TW469585B - Copper interconnect seed layer treatment methods and apparatuses for treating the same - Google Patents

Description

469585 五、發明說明（l) 發明之領域 本發明主要有關於半導體裳置之製造，特別係指用以 提昇金屬化内連線之可靠度的製造方法與設備。 相關技術之描诚 半導體裝置之製程起始於半導體晶圓的製造，再將每 一晶圓通過多道步驟以製成半島體晶粒之陣列。眾所周知 地，半導體晶圓上首先要製造的是電晶體，然後再將多層 金屬線與導電通孔内連接至各電晶體。自從使用銅金屬化 内連線之後，所謂鑲嵌與雙重鎮嵌之製程即被用來形成介 電層中之渠溝與通孔孔，即如以下所述，一般的金屬銅填 充製程存在著幾個問題。 參看圖1A，其係一圖案化介電層1 〇 0之橫剖面圖《如 圖所示，介電層100具有一通孔孔102、與一渠溝1〇4，基 本上一阻障層105會沉積在此介電層1〇〇上、並填入通孔孔 102與渠溝104中。基本上’阻障層之材料為鈕、氮化鈕、 或二者之組合。然後一銅籽晶層丨〇 6再整個沉積於阻障層 105之上，以便將通孔孔102與渠溝104中之内壁與表面連 在一起。鋼籽晶層係用以提供良好的附著性、與建立銅内 連線^良好的電接觸。銅籽晶層〗〇6之沉積基本上係利用 =，軋相’’儿積（CVD)技術、或物理氣相沉積（PVD)技術，一 旦銅軒晶層丨06被沉積之後，即將晶圓

第5頁 469585 五、發明說明（2) -- 大氣環境中、並暴露於氧氣之中，此一過程則視製程參數 與產能因子而有所不同，而由於暴露於氧氣之中故銅籽 晶層1 0 6將自然地進行氧化《> 雖然銅籽晶層之氧化並不會影響介電層1〇〇上表面之 金屬銅，但沉積在渠溝104與通孔孔102中之銅則將實質上 含量愈少’因而受到銅氧化之影響最大^例如，若籽晶層 106被况積為一厚度為X之層，則大約只有$的實際上會 被沉積在通孔孔1 〇2之侧壁11 〇上。一般皆認為在表體銅 填充程序執行之前，大約會有1〇%至3〇%的銅籽晶層1〇6會 氧化’如圖1B所示，鋼籽晶層1〇6之一頂層區域1〇6a受到 氧化’只留下較低之部位1 〇 6 b尚未受到氧化。一旦銅籽晶 層106已形成，表體銅填充1〇8亦隨之執行以便填充通孔孔 1 0 2與渠溝1 〇 4的剩餘部位。 銅籽晶層被氧化的所造成的問題是受到氧化之頂層區 域1 〇6a可能會造成金屬化内連線效能之缺陷。例如，被電 鍵之表體銅填充108的品質可能會因此而受到影響，故其 與銅籽晶層106較不易有完美的材料黏著，過多的氧化鋼 1 06a不但使黏著性受到影響，相對亦使侧壁丨〗〇上實際的 銅材料更為稀少。因為被填充之通孔係低導電金屬線或電 晶體元件之介面’而由於銅抒晶材料係用以提昇對電錄之 銅填充材料的良好黏著性，故此類介面更會因為銅軒晶材 料的減少而受到影響。 一個針對氧化的解決方法是將晶圓移進一蝕刻室中， 以便將產生之氧化銅蝕刻淨盡，雖然這種技術可移除氧化

