本公开的实现方式涉及锌自形成层,以及相关的方法、装置和系统。
背景技术:
1、典型的当前双镶嵌工艺流程包括在用cu进行通孔金属化之前沉积阻挡层/衬层(例如tan/ta、tin/ti等)。阻挡层/衬层堆叠件提高了cu与氧化物/低k电介质之间的粘附性,还起到了阻止电迁移的作用。阻挡层/衬层还充当cu的扩散阻挡层,因此对于可靠性是必需的。但是,衬层/通孔界面处的阻挡层/衬层堆叠件具有高电阻性,并会随着通孔尺寸的缩小而阻止进一步缩放。
2、目前,正在探索通过使用无电镀钴工艺的预填充作为替代方法。尽管与基线相比,这会降低通孔电阻,但由于钴与氧化物/低k电介质之间没有界面粘附性和扩散阻挡层,因此仍然存在可靠性问题。尽管铜通孔预填充在技术上是可行的,但由于铜与电介质之间的粘附性差而使可靠性不合格。
技术实现思路
1、本公开的实现方式提供了用于使用m-zn合金进行通孔金属化的工艺流程,其中m=cu、co或ni。金属(m)掺杂有在热处理时将被驱动到金属氧化物界面的负电性元素(例如,在某些实现方式中的zn含量约为1至30原子百分比;在某些实现方式中为约1至20原子百分比;在某些实现方式中为约1至5原子百分比),其中其形成硅酸盐扩散阻挡层。这样可以通过减少通孔电阻和通孔可靠性来实现后端缩放,通孔电阻和通孔可靠性是未来技术节点的主要瓶颈。
2、在一些实现方式中,提供了一种方法,其包括:在衬底上执行沉积工艺,所述沉积工艺被配置为在所述衬底上的特征中沉积铜层,所述铜层以小于约30%的原子百分比掺杂有锌;在沉积所述铜层之后,对所述衬底进行退火,其中所述退火被配置为导致所述锌迁移至所述铜层和所述衬底的氧化物层的界面,所述锌的所述迁移在所述界面处产生抑制所述铜层的电迁移的粘附性阻挡层。
3、在一些实现方式中,所述特征在所述铜层的所述沉积之前没有包括阻挡层。
4、在一些实现方式中,所述衬底的所述退火导致所述锌在所述界面处与氧键合以形成所述阻挡层。
5、在一些实现方式中,所述衬底的所述退火在小于约350摄氏度的温度下执行。
6、在一些实现方式中,所述沉积工艺由配置为共沉积铜和锌的无电沉积工艺限定。
7、在一些实现方式中,所述特征是通孔,并且其中,所述方法限定被配置为用所述铜层部分填充所述通孔的预填充操作。
8、在一些实现方式中,沿着所述通孔的侧壁限定所述铜层和所述氧化物层的所述界面。
9、在一些实现方式中,提供了一种方法,其包括:在衬底上执行沉积工艺,所述沉积工艺配置为在所述衬底上的特征中沉积金属层,所述金属层由铜、钴或镍中的一种或多种组成,并且其中所述金属层掺杂有原子百分比小于约5%的锌;在沉积所述金属层之后,对所述衬底进行退火,其中所述退火被配置为导致所述锌迁移到所述金属层和所述衬底的氧化物层的界面,所述锌的所述迁移在所述界面处产生抑制所述金属层的电迁移的阻挡层。
10、在一些实现方式中,所述特征在所述金属层的所述沉积之前没有包括阻挡层。
11、在一些实现方式中,所述衬底的所述退火导致所述锌在所述界面处与氧键合以形成所述阻挡层。
12、在一些实现方式中,在小于约350摄氏度的温度下执行所述衬底的所述退火。
13、在一些实现方式中,所述沉积工艺由无电沉积工艺限定。
14、在一些实现方式中,所述特征是通孔,并且其中,所述方法限定预填充操作,所述预填充操作被配置为用所述金属层部分填充所述通孔。
15、在一些实现方式中,沿着所述通孔的侧壁限定所述金属层和所述氧化物层的所述界面。
16、在一些实现方式中,一种方法,其包括:在衬底上执行第一沉积工艺,所述第一沉积工艺被配置为在所述衬底上的特征中沉积铜层;在所述衬底上执行第二沉积工艺,所述第二沉积工艺被配置为在所述铜层上方沉积保形的锌层;对所述衬底进行退火,其中,将所述退火配置为导致所述锌迁移至所述铜层和所述衬底的所述氧化物层的界面,所述锌的所述迁移在所述界面处产生抑制了所述铜层的电迁移的阻挡层。
17、在一些实现方式中,在沉积所述铜层之前,所述特征没有包括阻挡层。
18、在一些实现方式中,所述衬底的所述退火导致所述锌在所述界面处与氧键合以形成所述阻挡层。
19、在一些实现方式中,在小于约350摄氏度的温度下执行对所述衬底的所述退火。
20、在一些实现方式中,所述第一沉积工艺由被配置为沉积铜的无电沉积工艺限定。
21、在一些实现方式中,所述特征是通孔,并且其中,所述方法限定被配置为用所述铜层部分填充所述通孔的预填充操作。
22、在一些实现方式中,沿着所述通孔的侧壁限定所述铜层和所述氧化物层的所述界面。
23、在一些实现方式中,提供了一种方法,其包括:在衬底上执行电化学原子层沉积(eald)工艺,所述eald工艺被配置为在衬底上的特征中沉积保形的铜种子层,所述铜种子层以小于约5%的原子百分比掺杂锌;在铜种子层上沉积铜填充物;在沉积铜填充物之后,对衬底进行退火,其中退火被配置为引起锌迁移至铜种子层和衬底的氧化物层的界面,锌的迁移在界面处产生抑制铜电迁移的阻挡层。
1.一种在衬底上执行沉积的方法,其包括:
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述衬底的所述退火导致所述锌在所述界面处与氧键合以形成阻挡层。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,所述衬底的所述退火在小于350摄氏度的温度下执行。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,所述特征是通孔,并且其中,所述方法限定被配置为用所述铜层部分填充所述通孔的预填充操作。
5.根据权利要求4所述的方法,其中,沿着所述通孔的侧壁限定所述钌层和所述氧化物层的所述界面。
6.一种在衬底上执行沉积的方法,其包括:
7.根据权利要求6所述的方法,其中,所述衬底的所述退火导致所述锌在所述界面处与氧键合以形成阻挡层。
8.根据权利要求6所述的方法,其中,在小于350摄氏度的温度下执行所述衬底的所述退火。
9.根据权利要求6所述的方法,其中,所述特征是通孔,并且其中,所述方法限定预填充操作,所述预填充操作被配置为用所述金属层部分填充所述通孔。
10.根据权利要求9所述的方法,其中,沿着所述通孔的侧壁限定所述钌层和所述氧化物层的所述界面。
11.一种在衬底上执行沉积的方法,其包括:
12.根据权利要求11所述的方法,其中,所述衬底的所述退火导致所述锌在所述界面处与氧键合以形成阻挡层。
13.根据权利要求11所述的方法,其中,在小于350摄氏度的温度下执行对所述衬底的所述退火。
14.根据权利要求11所述的方法,其中,所述特征是通孔,并且其中,所述方法限定被配置为用所述铜层部分填充所述通孔的预填充操作。
15.根据权利要求14所述的方法,其中,沿着所述通孔的侧壁限定所述钌层和所述氧化物层的所述界面。
