半导体设备及铜互连结构的制备方法与流程

专利2025-03-05  27


本发明属于半导体制造,具体涉及一种半导体设备及铜互连结构的制备方法。


背景技术:

1、铜因具有较低的电阻率、较高的可靠性、优良的可扩展性,逐渐取代铝成为制造集成电子器件的互连结构的主要材料。目前常采用的用于制备铜互连结构的方法包括先使半导体结构在一气相沉积设备中形成铜籽晶层,然后将形成有铜籽晶层的半导体结构取出并转移至电镀设备中电镀,以在铜籽晶层上形成铜镀层。在将半导体结构从气相沉积设备转移至电镀设备的过程中,铜籽晶层的表面与空气接触并被自然氧化,这严重地影响了后续电镀形成的铜镀层的质量,进而严重影响了铜互连结构的可靠性及稳定性。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种半导体设备及铜互连结构的制备方法,旨在提高所制备的铜互连结构的可靠性及稳定性。

2、为实现上述目的,本发明提供了一种半导体设备,包括工艺腔室、第一阀和第一排气装置,所述工艺腔室内形成有气相沉积区和电镀区;所述第一阀设置在所述气相沉积区与所述电镀区之间,所述第一阀的启闭控制所述气相沉积区与所述电镀区的通断;所述第一排气装置与所述电镀区连通。

3、可选地,还包括第一转移机构,所述第一转移机构可活动地设置在所述工艺腔室中;所述第一转移机构被配置用于携带目标物从所述气相沉积区转移至所述电镀区。

4、可选地,所述工艺腔室中还形成有清洗区;所述清洗区在所述第一阀关闭时与所述气相沉积区隔离。

5、可选地,所述半导体设备还包括第二阀,所述第二阀设置在所述清洗区与所述电镀区之间,且所述半导体设备被配置用于通过所述第二阀的启闭控制所述清洗区与所述电镀区的通断。

6、可选地,还包括第二排气装置,所述第二排气装置与所述清洗区连通。

7、可选地,还包括第二转移机构,所述第二转移机构可活动地设置在所述工艺腔室中;所述第二转移机构被配置用于携带目标物从所述电镀区转移至所述清洗区。

8、为实现上述目的,本发明还提供了一种铜互连结构的制备方法,所述制备方法基于如前所述的半导体设备执行,并包括:提供半导体结构;使所述半导体结构位于所述气相沉积区,并通过气相沉积在所述半导体结构上形成铜籽晶层;使所述第一阀开启;使形成有铜籽晶层的所述半导体在所述工艺腔室内流转,并抵达所述电镀区;使所述第一阀关闭,且利用电镀在铜籽晶层上形成铜镀层;以及利用所述第一排气装置执行排气操作。

9、可选地,所述工艺腔室内还形成有清洗区;所述制备方法还包括:使形成有铜镀层的所述半导体结构在所述工艺腔室内流转,并抵达所述清洗区;对形成有铜镀层的所述半导体结构进行清洗。

10、与现有技术相比,本发明的半导体设备及铜互连结构的制备方法具有如下优点:前述的半导体设备包括工艺腔室、第一阀和第一排气装置,所述工艺腔室内形成有气相沉积区和电镀区;所述第一阀设置在所述气相沉积区与所述电镀区之间,所述第一阀的启闭控制所述气相沉积区与所述电镀区的通断;所述第一排气装置与所述电镀区连通。利用所述半导体设备制备铜互连结构时,在所述第一阀关闭的前提下,先使半导体结构在所述气相沉积区通过气相沉积形成铜籽晶层,然后使所述第一阀开启,并使形成有铜籽晶层的半导体结构在所述工艺腔室内流转并抵达电镀区,之后使所述第一阀关闭,且使得半导体结构在电镀区电镀,以在铜籽晶层上形成铜镀层,在上述过程中,还利用所述第一排气装置执行排气操作。将气相沉积区和电镀区集成于同一台半导体设备的工艺腔室中,使得形成有铜籽晶层的半导体结构直接在所述工艺腔室内流转至所述电镀区,无需暴露于空气,也就不会在流转过程中被氧化,这有利于提高电镀的质量,进而改善铜互连结构的可靠性和稳定性。而所述第一阀和所述第一排气装置的设置,可以减少甚至避免所述电镀区产生的第一类气体对气相沉积区造成污染。



技术特征:

1.一种半导体设备,其特征在于,包括工艺腔室、第一阀和第一排气装置,所述工艺腔室内形成有气相沉积区和电镀区;所述第一阀设置在所述气相沉积区与所述电镀区之间,且所述第一阀的启闭控制所述气相沉积区与所述电镀区的通断;所述第一排气装置与所述电镀区连通。

2.根据权利要求1所述的半导体设备,其特征在于,还包括第一转移机构,所述第一转移机构可活动地设置在所述工艺腔室中;

3.根据权利要求1所述的半导体设备,其特征在于,所述工艺腔室中还形成有清洗区;所述清洗区在所述第一阀关闭时与所述气相沉积区隔离。

4.根据权利要求3所述的半导体设备,其特征在于,所述半导体设备还包括第二阀,所述第二阀设置在所述清洗区与所述电镀区之间,且所述半导体设备被配置用于通过所述第二阀的启闭控制所述清洗区与所述电镀区的通断。

5.根据权利要求4所述的半导体设备,其特征在于,还包括第二排气装置,所述第二排气装置与所述清洗区连通。

6.根据权利要求5所述的半导体设备,其特征在于,还包括第二转移机构,所述第二转移机构可活动地设置在所述工艺腔室中;

7.一种铜互连结构的制备方法,其特征在于,所述制备方法基于权利要求1-6中任一项所述的半导体设备执行,所述制备方法包括:

8.根据权利要求7所述的铜互连结构的制备方法,其特征在于,所述工艺腔室内还形成有清洗区;


技术总结
本发明提供了一种半导体设备及铜互连结构的制备方法,半导体设备包括工艺腔室,所述工艺腔室内形成有气相沉积区和电镀区。利用所述半导体设备制备铜互连结构时,先使半导体结构在所述气相沉积区通过气相沉积形成铜籽晶层,然后使形成有铜籽晶层的半导体结构在所述工艺腔室内流转并抵达电镀区,之后在电镀区电镀,以在铜籽晶层上形成铜镀层。将气相沉积区和电镀区集成于同一台半导体设备的工艺腔室中,使得形成有铜籽晶层的半导体结构直接在所述工艺腔室内流转至电镀区,无需暴露于空气,也就不会在流转过程中被氧化,这有利于提高电镀的质量,进而改善铜互连结构的可靠性和稳定性。

技术研发人员:徐晶,吴胜武,赵学法,刘毅,李明
受保护的技术使用者:荣芯半导体(宁波)有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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