第6頁 4 6 9 5 8 5 五、發明說明（3) 銅，但蝕刻本身亦會將鋼籽晶 是個問題，因為在侧壁110上夕層^ 6a移除掉一些，這亦將 常薄了。對籽晶層106之銅任=籽：層106個厚度已經非 種情況，那就是銅籽晶層二：匕=除”造；- 锢夕τU 多，貝銅内連線與填充金屬 之可貪磨能成缺陷，這些缺陷會降低積體電路裝置 ::靠度與效能。更多關於電路之資訊，可參考美國專利 案第5 ’882，498號，其中邛昍7恭， .& β ^ ^ 兵T說明了電鍍銅材料之傳統方 法，此篇美國專利案係在此引以為參考者。 根據以上所述 > 有必暴担# . 連線不致遭受上Ϊ丄二其所形成之銅内 ^ ^ 特別有必要提供一以銅填充渠 溝與通孔而定義出鋼内連線特徵構造的方法，1此種方法 不致影響用來起始銅*真充製程之銅籽晶層❸完整性。 發明概要 整體而言，本發明係藉由提供一在進行銅電鍍程序之 前處理銅籽晶層方法與設備，以滿足上述之需求，其中鋼 電鍍程序係用以填充定義銅内連線結構之蝕刻渠溝及/或 通孔。必須注意的是，本發明可以多種方式實施，包括作 為一程序、一設備、一系統、一裝置、或一方法，以下並 提出幾個實施例來加以說明。 本發明在一實施例中揭露有在一介電層中製造半導體 内連線特徵構造之方法’此方法包含將一銅籽晶層沉積在 介電層之上與介電層之蝕刻特徵構造中，該介電層之上並

第7頁 469585 五、發明說明（4) ~ ' "' 具有一限障層。然後，此方法在處理之銅籽晶層上電鍍一 銅填充層，並配置銅填充層以填充介電層之蝕刻特徵構 ，，。在一例子中，鋼籽晶層之處理包括對銅籽晶層施以一 溶液’該溶液包含氫氟酸（HF)、檸檬酸（citric acid)、 與/昆。在去離子水中之氨（amm〇nja)。 本發明在另一實施例中揭露有在一介電層中製造半導 體内連線特徵構造之方法，此方法包含將一銅籽晶層沉積 f一阻障層之上與介電層之高縱橫比蝕刻特徵構造中，且 „亥，障層係形成在介電層之上。在沉積銅籽晶層之後，即 將该銅籽晶層加以處理以去除銅籽晶層上之一氧化層，且 其不致將該銅籽晶層移除。然後，一鋼之表體層即被填入 被處理之銅籽晶層之中，並配置鋼表體層以填充介電層之 高縱橫比姓刻特徵構造。 此外’本發明在又一實施例中則揭露有一製造銅内連 線之設備。該設備包含：（a) —沉積機台，其用以在一阻 障層上沉積一銅籽晶層’而該阻障層係襯於一基板之介電 層與介電層的飯刻特徵構造上；（b) 一處理模組，用以接 受基板’與將氧化銅從鋼籽晶層上移除；以及（c) —電鍍 模組，其與處理模組現場連接，電鍍模組被配置成將銅整 體填充在處理之銅籽晶層之上與填入介電層之蝕刻特徵構 造中。 本發明之其它樣態與優點則配合以下之附圖與例子加 以詳加說明。

五、發明說明（5) 施例之#細説明 本案揭露一種用以形成金屬化内連線特徵構造之發 明。於一特定之例子中，金屬化内連線特徵構造係金屬銅 之特徵構造。本發明並揭露一種於鋼電鍍之前形成的銅籽 晶層之處理方法’此金屬銅係填充於加襯有被蝕刻出之阻 障層的渠溝及/或通孔，這些渠溝與通孔係用以定義銅内 連線結構。以下將對本發明加以詳加描述，然而，對熟習 I知計藝者而言’則不需詳加描述亦可實施本發明，在其 匕例子中’一些眾所周知的製程操作則不詳加描述，以免 造成與本發明間之混淆。 本發明在一實施例中揭露有一形成一銅籽晶層於一阻 障層上之方法，該阻障層係形成於一介電層之上，該介電 層則具有諸如渠溝及/或通孔之蝕刻特徵構造，銅籽晶層 最好在一沉積室中進行沉積。一旦沉積之後，具有钱刻特 徵構造之晶圓即被移出沉積室，並被送至一大氣環境中， 其可使銅籽晶層曝露於氧氣之中’視其曝露之時間而定， 曝露於氧礼中會造成銅軒晶層上長出一氧化銅層，在執行 銅電艘之刚，則將晶圓移入處理模組中，在其中可移除氧 化銅且不致移除剩餘之銅籽晶層。一旦將氧化銅從銅籽晶 層移除後’則·#如可在幾秒之内即將晶圓立即移入一電錄 模組中。在此電鍍模組中，一表體銅填充層則被鍍於銅籽 晶層之上，以填充渠溝及/或通孔。在下面的描述中將提 到幾個實施例’以說明處理程序與群集模組，其係用以執 行各式組合之處理與所提供之電錄。

