TW200529359A - Methods and apparatuses promoting adhesion of dielectric barrier film to copper - Google Patents

Description

200529359 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關係一種促進介電阻障薄膜與銅之黏著性的 万法及設備，其藉由在該介電質的沉積之前，精確地形成 一薄的矽化物層於銅上來提升黏著性。 【先前技術】 ή;

由於電阻及成本相對較低，所以銅在作為積體電路及 其它半導體元件的内連線金屬結構上的導電層上的使用曰 漸增加。第1 A-1 Ε圖顯示使用銅金屬來製造鑲嵌内連線結 構之傳統步驟的減化剖面圖。在第1Α圖中，一層間介電 質（interlayer dielectric，ILD)100 被形成在一第一導電層 102上然後被形成圖樣用以產生開口 ι〇4。雖然開口 1〇4 在第1A圖中為一介層孔（via hole)，但在雙鑲後方法中， 該開口可以是一覆在一窄的介層孔上的溝渠的複雜形式。 在弟1B圖中，一第一阻障層1〇6被形成在該開口 104 内且蓋在該被形成圖樣的ILD100上。阻障層106可由不 同的物質形成，包括但不侷限於，SiN，TiN，Ta，TaN， Ta/TaN，以及阻障物低k(BL0K®)物質，其由設在美國加 州Santa Clara市的Applied Materials公司所製造。該阻 障層的主要功能為阻擋金屬結構的銅的擴散。ILD 1 00及阻 障層1 06可用許多技術來形成，像是由設在美國加州Santa Clara 市的 Applied Materials 公司所製造的 PRODUCER® 工具所實施的化學氣相沉積。 3 200529359 在第1C圖中，銅金屬内連線108被形成在第一阻障 層106上，在開口 104内且覆蓋在該ILD層100的頂部上。 銅金屬1 08可用電鍍來形成，例如由設在美國加州Santa Clara 市的 Applied Materials 公司所製造的 ELECTRA CU® 工具所實施的電鍍。

在第1D圖中，晶圓從該電鍍裝置中移出且被傳送至 一化學機械研磨工具以移除位在該ILD層,1 00上之被填滿 的開口外面的銅金屬1 〇 8及阻障層1 〇 6。在第1 1 E圖中， 該晶圓從該化學機械研磨工具中被傳送至化學氣相沉積 (CVD)模組用以形成第二阻障層丨12於銅介層孔丨1〇上。 該第二阻障層112的作用是阻擋銅金屬層從該介層孔向上 擴散至該内連線結構的連續介電層中。 在第1A-1E圖中所示及所描述之該處理程式可被重復 用以形成額外的金屬層覆蓋在該銅介層孔11()上且與銅介 層孔接觸。 上述的處理流程是被簡化的。例如，第1 CA-CC圖顯 不會形成第1D圖中所示之銅介層孔之製造步驟的詳細放 大圖。詳a之’在第1C圖中所示之CMp步驟期間的過多 的銅金屬的移除可在氧化條件下來實施。因此，如第icb 圖所不 '在C P f驟結束及第二阻障層形成之|，一薄的 氧化銅層114典型地覆蓋在銅介層孔插塞"〇丨。此一銅 氧化物層的形成並不一定是在氧化條件下實施《匸鮮的 結果，氧化銅亦可以是將該經過處理的晶圓曝露在空氣中 勺、。果，θ在卵圓被傳送於不同的處理工具之間時發生。 4 200529359 因為此氧化銅層114為一介電材質，所以其會減損該 内連線金屬的導電特性。因此，如第1 C C圖所示，該金屬 層可被曝露到一來自一電漿之反應性離子化的物質中，用 以在形成上阻障層之前將該氧化銅及該内連線結構的額外 部分移除掉。該氧化物移除電漿可在氣體中產生，如一穩 合了載運氣體N2的NH3。該氧化物移除電漿可在遠離該室 的遠端處被產生或可被產生在該室中。此電漿曝露可在於 該上阻障層被沉積之同一室中實施。移除氧化銅的方法及 設備被描述在美國專利第6,3 65，518號中，該專利被讓渡 給本案申請人且藉由此參照被併於本文中。 介於銅與阻障層之間的界面的特性對於確保使用金屬 結構之元件的可靠度是很重要的。諸如應力移動，電子漂 移’及時間相依的介電崩潰（time dependent dielectric breakdown，TDDB)與介於銅與阻障層之間的界面的品質是 極有關聯的。 應力移動及電子漂移受到銅原子沿著銅/阻障層界面 的界面擴散的影響。界面擴散與層與層之間的界面化學性 質及黏著能量有關。如果介於銅與阻障層之間的黏著能量 很強的話’所不想要之銅的電子漂移就會減小。 與銅/介電阻障層之間的界面有關的另一項議題為缺 乏黏著性。詳言之，銅與碳或氮不會表展現出很強的親密 關係’碳及氮為阻障層之典型地的組成物。因此，在某些 條件下’該介电阻障層會被剝離（delamination)且與該銅分 開來，破壞該金屬結構的電子性能。 200529359 改善銅金屬與覆蓋在上面的介電擴散阻障層之間的黏 著性的傳統方法為形成一矽化物層於該銅與上面的介電層 之間。然而，加入此一矽化物層會有數項潛在的問題。 首先’矽化物層的存在會不利地提高銅所表現出來的 電阻°詳言之，雖然矽在銅中之固態可溶性很高，但矽會 升咼銅的片電阻。片電阻的此一改變會有害地降低一具有 該金屬層之元件表現出來的速度。

