つの真空プロセスモジュールの1つであり、圧力が1トール未満の真空下において動作される真空プロセスチャンバと、
不活性ガスの群より選択される不活性ガスで満たされた制御雰囲気搬送チャンバ、および前記制御雰囲気搬送チャンバに結合された少なくとも1つの制御雰囲気プロセスモジュールと、
前記シリコン表面が還元された後に、前記シリコン表面上に前記薄い金属の層を選択的に堆積させるために使用される無電解金属堆積プロセスモジュールであって、前記制御雰囲気搬送チャンバに結合された前記少なくとも1つの制御雰囲気プロセスモジュールの1つである無電解金属堆積プロセスモジュールと、
を備える統合システム。
(39)適用例38に記載の統合システムであって、
前記金属シリサイドを形成するための前記真空プロセスチャンバは、RTPチャンバである、統合システム。
(40)適用例38に記載の統合システムであって、
前記制御雰囲気搬送チャンバ、および前記制御雰囲気搬送チャンバに結合された前記少なくとも1つの制御雰囲気プロセスモジュールは、前記基板の酸素への曝露を制御するために、前記不活性ガスの群より選択される1種または複数種の不活性ガスで満たされる、統合システム。
Claims (40)
- 統合システム内において、基板の銅配線の銅表面上にコバルト合金材料の薄い層を選択的に堆積させて、前記銅配線のエレクトロマイグレーション耐性を向上させるために、前記基板の基板表面を調整する方法であって、
前記統合システム内において、前記基板表面から汚染物および金属酸化物を除去することと、
汚染物および金属酸化物を除去した後に、前記統合システム内において、還元環境を使用して前記基板表面を再調整することと、
前記基板表面を再調整した後に、前記統合システム内において、前記銅配線の前記銅表面上に前記コバルト合金材料の薄い層を選択的に堆積させることと、
を備える方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
前記基板表面は、水素(H2)ガス、アンモニア(NH3)ガス、または両ガスの混合によって生成される水素含有プラズマによって再調整される、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
前記基板表面を再調整することは、表面酸化銅を実質的に銅に変換することであり、前記基板表面を再調整した後、前記基板は、前記銅表面の上への酸化銅の形成を最小限にするために、制御環境内において搬送され処理される、方法。 - 請求項3に記載の方法であって、
前記銅表面を還元した後、前記基板は、前記銅表面上に前記コバルト合金材料の薄い層が選択的に堆積されることを可能にするために、酸素への曝露を制御された状態で搬送され処理される、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
前記コバルト合金材料の薄い層は、前記銅配線の前記銅表面と前記銅配線のための誘電体キャップ層との間の接着を促進するために、無電解堆積プロセスによって前記銅表面上に選択的に堆積される、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
前記コバルト合金材料は、CoWP、CoWB、およびCoWBPからなる群より選択される、方法。 - 銅配線の銅表面上にコバルト合金材料の薄い層を選択的に堆積させることを可能にして、前記銅配線のエレクトロマイグレーション耐性を向上させるために、制御環境内において基板を搬送および処理するための統合システムであって、
実験室雰囲気搬送チャンバであって、前記実験室雰囲気搬送チャンバに結合された基板カセットから前記統合システム内へと前記基板を搬送可能である実験室雰囲気搬送チャンバと、
前記実験室雰囲気搬送チャンバに結合され、前記基板表面上の金属有機錯体汚染物を除去するために前記基板表面を洗浄する基板洗浄リアクタと、
圧力が1トール未満の真空下において動作され、少なくとも1つの真空プロセスモジュールを結合された真空搬送チャンバと、