第9頁 4 6 9 5 8 5 五、發明說明（6) 圖2 A係顯示本發明一實施例中之一製程系統圖2 〇 〇， 其包含一籽晶層沉積室202與一電鍍設備203。電鑛設備 203包含一籽晶層處理模組204與一電鍍模組2〇6，電鍍模 組206可以是任何可被配置成在一表面上電鍍一金屬層之 習知電鍵模組，在一例子中’此表面可為一沉積在一晶圓 W上之銅籽晶層’且此晶圓係位在籽晶層沉積室2 〇 2中，電 鑛模組208被配置成可在使用一電解溶液之電鍍製程中安 置晶圓W。 基本上，在電解溶液中設有一陽極，且一陰極則連接 至妙晶圓以提供電流’然後，電流、電解溶液、與晶圓相 互反應，因而在晶圓表面、即沉積室2 〇 2沉積形成之籽晶 層上形成一金屬層。在此實施例中’抒晶層沉積室2 〇 2被 配置成將一薄銅層沉積在一阻障層上與蝕刻特徵構造中， 此阻障層係被定義在晶圓W表面上，而蝕刻特徵構造則定 義了渠溝及/或通孔。在一特定的例子中，阻障層可為一 鈕材料’一氮化组材料、或其組合。 在銅内連線技術中，晶圓W之介電層會被蝕刻以定義 金屬線之位置，此金屬線則形成一給定層之金屬化内連線 的網路。籽晶層沉積室2 〇 2會被配置成可將薄銅層沉積在 阻障層之上。例如，一典型之籽晶層沉積會在晶圓w之上 表面沉積厚度約1 500 A之銅籽晶層，然而，即如上所述， 若特徵係尺寸較小而具有高縱橫比，則將銅沉積其側壁上 之量則實質上較少，一般約減少總量丨5 〇 〇 A之〗。 —旦晶圓W在籽晶沉積室2〇2中被沉積以適當銅籽晶層

第10頁 4 6 9 5 8 5 五、發明說明（7) 厚度之後’即將晶圓從沉積室2〇2中移出，並在其被導入 電鍍設備203之前先將其曝露在氧氣中。在開始電鍍模組 206中之電鍍製程之前，晶圓先被導入一籽晶層處理模組 204中，針對沉積於沉積室2〇2中之鋼籽晶層，籽晶層處理 模組204被配置成可實質上將其上長出之氧化銅去除。 在一較佳實施例中，籽晶層處理模組2〇4被配置成可 提供一化學清潔溶液，該溶液係以去離子水、一有機化合 物、與一氟化物所製成’這些成分皆混合在一酸性ρ Η環境 中。當晶圓W從沉積室2 〇 2被轉移到電鍍設備2 〇 3之前，酸 性ΡΗ環境之配置即可將形成在銅籽晶層上之氧化銅溶解。 在此實施例中’酸性ΡΗ環境最好可大約保持在1至6之範 圍，在另一較佳實施例中，酸性ΡΗ環境的ΡΗ水平大約位在 2至4的範圍之間。 所用之有機化合物可以是一有機酸、有機酸之氨鹽、 或一陰離子介面活性劑，還有一些有機酸亦可採用，包括 檸檬酸、蘋果酸、丙二酸、丁二酸、或以上所列有機酸之 任何組合。有機化合物應可溶解於去離子水中，其濃度範 圍約ΙΟΟρριπ至以質量計之2%。在另一實施例中，有機化合 物被溶解於去離子水中，且其濃度範圍則約為2〇〇ppm至以 質量計算之0. 2%。 II化物則可為氫氟酸（HF)或氟化銨“札以，此氟化物 最好可溶解於去離子水中，且其濃度範圍約為〇, 1%至5%之 間。在—較為特定的例子中，氡化鋼移除溶液以質量計可 為〇. 5%HF、〇. 1%檸檬酸、與〇· 4%NH4〇H混合在去離子水

