亚州圣克拉拉市的应用材料公司。
[0020] 在一个实施方式中，可使用物理气相沉积（PVD)、化学气相沉积（CVD)或原子层 沉积（ALD)沉积工艺形成阻挡层120。阻挡层120可为单个沉积层或多个沉积层，含有钌 (Ru)、钛（Ti)、氮化钛（TiN)、钨（W)、氮化钨（WN)、钽（Ta)、氮化钽（TaN)或含有这些材料的 其他合金。在一些实施方式中，单个沉积层或多个沉积层堆叠可含有氧化层。在一些实施 方式中，氧化层可为如图1B所示的氧化层114。氧化层可为含有氧化硅或二氧化硅的层。 氧化硅层或二氧化硅层可充当绝缘层。可使用CVD工艺沉积氧化硅层或二氧化硅层。在一 个实施方式中，多个沉积层堆叠可具有含有二氧化硅的第一层和含有TaN的第二层。二氧 化娃可衍生自正娃酸四乙酯（tetraethylorthosilicate，TE0S)。在一些实施方式中，所沉 积的阻挡层120可为从约5;〇〇A至约2000A的厚度。在一些实施方式中，所沉积的阻挡 层120可为从约1000Λ至约1500A的厚度。
[0021] 在存在氧化层114的一些实施方式中，阻挡层120沉积在氧化层114上方。在不 存在114的一些实施方式中，阻挡层120直接沉积在场区域105上。
[0022] 在方块240处，移除阻挡层120的一部分以暴露特征结构102的底表面110,如图 1D所示。可使用蚀刻工艺（例如，反应性离子蚀刻工艺或溅射蚀刻工艺）从底表面110移 除阻挡层。在一些实施方式中，可定向蚀刻阻挡层120的暴露表面以从特征结构102的底表 面110移除阻挡层120,从而暴露硅基板100的硅材料。在定向蚀刻工艺期间，硅基板100 的场区域105上的阻挡层120可被薄化或被完全移除。箭头124'表示气体离子移动的方 向，所述气体离子移动是由于处理期间基板的基板表面附近产生电场，从而导致在定向蚀 刻工艺期间氩气与阻挡层120的顶部（平坦）表面碰撞。箭头124〃类似地示出特征结构 102的底表面110处的气体离子移动的方向。沿侧壁108的阻挡层120可被薄化，但不受蚀 刻工艺的实质影响，且因此在蚀刻工艺完成后，侧壁108上方所沉积的阻挡层120仍保持完 整。尽管剩余的薄阻挡层120可提供导电路径，但薄阻挡层的电阻通常极高，且因此在场区 域105和/或侧壁108上将不存在显著量的镀敷，从而提供自下而上填充。
[0023] 在方块250处，在特征结构102的底表面110处的暴露硅上沉积金属种晶层130， 如图1E所示。可使用物理气相沉积（PVD)、化学气相沉积（CVD)、无电沉积（electroless deposition)或原子层沉积（ALD)沉积工艺在底表面110上沉积金属种晶层130。在一些 实施方式中，可在与上文所描述的阻挡层沉积工艺相同的沉积腔室中进行金属种晶层130 沉积工艺。在一些实施方式中，金属种晶层130可为铜（Cu)层、钌（Ru)层、钯（Pd)层、镍 (Ni)层、钴（Co)层或含有这些元素之一或更多者的合金层。在一些实施方式中，所沉积的 金属种晶层130为从约10nm至约250nm的厚度。在一些实施方式中，所沉积的金属种晶层 130为从约100nm至约200nm的厚度。
[0024] 在金属种晶层130为镍层的一些实施方式中，可使用无电镀敷工艺沉积镍层。硅 表面的制备可包括氢氟酸蚀刻和SC-1浸泡（dip)的至少一者以再生长化学氧化物，相信 再生长化学氧化物产生更好的粘附性。无电镍镀敷溶液可包含镍源（例如，NiS04)、还原剂 (例如，NH4F)和DI水。无电镀敷溶液可具有从约5至约6的pH。可在95摄氏度或以上的 温度下执行无电镍沉积工艺，且具有可选的搅拌，诸如刺穿搅拌（impalementstrring)或 超声波处理。
[0025] 在方块260处，视情况，可将金属种晶层130退火以在特征结构102的底表面110 处形成金属硅化物层（未示出）。金属硅化物层包括金属种晶层130的至少一部分和含硅 基板100的至少一部分。示例性的退火工艺包括热退火工艺（例如，RTP)、激光退火工艺 (诸如毫秒退火工艺、纳秒退火工艺和微秒退火工艺）和闪光灯退火工艺。可通过在从约 400摄氏度至低于1200摄氏度的范围内的一温度下退火来形成金属硅化物层。可通过在从 约700摄氏度至低于1000摄氏度的范围内的一温度下退火来形成金属硅化物层。
