半导体制程系统以及方法与流程

1.本公开实施例是关于一种原位执行钝化层沉积和去除的半导体制程系统以及方法。


背景技术：

2.一些电子装置(例如处理器、存储器装置或其他类型的电子装置)包括中段制程(mid-end-of-line，meol)区域，中段制程区域将前段制程(front end of line，feol)区域中的晶体管电性连接至后段制程(back-end-of-line，beol)区域。后段制程区域或中段制程区域可包括介电层以及形成在介电层中的栓塞孔。栓塞可包括一种或多种用于电性连接的金属。


技术实现要素：

3.如以下进一步详细描述的，本文中一些实施例提供了一种系统。此系统包括第一腔室配置以在晶圆上执行清洗制程。此系统包括更包括第二腔室，配置以在晶圆上沉积钝化层。此系统包括第三腔室，配置以在晶圆上沉积目标层。此系统更包括第四腔室，配置以从晶圆蚀刻钝化层。此系统包括传送机构，配置以在第一腔室、第二腔室、第三腔室以及第四腔室之间移动晶圆。此系统更包括主机架(mainframe)，包围第一腔室、第二腔室、第三腔室、第四腔室以及传送机构，且配置以在晶圆在第一腔室、第二腔室、第三腔室以及第四腔室之间移动的期间维持真空环境。
4.如以下进一步详细描述的，本文中一些实施例提供了一种方法。此方法包括将晶圆提供至系统的主机架中，其中主机架配置以维持真空环境。此方法更包括在系统的第一腔室中的晶圆上执行清洗制程。此方法包括在真空下将晶圆移动至主机架中的系统的第二腔室。此方法更包括在第二腔室中的晶圆上形成钝化层。此方法包括在真空下将晶圆移动至主机架中的系统的第三腔室。此方法更包括在第三腔室中的晶圆上形成目标层。此方法包括在真空下将晶圆移动至主机架中的系统的第四腔室。此方法更包括从第四腔室中的晶圆蚀刻钝化层。
5.如以下进一步详细描述的，本文中一些实施例提供了一种方法。此方法包括清洗晶圆，晶圆具有金属层、至少一蚀刻终止层(etch stop layer，esl)以及介电层，其中介电层包括凹陷部分，使得金属层至少部分暴露。此方法更包括在金属层的暴露部分上形成钝化层，其中钝化层在不干扰晶圆周围的真空环境的情况下形成。此方法包括在凹陷部分的侧壁上形成目标层，其中钝化层防止目标层在凹陷部分的底部表面上形成，且其中目标层在不干扰晶圆周围的真空环境的情况下形成。此方法更包括从晶圆蚀刻钝化层，其中钝化层在不干扰晶圆周围的真空环境的情况下被蚀刻。
附图说明
6.根据以下的详细说明并配合所附图式做完整公开。应注意的是，根据本产业的一
般作业，图示并未必按照比例绘制。事实上，可能任意的放大或缩小元件的尺寸，以做清楚的说明。
7.图1是本文中示例性半导体制程工具的图示。
8.图2是本文中使用在图1的半导体制程工具中的示例性缓冲器组件的图示。
9.图3是本文中使用在图1的半导体制程工具中的示例性传送机构组件的图示。
10.图4a到图4c是本文中使用在图1的半导体制程工具中的示例性等离子体组件的图示。
11.图5是本文中使用在图1的半导体制程工具中的示例性前驱物组件的图示。
12.图6a到图6e是本文中示例性实施例的图示。
13.图7是本文中图1的一个或多个装置的示例性组件的图示。
14.图8是示例性制程的流程图，此制程与使用本文中半导体制程工具的形成以及去除钝化层相关。
15.其中，附图标记说明如下：
16.100：沉积系统
17.101，103：缓冲器
18.102：主机架
19.105：初始腔室
20.107：过渡腔室/第一过渡腔室
21.109：第二过渡腔室
22.111：第一腔室
23.113：第二腔室
24.115：第三腔室
25.117：第四腔室
26.119：控制器
27.121：光学感测器
28.200，300，400，410，420，500：示例
29.201，311，313，315，317，319：载物台
30.203，205：泵/涡轮分子泵
31.301：晶圆
32.303：机械臂/传送机构
33.305，307：气幕泵
34.401，503：喷嘴
35.411：远程等离子体系统
36.421：直接等离子体系统
37.501：安瓿系统
38.505，509：供应器
39.507a，507b：气体管线
40.511：热罐
41.513：存储器
42.515：腔室
43.600：示例性实施例
44.601：金属层
45.603：蚀刻终止层
46.605：介电层
47.607：凹陷部分
48.609：钝化层
49.609a，609b，609c：污染物
50.611：目标层
51.613：导电结构
52.700：装置
53.710：总线
54.720：处理器
55.730：存储器
56.740：输入组件
57.750：输出组件
58.760：通讯组件
59.800：制程
60.810，820，830，840，850，860，870：方框
具体实施方式