此外’在銅中的矽會形成金屬間的（interrnetaiiic)化合 物’如CuSi及CuSi2。該等化合物亦會提高電阻率，因而 降低該元件的可靠度及良率。 因此，在此技藝中對於可形成能夠表現出對銅層有強 的著性之銅金屬結構的方法及設備存在著需求。 【發明内容】 介於銅與一覆蓋的介電質擴散阻障層之間的黏著性可 藉由在該介電質的沉積之前，精確地形成一薄的矽化物層 於銅上來提升。一物質輸送系統被建構來穩定一含矽先驅 物的氣流通過一轉向路徑，該轉向路徑繞過該處理室，而 其它處理氣體則被流入到該處理室中用以引定處理室中的 環境。當該含氮先驅物的氣流的速度於該轉向路徑中已被 穩定時，該含氮先驅物被引入到該處理室中用以在極精確 的條件下形成該矽化物層。在某些實施例中，含氮先驅物 氣流的穩定可形成一薄的，高品質的薄膜，其可展現出足 夠的密度來作為一擴散阻障層，藉以消除形成一分離的覆 6 200529359 蓋的擴散阻障層的需要。 一依據本發明之用來準備一金屬表面讓一介電阻障 形成的方法的一實施例包含在該處理室内提供一帶有銅 之基材，及穩定一流到該處理室的排氣管的含矽先驅物 流的流率。當該含矽先驅物的氣流被穩定時，一處理氣 被流入到該處理室中。該穩定的含矽先驅物被流入到該 理室中用來和該處理氣體反應，以於該鋼層上形成一石夕 物層。 一依據本發明的氣體供應板的實施例包含一第一質 流控制器其被建構成透過一第一入口與一處理氣體來源 體相連通，及一輸送管路其被建構成透過一第一出口與 第一質量流控制器成流體連通及與該處理室流體連通。 第二質量流控制器被建構成透過一第二入口與一含梦先 物來源成流體連通，及一轉向管路其被建構成與經由一 二出口與該第二質量流控制器及與一室排氣管流體連通 該轉向閥被建構成可選擇性地讓該第二質量流控制器與 輸送管路或與該轉向管路成為流體連通。 一依據本發明的基材處理設備的實施例包含一處理 其包括一排氣管，及一氣體擴散系統其被建構成可接受 輸送氣體至一位在該處理室内的一基材支撐件左近之氣 擴散面板。一氣體供應板包含一第一質量流控制器其被 構成經由一第一入口與一處理氣體來源成流體連通，及 輸送管路其被建構成與該第一質量流控制器及與一第一 口流體連通。一第二質量流控制器其被建構成經由一第 層 層 氣 體 處 化 量 流 該 驅 第 0 該 室 並 體 建 出 7 200529359 入口與一含矽先驅物的來源成流體連通。一轉向管路被建 構成可與該第二質量流控制器及與一第二出口流體連通， 及一轉向閥，其被建構成可選擇性地讓該第二質量流控制 器與該輸送管路或與該轉向管路成為流體連通。一第一導 管將該第一出口與該處理室連結起來，及一第二導管將該 第二出口與該處理室排氣管連結起來。 依據本發明之實施例的進一步暸解可藉由參照以附圖 為辅助之詳細說明來達成。