[0026] 在方块270处，通过使电流流经基板100的背侧106的电镀工艺用金属层140自 下而上填充特征结构102,如图1F所示。在一些实施方式中，较佳地从特征结构102的底 部处的金属种晶层130填充特征结构102,直至该层与场区域105大致齐平（例如，自下而 上填充）。在一些实施方式中，金属层140可为铜（Cu)层、钴（Co)层、镍（Ni)层、银（Ag) 层或含有这些元素之一或更多者的合金层。在一些实施方式中，使用多层填充工艺填充特 征结构102,在所述多层填充工艺中按顺序沉积两个或更多个层以填充特征结构102。下文 参照图3和图4描述示例性的自下而上填充电镀工艺。大体而言，可使用含有一个或更多 个金属离子源的电镀沉积溶液沉积金属层140,所述溶液允许沉积含有一种或更多种金属 的层。在一个实施方式中，金属离子之一是铜离子并且其他金属离子是选自由以下元素组 成的组中的一种金属：铝（A1)、铟（In)、钼（Mo)、钨（W)、锰（Μη)、钴（Co)、锡（Sn)、镍（Ni)、 镁（Mg)、铼（Rh)、铍（Be)、磷（P)、硼（B)、镓（Ga)或钌（Ru)。在一些实施方式中，使用从约 0. 5安培至2安培的电流。在一些实施方式中，沉积偏压大体上具有从约0. 0005A/cm2至约 0. 01A/cm2或更小的电流密度。
[0027] 在处理工序200的一些实施方式中，可通过使用材料移除工艺（诸如电化学工艺 或化学机械抛光工艺（CMP))从场区域105移除阻挡层120。在一些实施方式中，可在方块 240的工艺期间从场区域105移除阻挡层120。在一些实施方式中，此工艺方块包括在执行 金属层140的沉积后移除任何过度镀敷的残留物（leftover)的工艺。亦可将基板100暴 露于清洁工艺，以移除任何镀敷溶液和/或湿式接触溶液。清洁工艺可包括旋转、清洗和干 燥的至少一者。
[0028] 图3图示可用于执行本文所描述的沉积工艺的电镀单元300的示意性截面图。图 4图示可用于执行本文所描述的沉积工艺的电镀单元300的另一示意性截面图。除使用湿 式接触溶液外，图3的电镀单元300与图4的电镀单元300相同。亦应理解，图3和图4所 示的湿式接触溶液为示例性的。电镀单元300包括湿式接触溶液隔室310和镀敷溶液隔 室320,基板100置于两个隔室之间。尽管在图3中将电镀单元300描绘为具有垂直定向 (即，基板具有垂直定向），但亦应理解，电镀单元可具有水平定向，其中将湿式接触溶液隔 室310设置于镀敷溶液隔室320下方。
[0029] 在镀敷溶液隔室320内设置可溶阳极330。可溶阳极330通常包括待镀敷于基板 100上的材料。举例而言，在将铜镀敷于基板100上的一些实施方式中，可溶阳极包括铜并 将铜离子供应至镀敷溶液隔室320内的镀敷溶液中。
[0030] 在湿式接触溶液隔室内设置不可溶电极340。不可溶电极通常包括相对于湿式接 触溶液隔室内的工艺化学品为惰性的材料。在一些实施方式中，不可溶电极340包括掺硼 碳（borondopedcarbon,BDC)〇
[0031] 可将电镀单元300耦接至功率源360,以便向电镀单元300的各个部件供应功率。 功率源360可为RF源或DC源。可将功率源360与控制器370耦接。可将控制器370与电 镀单元300耦接以控制电镀单元300的操作。控制器370可包括一个或更多个微处理器、 微型计算机、微控制器、专用硬件或逻辑和上述这些的组合。
[0032] 可将镀敷溶液隔室320与第一流体供应器364耦接，以便将预混合镀敷溶液或用 于形成镀敷溶液的前驱物供应至镀敷溶液隔室320。可将湿式接触溶液隔室310与第二流 体供应器366耦接，以便将湿式接触溶液和任何额外添加剂供应至湿式接触溶液隔室310。
[0033] 在一些实施方式中，湿式接触溶液包含导电溶液，所述导电溶液能够将电流传递 至基板的背侧。在一些实施方式中，湿式接触溶液包含电解质。在一些实施方式中，湿式接 触溶液包括导电酸。相信导电酸从晶片的背侧移除硅并提