61.以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例以实施本案的不同特征。以下的公开内容叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以简化说明。当然，这些特定的范例并非用以限定。例如，若是本公开书叙述了一第一特征形成于一第二特征之上或上方，即表示其可能包含上述第一特征与上述第二特征是直接接触的实施例，亦可能包含了有附加特征形成于上述第一特征与上述第二特征之间，而使上述第一特征与第二特征可能未直接接触的实施例。另外，以下公开书不同范例可能重复使用相同的参考符号及/或标记。这些重复是为了简化与清晰的目的，并非用以限定所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。
62.此外，其与空间相关用词。例如“在
…
下方”、“下方”、“较低的”、“上方”、“较高的”及类似的用词，是为了便于描述图示中一个元件或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系。除了在图式中绘示的方位外，这些空间相关用词意欲包含使用中或操作中的装置的不同方位。装置可能被转向不同方位(旋转90度或其他方位)，则在此使用的空间相关词也可依此相同解释。
63.许多中段制程(meol)导电结构以及后段制程(beol)导电结构形成在氧化物层的凹陷中。然而，像铜这样的一些金属具有高扩散(或电迁移)速率，可能造成金属原子扩散至周围的介电材料中。这种扩散导致中段制程结构以及后段制程结构的阻抗率增加。增加的阻抗率可降低电子装置的电性性能。此外，扩散可能导致金属原子迁移至其他中段制程层或后段制程层，或甚至迁移至前段制程(feol)层，例如源极(source)互连或漏极(drain)互连(也称为源极/漏极通孔(source/drain vias or vds))以及/或栅极(gate)互连(也称为
栅极通孔(gate vias or vgs))，这可能造成半导体装置故障且降低制造良率。
64.因此，可沉积阻障层(例如氮化钛(tin)、氮化钽(tan)以及/或另一种类型的阻障层)以防止扩散。然而，当阻障层沉积在后段制程层之间或m1层和m0互连之间的界面时，阻障层会增加接触阻抗，这会降低电子装置的电性性能。另外或替代地，可沉积衬垫层(例如钴(co)、钌(ru)以及/或另一种类型的衬垫层)以降低导电结构的片阻抗以及/或表面粗糙度。然而，当衬垫层沉积在后段制程层之间或m1层和m0互连之间的界面时，衬垫层也会增加接触阻抗，这会降低电子装置的电性性能。
65.因此，钝化层可被用来减少或甚至防止阻障层以及/或衬垫材料在界面(例如，在其中形成导电结构的凹陷的底部表面)的沉积。然而，在形成阻障层以及/或衬垫层之前形成钝化层，以及在形成阻障层以及/或衬垫层之后去除钝化层，对导电结构增加了生产制程的时间。此外，钝化层的形成以及去除发生在分开的腔室中，这导致当在腔室之间转移具有凹陷的晶圆时，凹陷中具有杂质的风险提高。例如，当沉积钝化层时，暴露在界面的金属的氧化造成缺陷，使得阻障层可沉积在界面。因此，产能降低，且破坏晶圆的机会增加。
66.本文中一些实施例提供了使用半导体制程工具以原位(in situ)执行钝化层沉积和去除的技术和设备。例如，半导体制程工具可在预清洗制程腔室中的半导体结构上执行预清洗操作，以从半导体结构的各个表面(例如，凹陷的侧壁以及/或凹陷的底部表面)清洗蚀刻残留物以及氧化物。包括在半导体制程工具中的传送机构可将半导体结构转移至第一沉积腔室(例如，在不打破真空或去除真空的情况下)，在第一沉积腔室中，半导体制程工具在半导体结构的金属层之上的凹陷的底部表面沉积钝化层。传送机构将半导体结构转移至第二沉积腔室(例如，在不打破真空或去除真空的情况下)，在第二沉积腔室中半导体制程工具在凹陷的侧壁上沉积目标层。由于钝化层借由抵挡或防止目标层的材料的吸附而减少或阻挡目标层在凹陷中的金属层之上的形成，因此目标层的沉积是选择性的。传送机构将半导体结构转移至去除腔室(例如，在不打破真空或去除真空的情况下)，在去除腔室中，半导体制程工具从金属层去除钝化层。目标层保留在凹陷的侧壁上。因此，导电结构可随后形成在金属层上以及目标层上的凹陷中。
67.由于目标层在金属层上更薄，甚至不存在于金属层上，因此导电结构和金属层之间的接触阻抗降低。如此一来，改善了包括导电结构的装置的电性性能。此外，制程是在半导体制程工具中原位(in situ)执行的(例如，在不打破真空或去除真空的情况下)，这降低了生产时间以及导电结构中杂质的风险。如此一来，提高了产能，且降低了破坏晶圆的机会。
68.图1是本文中沉积系统100的示例的示意图。沉积系统100可配置以使用在半导体制程环境中，例如半导体代工厂或半导体制造生产单位。
69.如图1所显示，沉积系统100包括一个或多个缓冲器，例如缓冲器101以及缓冲器103。缓冲器101和103可各自包括密封腔室(例如，如结合图2所描述的)，密封腔室在沉积系统100执行的制程之间接收晶圆。缓冲器101和103可允许晶圆在沉积系统100执行的制程之后除气。另外，在一些实施例中，缓冲器101和103可提供吹扫(purge)气体，以去除由沉积系统100执行的先前制程的副产物。
70.尽管使用两个缓冲器来描述，但是替代性实施例包括单个缓冲器，以节省空间、电力以及硬件。其他替代性实施例包括附加的缓冲器(例如，三个缓冲器、四个缓冲器等等)，
以进一步减少制程之间晶圆污染的机会。