前記基板表面から有機汚染物を除去するための真空プロセスモジュールであって、前記真空搬送チャンバに結合された前記少なくとも1つの真空プロセスモジュールの1つであり、圧力が1トール未満の真空下において動作される真空プロセスモジュールと、
不活性ガスの群より選択される不活性ガスで満たされた制御雰囲気搬送チャンバ、および前記制御雰囲気搬送チャンバに結合された少なくとも1つの制御雰囲気プロセスモジュールと、
前記基板表面が金属汚染物および有機汚染物を除去され前記銅表面が酸化銅を除去された後に、前記銅配線の前記銅表面上に前記コバルト合金材料の薄い層を堆積させるために使用される無電解コバルト合金材料堆積プロセスモジュールであって、前記制御雰囲気搬送チャンバに結合された前記少なくとも1つの制御雰囲気プロセスモジュールの1つであり、不活性ガスの群より選択される不活性ガスで満たされ、プロセス流体が脱ガスされる流体配送システムを有する無電解コバルト合金材料堆積プロセスモジュールと、
を備える統合システム。 - 請求項7に記載の統合システムであって、さらに、
前記銅表面上の残留酸化銅を銅に還元するために使用される水素含有還元プロセスモジュールであって、前記真空搬送チャンバに結合され、圧力が1トール未満の真空下で動作される水素含有還元プロセスモジュールを備える統合システム。 - 請求項7に記載の統合システムであって、さらに、
前記実験室雰囲気搬送チャンバに結合され、前記基板表面上の金属酸化物を除去するために前記基板表面を洗浄する基板洗浄リアクタであって、湿式洗浄溶液は、クエン酸、硫酸、または過酸化水素をともなう硫酸の1つを含有する、基板洗浄リアクタを備える統合システム。 - 請求項7に記載の統合システムであって、さらに、
前記真空搬送チャンバおよび前記制御雰囲気搬送チャンバに結合された第1のロードロックであって、前記真空搬送チャンバと前記制御雰囲気搬送チャンバとの間で前記基板を搬送する手助けをし、圧力が1トール未満の真空下において動作されるようにまたは不活性ガスの群より選択される不活性ガスで満たされて前記制御雰囲気搬送モジュールと同圧下で動作されるように構成された第1のロードロックと、
前記真空搬送チャンバおよび前記実験室雰囲気搬送チャンバに結合された第2のロードロックであって、前記真空搬送チャンバと前記実験室雰囲気搬送チャンバとの間で前記基板を搬送する手助けをし、圧力が1トール未満の真空下においてまたは実験室雰囲気において動作されるように構成された第2のロードロックと、
を備える統合システム。 - 請求項7に記載の統合システムであって、
前記真空搬送チャンバ、および前記真空搬送チャンバに結合された前記少なくとも1つの真空プロセスモジュールは、前記基板の酸素への曝露を制御するために、1トール未満の圧力において動作される、統合システム。 - 請求項7に記載の統合システムであって、
前記制御雰囲気搬送チャンバ、および前記制御雰囲気搬送チャンバに結合された前記少なくとも1つの制御雰囲気プロセスモジュールは、前記基板の酸素への曝露を制御するために、前記不活性ガスの群より選択される1種または複数種の不活性ガスで満たされる、統合システム。 - 請求項7に記載の統合システムであって、
基板は、前記基板が酸素に曝露される時間を制限するために、前記統合システム内において搬送され処理される、統合システム。 - 請求項13に記載の方法であって、
前記基板表面の酸素への曝露を制限することは、堆積反応の導入時間を短縮させ、前記銅表面上に選択的に堆積される前記コバルト合金材料の薄い層の質を高める、方法。 - 請求項7に記載の統合システムであって、
前記制御雰囲気搬送モジュールに結合された前記少なくとも1つのプロセスモジュールは、前記基板のドライイン・ドライアウト処理を可能にし、前記基板は、乾燥状態で入るとともに乾燥状態で出る、統合システム。 - 統合システム内において、基板の銅配線構造に裏打ちするために金属バリア層を堆積させ、前記金属バリア層の表面上に薄い銅シード層を堆積させて、前記銅配線のエレクトロマイグレーション耐性を向上させるために、前記基板の基板表面を調整する方法であって、
