本發(fā)明的實(shí)施方式大體涉及半導(dǎo)體制造工藝領(lǐng)域，更具體地，涉及用于在半導(dǎo)體器件的接觸結(jié)構(gòu)中沉積接觸金屬層的方法。

背景技術(shù)：
集成電路可包括一百萬(wàn)個(gè)以上的微電子場(chǎng)效應(yīng)晶體管(例如，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)場(chǎng)效應(yīng)晶體管)，這些晶體管形成在基板(例如，半導(dǎo)體晶片)上且共同合作以執(zhí)行電路內(nèi)的各種功能。可靠地制造次半微米(sub-halfmicron)和更小的特征結(jié)構(gòu)是制造下一代半導(dǎo)體器件的超大規(guī)模集成電路(VLSI)和特大規(guī)模集成電路(ULSI)的關(guān)鍵技術(shù)之一。然而，當(dāng)集成電路技術(shù)被推向極限時(shí)，欲不斷縮小VLSI和ULSI技術(shù)中的互連線(xiàn)(interconnects)尺寸在處理能力上有著額外的要求?？煽康匦纬蓶艠O圖案對(duì)于集成電路的成功并持續(xù)致力于提高電路密度和各別基板和芯片(die)的品質(zhì)而言相當(dāng)重要。隨著特征結(jié)構(gòu)尺寸越來(lái)越小，對(duì)于較高深寬比(aspectratio)(定義為所述特征結(jié)構(gòu)的深度與寬度之間的比例)的要求也穩(wěn)定提高至20:1，甚至更高。當(dāng)在具有小的幾何形狀(諸如具有約20:1的深寬比或更小的幾何形狀)的接觸結(jié)構(gòu)中沉積接觸金屬層時(shí)，可能發(fā)生各式各樣的問(wèn)題。例如，當(dāng)過(guò)孔具有小于50nm的臨界尺寸或具有大于10:1的深寬比時(shí)，使用傳統(tǒng)的PVD工藝所沉積的接觸金屬層經(jīng)常遭遇階梯覆蓋不良、懸突(overhang)和在過(guò)孔或溝槽內(nèi)形成空隙(void)的情況。過(guò)孔或溝槽的底部和側(cè)壁上沉積不足亦可能造成沉積不連續(xù)，從而導(dǎo)致器件短路或互連形成不良。此外，接觸金屬層對(duì)于下方的含硅層可能具有較差的附著力，導(dǎo)致所述接觸金屬層從基板和后續(xù)的導(dǎo)電金屬層上剝落。隨著晶體管密度的增加和隨之而來(lái)金屬接觸截面的減少，要使用現(xiàn)有的低電阻率鎢(W)集成方案以滿(mǎn)足接觸電阻的要求將極具挑戰(zhàn)性。在鎢接觸集成方案中必須使用高電阻率粘附層(例如，B2H6成核作用)和阻擋層(例如，TiN)，導(dǎo)致接觸電阻升高，使得鎢接觸集成方案對(duì)于小于22納米的節(jié)點(diǎn)技術(shù)而言是缺乏吸引力的選項(xiàng)。因此，需要一種用于在高深寬比特征結(jié)構(gòu)中形成接觸金屬層的改進(jìn)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的實(shí)施方式大體涉及半導(dǎo)體制造工藝領(lǐng)域，更具體地，涉及用于在半導(dǎo)體器件的接觸結(jié)構(gòu)中沉積接觸金屬層的方法。在某些實(shí)施方式中，提供一種沉積接觸金屬層以用于形成半導(dǎo)體器件中的接觸結(jié)構(gòu)的方法。所述方法包括進(jìn)行循環(huán)金屬沉積工藝以在基板上沉積接觸金屬層，并對(duì)設(shè)置在所述基板上的接觸金屬層進(jìn)行退火。所述循環(huán)金屬沉積工藝包括使所述基板暴露于沉積前驅(qū)物氣體混合物，以在所述基板上沉積所述接觸金屬層的一部分，使所述接觸金屬層的所述部分暴露于等離子體處理工藝，以及重復(fù)進(jìn)行使所述基板暴露于沉積前驅(qū)物氣體混合物的步驟及使所述接觸金屬層的所述部分暴露于等離子體處理工藝的步驟，直到達(dá)到所述接觸金屬層的預(yù)定厚度。在某些實(shí)施方式中，提供一種沉積接觸金屬層以用于形成半導(dǎo)體器件中的接觸結(jié)構(gòu)的方法。