71.如图1所显示，沉积系统100包括主机架102，主机架102配置以在晶圆移动通过沉积系统100时维持真空环境。主机架102可维持至少10-7
托(torr)的真空环境。借由选择至少10-7
托的真空度，减少晶圆被污染的机会以及/或减少制程之间(例如，在除气期间)交叉污染的机会。
72.为了进一步防止晶圆的污染，沉积系统100包括一个或多个过渡腔室，例如初始腔室105、第一过渡腔室107以及第二过渡腔室109。初始腔室105可接收晶圆，且产生真空环境，以使晶圆可开始由沉积系统100进行制程。相似于缓冲器101和103，第一过渡腔室107以及第二过渡腔室109可各自包括密封腔室(例如，如结合图2所描述的)，密封腔室在由沉积系统100执行的制程之间接收晶圆。第一过渡腔室107以及第二过渡腔室109可各自维持至少10-7
托的真空环境。借由选择至少10-7
托的真空度，减少晶圆被污染的机会以及/或减少制程之间(例如，在除气期间)交叉污染的机会。
73.尽管使用初始腔室以及两个过渡腔室来描述，但替代性实施例包括单个过渡腔室，以节省空间、电力以及硬件。其他替代性实施例包括附加的过渡腔室(例如，三个过渡腔室、四个过渡腔室等等)，以进一步减少制程之间晶圆污染的机会。
74.如图1中进一步所显示，沉积系统100包括一个或多个沉积腔室，例如第一腔室111、第二腔室113、第三腔室115以及第四腔室117。第一腔室111、第二腔室113、第三腔室115以及第四腔室117可各自包括接收且进行制程晶圆的密封腔室。第一腔室111、第二腔室113、第三腔室115以及第四腔室117可各自维持至少10-10
托的真空环境。借由选择至少10-10
托的真空度，晶圆可在没有显著污染的情况下进行制程(例如，比将对应装置的性能衰减的性能阈值的污染更少)。
75.在一些实施例中，第一腔室111在晶圆上执行清洗制程。例如，第一腔室111可使用经由喷嘴(例如，如结合图4a所描述的)输送的气体，例如氢气、氩气以及/或氦气，来清洗晶圆。另外或替代地，第一腔室111可使用从远程等离子体系统或直接等离子体系统接收的等离子体(例如，如分别结合图4b或图4c所描述的)，例如氢等离子体、氩等离子体以及/或氦等离子体，以清洗晶圆。因此，碳氟聚合物(例如cf
x
)以及/或介电复合物(例如siocf
x
)被去除。此外，晶圆上的已氧化的金属表面与气体以及/或等离子体反应，使得氧气被蒸汽化且去除。
76.在一些实施例中，第二腔室113在晶圆上暴露的金属表面上沉积钝化层。例如，第二腔室113可接收来自安瓿存储系统的前驱物材料，且使用喷嘴(例如，如结合图5所描述的)注入前驱物材料。钝化层可包括附着至金属(例如，借由展现亲水性性质)的第一锚定基团(anchor group)以及排斥其他材料(例如，借由展现疏水性性质)的第二锚定基团。作为替代，钝化层可使用偶极-偶极键或π键与金属键结。此外，钝化层不与介电材料或蚀刻终止层(etch stop layer，esl)材料键结，使得钝化层选择性地沉积在晶圆的暴露的金属上。例如，钝化层可包括氮基头基团、硫基头基团、磷基头基团、三唑衍生物、硫醇或硫醇衍生物。另外或替代地，钝化层可包括rc≡cr'形式的炔烃或rc＝cr'形式的烯烃，其中r为h
x
或c
xhy
。
77.在一些实施例中，第三腔室115在晶圆上暴露的介电表面上沉积目标层。例如，第三腔室115可接收来自安瓿存储系统的前驱物材料，且使用喷嘴(例如，如结合图5所描述的)注入前驱物材料。在一些实施例中，第三腔室115可同时提供前驱物以及反应气体，使得
目标层使用化学气相沉积(chemical vapor deposition，cvd)增长。作为替代，第三腔室115可提供前驱物，然后在提供反应气体之前执行吹扫(例如，使用氢气、氩气以及/或氦气)，使得目标层使用原子层沉积(atomic layer deposition，ald)增长。如上所述，钝化层排斥其他材料，例如用于目标层的前驱物，使得目标层不在晶圆的金属表面上增长。目标层可包括氮化物以及/或金属，否则会增加在晶圆的金属表面的阻抗。
78.在一些实施例中，第四腔室117从晶圆蚀刻钝化层。例如，第四腔室117可使用从远程等离子体系统或直接等离子体系统接收的等离子体(例如，如结合图4b或图4c所分别描述的)，例如氢等离子体、氩等离子体以及/或氦等离子体，以蚀刻钝化层。因此，晶圆的金属表面被暴露，使得导电结构(例如，中段制程以及/或后段制程导电结构)可在金属表面之上形成。
79.此外，如图1中所显示，沉积系统100可包括控制器119。虽然控制器119被描绘为单个处理器以节省电力以及空间，但是控制器119可替代性地包括多个处理器，以增加处理能力且减少延迟。控制器119可接收来自感测器的信号，感测器与缓冲器、过渡腔室以及/或沉积腔室相关。例如，控制器119可接收与缓冲器、过渡腔室以及/或沉积腔室的温度、压力以及/或其他环境因素相关的信号。控制器119可将指令传输至与缓冲器、过渡腔室以及/或沉积腔室相关的硬件。例如，控制器119可传输指令以在晶圆上执行清洗、沉积以及/或蚀刻。尽管控制器119被描述为在外部的，但是为了节省空间，控制器119可另外或替代地包括嵌入在沉积系统100的一个或多个其他组件中的集成电路。
