亞州圣克拉拉市的應(yīng)用材料公司。
[0020] 在一個(gè)實(shí)施方式中，可使用物理氣相沉積（PVD)、化學(xué)氣相沉積（CVD)或原子層 沉積（ALD)沉積工藝形成阻擋層120。阻擋層120可為單個(gè)沉積層或多個(gè)沉積層，含有釕 (Ru)、鈦（Ti)、氮化鈦（TiN)、鎢（W)、氮化鎢（WN)、鉭（Ta)、氮化鉭（TaN)或含有這些材料的 其他合金。在一些實(shí)施方式中，單個(gè)沉積層或多個(gè)沉積層堆疊可含有氧化層。在一些實(shí)施 方式中，氧化層可為如圖1B所示的氧化層114。氧化層可為含有氧化硅或二氧化硅的層。 氧化硅層或二氧化硅層可充當(dāng)絕緣層?？墒褂肅VD工藝沉積氧化硅層或二氧化硅層。在一 個(gè)實(shí)施方式中，多個(gè)沉積層堆疊可具有含有二氧化硅的第一層和含有TaN的第二層。二氧 化娃可衍生自正娃酸四乙酯（tetraethylorthosilicate，TE0S)。在一些實(shí)施方式中，所沉 積的阻擋層120可為從約5;〇〇A至約2000A的厚度。在一些實(shí)施方式中，所沉積的阻擋 層120可為從約1000Λ至約1500A的厚度。
[0021] 在存在氧化層114的一些實(shí)施方式中，阻擋層120沉積在氧化層114上方。在不 存在114的一些實(shí)施方式中，阻擋層120直接沉積在場(chǎng)區(qū)域105上。
[0022] 在方塊240處，移除阻擋層120的一部分以暴露特征結(jié)構(gòu)102的底表面110,如圖 1D所示。可使用蝕刻工藝（例如，反應(yīng)性離子蝕刻工藝或?yàn)R射蝕刻工藝）從底表面110移 除阻擋層。在一些實(shí)施方式中，可定向蝕刻阻擋層120的暴露表面以從特征結(jié)構(gòu)102的底表 面110移除阻擋層120,從而暴露硅基板100的硅材料。在定向蝕刻工藝期間，硅基板100 的場(chǎng)區(qū)域105上的阻擋層120可被薄化或被完全移除。箭頭124'表示氣體離子移動(dòng)的方 向，所述氣體離子移動(dòng)是由于處理期間基板的基板表面附近產(chǎn)生電場(chǎng)，從而導(dǎo)致在定向蝕 刻工藝期間氬氣與阻擋層120的頂部（平坦）表面碰撞。箭頭124〃類似地示出特征結(jié)構(gòu) 102的底表面110處的氣體離子移動(dòng)的方向。沿側(cè)壁108的阻擋層120可被薄化，但不受蝕 刻工藝的實(shí)質(zhì)影響，且因此在蝕刻工藝完成后，側(cè)壁108上方所沉積的阻擋層120仍保持完 整。盡管剩余的薄阻擋層120可提供導(dǎo)電路徑，但薄阻擋層的電阻通常極高，且因此在場(chǎng)區(qū) 域105和/或側(cè)壁108上將不存在顯著量的鍍敷，從而提供自下而上填充。
[0023] 在方塊250處，在特征結(jié)構(gòu)102的底表面110處的暴露硅上沉積金屬種晶層130， 如圖1E所示。可使用物理氣相沉積（PVD)、化學(xué)氣相沉積（CVD)、無(wú)電沉積（electroless deposition)或原子層沉積（ALD)沉積工藝在底表面110上沉積金屬種晶層130。在一些 實(shí)施方式中，可在與上文所描述的阻擋層沉積工藝相同的沉積腔室中進(jìn)行金屬種晶層130 沉積工藝。在一些實(shí)施方式中，金屬種晶層130可為銅（Cu)層、釕（Ru)層、鈀（Pd)層、鎳 (Ni)層、鈷（Co)層或含有這些元素之一或更多者的合金層。在一些實(shí)施方式中，所沉積的 金屬種晶層130為從約10nm至約250nm的厚度。在一些實(shí)施方式中，所沉積的金屬種晶層 130為從約100nm至約200nm的厚度。
[0024] 在金屬種晶層130為鎳層的一些實(shí)施方式中，可使用無(wú)電鍍敷工藝沉積鎳層。硅 表面的制備可包括氫氟酸蝕刻和SC-1浸泡（dip)的至少一者以再生長(zhǎng)化學(xué)氧化物，相信 再生長(zhǎng)化學(xué)氧化物產(chǎn)生更好的粘附性。無(wú)電鎳鍍敷溶液可包含鎳源（例如，NiS04)、還原劑 (例如，NH4F)和DI水。無(wú)電鍍敷溶液可具有從約5至約6的pH?？稍?5攝氏度或以上的 溫度下執(zhí)行無(wú)電鎳沉積工藝，且具有可選的攪拌，諸如刺穿攪拌（impalementstrring)或 超聲波處理。
[0025] 在方塊260處，視情況，可將金屬種晶層130退火以在特征結(jié)構(gòu)102的底表面110 處形成金屬硅化物層（未示出）。金屬硅化物層包括金屬種晶層130的至少一部分和含硅 基板100的至少一部分。示例性的退火工藝包括熱退火工藝（例如，RTP)、激光退火工藝 (諸如毫秒退火工藝、納秒退火工藝和微秒退火工藝）和閃光燈退火工藝?？赏ㄟ^(guò)在從約 400攝氏度至低于1200攝氏度的范圍內(nèi)的一溫度下退火來(lái)形成金屬硅化物層。可通過(guò)在從 約700攝氏度至低于1000攝氏度的范圍內(nèi)的一溫度下退火來(lái)形成金屬硅化物層。