【實施方式】 依據本發明的實施例藉由在小心控制的條件下形成一 介於中間的矽化物層而可改善一銅金屬層與一覆蓋的介電 質之間的黏著性。纟介電層之前的此一矽化物的層的形成 產生強Cu-Si鍵結之，網絡，其可防止阻障層的剝離，同時 不會實質地改變該金屬所表現出來的片電阻及其它電子特 性。

所想要的碎化足用可藉 含矽先驅物幻入到銅的頂部 驅物被允許與該銅起反應， 之間形成一強的化學鍵。 由以高度控制的方式謹慎地將 一紐暫的時間，使得該含矽先 用以在介電質沉積之前在界面 施例之用於提高銅層與上、•、’ 艨本發明的一 著性的處理的步驟。在，U電質擴散阻障層之間的 7鄉彺系處理200的第一丰 載有銅金屬層之基材被提 步騾202中， 心供至一處理室中。 200529359 在第二步驟2 04，一含矽先驅物從一來源經由一轉向 路徑直接流至該室的排氣管。在此轉向步驟中，穩定該含 矽先驅物的流動。 在第三步驟206當該含矽先驅物被直接流入該室的排 氣管時，形成該阻障層所需之其它的氣體被流入到該處理 室中，用以建立該室的壓力。被流入的氣體包括載送氣體 及可與該含矽先驅物起反應的氣體用以形成一介電質限障 薄膜。

在第四步驟208，該被穩定的含矽先驅物流被重心導 向並引入到該處理室中。該含矽先驅物氣體與該銅層反應 並形成一具以精確厚度之薄的矽化物層。 在第五步驟210，一包括了含矽先驅物的物質組合被 流入到該處理室中用以形成一介電層於該矽化物廣上。 第六步驟212，在該介電質沉積處理的終了 ，留在該立 之氣體及化學物質際由抽泵而被排出。 本發明的實施例可在任何適當的處理設備的處理立中 實施，例如由設在美國加州Santa Clara肀的 Apphed ^

Materials公司所製造的PR〇DUCER®電漿強化化學乳 積（PECVD)設備。在一 PECVD設備中，處理氣體藉由施加 # , 愈缆：。該 能量，如射頻能量，而被激勵及/或分解以形成，％水 電漿包含處理氣體的離子，且在基材表面上反應用以形成 被沉積的物質層。 , 6 圖 一 PECVD設備的例子以剖面圖方式被系於第 中。第6圖顯示一系統10其包括一處理室3〇’〆具工 200529359 統88，一氣體輸送系統89，一 RF電源批_ w 的應詻，一熱交換 系統6, 一基材托盤/加熱器32及一處理器μ议& 命85及其它構件。 一氣體擴散歧管（其亦被稱入口歧管，— ^ 面板，或「蓮蓬 頭」）40將來自該氣體輸送系統89的處理齑骑 乳體導入到該處 理室3 0中。該熱夂換系統6可使用一液體令 ^ X換媒介，如 水或水-乙二醇混合物，來被熱從該處理室3〇 册 、 甲f走並將 特定部分的處理室3 0保持在適當的溫度。 該氣體輸送系統8 9經由氣體管路9 2無备触^

町乳植輸送至處 理室30。氣體輸送系統89包括一氣體供應板9〇及氣體或 液體或固體來源91A-c(如果需要的話額外的來源5被增 加），其裝盛氣體（如SiH4，臭氧，南化的氣體，或N2)或 液體（如TEOS)或固體。該氣體供應板9〇且 π人 丹有一混合系統 其接收來自來源91 Α-C的處理氣體及載送氣體（或氣化的 液體）。處理氣體被混合並經由該供應管路92被送到位在 一氣體進給蓋板45上的中央氣體入口 44。 處理氣體經由位在一氣體進給蓋板45上的該中央氣 體入口 44被注入到一第一圓盤狀空間48中。熱交換器79 可被提供該蓋板45中用以將蓋板45保持在所想要的溫 度。處理氣體通過位在一擋板（或氣體阻擋板）52内的通道 (未示出）到達一第二圓盤狀空間54,然後到達該蓮蓬頭 40。該蓮蓬頭40包括一大數量的孔洞或通路42用來將處 理氣體供應到反應器58中。處理氣體從孔洞42通過進入 到介於蓮蓬頭40與托盤32之間的反應區58。一但到達該 反應區58，該處理氣體即與該晶圓36反應。該反應的副 10 200529359 產物然後徑向地朝外流過該晶圓3 6的邊緣及一設在托盤 3 2的上周邊上之氣流限制環4 6。然後，該處理氣體流經一 形成在一環形絕緣器的底部與該室壁内襯組件5 3的頂端 之間的阻氣孔進入到一抽泵通道6 0。