80.如图1中进一步所显示，初始腔室105可包括至少一光学感测器121(例如，相机以及/或另一像素的集合，配置以产生与从晶圆反射的光的一个或多个性质相关的电性信号)。因此，控制器119可基于来自至少一光学感测器121的输出判定用于晶圆的清洗、沉积以及/或蚀刻的一个或多个参数。在一示例中，控制器119可辨识(例如，使用模型(例如类神经网络))与晶圆相关的污染程度，且基于污染程度判定与清洗制程相关的时间长度。另外或替代地，控制器119可辨识晶圆上暴露的金属区域的尺寸(例如，宽度或其他维度)，且基于尺寸判定与钝化层的沉积相关的时间长度。另外或替代地，控制器119可基于尺寸判定与目标层的沉积相关的时间长度。
81.另外或替代地，过渡腔室107以及/或过渡腔室109可包括至少一光学感测器(相机以及/或另一像素的集合，配置以产生与从晶圆反射的光的一个或多个性质相关的电性信号)。因此，控制器119可基于来自至少一光学感测器的输出来判定用于晶圆的清洗、沉积以及/或蚀刻的一个或多个参数。在一示例中，控制器119可辨识(例如，使用模型(例如类神经网络))晶圆上暴露的金属区域的尺寸(例如，宽度或其他维度)，且基于尺寸判定与钝化层的沉积以及或蚀刻相关的时间长度。另外或替代地，控制器119可基于尺寸判定与目标层的沉积相关的时间长度。
82.另外或替代地，缓冲器101以及/或缓冲器103可包括配置以检测浓度、湿度以及/或压力的残余气体分析器(residual gas analyzer，rga)。因此，当缓冲器101以及/或缓冲器103中的压力、污染物浓度以及/或湿度增加时，控制器119可指示真空泵(例如，结合图2描述的泵203)以及/或吹扫泵(例如，结合图2描述的泵205)以更高的速度运行。
83.如上所述，图1被提供作为示例。其他示例可能与关于图1所描述的不同。例如，为了便于解释，沉积系统100的某些装置以及/或组件未在图1中显示。与沉积系统100有关的
附加装置以及/或组件结合图2至图5描述。
84.图2是沉积工具(例如，图1的沉积系统100)内的缓冲组件的示例200的图示。如图2中所显示，示例200包括具有用于支撑晶圆的载物台201的缓冲器101。此外，示例200包括一个或多个泵，例如涡轮分子泵(turbomolecular pumps，tmps)203和205。这些装置将结合图1以及图7进一步详细描述。
85.当晶圆在制程之间时，缓冲器101可允许除气。因此，缓冲器101可包括维持缓冲器101中的真空环境的至少一输出泵(例如，涡轮分子泵203)。此外，在一些实施例中，缓冲器101包括引入吹扫气体(例如，氢气、氩气以及/或氦气)以帮助晶圆在制程之后除气的至少一吹扫泵(例如，涡轮分子泵205)。
86.如上所述，图2被作为示例提供。其他示例可能与关于图2所描述的不同。图2中所显示的装置的数量以及排列被作为示例提供。实际上，相较于图2中所显示的装置，可能有附加的装置、更少的装置、不同的装置或不同排列的装置。此外，图2中所显示的两个或多个装置可在单个装置内实施，或图2中所显示的单个装置可以多个分散的装置实施。另外或替代地，图2中所显示的一组装置(例如，一个或多个装置)可执行被描述为由图2中所显示的另一组装置执行的一个或多个功能。
87.图3是沉积工具(例如，图1的沉积系统100)内的转移机构的示例300的图示。如图3中所显示，示例300包括配置以抓取、移动以及释放晶圆(例如，晶圆301)的机械臂303。此外，示例300包括一个或多个泵，例如气幕泵305和307。这些装置结合图7进一步详细描述。
88.如图3中所显示，机械臂303可将晶圆301从缓冲器(例如，从缓冲器的载物台311)移动至沉积腔室中(例如，至第一腔室的载物台313上)。相似地，机械臂303可将晶圆301从沉积腔室移动至缓冲器中、从沉积腔室或缓冲器至主机架(例如，主机架102)中或从主机架至沉积腔室或缓冲器中。机械臂303可进一步将晶圆301从缓冲器或主机架转移至过渡腔室以及/或从过渡腔室至缓冲器或主机架。尽管显示使用单个机械臂以节省电力以及材料，但替代性实施例可包括附加的机械臂(例如，两个机械臂、三个机械臂等等)，使得在机械臂303没有沿着沉积系统100内的轨道或其他路径移动的情况下，晶圆301可在不同的沉积腔室之间移动。
89.在一些实施例中，如图3中所显示，缓冲器另外包括一个或多个泵(例如，泵305)，配置以在将晶圆301转移出缓冲器的期间提供气幕(例如，氢气、氩气、氦气以及/或另一种气体)。因此，当机械臂303移动晶圆301时，进入缓冲器101的环境的污染物(例如，来自晶圆301的除气)比较不会进入沉积腔室(或过渡腔室)。相似地，泵305可在将晶圆301转移至缓冲器中的期间提供气幕，以帮助防止来自沉积腔室(或过渡腔室)的污染物进入缓冲器的环境。
90.另外或替代地，沉积腔室(或过渡腔室)包括一个或多个泵(例如，泵307)，配置以在将晶圆301转移至沉积腔室(或过渡腔室)的期间提供气幕(例如，氢气、氩气、氦气以及/或另一种气体)。因此，当机械臂303移动晶圆301时，进入缓冲器的环境的污染物(例如，来自晶圆301的除气)比较不会进入沉积腔室(或过渡腔室)。相似地，泵307可在将晶圆301转移出沉积腔室(或过渡腔室)的期间提供气幕，以帮助防止来自沉积腔室(或过渡腔室)的污染物进入缓冲器的环境。