第11頁 469585 五、發明說明（8) 中，在此例中，溶液的PH水平約為3 ^ 要注意的是’在電鍍模組206執行籽晶層上之電鍍 前’配合清洗溶液’狩晶層處理模組2 〇 4可用以清洗或使 用刷狀物技術擦洗晶圓W ’該清洗溶液係用來將沉積於沉 積至202中之籽晶層上的氧化銅移除。如此，電鍍模組2Q6 即可在銅籽晶層上沉積出一較為均勻與缺陷較少之銅層， 故可避免前述習知技術中之問題。 另外要注意的是，電鍍設備20 3最好係一組合模组， 此組合模組可於現場進行處理與電鍍製程，故其可在模組 2 0 4中之籽晶層處理後立即進行電鍍製程，所以，電链設 備203最好係一群集式工具，其可在電鍍製程發生於電鍍 模組2 0 6之前有效率地執行籽晶層之處理。更多關於清除 氧化銅之清潔技術的資訊可參考美國專利案第08/955， 393 號，標題為METHOD AND APPARATUS FOR CLEANING SEMICONDUCTOR SUBSTRATES AFTER POLISHING OF COPPER FILM，申請曰為1997年10月21曰，此案在此引以為參考。 圖2B顯示本發明之一電鍍設備203。在此實施例中， 籽晶層處理模組204包含二次獨立之清洗槽，以便在將晶 圓ff引入電鍍模組206之前先處理籽晶層。首先晶圓被插入 —第一清洗槽204a，其中可實施沉積室中所沉積之籽晶層 上氧化物之移除，如上所述，用來將鋼籽晶層上之氧化物 移除所用之溶液最好是一含酸之溶液，其被配置成可將氧 化銅從籽晶層上溶解。 一旦已在槽204a中將晶圓W清洗以去除氧化銅之後，

第12頁 469585 五、發明說明（9) 即將晶圓移入一去離子水槽2〇4b中，其中，在將晶圓引入 電鍵模組206之前》去離子水會將氧化物移除化學物質清 洗掉。在此實施例中，在電鍍模組2 〇 6中執行電鍍之前， 最好先將於槽204a中用於移除氧化銅之溶液移除，在此例 中，去離子水清洗槽2〇4b會被配置成可執行此種工作，以 實質上將氧化銅移除溶液清除。 圖2C係顯示一電鍍設備2〇3，其中籽晶層處理模組2〇4 包含二獨立之次模組’以便在電鍍模組2〇6中執行電鍍之 前先處理軒晶層。在此實施例中，設備2 〇 3可包含—放置 於停駐區209之晶舟210，在電鍍模組206之電鍍執行之 刖’停駐區2 0 9將保留晶圓一段時間。在此實施例中，因 為晶圓在被電鍍之前會在晶舟2丨〇中停留一段時間，故籽 晶層處理模組204將首先在槽2〇4c中執行氧化物之移除， 然後再將晶圓移至一槽2〇4d中，其中，銅籽晶層並被加上 保護層以預防或禁止晶圓在晶舟2丨〇 (亦即，被曝露於氧氣 中）中長出氧化銅，如此，位在晶舟21 q中之晶圓在等待電 鍵模組206中之銅電鍍時’即不致被過分地氧化。 電鍍完成之後，晶圓W可被輸出至一位於電鍍設備2〇3 外之晶舟21 2，然後是進一步的處理，例如可接著執行化 學機械研磨（CMP)以定義金屬特徵，在此實施例中，最好 氧化物移除槽2 0 4 c係使用一稀釋於去離子水中之含酸溶 液。例如，以質量計，在去離子（D丨）水中具有〇 濃 檸檬酸與一 PH值為2在DI水中濃度為之鹽酸、 DI水中濃度為0.2%之蘋果酸（maiic acid)、或在Μ水中濃

4 6 9 5 B 5 五、發明說明（10) 二哈.2%之丙二酸皆可使用。當然，這些濃度值皆可視要 〃之氧巧銅之厚度與所需處理時間而有所改變，所以， 檬酸、蘋果酸、與丙二酸之濃度範圍至少為〇〇〇5%至 ~5%，HCL則為〇.01%至02%，更進一步，上述任一溶液皆 可進一步稀釋（即加入）以100ppm至〇· 2%之氫氧化銨，其它 用以移除氧化物之習知溶液亦可使用。 一旦槽204c中之氧化物移除完成，即將晶圓移入一槽 204d中。在槽2〇4(1中，會形成一銅籽晶層之保護層以防止 銅杆晶層上氧化銅之成長。在一實施例中，溶液通常具有 H 一婦五環（az〇l e)族之成員’諸如笨並三唑（BTA)即係已 知可保護鋼上不致長出氧化物，BTA目前係最為廣泛使用 之保護媒介’且其係許多用於氧化鋼預防之商業用溶液中 的主要成分’一個保護媒介的例子即是Applied Chemicai