前記統合システム内において、表面金属酸化物を除去するために下位の金属の露出表面を洗浄することであって、前記下位の金属は、前記銅配線に電気的につながれる下位の配線の一部である、ことと、
前記統合システム内において、前記銅配線構造に裏打ちするために前記金属バリア層を堆積させることであって、前記金属バリア層を堆積させた後、前記基板は、金属バリア酸化物の形成を阻止するために、制御環境内において搬送され処理される、ことと、
前記統合システム内において、前記薄い銅シード層を堆積させることと、
前記統合システム内において、前記薄い銅シード層の上にギャップ充填銅層を堆積させることと、
を備える方法。 - 請求項16に記載の方法であって、さらに、
前記統合システム内において、前記金属バリア層の表面上の金属バリア酸化物を変換して前記金属バリア層の前記表面を金属リッチにするために、前記金属バリア層の前記表面を還元することであって、前記下位の金属の前記露出表面が洗浄された後に実施されることを備える方法。 - 請求項16に記載の方法であって、
前記銅配線は、ビアの上の金属線を含み、前記下位の配線は、金属線を含む、方法。 - 請求項16に記載の方法であって、
前記表面金属酸化物の露出表面を洗浄することは、Arスパッタリングプロセス、またはフッ素含有ガスを使用したプラズマプロセスのいずれかを使用して達成される、方法。 - 請求項16に記載の方法であって、
前記金属バリア層を堆積させることは、さらに、
第1の金属バリア層を堆積させることと、
第2の金属バリア層を堆積させることと、
を含む、方法。 - 請求項16に記載の方法であって、
前記基板は、金属バリア酸化物の形成を阻止し、前記薄い銅シード層を選択的に堆積させることを可能にして、前記銅配線のエレクトロマイグレーションを改善するために、制御環境内において搬送され処理される、方法。 - 請求項16に記載の方法であって、
基板は、前記基板が酸素に曝露される時間を制限するために、前記統合システム内において搬送され処理される、方法。 - 統合システム内において、銅配線構造の金属バリア層の表面上に薄い銅シード層を堆積させて、前記銅配線構造のエレクトロマイグレーション耐性を向上させるために、基板の金属バリア表面を調整する方法であって、
前記統合システム内において、前記金属バリア層の表面上の金属バリア酸化物を変換して前記金属バリア層の前記表面を金属リッチにするために、前記金属バリア層の前記表面を還元することと、
前記統合システム内において、前記薄い銅シード層を堆積させることと、
前記統合システム内において、前記薄い銅シード層の上にギャップ充填銅層を堆積させることと、
を備える方法。 - 銅配線の金属バリア層の表面上に薄い銅シード層を堆積させることを可能にするために、制御環境内において基板を処理するための統合システムであって、
実験室雰囲気搬送チャンバであって、前記実験室雰囲気搬送チャンバに結合された基板カセットから前記統合システム内へと前記基板を搬送可能である実験室雰囲気搬送チャンバと、
圧力が1トール未満の真空下で動作される真空搬送チャンバであって、少なくとも1つの真空プロセスモジュールを結合される真空搬送チャンバと、
前記統合システム内において、下位の金属の金属酸化物の露出表面を洗浄するための真空プロセスモジュールであって、前記下位の金属は、下位の配線の一部であり、前記銅配線は、前記下位の配線に電気的につながれ、前記洗浄のための真空プロセスモジュールは、前記真空搬送チャンバに結合された前記少なくとも1つの真空プロセスモジュールの1つであり、圧力が1トール未満の真空下において動作される真空プロセスモジュールと、
前記金属バリア層を堆積させるための真空プロセスモジュールであって、前記真空搬送チャンバに結合された前記少なくとも1つの真空プロセスモジュールの1つであり、圧力が1トール未満の真空下において動作される真空プロセスモジュールと、
不活性ガスの群より選択される不活性ガスで満たされた制御雰囲気搬送チャンバであって、少なくとも1つの制御雰囲気プロセスモジュールを結合される制御雰囲気搬送チャンバと、