91.相似地，主机架可包括一个或多个泵，配置以在将晶圆301转移至主机架中(或从
主机架移出)的期间提供气幕(例如，氢气、氩气、氦气以及/或另一种气体)。
92.如上所述，图3被作为示例提供。其他示例可能与关于图3所描述的不同。图3中所显示的装置的数量以及排列被作为示例提供。实际上，相较于图3中所显示的装置，可能有附加的装置、更少的装置、不同的装置或不同排列的装置。此外，图3中所显示的两个或多个装置可在单个装置内实施，或图3中所显示的单个装置可以多个分散的装置实施。另外或替代地，图3中所显示的一组装置(例如，一个或多个装置)可执行被描述为由图3中所显示的另一组装置执行的一个或多个功能。
93.图4a到图4c分别是沉积工具(例如，图1的沉积系统100)内的沉积腔室的示例400、410和420的图示。如图4a到图4c所显示，示例400、410和420各自包括配置以支撑晶圆301的载物台313。此外，示例400、410和420各自包括配置以将气体以及/或等离子体提供至沉积腔室中的喷嘴401。这些装置结合图1进一步详细描述。
94.在图4a的示例400中，喷嘴401将气体(例如，来自存储系统)提供至沉积腔室中。如图4b中进一步所显示，示例410包括远程等离子体系统411，使得喷嘴401将等离子体提供至沉积腔室中。如图4c进一步所显示，示例420包括直接等离子体系统421，使得喷嘴401将气体(例如，来自存储系统)提供至沉积腔室中，气体由直接等离子体系统421激发且转化为等离子体。例如，直接等离子体系统421可包括电气系统，在整个沉积腔室上产生大电压差，以激发由喷嘴401提供的气体。因此，如结合图1以及图8所描述，示例400、410和420可用来清洗晶圆301，且选择性地蚀刻钝化层。
95.如上所述，图4a到图4c被作为示例提供。其他示例可能与关于图4a到图4c所描述的不同。图4a到图4c中所显示的装置的数量以及排列被作为示例提供。实际上，相较于图4a到图4c中所显示的装置，可能有附加的装置、更少的装置、不同的装置或不同排列的装置。此外，图4a到图4c中所显示的两个或多个装置可在单个装置内实施，或图4a到图4c中所显示的单个装置可以多个分散的装置实施。另外或替代地，图4a到图4c中所显示的一组装置(例如，一个或多个装置)可执行被描述为由图4a到图4c中所显示的另一组装置执行的一个或多个功能。
96.图5是沉积工具(例如，图1的沉积系统100)内的沉积腔室的示例500的图示。如图5中所显示，示例500包括安瓿系统501，配置以将前驱物材料产生至沉积腔室中。此外，示例500包括配置以支撑晶圆301的载物台315以及配置以将前驱物材料提供至沉积腔室中的喷嘴503。这些装置结合图1进一步详细描述。
97.如图5中所显示，安瓿系统501可包括供应器505，配置以通过气体管线507a向喷嘴503提供吹扫气体以及/或反应气体。例如，可在化学气相沉积之后或在原子层沉积的期间使用吹扫气体。相似地，反应气体可被使用在化学气相沉积或原子层沉积中。
98.如图5中进一步所显示，安瓿系统501可包括供应器509，配置以通过气体管线507a向喷嘴503提供载气。例如，载气可包括使用热罐511产生的前驱物材料。例如，热罐511可将载气与前驱物材料混合，前驱物材料以液体或固体形式包括在存储器513中且在腔室515中蒸汽化。
99.因此，喷嘴503可输送用于化学气相沉积以及原子层沉积的前驱物材料以及反应气体，以形成钝化层以及目标层，如结合图1以及图8所描述的。气体管线507b可提供出口以在吹扫的期间释放压力或去除多余的前驱物材料以及/或载气。
100.如上所述，图5被作为示例提供。其他示例可能与关于图5所描述的不同。图5中所显示的装置的数量以及排列被作为示例提供。实际上，相较于图5中所显示的装置，可能有附加的装置、更少的装置、不同的装置或不同排列的装置。此外，图5中所显示的两个或多个装置可在单个装置内实施，或图5中所显示的单个装置可以多个分散的装置实施。另外或替代地，图5中所显示的一组装置(例如，一个或多个装置)可执行被描述为由图5中所显示的另一组装置执行的一个或多个功能。
101.图6a到图6e是本文中示例性实施例600的图示。示例性实施例600可为使用沉积工具(例如，图1的沉积系统100)形成以及去除钝化层609的示例制程。
102.如图6a中所显示，在第一腔室(例如，第一腔室111)中的载物台313上的晶圆可包括金属层601(例如，用于后段制程的铜层或用于中段制程的钌层)、至少一蚀刻终止层603以及介电层605。介电层605可包括碳氧化硅(sioc)。蚀刻终止层603可包括氧化铝(al2o3)、氮化铝(aln)、氮化硅(sin)、氧氮化硅(sio
x
ny)、氧氮化铝(alon)以及/或氧化硅(siox)。在一些实施例中，蚀刻终止层603包括复数层的蚀刻终止层，堆叠在一起以作为蚀刻终止的功用。
103.介电层605包括凹陷部分607，用以在金属层601上方形成导电结构。此外，晶圆包括污染物609a、609b和609c(例如，碳氟聚合物以及/或介电复合物)，污染物609a、609b和609c经由来自喷嘴401的气体以及/或等离子体而蒸汽化。此外，可使用来自喷嘴401的气体以及/或等离子体来蒸汽化且去除与金属层601反应的氧气。