該真空系統8 8保持一特定的壓力於該處理室3 0中且 將氣體副產物及用過的氣體從該處理室30中移走。該真空 系統8 8包括一真空幫浦8 2及一節流閥8 3。當進入到該抽 泵通道60中時，廢氣被引導繞過該處理室30的周邊，且 被一真空幫浦82所排空。該抽流篆通道60被連接穿過該 排氣孔74到達一抽泵送氣室（pienum)76。該排氣孔74限 制介於抽泵通道60與該抽泵送氣室76之間的氣流。一閥 78限制廢氣通過一廢氣通風口 80及預抽管道81到達該真 空幫浦82的流量。 托盤32可由陶瓷製成及可包括一埋設的RF電極（未 系出），如一埋設的鉬網狀物。一加熱元件，像是一電阻式 加熱元件（如，一埋設的鉬線圈）或一含有加熱流體的線圈 亦吁設在該托盤中。此外，一冷卻元件（未示出）可被包括 在該托盤32中。托盤32可由氮化鋁製成且最好是擴散連 結灵一陶瓷的支撐桿2 6上，其被固定在一水冷式鋁軸2 8 上，該軸與一揚升馬達（未示出）相連結。該陶瓷支撐桿26 及該鋁軸28具有一中心通道其可被一鎳棒25所佔據，該 鎳棒傳送低頻的RF功率至該埋設的電極。 當該晶圓36位在該托盤32上時，該托盤32可將該晶 圓支撐在一晶圓口袋34内。托盤32可垂直地移動且可被 11 200529359

放置在任何適當的垂直位置。例如，當該托盤3 2位在一較 低的位置（比細縫閥56稍低的位置）時，一與舉补銷38合 作（它們可以是固定不動的）的機械載盤（未示出）及^一舉扑 環將該晶圓3 6傳送通過該細缝閥5 6進出該處理室3 0。該 晶圓36可被保持在該等舉升銷38上使得晶圓36可依據第 一處理來被處理。該托盤32可升高用以將晶圓36舉離該 等舉升銷38，放在該托盤32的上表面之，使得晶圓36吁 被加熱至一適合第二處理之第二溫度。該托盤32可進一步 將該晶圓3 6抬起，使得晶圓3 6可位在離該氣體散布歧管 4 0任何適當的距離處。 馬達及光學感測器（未示出）可被用來移動及決定可活 動作組件，像是節流閥83及托盤32，的位置。裝附在該 托盤32及室本體11的底部上之伸縮軟管（未示出）形成/ 可活動的氣密密封於該托盤32的周圍。處理器透過該 控制線路3及3 A-C來控制該托盤舉升系統，馬達，閘閥， 電漿系統’及其它系統構件。處理器85可執行用來控制該 設備的電腦程式碼。一耦合至該處理器85的記憶體86可 儲存該電腦程式碼。該處理器85亦可控制一遠端電Λ裝系統 4。在某些實施例中，該遠端電漿系統4可包括一微波源及 可被用來形成一可清潔該處理室30或處理該晶圓的電 漿。電腦程式碼可被用來控制許多室構件，像是用來將晶 圓36裝載到該托盤32上的構件，將晶圓36舉升至在該i 理室内之一所想要的高度的構件，控制介 ^丨於落晶圓3 6與該 蓮蓬頭40之間的距離的構件，及將舉升銷3 8 ’ 保持在該托 12 200529359 盤2的上表面之上的構件。 第7圖顯示依據本發明的一實施例之與上述的PECVD 設備一起使用之氣體供應板的示意圖。該氣體供應板90 包含第一入口 61，第二入口 62，第三入口 63，第四入口 • 64 ’及第五入口 65。第一及第二入口 61及62被建構成分 . 別經由閥61a，62a來接受處理氣體流，及讓這些處理氣體 流經區塊最終閥（bl〇ek final valve)66進入到處理室30。 这些處理氣體的例子包括氦氣及氮氣。 φ 氣體供應板90被建構成可透過入口 63及閥63a來接 受一沖洗氣體，像是氮氣，及將此沖洗氣體輸送至區塊最 終閥66。第三入口 63透過轉向閥67，轉向管路95，及最 終轉向閥6 8而選擇性地與處理室3 〇的預抽管道8 1成流體 連通。第三入口 63進一步與第一區塊注入閥69’及與第 二區塊注入閥70成流體連通。 第一注入閥69被建構成接受來自第四入口 04之一含 碎先驅物，如矽烷，的氣流。該通過該第一注入閥6 9的沖 ， 洗氣體流載負該含矽先驅物質。該含矽先驅物被該沖洗氣 • 體載負通過閥4 1至質量流控制器40，從該質量流控制器 4〇通過節流閥47到達區塊最終閥66,然後到達處理室3〇。 相同地’第二注入閥70被建構成可從第五入口 65接 受另一處理物質流，如氨。此處理物質亦被注入到流經第 一汪入閥70的齣洗氣體中，且藉由連績流經閥43，質量 流控制器48，節流閥49及區塊最終閥66而被載入到處理 室3 0中。 13 200529359 如前文提到的，依據本發明的設備及方法的實施例可 在高度精確的控制條件下讓切先驅物質㈣人到一處理 室中’用以形成-具有極精確的厚度之碎化物層。為了要 達到此目的’建立一穩定的環鏡於該處理室中是很重要 的，然後將該含矽的先驅物以儘可能受按制的方式引入。