所述方法包括進(jìn)行阻擋層沉積工藝以在基板上沉積阻擋層，進(jìn)行潤(rùn)濕層沉積以在所述基板上沉積潤(rùn)濕層，以及進(jìn)行循環(huán)金屬沉積工藝以在所述基板上沉積接觸金屬層。所述循環(huán)金屬沉積工藝包括使所述基板暴露于沉積前驅(qū)物氣體混合物，以在所述基板上沉積所述接觸金屬層的一部分，以及重復(fù)進(jìn)行使所述基板暴露于沉積前驅(qū)物氣體混合物的步驟和使所述接觸金屬層的所述部分暴露于等離子體處理工藝的步驟，直到達(dá)到所述接觸金屬層的預(yù)定厚度。所述方法進(jìn)一步提供對(duì)設(shè)置在所述基板上的接觸金屬層進(jìn)行退火。在某些實(shí)施方式中，提供一種沉積接觸金屬層以用于形成半導(dǎo)體器件中的接觸結(jié)構(gòu)的方法。所述方法包括進(jìn)行阻擋層沉積工藝以在基板上沉積阻擋層，進(jìn)行潤(rùn)濕層沉積工藝以在所述基板上沉積潤(rùn)濕層，以及在所述潤(rùn)濕層上進(jìn)行退火工藝。所述方法進(jìn)一步包括進(jìn)行金屬沉積工藝以在所述基板上沉積接觸金屬層，這一步驟是通過(guò)使所述接觸金屬層暴露于沉積前驅(qū)物氣體混合物而在所述基板上沉積所述接觸金屬層的一部分。最后，所述方法包括使所述接觸金屬層的所述部分暴露于等離子體處理工藝并對(duì)設(shè)置在所述基板上的接觸金屬層進(jìn)行退火。附圖說(shuō)明可參照各實(shí)施方式(一些實(shí)施方式描繪于附圖中)來(lái)詳細(xì)理解本發(fā)明的上述特征以及以上簡(jiǎn)要概述的有關(guān)本發(fā)明更特定的描述。然而應(yīng)注意，這些附圖僅描繪本發(fā)明的典型實(shí)施方式，因此不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明范圍的限制，本發(fā)明可允許其他等效實(shí)施方式。圖1描繪適合用于執(zhí)行本文所述實(shí)施方式的金屬沉積處理腔室的一個(gè)實(shí)施方式的剖視圖；圖2為說(shuō)明性的多腔室處理系統(tǒng)的示意性俯視圖，所述系統(tǒng)中并入圖1的金屬沉積處理腔室；圖3是根據(jù)本文所述的某些實(shí)施方式，描繪形成半導(dǎo)體器件中的接觸金屬層的流程圖；圖4A-4E是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，描繪在形成接觸金屬層的制造工藝期間的半導(dǎo)體器件的剖視圖；以及圖5是根據(jù)本文所述的某些實(shí)施方式，描繪用于形成半導(dǎo)體器件中的接觸金屬層的循環(huán)沉積工藝的流程圖；圖6是根據(jù)本文所述的某些實(shí)施方式，描繪形成半導(dǎo)體器件中的接觸金屬層的流程圖；圖7A-7E是根據(jù)本文所述的某些實(shí)施方式，描繪在形成接觸金屬層的制造工藝期間的半導(dǎo)體器件的剖視圖；圖8是根據(jù)本文所述的某些實(shí)施方式，描繪形成半導(dǎo)體器件中的接觸金屬層的流程圖。為了便于理解，已盡可能地使用相同的參考數(shù)字來(lái)標(biāo)示各圖共有的相同元件。預(yù)期一個(gè)實(shí)施方式的元件和特征結(jié)構(gòu)可有利地結(jié)合到其他實(shí)施方式中，而無(wú)需進(jìn)一步詳述。然而應(yīng)注意，這些附圖僅描繪本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，因此不應(yīng)將這些附圖視為對(duì)本發(fā)明范圍的限制，因?yàn)楸景l(fā)明可允許其他等效實(shí)施方式。具體實(shí)施方式本發(fā)明的實(shí)施方式提供使用金屬CVD工藝(例如，鈷CVD工藝)進(jìn)行間隙填充以實(shí)現(xiàn)接觸填充的潛在低接觸電阻(Rc)單材料解決方案。根據(jù)文中所述實(shí)施方式所沉積的CVD膜具有保形(conformal)的階梯覆蓋和低的表面粗糙度。此外，文中所示的實(shí)施方式展示出用于填充半導(dǎo)體器件的接觸孔而不會(huì)形成縫的工藝。