104.然后，可将晶圆移动至第二腔室(例如，第二腔室113)中的载物台315。例如，可使用传送机构303将晶圆移动通过主机架102以及/或缓冲器101，使得晶圆附近的真空环境不受干扰。如图6b中所显示，喷嘴503可提供前驱物材料以及反应气体，使得钝化层609形成。钝化层609选择性地增长在金属层601的暴露部分上，而不是在介电层605或蚀刻终止层603上。钝化层609可增长至0.6纳米(nm)至3.0纳米范围内的深度。借由选择至少0.6纳米的深度，钝化层609为足够的厚度，以防止目标层611在钝化层609上沉积。例如，当钝化层609包括rc≡cr'形式的炔烃或rc＝cr'形式的烯烃(其中r为h
x
或c
xhy
)时，0.6纳米可为充足的。当钝化层609包括氮基头基团或其他成分时，1.0nm可为足够的厚度，以防止目标层611在钝化层609上沉积。借由选择不超过3.0纳米的深度，钝化层609为足够的薄度，以在不损坏目标层611的情况下选择性地蚀刻。
105.然后，可将晶圆移动至第三腔室(例如，第三腔室115)中的载物台317。例如，可使用传送机构303将晶圆移动通过主机架102、缓冲器101以及/或过渡腔室107，使得晶圆附近的真空环境不受干扰。如图6c中所显示，喷嘴503可提供前驱物材料以及反应气体，使得目标层611形成。目标层611选择性地增长在介电层605以及蚀刻终止层603上，而不是钝化层609上。
106.然后，可将晶圆移动至第四腔室(例如，第四腔室117)中的载物台319。例如，可使用传送机构303将晶圆移动通过主机架102以及/或缓冲器103，使得晶圆附近的真空环境不受干扰。如图6d中所显示，钝化层609经由来自喷嘴401的等离子体选择性地蚀刻。如图6d中所显示，目标层611不存在于凹陷部分607的侧壁的一部分，此部分大约等于钝化层609的深度。
107.晶圆可被转移通过主机架102、缓冲器103以及/或过渡腔室109，使得导电结构613
可沉积在凹陷部分607中，如图6e中所显示。例如，铜可流入凹陷部分607以在金属层601上方形成导电结构613。在图6a到图6e中，所形成的结构具有单镶嵌结构，单镶嵌结构具有通孔。在其他实施例中，在化学机械抛光(chemical mechanical polishing，cmp)之后，所形成的结构可具有双镶嵌，双镶嵌具有下通孔以及上线(upper line)。
108.借由使用结合图6a到图6e中所描述的技术，目标层611在金属层601上更薄，甚至不存在于金属层601上，使得在目标层611之上形成的导电结构与金属层601之间的接触阻抗降低。因此，改善了包括导电结构的装置的电性性能。此外，由于制程是原位(in situ)执行的(例如，在不打破真空或去除真空的情况下)，因此降低了生产时间以及导电结构中杂质的风险。如此一来，提高了产能，且降低了破坏晶圆的机会。
109.如上所述，图6a到图6e被提供作为示例。其他示例可能与关于图6a到图6e所描述的不同。
110.图7是装置700的示例性组件的图示，可对应到控制器(例如，控制器119)、感测器(例如，光学感测器121)、传送机构(例如，传送机构303)以及/或泵(例如，泵203、泵205、泵305以及/或泵307)。在一些实施例中，控制器、感测器、传送机构以及/或泵包括一个或多个装置700以及/或装置700的一个或多个组件。如图7中所显示，装置700可包括总线710、处理器720、存储器730、输入组件740、输出组件750以及通讯组件760。
111.总线710包括使装置700的组件之间能够进行有线以及/或无线通讯的一个或多个组件。总线710可将图7的两个或更多个组件耦接在一起，例如经过操作耦接、通讯耦接、电子耦接以及/或电气耦接。处理器720包括中央处理单元、图像处理单元、微处理器、控制器、微控制器、数字信号处理器、场域可编程闸阵列(field-programmable gate array)、专用集成电路(application-specific integrated circuit)以及/或其他类型的处理组件。处理器720以硬件、固件或硬件以及软件的组合来实施。在一些实施例中，处理器720包括一个或多个处理器，处理器能够被程序化，以执行在此另外描述的一个或多个操作或制程。
112.存储器730包括易失性(volatile)存储器以及/或非易失性(nonvolatile)存储器。例如，存储器730可包括随机存取存储器(random access memory，ram)、只读存储器(read only memory，rom)、硬式磁盘机以及/或另一种类型的存储器(例如，快闪存储器、磁存储器以及/或光学存储器)。存储器730可包括内部存储器(例如，随机存取存储器、唯读存储器或硬式磁盘机)以及/或可去除存储器(例如，经由通用序列总线连接而可去除)。存储器730可为非暂时性电脑可读媒介。存储器730存储与装置700的操作有关的信息、指令以及/或软件(例如，一个或多个软件应用程序)。在一些实施例中，存储器730包括耦接(例如经由总线710)至一个或多个处理器(例如，处理器720)的一个或多个存储器。