前記金属バリア層の前記表面上に前記薄い銅シード層を堆積させるために使用される無電解銅堆積プロセスモジュールであって、前記制御雰囲気搬送チャンバに結合された前記少なくとも1つの制御環境プロセスモジュールの1つである無電解銅堆積プロセスモジュールと、
を備える統合システム。 - 請求項24に記載の統合システムであって、さらに、
前記金属バリアの前記表面上の金属酸化物または金属窒化物を還元するために使用される水素含有還元プロセスモジュールであって、前記真空搬送チャンバに結合され、圧力が1トール未満の真空下で動作される水素含有還元プロセスモジュールを備える統合システム。 - 請求項24に記載の統合システムであって、さらに、
前記真空搬送チャンバおよび前記制御雰囲気搬送チャンバに結合された第1のロードロックであって、前記真空搬送チャンバと前記制御雰囲気搬送チャンバとの間で前記基板を搬送する手助けをし、圧力が1トール未満の真空下において動作されるようにまたは不活性ガスの群より選択される不活性ガスで満たされるように構成された第1のロードロックと、
前記真空搬送チャンバおよび前記実験室雰囲気搬送チャンバに結合された第2のロードロックであって、前記真空搬送チャンバと前記実験室雰囲気搬送チャンバとの間で前記基板を搬送する手助けをし、圧力が1トール未満の真空下において動作されるように、または実験室雰囲気において動作されるように、または不活性ガスの群より選択される不活性ガスで満たされるように構成された第2のロードロックと、
を備える統合システム。 - 請求項24に記載の統合システムであって、
前記真空搬送チャンバ、および前記真空搬送チャンバに結合された前記少なくとも1つの真空プロセスモジュールは、前記基板の酸素への曝露を制御するために、1トール未満の圧力において動作される、統合システム。 - 請求項24に記載の統合システムであって、
前記制御雰囲気搬送チャンバ、および前記制御雰囲気搬送チャンバに結合された前記少なくとも1つの制御雰囲気プロセスモジュールは、前記基板の酸素への曝露を制御するために、前記不活性ガスの群より選択される1種または複数種の不活性ガスで満たされる、統合システム。 - 請求項24に記載の統合システムであって、
前記制御雰囲気搬送モジュールに結合された前記少なくとも1つのプロセスモジュールは、前記基板のドライイン・ドライアウト処理を可能にし、前記基板は、前記少なくとも1つのプロセスモジュールに対して乾燥状態で出入りする、統合システム。 - 銅配線の金属バリア層の表面上に薄い銅シード層を堆積させることを可能にするために、制御環境内において基板を処理するための統合システムであって、
実験室雰囲気搬送チャンバであって、前記実験室雰囲気搬送チャンバに結合された基板カセットから前記統合システム内へと前記基板を搬送可能である実験室雰囲気搬送チャンバと、
圧力が1トール未満の真空下で動作される真空搬送チャンバであって、少なくとも1つの真空プロセスモジュールを結合される真空搬送チャンバと、
前記金属バリア層を還元するための真空プロセスモジュールであって、前記真空搬送チャンバに結合された前記少なくとも1つの真空プロセスモジュールの1つであり、圧力が1トール未満の真空下において動作される真空プロセスモジュールと、
不活性ガスの群より選択される不活性ガスで満たされた制御雰囲気搬送チャンバであって、少なくとも1つの制御雰囲気プロセスモジュールを結合される制御雰囲気搬送チャンバと、
前記金属バリア層の前記表面上に前記薄い銅シード層を堆積させるために使用される無電解銅堆積プロセスモジュールであって、前記制御雰囲気搬送チャンバに結合された前記少なくとも1つの制御環境プロセスモジュールの1つである無電解銅堆積プロセスモジュールと、
を備える統合システム。 - 統合システム内において、基板のシリコン表面上またはポリシリコン表面上に金属の層を選択的に堆積させて金属シリサイドを形成するために、前記基板の基板表面を調整する方法であって、
前記統合システム内において、前記基板表面から有機汚染物を除去することと、