在一個(gè)實(shí)施方式中，提供一種在基板上沉積接觸金屬層的方法，所述方法包括使所述基板暴露于鈷前驅(qū)物氣體和氫氣，以在特征結(jié)構(gòu)內(nèi)選擇性地形成無(wú)縫間隙填充鈷層的一部分，以及在后處理工藝中使所述鈷層暴露于等離子體和試劑，諸如暴露于氮、氨、氫、氨/氮混合物或上述試劑的組合。如以下將進(jìn)一步詳細(xì)描述的，在基板上沉積接觸金屬層以在所述基板上形成接觸金屬結(jié)構(gòu)。本文中使用的術(shù)語(yǔ)“基板”是指材料層，所述材料層作為進(jìn)行后續(xù)處理操作的基礎(chǔ)且包括待被設(shè)置成用以在其上形成接觸金屬層的表面。所述基板可為下述材料，諸如晶體硅(例如，Si<100>或Si<111>)、氧化硅、應(yīng)變硅、硅鍺、摻雜或未摻雜的多晶硅、摻雜或未摻雜的硅晶片、經(jīng)圖案化或未經(jīng)圖案化的絕緣體上硅(silicononinsulator,SOI)晶片、摻雜碳的氧化硅、氮化硅、摻雜硅、鍺、砷化鎵、玻璃或藍(lán)寶石(sapphire)。所述基板亦可包括一種或更多種非導(dǎo)電性材料，諸如硅、氧化硅、摻雜硅、鍺、砷化鎵、玻璃和藍(lán)寶石。所述基板亦可包括介電材料，諸如二氧化硅、有機(jī)硅酸鹽和摻雜碳的氧化硅。此外，根據(jù)應(yīng)用，所述基板可包括任何其他材料，諸如金屬氮化物和金屬合金。在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方式中，所述基板可形成柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)包括柵極介電層和柵極電極層，以便于與后續(xù)形成在柵極結(jié)構(gòu)上的互連特征結(jié)構(gòu)(諸如插頭(plug)、過(guò)孔、觸點(diǎn)、線(xiàn)路和電線(xiàn))連接。所述基板可具有各種尺寸，諸如直徑為200mm、300mm或450mm的晶片或其他尺寸，以及矩形或方形的板。除非另有注明，否則文中所述實(shí)施方式和實(shí)例可在具有200mm直徑、300mm直徑或450mm直徑(尤其是300mm直徑)的基板上進(jìn)行。本文中使用的術(shù)語(yǔ)“接觸結(jié)構(gòu)”是指包括接觸金屬層的材料層，所述接觸金屬層可形成柵極電極的一部分。在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方式中，接觸金屬層可為鎳層、鈷層、鈦層或上述層的任意組合。再者，所述基板不受限于任何特定的尺寸或形狀。所述基板可為具有200mm直徑、300mm直徑或其他直徑(諸如450mm，等等)的圓形晶片。所述基板亦可為任意多邊形、方形、矩形、弧形或其他非圓形的工件，諸如用于制造平板顯示器的多邊形玻璃基板。文中所述實(shí)施方式提供在基板上沉積/形成接觸金屬層以形成接觸結(jié)構(gòu)的方法。所述沉積工藝可有效地改進(jìn)沉積膜在整個(gè)基板上的階梯覆蓋、保形性及連續(xù)性和均勻性，從而改進(jìn)遍及基板所形成的整體膜性質(zhì)。圖1描繪處理腔室150，所述處理腔室150可如文中所述用于通過(guò)氣相沉積工藝形成接觸金屬材料。這些接觸金屬材料可包括金屬鈷、金屬鎳、鈷或鎳的衍生物或鈷和鎳的組合。處理腔室150可用于進(jìn)行CVD、等離子體增強(qiáng)CVD(PE-CVD)、脈沖CVD、ALD、PE-ALD、上述沉積法的衍生方法或上述沉積法的組合。水溝道(諸如盤(pán)繞式(convolute)液體溝道162)可用于在進(jìn)行沉積含鈷材料的氣相沉積工藝期間調(diào)節(jié)蓋組件100的溫度。在一個(gè)實(shí)施方式中，可使蓋組件100加熱至或維持在介于約100℃至約300℃(優(yōu)選為介于約125℃至約225℃且更優(yōu)選為介于約150℃至約200℃)的范圍內(nèi)的溫度。在含鈷材料和/或含鎳材料的氣相沉積工藝期間維持所述溫度。噴頭156具有相對(duì)短且向上延伸的緣(rim)158，并且所述緣158固定(screwed)在氣箱板160上。