Technologies，inc jSt〇p〇xTM。

其它已用於氧化銅預防之氮二烯五環包括苯并吡唑、 苯并味唾、，哚、與甲基苯并三氮唑。更多關於氧化物移 除與保護媒介的資訊可參考美國專利案第〇9/282，596 號’標題為METHOD AND APPARATUS FOR ENABLING CONVENTIONAL WIRE BONDING TO COPPER-BASED PAD FEATURES ’其申請日為1999年3月31號，此案在此作為參 考0 要注意的是’電鍍設備203極其適合用來執行銅籽晶 層之處理，如此’在送入電鍍模組2 進行銅電鍍之前， 位在晶舟210中之晶圓W可被保護不致在表面長出氧化鋼，

第14頁 469585 五、發明說明（11) · 故此一在電鍍執行前之保護可允許較大的彈性，因為晶圓 不需在清除完氧化銅後即立即被電鍍。在參考圖2几與23之 其它實施例中，則較偏好在執行電鍍之前立即執行籽晶層 之處理。 圖3A顯示本發明之一實施例中，在一電鍍模組中實施 一表體銅填充前，用以預先處理用在銅内連線之一銅籽晶 層的製程操作流程圖3 0 0。此方法開始於操作3 〇 2，其中， 一介電層形成在一基板或晶圓之一特別層上，一旦介電層 已形成’此方法接著即進行操作3〇4，在此操作中，介電 層會被蝕刻出渠溝及/或通孔孔。 渠溝及/或通孔基本上係以鑲嵌或雙重鑲嵌蝕刻技術 來進行蝕刻，以便所蝕刻出之特徵可成為金屬化内連線與 導電通孔旦操作304之渠溝及/或通孔孔之蝕刻已完 成*此方法即接著進行操作3 〇 5 ’在此操作中，一阻障層 會沉積在介電層上以及渠溝與通孔中。在操作中，一 薄銅軒晶層會沉積在阻障層上。基本上，奸晶層沉積操作 係在一化學氣相沉積（CVD)室或一物理氣相沉積（pVD)室 中〇 一般來說’被沉積籽晶層的厚度範圍約在丨〇 0 A與 3000 A之間，而且’最好是大約在50 0 a與2〇〇〇 A之間， 其最佳值則約為1 5〇〇 a，如上所述，具有較高縱橫比之側 壁上的杆晶層厚度基本上則要小得多，且一般皆大約位在 所沉積厚度的3〇%與5%之間。當然，籽晶層的實際厚度得 視特定積體電路設計所用之製程技術而定。—旦在操作

第15頁 4 69 58 5 五、發明說明（12) 306 /儿。積丨冑鋼軒晶層後，此方法接著即進行操作3〇8， 在f操作中’一現場之銅預處理會執行於此薄籽晶層上， 以移除，產生之氧化銅。如上所述，並如圖2乂_^所 I #山一薄軒晶層〉儿積於操作3 G 6後，即將晶圓從沉積室 ，並送入暴露於氧氣之大氣環境中，故此薄籽晶層 會立即受到氧氣之氧化。 所以’現場之預處理係被配置成可將氧化鋼從薄銅籽 曰上移除。即如上所釋，移除氧化鋼之技術包括使用一 化义f易之浸泡以便沖洗晶15、以及在晶®被導人電鐘模 組刖先將氧祀銅移除。冑然上面已介紹有使用溶液浸泡的 ，定例f，但其所使用之容易當然亦可以刷狀物擦洗設備 代，忒设備可擦洗晶圓表面以便在電鍍模組之電鍍執行 前，將氧化銅從銅籽晶層上移除。不論使用哪一種方式， ^好都在電鍍設備中實施—預處理，帛電鍵設備係一組合 架構，故可在處理模組2〇4現場執行之預處理執行之後立 即啟動電鍍。 旦已在操作308中執行籽晶層上之預處理以移除產 生之氧化銅後，此方法即近一步進行至操作3丨〇，在操作 31 〇中，一表體銅層會被電鍍於薄籽晶層上以填充渠溝及/ 或通孔。一般皆認為移除氧化鋼可減少缺陷而增進所電鍍 銅薄膜之整體一致性，此外，能移除氧化銅之預處理最好 不致使銅籽晶層受損（亦即，鋼籽晶層受到最少的破壞）， 如此方可在銅籽晶層與操作31〇中電鍍之表體銅層之間形 成一良好的接合與介面。在操作31〇之電鍍完成後，此方