113.输入组件740使装置700能够接收输入，例如使用者输入以及/或感测输入。例如，输入组件740可包括触控屏幕、键盘、小键盘、鼠标、按钮、麦克风、开关、感测器、全球定位系统感测器、加速计、陀螺仪以及/或致动器。输出组件750使装置700能够提供输出，例如经由显示器、扬声器以及/或发光二极管。通讯组件760使装置700能够经由有线连接以及/或无线连接与其他装置通讯。例如，通讯组件760可包括接收器、发射器、收发器、数据机、网络接口卡以及/或天线。
114.装置700可执行本文中一个或多个操作或制程。例如，非暂时性电脑可读媒介(例如，存储器730)可存储一组指令(例如，一个或多个指令或程式码)，用以由处理器720实行。
处理器720可实行此组指令以执行一个或多个本文中更多操作或制程。在一些实施例中，由一个或多个处理器720实行此组指令造成一个或多个处理器720以及/或装置700执行本文中一个或多个操作或制程。在一些实施例中，固线式电路系统(hardwired circuitry)被用来代替指令或与指令组合以执行本文中一个或多个操作或制程。另外或替代地，处理器720可配置以执行本文中一个或多个操作或制程。因此，本文中实施例并不受限于硬件电路系统以及软件的任何特定组合。
115.图7中所显示的组件的数量以及排列被作为示例提供。装置700相较于图7中所显示的装置，可包括附加的组件、更少的组件、不同的组件或不同排列的组件。另外或替代地，装置700的一组组件(例如，一个或多个组件)可执行被描述为由装置700的另一组组件执行的一个或多个功能。
116.图8是与钝化层形成以及去除相关的示例制程800的流程图。在一些实施例中，图8的一个或多个制程方框(process blocks)由装置(例如，图1的沉积系统100)执行。在一些实施例中，图8的一个或多个制程方框由与此装置分开或包括此装置的另一装置或装置群执行，例如控制器(例如，控制器119)、感测器(例如，光学感测器121)、传送机构(例如，传送机构303)以及/或泵(例如，泵203、泵205、泵305以及/或泵307)。另外或替代地，图8的一个或多个制程方框可由装置700的一个或多个组件执行，例如处理器720、存储器730、输入组件740、输出组件750以及/或通讯组件760。
117.在一些方面，可将晶圆提供至系统的主机架中，其中主机架配置以维持真空环境。例如，传送机构303可将晶圆移动至主机架102中。
118.因此，如图8中所显示，制程800可包括在第一腔室中的晶圆上执行清洗制程(方框810)。例如，控制器119可在第一腔室111中的晶圆301上执行清洗制程，如在此所述。
119.如图8中进一步所显示，制程800可包括在真空下将晶圆移动至主机架中的系统的第二腔室(方框820)。例如，传送机构303可在真空下将晶圆移动至主机架102中的系统的第二腔室113，如在此所述。
120.如图8中进一步所显示，制程800可包括在第二腔室中的晶圆上形成钝化层(方框830)。例如，控制器119可在第二腔室113中的晶圆301上形成钝化层609，如在此所述。
121.如图8中进一步所显示，制程800可包括在真空下将晶圆移动至主机架中的系统的第三腔室(方框840)。例如，传送机构303可在真空下将晶圆301移动至主机架102中系统的第三腔室115，如在此所述。
122.如图8中进一步所显示，制程800可包括在第三腔室中的晶圆上形成目标层(方框850)。例如，控制器119可在第三腔室115中的晶圆301上形成目标层611，如在此所述。
123.如图8中进一步所显示，制程800可包括在真空下将晶圆移动至主机架中的系统的第四腔室(方框860)。例如，传送机构303可在真空下将晶圆301移动至主机架102中的系统的第四腔室117，如在此所述。
124.如图8中进一步所显示，制程800可包括从第四腔室中的晶圆蚀刻钝化层(方框870)。例如，控制器119可从第四腔室117中的晶圆301蚀刻钝化层609，如在此所述。
125.制程800可包括附加的实施例，例如以下描述的任何单个实施例或实施例的任何组合以及/或结合在此别处描述的一个或多个其他制程。
126.在第一实施例中，清洗制程使用氢气、氩气、氦气、氢等离子体、氩等离子体、氦等
离子体或其组合。
127.在第二实施例中，单独或与第一实施例组合，目标层611包括氮化物、金属或其组合。
128.在第三实施例中，单独或与第一实施例以及第二实施例中的一个或多个组合，钝化层609包括氮基头基团、硫基头基团、磷基头基团、三唑衍生物、硫醇或硫醇衍生物。
129.在第四实施例中，单独或与第一实施例至第三实施例中的一个或多个组合，钝化层609包括rc≡cr'形式的炔烃或rc＝cr'的烯烃，其中r为h
x
或c
xhy
。
130.在第五实施例中，单独或与第一实施例至第四实施例中的一个或多个组合，晶圆301具有金属层601、至少一蚀刻终止层603以及介电层605，且介电层605包括凹陷部分607，使得金属层601至少部分暴露。
131.在第六实施例中，单独或与第一实施例至第五实施例中的一个或多个组合，钝化层609形成在金属层601的暴露部分上，且在不干扰晶圆301周围的真空环境的情况下形成。