有機汚染物を除去した後に、前記統合システム内において、前記シリコン表面上または前記ポリシリコン表面上の酸化シリコンをシリコンに変換するために、前記シリコン表面または前記ポリシリコン表面を還元することであって、前記シリコン表面または前記ポリシリコン表面を還元した後、前記基板は、酸化シリコンの形成を阻止するために制御環境内において搬送され処理され、前記シリコン表面または前記ポリシリコン表面は、前記シリコン表面上の前記金属の選択性を高めるために還元される、ことと、
前記シリコン表面または前記ポリシリコン表面を還元した後に、前記統合システム内において、前記基板の前記シリコン表面上または前記ポリシリコン表面上に前記金属の層を選択的に堆積させることと、
を備える方法。 - 請求項31に記載の方法であって、さらに、
前記シリコン表面上に前記金属の層を選択的に堆積させた後に、前記統合システム内において、前記金属シリサイドを形成することを備える方法。 - 請求項31に記載の方法であって、さらに、
前記シリコン表面を還元する前に、前記統合システム内において、前記基板表面から金属汚染物を除去することを備える方法。 - 請求項31に記載の方法であって、
前記シリコン表面または前記ポリシリコン表面は、水素(H2)ガス、アンモニア(NH3)ガス、または両ガスの組み合わせによって生成される水素含有プラズマによって還元される、方法。 - 請求項31に記載の方法であって、
前記金属は、NiまたはCoからなる群より選択される、方法。 - 請求項31に記載の方法であって、
前記シリコン表面が還元された後、前記基板は、前記基板表面の酸素への曝露を制御するために真空環境内または不活性ガス充填環境内において搬送されるまたは処理されることによって、前記統合システム内において制御環境内において搬送され処理される、方法。 - 請求項32に記載の方法であって、
前記金属シリサイドは、急速熱処理(RTP)システム内において形成される、方法。 - 基板のシリコン表面上への金属の層の選択的堆積を可能にして金属シリサイドを形成するために、制御環境内において基板を処理するための統合システムであって、
実験室雰囲気搬送チャンバであって、前記実験室雰囲気搬送チャンバに結合された基板カセットから前記統合システム内へと前記基板を搬送可能である実験室雰囲気搬送チャンバと、
圧力が1トール未満の真空下で動作される真空搬送チャンバであって、少なくとも1つの真空プロセスモジュールを結合される真空搬送チャンバと、
前記基板表面から有機汚染物を除去するための真空プロセスモジュールであって、前記真空搬送チャンバに結合された前記少なくとも1つの真空プロセスモジュールの1つであり、圧力が1トール未満の真空下において動作される真空プロセスモジュールと、
前記シリコン表面を還元するための真空プロセスチャンバであって、前記真空搬送チャンバに結合された前記少なくとも1つの真空プロセスモジュールの1つであり、圧力が1トール未満の真空下において動作される真空プロセスチャンバと、
不活性ガスの群より選択される不活性ガスで満たされた制御雰囲気搬送チャンバ、および前記制御雰囲気搬送チャンバに結合された少なくとも1つの制御雰囲気プロセスモジュールと、
前記シリコン表面が還元された後に、前記シリコン表面上に前記薄い金属の層を選択的に堆積させるために使用される無電解金属堆積プロセスモジュールであって、前記制御雰囲気搬送チャンバに結合された前記少なくとも1つの制御雰囲気プロセスモジュールの1つである無電解金属堆積プロセスモジュールと、
を備える統合システム。 - 請求項38に記載の統合システムであって、
前記金属シリサイドを形成するための前記真空プロセスチャンバは、RTPチャンバである、統合システム。 - 請求項38に記載の統合システムであって、
前記制御雰囲気搬送チャンバ、および前記制御雰囲気搬送チャンバに結合された前記少なくとも1つの制御雰囲気プロセスモジュールは、前記基板の酸素への曝露を制御するために、前記不活性ガスの群より選択される1種または複数種の不活性ガスで満たされる、統合システム。
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