為此，第7圖的氣體供應板9〇包括轉向支線99及是 在該質量流控制器90的下游處的分流閥97。最初，分流 閥97被設定在第一狀態用以讓來自閥69及質量流控制器 4 0的沖洗氣體流與該轉向管路9 5成流體連通。因此，在 最初的處理階段，截斷閥47被關閉，及分流閥97被打開。 流經該質量流控制器4 0的矽烷流率被穩定同時被禁止進 入到該處理室中。該分流閥97及轉向支線99的此設定不 會影響到通過該氣體供應板90的其它部分的物質流。因， 當被氣化的含矽先驅物流被穩定時，氣體供應板90仍可讓 涉及形成該矽化物之其它物質，例如氨，被流入該處理室。 這讓該處理室内的環境在該矽化物形成反應開始之前即達 到穩定。 在後績的處理階段，分流閥9 7被設定在第二狀態用以 讓該沖洗氣體流與該處理室流體連通。因此’當該碎燒的 流率被穩定之後，分流閥97即被關閉且截斷閥47被打開。 流經質量流控制器40的碎燒經由區塊最終閥66與其它氣 體NH3及N2 —起被引入到該處理室中。這可讓矽燒與位 在該處理室中的銅基材之間產生熱反應，用以形成受空制 的矽化物層。 14 200529359 示於第7圖中之氣體供應板的結構與傳統的氣體供應 板的結構作比對。詳言之，傳統的氣體供應板結構的特徵 為一被設置在該最終閥的下游處的支流管路。此結構讓該 矽完在流動穩定期間被分流。然而，此結構需要所有其它 處理氣體在此處理期間亦被分流進入到處理室預抽氣管道 中，排除了一流進入到該處理室中以穩定該室的環境的氣 體。