[0026] 在方塊270處，通過(guò)使電流流經(jīng)基板100的背側(cè)106的電鍍工藝用金屬層140自 下而上填充特征結(jié)構(gòu)102,如圖1F所示。在一些實(shí)施方式中，較佳地從特征結(jié)構(gòu)102的底 部處的金屬種晶層130填充特征結(jié)構(gòu)102,直至該層與場(chǎng)區(qū)域105大致齊平（例如，自下而 上填充）。在一些實(shí)施方式中，金屬層140可為銅（Cu)層、鈷（Co)層、鎳（Ni)層、銀（Ag) 層或含有這些元素之一或更多者的合金層。在一些實(shí)施方式中，使用多層填充工藝填充特 征結(jié)構(gòu)102,在所述多層填充工藝中按順序沉積兩個(gè)或更多個(gè)層以填充特征結(jié)構(gòu)102。下文 參照?qǐng)D3和圖4描述示例性的自下而上填充電鍍工藝。大體而言，可使用含有一個(gè)或更多 個(gè)金屬離子源的電鍍沉積溶液沉積金屬層140,所述溶液允許沉積含有一種或更多種金屬 的層。在一個(gè)實(shí)施方式中，金屬離子之一是銅離子并且其他金屬離子是選自由以下元素組 成的組中的一種金屬：鋁（A1)、銦（In)、鉬（Mo)、鎢（W)、錳（Μη)、鈷（Co)、錫（Sn)、鎳（Ni)、 鎂（Mg)、錸（Rh)、鈹（Be)、磷（P)、硼（B)、鎵（Ga)或釕（Ru)。在一些實(shí)施方式中，使用從約 0. 5安培至2安培的電流。在一些實(shí)施方式中，沉積偏壓大體上具有從約0. 0005A/cm2至約 0. 01A/cm2或更小的電流密度。
[0027] 在處理工序200的一些實(shí)施方式中，可通過(guò)使用材料移除工藝（諸如電化學(xué)工藝 或化學(xué)機(jī)械拋光工藝（CMP))從場(chǎng)區(qū)域105移除阻擋層120。在一些實(shí)施方式中，可在方塊 240的工藝期間從場(chǎng)區(qū)域105移除阻擋層120。在一些實(shí)施方式中，此工藝方塊包括在執(zhí)行 金屬層140的沉積后移除任何過(guò)度鍍敷的殘留物（leftover)的工藝。亦可將基板100暴 露于清潔工藝，以移除任何鍍敷溶液和/或濕式接觸溶液。清潔工藝可包括旋轉(zhuǎn)、清洗和干 燥的至少一者。
[0028] 圖3圖示可用于執(zhí)行本文所描述的沉積工藝的電鍍單元300的示意性截面圖。圖 4圖示可用于執(zhí)行本文所描述的沉積工藝的電鍍單元300的另一示意性截面圖。除使用濕 式接觸溶液外，圖3的電鍍單元300與圖4的電鍍單元300相同。亦應(yīng)理解，圖3和圖4所 示的濕式接觸溶液為示例性的。電鍍單元300包括濕式接觸溶液隔室310和鍍敷溶液隔 室320,基板100置于兩個(gè)隔室之間。盡管在圖3中將電鍍單元300描繪為具有垂直定向 (即，基板具有垂直定向），但亦應(yīng)理解，電鍍單元可具有水平定向，其中將濕式接觸溶液隔 室310設(shè)置于鍍敷溶液隔室320下方。
[0029] 在鍍敷溶液隔室320內(nèi)設(shè)置可溶陽(yáng)極330。可溶陽(yáng)極330通常包括待鍍敷于基板 100上的材料。舉例而言，在將銅鍍敷于基板100上的一些實(shí)施方式中，可溶陽(yáng)極包括銅并 將銅離子供應(yīng)至鍍敷溶液隔室320內(nèi)的鍍敷溶液中。
[0030] 在濕式接觸溶液隔室內(nèi)設(shè)置不可溶電極340。不可溶電極通常包括相對(duì)于濕式接 觸溶液隔室內(nèi)的工藝化學(xué)品為惰性的材料。在一些實(shí)施方式中，不可溶電極340包括摻硼 碳（borondopedcarbon,BDC)〇
[0031] 可將電鍍單元300耦接至功率源360,以便向電鍍單元300的各個(gè)部件供應(yīng)功率。 功率源360可為RF源或DC源?？蓪⒐β试?60與控制器370耦接。可將控制器370與電 鍍單元300耦接以控制電鍍單元300的操作。控制器370可包括一個(gè)或更多個(gè)微處理器、 微型計(jì)算機(jī)、微控制器、專用硬件或邏輯和上述這些的組合。
[0032] 可將鍍敷溶液隔室320與第一流體供應(yīng)器364耦接，以便將預(yù)混合鍍敷溶液或用 于形成鍍敷溶液的前驅(qū)物供應(yīng)至鍍敷溶液隔室320?？蓪袷浇佑|溶液隔室310與第二流 體供應(yīng)器366耦接，以便將濕式接觸溶液和任何額外添加劑供應(yīng)至濕式接觸溶液隔室310。
[0033] 在一些實(shí)施方式中，濕式接觸溶液包含導(dǎo)電溶液，所述導(dǎo)電溶液能夠?qū)㈦娏鱾鬟f 至基板的背側(cè)。在一些實(shí)施方式中，濕式接觸溶液包含電解質(zhì)。在一些實(shí)施方式中，濕式接 觸溶液包括導(dǎo)電酸。相信導(dǎo)電酸從晶片的背側(cè)移除硅并提