一种钴电镀工艺优化方法与流程

本申请涉及半导体，具体涉及一种钴电镀工艺优化方法。

背景技术：

1、随着集成电路更先进的发展，特征尺寸(cd)越来越小，钴的电阻率小代替钨作为连接线，电镀钴工艺的成本比物理气相沉积(pvd)低，但由于钴金属活泼性比轻高，钴的种子层容易氧化及损耗，电镀钴工艺的间隙填充变得更加挑战，现有的钴电镀工艺形成的钴金属容易产生空洞缺陷。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种钴电镀工艺优化方法，用于解决现有技术通过电镀形成的钴金属容易产生空洞缺陷的问题。

2、为实现上述目的及其它相关目的，本申请提供一种钴电镀工艺优化方法，包括：

3、步骤s1，提供一衬底，衬底上形成有层间介质层，在层间介质层中形成凹槽；

4、步骤s2，在层间介质层上依次形成阻挡层和钴籽晶层，覆盖凹槽的侧壁和底部；

5、步骤s3，实施第一预处理，以还原钴籽晶层中形成的氧化物；

6、步骤s4，实施第二预处理，以提升晶圆在电解液中的浸润能力；

7、步骤s5，实施钴电镀工艺，在凹槽内填满钴金属；

8、步骤s6，实施研磨工艺，去除位于凹槽外的钴金属和阻挡层。

9、优选的，将晶圆置入密闭腔体内通入还原性气体实施该第一预处理。

10、优选的，该还原性气体为氢气。

11、优选的，将晶圆置入旋转漂洗干燥腔室内实施该第二预处理，用去离子水对晶圆表面进行润湿。

12、优选的，润湿的方式是晶圆水平放置且喷水装置以扫描方式移动，或者喷水装置固定不动且晶圆不断旋转。

13、优选的，步骤s4结束至步骤s5开始的间隔时间小于5min。

14、优选的，通过共形沉积工艺形成阻挡层和钴籽晶层。

15、优选的，该共形沉积工艺为物理气相沉积或原子层沉积。

16、优选的，阻挡层为tan/ta双层结构。

17、优选的，钴籽晶层的材料为纯钴或钴合金。

18、如上所述，本申请提供的钴电镀工艺优化方法，具有以下有益效果：通过步骤s3还原钴籽晶层中形成的氧化物，并通过步骤s4提升晶圆在电解液中的浸润能力，可以有效解决现有镀钴工艺电镀时形成的钴金属层中产生空洞缺陷的问题。

技术特征：

1.一种钴电镀工艺优化方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将晶圆置入密闭腔体内通入还原性气体实施所述第一预处理。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述还原性气体为氢气。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将晶圆置入旋转漂洗干燥腔室内实施所述第二预处理，用去离子水对所述晶圆表面进行润湿。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述润湿的方式是晶圆水平放置且喷水装置以扫描方式移动，或者喷水装置固定不动且晶圆不断旋转。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s4结束至所述步骤s5开始的间隔时间小于5min。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过共形沉积工艺形成所述阻挡层和所述钴籽晶层。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述共形沉积工艺为物理气相沉积或原子层沉积。

9.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，所述阻挡层为tan/ta双层结构。

10.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，所述钴籽晶层的材料为纯钴或钴合金。

技术总结
本申请提供一种钴电镀工艺优化方法，包括：步骤S1，提供一衬底，衬底上形成有层间介质层，在层间介质层中形成凹槽；步骤S2，在层间介质层上依次形成阻挡层和钴籽晶层，覆盖凹槽的侧壁和底部；步骤S3，实施第一预处理，以还原钴籽晶层中形成的氧化物；步骤S4，实施第二预处理，以提升晶圆在电解液中的浸润能力；步骤S5，实施钴电镀工艺，在凹槽内填满钴金属；步骤S6，实施研磨工艺，去除位于凹槽外的钴金属和阻挡层。通过步骤S3还原钴籽晶层中形成的氧化物，并通过步骤S4提升晶圆在电解液中的浸润能力，可以有效解决现有镀钴工艺电镀时形成的钴金属层中产生空洞缺陷的问题。

技术研发人员：刘博,黄景山
受保护的技术使用者：上海华力集成电路制造有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15