然而，依據本發明的實施例，流經該轉向支線的矽嫁 被初步穩定且直接被流入到該室的預抽管道中，同時非反 應性氣體，如NH3及N2及He，被引入到該處理室中用以 處理該基材及從該基材上移走CuO。當矽燒流被穩定且 CuO的移除已藉由NH3及N2電漿的適度曝露而被完成之 後，其從該轉向支線9 5被切換，用以加入其它物質流，進 入到處理室中，以獲得在高度控制下之銅的矽化。 第3圖提供一依據本發明的一實施例之用PRODUCER SE工具來形成一矽化物層於一 3〇〇ιηιη直授的晶圓的銅特 徵圖案上之處理配方。第3圖顯示介於第2圖的步驟212 與2 1 4之間的轉向閥的改變狀雜。 第7圖只顯示一依據本發明來使用之氣體供應板的一 種可能的實施例。目此，雖然示於第7圖中的特定氣體供 應板的特徵在-轉向閥及一分離的截斷閥，但這並不是本 發明所必要的依據本發明的其它實施例，該轉向閥可如 一三向閥般地操作，讜私挤 A ^ ^ 最物質入口通過一支線用以流至該轉 相管路流至該輸送管改 ^ ^ ， 15 200529359 要之在該終點（dead-end)支線 的物質會被注入到該晶圓上而 械性設計’但會造成所不想 中之矽烷的凝結。此被凝結 造成污染。 第4圖為一長條圖，其 - 丹顯不用不同的NH3處理（對於

CuO移除而)及用受控制的 旧發化反應，由不同的SiN沉積 處理所得到的黏著能量社婁 ^ 耆咙重、、w果。第4圖所提供的黏著能量結 果是使用四點彎折技術測得的。

在第-組條件下的介電質沉積是在用具有碎燒氣體之 純的nh3& N2氣體處理鋼的表面一秒鐘之後在—單一頻 率沉積室中發生的。在第二組條件下的介電質沉積是在用 具有矽烷氣體之純的NH3氣體處理銅的表面一秒鐘之後在 -多頻率沉積室中發生的。纟第三組條件下的介電質沉積 疋在用經過氮氣稀釋的NH3氣體處理銅的表面之後發生 的。在第四組條件下的介電質沉積是在沒有曝露在任何矽 烷氣體下發生的。第4圖顯示，與沒有曝露在矽烷下的處 理比較起來，將銅曝露到矽烷下可將黏著能量提高約兩倍。 銅在極小心控制的條件下處理對於保持所想要的銅的 電子特性而言是很重要的。第8圖為一長條圖，其顯示由 在不同條件下曝露在矽烷下的銅所表現出來之片電阻（Rs) 的變百分比。詳言之，對於第8圖中的例子〗_4而言，銅 分別在 175sccm，200sccm，225sccm，及 25〇sccm 的碎产 流率下被曝露在碎燒中1秒鐘，然後銅用純的或稀釋過的 氨加以處理用以去除氧化銅。第8圖顯示曝露在愈多的碎 烷下所造成之在片電阻上所不想要之穩定增加的結果。因 16 200529359 此依據本發明的實施例，在進入到處理室中之前穩定氣 化碎k的速度及在引人期間小心、地控制是很重要的。 第8圖所顯示之在片電阻上的改變與底下的銅的形式 有關第5圖畫出載有厚度為2000埃（A)的5//χ5β銅圖 樣之卵圓在片電阻上的百分比改變，該晶圓被曝露在 2 5 Osccm速度的政燒下1秒鐘。結果被摘錄在下面的表中。

片電阻的°/〇改變 晶毯覆層2000埃銅圖樣化痕跡 、 -----— r ^___ 以顯π表中及第8圖中之珍化的銅的片電阻的改變與下層 的銅的形式有關聯。

相較於沒有矽化處理的傳統製程而言，使用一矽化層 的形成的製造處理被預期可表現出較佳的元件可靠度及良 率冷化膜可被用來強化其它介電阻障膜，如Bi〇k@，碳 化矽，及Advance Blok⑧等，的黏著性。 雖然上述的示範性結果係使用AppUed融以⑷公司 f造的PR0DUCER@系統獲得的，但熟習此技藝者將可瞭 解到，依據本發明的實施例之形成阻障層於銅上的技術並 不侷限於此特定的設備，且可與其它的系統一起使用。 雖然上述的例子係有關於控制—經㈣定 :到沉積室中，但本發明並不偈限於此特定的應用= 本發明的其它實施例可控制其它切先驅物的？|人，包^ 17 200529359 但不限於’三甲基碎燒（tri-methyl silane，TMS)及二甲基苯 基矽烷（dimethyl phenyl silane，DMPS)。 結論：藉由使用本發明的技術，介於一銅金屬層與一 上面的介電物質之間的黏著性可被強化。依據本發明的實 施例’黏著性可藉由在介電質沉積之前形成一薄的矽化層 於銅上’使用一轉向管路來穩定進入到該室排氣管之含矽 先驅物流’同時讓其它反應物流入到該處理室中穩定處理 室内的環境等，來力口以促進。