469 58 5 五、發明說明（13) -----— 法接著進行操作312，在此操作中會對金屬銅執行一化 機械研磨（CMP)之操作，以便移除介電層上過量之表體 -銅、過量之軒晶層、與阻障層。 圖3β顯不本發明之另一實施例中的流程圖30 〇，。此方 法開始於操作320，在此操作中，一介電層會形成在—基 板或晶圓之一特殊層上，然後，將介電層蝕刻出渠溝及$ 或通孔以形成銅内連線與導電通孔之位置。在操作M3 中，一阻障層則沉積在介電層之上，然後，在操作324 令，一薄銅籽晶層則沉積在阻障層上、以及渠溝與 3^6薄銅#晶層執行一鋼預處理以移除操作 326所產生之氧化銅。 如上所述，預處理被配置成可實質上將所有的

移除於銅籽晶層、且不致使剩下之銅籽層受一 J 操作326之銅預處理完成之後，接 一 一主础禪者在執订操作330中，蔣 :土體銅層電鍍於薄銅籽晶層上以填充渠溝 將 之則，則先在操作328中執行一去離子水，生 土 j孔孔 清洗最好係用在電鑛執行前、欲將用於移月除° 子水 溶液清除的情況之下。一旦電铲士 ' *氡化銅之化學 步執行操作332，在此操作中會;:金成後二此一方法即進- 研磨⑽)之操作，以便移除過量之：體：了：：學機？ 層、與阻障層，以形成介電|。至此， 之籽晶 之網絡即形成於介電層之中。 銅内連線與通孔 、圖3C顯示本發明之另一實施例令的沛鋁阁⑼⑴· 法開始於操作340 ,在此操作中 ， 。此方 Υ言形成—與操作302與320 第17頁 469585 1、發明說明（14) " · ---- 中相同之介電層。然後，在操作342中，對介電層蚀刻出 渠溝及/或通孔孔，在操作343中則形成一阻障層，在操作 344中，一薄鋼籽晶層則沉積在阻障層上以 孔中，在操細中，在薄銅軒晶廣上執行„ 移除產生之氧化銅。如上所述，最好將氧化銅移除時能保 持銅籽晶層之完好。 接著’此方法進行操作348 ’在此操作中，一抗腐蝕 劑被施於薄籽晶層上以預防進一步之氧化。在此實施例 中，，抗腐蝕劑最好係一保護媒介，其可在操作35〇之電鍍 執行之前，減慢或進一部防止銅籽晶層之氧化。一旦操作 350之電鍍執行之後，即施以一化學機械研磨以便移除介 電層上過量之表體銅、過量之籽晶層、與阻障層，至此， 一銅内連線與通孔之網絡即形成於介電層之中。 以上所述’係用於方便說明本發明之較佳實施例，而 非將本發明狹義地限制於該較佳實施例。凡依本發明所做 之任何變更、增減、次序對調、以及實質上之相等，皆屬 本發明申請專利之範圍。例如，雖然上述實施例中所提及 之清洗槽，亦可以刷洗箱代替，該刷洗箱包含包含用以擦 洗晶圓之刷狀物，以便執行本發明之氧化物移除及/或各 種保護之操作。此外，上述之各實施例可施於任何尺寸與 t狀之晶圓，諸如2〇〇_、300顏、或更大尺寸者，所以， 諸如此類之變更、增減、次序對調、與實質上之相等皆屬 本發明之申請專利範圍。