132.在第七实施例中，单独或与第一实施例至第六实施例中的一个或多个组合，钝化层609防止在凹陷部分607的底部表面上形成目标层611，且目标层611是在不干扰晶圆301周围的真空环境的情况下形成。
133.在第八实施例中，单独或与第一实施例至第七实施例中的一个或多个组合，在不干扰晶圆301周围的真空环境的情况下蚀刻钝化层609。
134.在第九实施例中，单独或与第一实施例至第八实施例中的一个或多个组合，制程800更包括扫描晶圆301，以判定一个或多个参数，一个或多个参数与清洗晶圆301、形成钝化层609、形成目标层611或蚀刻钝化层609相关。
135.在第十实施例中，单独或与第一实施例至第九实施例中的一个或多个组合，蚀刻钝化层609包括等离子体冲击、热退火或其组合。
136.在第十一实施例中，单独或与第一实施例至第十实施例中的一个或多个组合，清洗晶圆301减少了在金属层601的暴露部分的金属氧化物。
137.在第十二实施例中，单独或与第一实施例至第十一实施例中的一个或多个组合，钝化层609包括干式自组装单层。
138.尽管图8显示了制程800的示例性方框，但是在一些实施例中，相较于图8中所描绘的那些，制程800包括附加的方框、更少的方框、不同的方框或不同排列的方框。另外或替代地，两个或多个制程800的方框可并行地执行。
139.以此方式，半导体制程工具原位(in situ)执行钝化层沉积以及去除。包括在半导体制程工具中的传送机构将半导体结构转移通过不同的沉积腔室(例如，在不打破真空或去除真空环境的情况下)。因此，半导体制程工具在金属层上沉积更薄的目标层，或者甚至不存在目标层，使得在目标层之上形成的导电结构以及金属层之间的接触阻抗降低。如此一来，改善了包括导电结构的装置的电性性能。此外，由于制程是原位(in situ)执行的(例如，在不打破真空或去除真空的情况下)，因此降低了生产时间以及导电结构中杂质的风险。如此一来，提高了产能，且降低了破坏晶圆的机会。
140.如以上进一步详细描述的，本文中一些实施例提供了一种系统。此系统包括第一腔室配置以在晶圆上执行清洗制程。此系统包括更包括第二腔室，配置以在晶圆上沉积钝化层。此系统包括第三腔室，配置以在晶圆上沉积目标层。此系统更包括第四腔室，配置以
从晶圆蚀刻钝化层。此系统包括传送机构，配置以在第一腔室、第二腔室、第三腔室以及第四腔室之间移动晶圆。此系统更包括主机架，包围第一腔室、第二腔室、第三腔室、第四腔室以及传送机构，且配置以在晶圆在第一腔室、第二腔室、第三腔室以及第四腔室之间移动的期间维持真空环境。
141.此系统更包括至少一泵，配置以在主机架以及第一腔室、第二腔室、第三腔室或第四腔室中的一个或多个之间提供气幕。至少一泵以及主机架配置以将真空环境维持在至少10-7
托。传送机构包括一个或多个机械臂，配置以抓取、移动以及释放晶圆。第一腔室、第二腔室、第三腔室以及第四腔室配置以将真空环境维持在至少10-10
托。第一腔室、第四腔室或其组合包括喷嘴，配置以注入气体。第二腔室、第三腔室或其组合从配置以注入前驱物材料的安瓿存储系统和喷嘴接收前驱物材料。
142.如以上进一步详细描述的，本文中一些实施例提供了一种方法。此方法包括将晶圆提供至系统的主机架中，其中主机架配置以维持真空环境。此方法更包括在系统的第一腔室中的晶圆上执行清洗制程。此方法包括在真空下将晶圆移动至主机架中的系统的第二腔室。此方法更包括在第二腔室中的晶圆上形成钝化层。此方法包括在真空下将晶圆移动至主机架中的系统的第三腔室。此方法更包括在第三腔室中的晶圆上形成目标层。此方法包括在真空下将晶圆移动至主机架中的系统的第四腔室。此方法更包括从第四腔室中的晶圆蚀刻钝化层。
143.清洗制程使用氢气、氩气、氦气、氢等离子体、氩等离子体、氦等离子体或其组合。目标层包括氮化物、金属或其组合。钝化层包括氮基头基团、硫基头基团、磷基头基团、三唑衍生物、硫醇或硫醇衍生物。钝化层包括rc≡cr'形式的炔烃或rc＝cr'的烯烃，其中r为h
x
或c
xhy
。
144.如以上进一步详细描述的，本文中一些实施例提供了一种方法。此方法包括清洗晶圆，晶圆具有金属层、至少一蚀刻终止层(esl)以及介电层，其中介电层包括凹陷部分，使得金属层至少部分暴露。此方法更包括在金属层的暴露部分上形成钝化层，其中钝化层在不干扰晶圆周围的真空环境的情况下形成。此方法包括在凹陷部分的侧壁上形成目标层，其中钝化层防止目标层在凹陷部分的底部表面上形成，且其中目标层在不干扰晶圆周围的真空环境的情况下形成。此方法更包括从晶圆蚀刻钝化层，其中钝化层在不干扰晶圆周围的真空环境的情况下被蚀刻。
145.此方法更包括扫描晶圆以判定一个或多个参数，一个或多个参数与清洗晶圆、形成钝化层、形成目标层或蚀刻钝化层相关。蚀刻钝化层包括等离子体冲击、热退火或其组合。清洗晶圆减少了在金属层的暴露部分处的金属氧化物。钝化层包括干式自组装单层。
146.前述内文概述了许多实施例的特征，使本技术领域中具有通常知识者可以从各个方面更佳地了解本公开。本技术领域中具有通常知识者应可理解，且可轻易地以本公开为基础来设计或修饰其他制程及结构，并以此达到相同的目的及/或达到与在此介绍的实施例等相同的优点。本技术领域中具有通常知识者也应了解这些相等的结构并未背离本公开的发明精神与范围。在不背离本公开的发明精神与范围的前提下，可对本公开进行各种改变、置换或修改。