以上說明係舉例性而不是限制性的，因此列在上文中 的處理參數不應被用來限制本案申請專利範圍的範圍。例 如’被用來促進黏著性的許多技術是分離的且不同的，因 此應被瞭解的是，它們可被單獨或以不同的組合方式被使 用，用以促進可表現出所想要的特性之銅/介電質界面的形 成0 然以上的討論以提升在鑲嵌内連線結構中之銅金屬 層的形成期間的黏著性為焦點，㉟本發明並不侷限在此特 定的金屬物槪斗、ώ 屬物質或應用種類上。而是，依據本發 可應用來扒击丨成mU 、 工 用在其它金屬架構中之其它金屬的微結 構0 本發明的 圍，加上其全 範圍可參照以上說明及下 部範園的等效物來加以界定 面的 申請專利範 Ο 第 1A 1 E圖顯示用於形成一銅鑲嵌内連線結構之傳統 18 200529359 的處理過程的簡化剖面圖。 第1CA-1CC圖顯示第1A-1E圖中之傳統的處理過程 的某些步驟的詳細放大剖面圖。 第2圖為一簡化的流程圖，其顯示依據本發明的一實 施例之處理。 第3圖顯示依據本發明的一系列處理流的一實施例之 處方。

第4圖為一長條圖，其顯示在不同的條件下形成之介 於一底下的銅層與上面的 SiN介電阻障層之間的黏著能 量。 第5圖顯示出由曝露在不同的處理條件下之含銅晶圓 所表現出來片電阻的變化百分比。 第6圖顯示一依據本發明的實施例之PECVD設備的 簡化剖面圖。 第7圖顯示在第6圖中之該PECVD系統上的氣體輸 送系統的示意圖。 第8圖為一長條圖，其顯示銅層在不同條件下曝露於 矽烷中在片電阻上所造成的百分比改變。 【主要元件符號說明】 100 層間介電質 102 第一導電層 104 開口 106 第一阻障層 108 銅金屬内連線 110 介層孔 112 第二阻障層 114 氧化銅層 19 200529359

200 處 理 10 系 統 30 處 理 室 88 真 空 系 統 89 氣 體 輸 送 系 統 6 熱 交 換 器 32 基 材 托 盤 /加熱器 85 處 理 器 40 氣 體 散 布 佈 歧管 92 氣 體 管 路 90 氣 體 供 應 板 91 A-C 來 源 45 氣 體 進 給 蓋 板 44 中 央 氣 體 入口 48 圓 盤 狀 空 間 79 熱 交 換 器 52 擋 板 42 孔 洞 58 反 應 器 36 晶 圓 32 托 盤 46 氣 流 限 制 環 6 0 抽 泵 通 道 88 真 空 系 統 82 真 空 幫 浦 83 節 流 閥 74 排 氣 孔 76 抽 泵 送 氣 室 78 閥 80 廢 氣 通 風 V 81 預 抽 管 道 28 水 冷 式 鋁 軸 26 支 撐 桿 25 鎳 棒 34 晶 圓 口 袋 56 細 縫 閥 38 舉 升 銷 3,3A-C 控 制 線 路 86 記 憶 體 4 遠 端 電 漿 系統 61 第 一 入 口 62 第 二 入 口 63 第 入 π 64 第 四 入 口 65 第 五 入 口 6 1 a, 62 a， 63a 閥 66 最 終 閥 67 轉 向 闊 20 200529359 95 轉向管路 68 最終轉向閥 69 第一區塊注入閥 41 閥 47 節流閥 70 第二注入閥 49 節流閥 99 轉向支線 97 分流閥 69 閥 90 質量流控制器 95 轉向管路 47 截斷閥

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Claims (1)

1. 200529359 拾、申讀專利範:圍: 1· 一種準備一金屬表面以用以形成一介電阻障層的方法， 該方法包含以下之步驟： 在該處理室内提供一帶有銅層之基材； 穩定一流到該處理室的排氣管的含矽先驅物氣流的流 率；