第18頁 469585 圖式簡單說明 上述本發明之目的、優點和特色由以下較佳實施例之 詳細說明、並參考圖式當可更加明白，其中： 圖1A與1B之橫剖面圖係用以顯示一具有一阻障層之圖 案化介電層，一形成於阻障層上之銅籽晶層，與一形成之 銅填充層。 圖2A係根據本發明所得之製程系統圖，其包含一籽晶 層沉積室與一電鍍設備。 圖2B係用以顯示發明另一實施例中之一電鍍設備。 圖2C係用以顯示本發明另一實施例中之另一電鍍設 備，其中之籽晶層處理模組包含二分離之次模組，用以處 理電鍍進行前之銅籽晶層。 圖3A係本發明一實施例中之製程操作的流程圖，該製 程操作係用以在一電鍍模組中之一表體銅填充操作執行之 前，先預處理一用於銅内連線之銅籽晶層。 圖3B係本發明另一實施例之流程圖。 圖3C係本發明另一實施例之流程圖。 符號說明 1 0 0〜介電層 1 0 2〜通孔孔 104〜渠溝 1 0 5〜阻障層 1 0 6 ~籽晶層 1 0 6 a ~銅籽晶層

第19頁 4 b 9 5 8 5 圖式簡單說明 106b〜部位 1 0 8〜表體銅填充 11 0〜側壁 2 0 0〜製程系統圖 2 0 2 ~沉積室 203，203’ ，203、設備 2 0 [模組 204a，204b，204c，204d〜槽 206〜電鍍模組 2 0 9〜停駐區 21 0〜晶舟 2 I 2〜晶舟 300，300’ ，300 N〜製程操作流程圖 302，304，305，3 0 6，308，310，312~ 操作 32 0，323，324，326，328，330，332〜操作 340，342，343，344，346，348，350，352〜操作

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Claims (1)

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   一介電層中產生半導體内連線特徵構造之 六、申請專利範圍 1. 一種在 方法，包含： 將一銅籽晶層沉積至介電層上，及沉積入於其上具有 一阻障層之介電層的蝕刻特徵構造中； 處理銅籽晶層以移除銅籽晶層上之一氧化層；以及 電鑛一銅填充層於被處理之銅籽晶層上，此銅填充層 被配置成可填充於介電層之蝕刻特徵構造。 2. 如申請專利範圍第1項之在一介電層中產生半導 體内連線特徵構造之方法，其中，銅籽晶層之沉積係於一 化學氣相沉積室或一物理沉積室中執行，JL該沉積形成一 較厚之銅層於阻障層之一底表面上、與〆較薄之銅層於蝕 刻特徵構造之侧壁上。 3· 如申請專利範圍第2項之在一介電層中產生半導 體内連線特徵構造之方法，其中，一旦鋼籽晶層之沉積完 成’即將該銅籽晶層曝露於造成較厚層與較薄層之氧化的 大氣環境中。 ' 4. 如申請專利範圍第1項之在—介電層中產生半導 體内連線特徵構造之方法，其中，對鋼耔晶層之處理包 含； 在執行電鍍之前先施加一溶液至鋼抒晶層之表面，該 溶液包含去離子水、一有機化合物、與一氟化物，並混合 於一酸性ΡΗ環境中。 、 5. 如申請專利範圍第4項之在—介電層中產生半導 體内連線特徵構造方法，其中，該有機化合物係一有機

   4- b 9 5 B 5 六、申請專利範圍 酸。 6. 如申請專利範圍第5項之在一介電層中產生半導 體内連線特徵構造之方法，其中，該有機酸係為檸檬酸 (citric acid)、蘋果酸（malic acid)、丙二酸（malonic acid)、與 丁二酸（succinic acid)其中之一。 7. 如申請專利範圍第4項之在一介電層中產生半導 體内連線特徵構造之方法，其中，氟化物係氫氟酸 (hydrofluoric acid)、氟化銨（龍4卩）。 8·如申s青專利範圍第1項之在一介電層中產生半導 體内連線特徵構造之方法，纟中，銅舒晶層之處理包含： f J行電鍍之前先施加一溶液至銅籽晶層之表面，該 溶，包含混，、在去，子水中之氫氟酸(HF)、檸檬酸 (citric acid)、與氨（amm〇nia)。 9.如申請專利範圍第8項之/ 人雨《丄 體内連線特徵構造之方法，其φ 一介電層中產生半導 一起完成者Υ ’該處理係在現場與電鍍 10. 如申請專利範圍第！項 體内連線特徵構造之方法，其 一介電層中產生半導 一起完成者。 、T ’該處理係在現場與電鍍 11. 如申請專利範圍第I項 體内連線特徵構造之方法，复 在一介電層中產生半導 施加一稀釋於去離子水中該處理包含· 層；及 之酸以移除銅籽晶層之氧化 I —稀五環（azoles)溶液 在移除氧化層之後，施加—