   當該含矽先驅物的氣流被穩定時，將一處理氣體流入 到該處理室中；及 將該穩定的含矽先驅物被流入到該處理室中，用來和 該處理氣體反應，以於該銅層上形成一矽化物層。 2.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中： 穩定一含矽先驅物的流率的步驟包含穩定一矽烷的流 率；及 流入處理氣體的步驟包含流入氨。 3 .如申請專利範圍第2項所述之方法，其中流入處理氣體 的步驟包含流入混合了氮的氨。 4.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該含矽先驅物 及該處理氣體被流經一共同的氣體供應板。 5 ·如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該含矽先驅物 22 200529359 經由一轉向管路被流到該室排氣管。 6 ·如申清專利範圍第1項所述之方法，其更包含形成一介 電質阻障層於該矽化層上之步驟。 7·如申請專利範圍第6項所述之方法，其中形成該介電阻 障層的步驟包含將一電漿引入到該處理室中。 8·如申請專利範圍第6項所述之方法，其中形成該介電阻 障層的步驟包含沉積一選自於由SiCN，摻雜了氧的 SiC，SiN，TiN，Ta，TaN，Ta/TaN，BLOK®，及 Black Diamond®所組成的組群中之阻障層。 9·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中穩定一含石夕先 驅物的流率的步驟包含穩定矽烷，三甲基碎烧

   (tri-methyl silane，TMS)，及雙甲機苯基矽烷（dimethyl phenyl silane，DMPS)之一的流率 〇 10. —種氣體供應板，其包含： 一第一質量流控制器，其被建構成透過一第一入口與 一處理氣體來源流體相連通； 一輸送管路，其被建構成透過一第一出口來與該第一 質量流控制器及與該處理室流體連通； 23

   200529359 一第二質量流控制器，其被建構成透過一第二入口來 與一含矽先驅物來源形成流體連通； 一轉向管路，其被建構成經由一第二出口來與該第二 質量流控制器及與一室排氣管流體連通；及 一轉向閥，其被建構成可選擇性地讓該第二質量流控 制器與該輸送管路或與該轉向管路成為流體連通。 11.如申請專利範圍第10項所述之氣體供應板，其中該轉 向閥包含一三向閥。 1 2.如申請專利範圍第1 0項所述之氣體供應板，其進一步 包含截斷閥，其與該第二質量流控制器及與該第二出口 成為流體連通。 1 3.如申請專利範圍第1 0項所述之氣體供應板，其更包含 一第三入口，其透過一第三質量流控制器與該輸送管路 流體連通。 14.如申請專利範圍第10項所述之氣體供應板，其中該含 矽先驅物包含一液體，該氣體供應板進一步包含： 一注入閥，其被建構成與該第二入口及與該第二質量 流控制器流體連通；及 一第三入口，其被建構成與一載運氣體來源及與該注 24 200529359 入閥流體連通。 15. —種基材處理設備，其包含： 一處理室，其包括一排氣管； 一氣體擴散系統，其被建構成可接受並輸送氣 位在該處理室内的一基材支撐件附近之氣體擴散 一氣體供應板，其包含， 一第一質量流控制器，其被建構成經由一 口與一處理氣體來源成流體連通， 一輸送管路，其被建構成與該第一質量流 及與一第一出口流體連通， 一第二質量流控制器，其被建構成經由一 口與一含石夕先驅物的來源成流體連通， 一轉向管路，其被建構成可與該第二質量 器及與一第二出口流體連通，及 一轉向閥，其被建構成可選擇性地讓該第 流控制器與該輸送管路或與該轉向管路成為 通； 第一導管將該第一出口與該處理室連結起來 第一導管將該第二出口與該處理室排氣管 來0 16·如申請專利範圍第15項所述之氣體供應板，其 體至一 S板； 第一入 控制器 第二入 流控制 二質量 流體連 :及 連結起 中該轉 25 200529359 向閥包含一三向閥。 1 7 ·如申請專利範圍第1 5項所述之氣體供應板，其進一步 包含一截斷閥，其與該第二質量流控制器及與該第二出 口成為流體連通。

   18.如申請專利範圍第15項所述之設備，其更包含一第三 入口，其透過一第三質量流控制器與該輸送管路流體連 通0 19.如申請專利範圍第15項所述之設備，其中該含矽先驅 物包含一液體，該氣體供應板進一步包含： 一注入閥，其被建構成與該第二入口及與該第二質量 流控制器流體連通；及 一第三入口，其被建構成與一載運氣體來源及與該注 入閥流體連通。 26