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   於銅籽晶層之上，該—氮二烯五環溶液會在鋼籽晶層 成一可減緩氧化物之成長的保護層。 12. 如申請專利範圍第11項之在一介電層令 體内連線特徵構造之方法’其中，該一氮― ^ ^ 开τ 热虱一烯五環溶液係 本！二唑[(Benzotriazole(BTA))。 13. —種在一介電層中產生半導體内連線特徵構造 方法，包含： 沉積一銅籽晶層於一阻障層上，該阻障層係形成於介 電層上並形成於介電層之高縱橫比的蝕刻特徵構造中；、 處理銅籽晶層以移除鋼籽晶層上之一氧化層，該處理 用以預防非氧化銅自銅籽晶層移除；以及 填充一銅表體層於被處理過之鋼籽晶層上，該銅表體 層用來填充於介電層之高縱橫比的蝕刻特徵構造。 14. 如申请專利範圍第13項之在一介電層中產生半導 體内連線特徵構造之方法，其中，銅表體層之填充係執行 於一電鍍模組中。 '、灯 15. 如申請專利範圍第13項之在一介電層中產生半導 體内連線特徵構造之方法，其中，該處理包含： 施加一稀釋於去離子水中之酸以移除銅籽晶層之氧化 層。 16. 如申請專利範圍第15項之在一介電層中產生半導 體内連線特徵構造之方法，其中，該稀釋於去離子水中之 酸並以氫氧化氨（NH40H)加以緩衝。 17. 如申请專利範圍第13項之在一介電層中產生半導

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   體内連線特徵構造之方法，其中，該處理包含： 緊接於銅表體層填充至被處理銅籽晶層上之前，先施 加一包含氳氟酸（HF)、檸檬酸（citric acid)、與氩氧化 氨之溶液。 18 ‘如申請專利範圍第15項之在一介電層中產生半導 ，内連線特徵構造之方法，其中，該處理與填充係於現場 執行。 1 9·—種銅内連線之製造設備，包含： 一沉積機台，用以沉積一銅籽晶層於一阻障層之上， 該阻障層加襯於一基板之一介雷屉鱼 ^ ^ u )丨电增興該介電層的蝕刻特徵 構造上， 氧化銅層移除於 m 一處理模組，用以接受基板與將 狩晶層之上；以及 一電錢模組，其現場連接於處理模 配置成可填充表體銅於被處理銅籽晶層上偽該電鍍模被 蝕刻特徵構造。 #aa層上與填充介電層之 銅内連線之製造設備’ 鍍模級中定義一共通之 之 電 2 0，如申請專利範圍第1 9項 其中，現場連接係在處理模組與 環境。 21·如申請專利範圍第19項之銅内 其中，該處理模組係一氧化銅移除槽，線之製造設備， 電鍍槽。 而該電鍍模組係一 22.如申請專利範圍第1 9項之鋼内 其中，該氧化鋼移除槽包含一稀釋於遂線之製造設備 、離子水中之酸。

   第24頁 469585 六、申請專利範固 3.如申請專利範圍第19項之銅内連線之製造設備， Ϊ;二氧化銅移除槽包細、檸檬酸(1=二⑻、 氣氧化氨（ΝΗ4〇Η)、與去離子水。 其24,如申請專利範圍第19項之銅内連線之製造設備， 、τ，該設僙進一步包含： 子Α二介於處理模組與電鍍模組之去離子水模組，該去離 7模組被配置成可移除在電鍍模組中電鍍前用以處 $之化學物質。 25·如申請專利範圍第19項之銅内連線熨造設備， 其中，該設備進一步包含： ~介於處理模組與電鍍模組間之減緩氧化物成長模 組。 2 6 ·如申請專利範圍第1 9項之鋼内連線之製造設備， 其中’該減緩氧化物成長模組包含一保護媒介。 27·如申請專利範圍第26項之鋼内連線之製造設備， 其中，該保護媒介係·——氮二烯五環（az〇le)族之一員。

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