噴頭156和氣箱板160兩者可由金屬形成或含有金屬，諸如鋁、不銹鋼或上述金屬的合金。盤(pán)繞式液體溝道162形成于氣箱板160的頂部中，并使用水冷卻蓋板134覆蓋并密封所述盤(pán)繞式液體溝道162。通常使水流經(jīng)盤(pán)繞式液體溝道162。然而，醇類(lèi)、乙二醇醚類(lèi)和其他有機(jī)溶劑亦可單獨(dú)使用或與水混合使用，以將熱導(dǎo)離或傳遞至蓋組件100。盤(pán)繞式液體溝道162形成為蛇形(serpentine)，但所述液體溝道162通常形成具有彎曲部(bend)(例如具有三個(gè)急劇的U形轉(zhuǎn)彎或U形彎曲)的圓周路徑，且所述路徑在徑向溝道中從內(nèi)側(cè)向外側(cè)前進(jìn)然后再回到內(nèi)側(cè)(未示出)。盤(pán)繞式液體溝道162足夠窄，以確保水流能變成湍流(turbulent)，從而有助于熱從氣箱板160的凸緣流向盤(pán)繞式液體溝道162中的水。液體溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)(未示出)可附接至盤(pán)繞式液體溝道162，且所述液體溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)是用于將熱導(dǎo)離或傳遞至蓋組件100。在一個(gè)實(shí)施方式中，蓋組件100被構(gòu)造成被加熱至或維持在約150℃的溫度并且與鈷前驅(qū)物(諸如丁基乙炔六羰基二鈷“CCTBA”)來(lái)源和氫前驅(qū)物(諸如H2)來(lái)源流體連通。噴頭156的延伸緣158附接至氣箱板160的底緣171。緣158和緣171兩者的最大尺寸為介于圍繞蓋隔離件175與噴頭156所包含的下空腔130之間。所述噴頭156與氣箱板160之間使用螺釘緊固，以確保在最大尺寸的接觸面積上能有良好的熱接觸。熱流面積(thermalflowarea)從蓋隔離件175的外側(cè)(除了蓋隔離件175與噴頭156或氣箱板160任一者之間的間隙之外)延伸至下空腔130的內(nèi)側(cè)。盤(pán)繞式液體溝道162的結(jié)構(gòu)為水與氣箱板160之間提供有效的熱傳遞。氣箱板160的凸緣與噴頭156之間的機(jī)械性界面(interface)可確保氣箱板160與噴頭156之間進(jìn)行有效的熱傳遞。從而大大增強(qiáng)對(duì)噴頭156的冷卻。處理腔室150進(jìn)一步包含加熱器基座152，所述加熱基座152與基座桿(stem)154連接，所述基座桿154可在處理腔室150內(nèi)垂直移動(dòng)。加熱器基座152的加熱部分可由陶瓷材料形成。在加熱器基座152的上方沉積位置，加熱器基座152使基板402靠近且面對(duì)所述噴頭156的下表面107。加熱器基座152與噴頭156的下表面107之間界定為處理區(qū)域126。噴頭156具有多個(gè)孔或洞(hole)109，所述多個(gè)孔或洞109在所述下空腔130與處理區(qū)域126之間連通，以允許處理氣體通過(guò)。水冷卻的氣箱板160是由鋁制成的，且在所述氣箱板160的中央處形成氣體端口132，并通過(guò)氣體端口132供應(yīng)所述處理氣體。氣箱板160的上側(cè)被水冷卻蓋板134覆蓋，且所述水冷卻蓋板134環(huán)繞著包括氣體端口132的氣箱板160的上部。氣體端口132將處理氣體供應(yīng)至上空腔138，且通過(guò)阻隔板(blockerplate)140隔開(kāi)上空腔138與下空腔130。阻隔板140具有許多個(gè)設(shè)置成穿過(guò)所述阻隔板的洞109。在一個(gè)實(shí)施方式中，空腔130和空腔138、噴頭156及阻隔板140使處理氣體均勻地分布在基板402的上表面上?；?02可被支撐在加熱器基座152上，圖中描繪所述基板402位于升高的沉積位置。在下降的裝載位置，升降環(huán)116附接于升降管117，所述升降管117可升降四個(gè)升降桿118。這些升降桿118適合滑入加熱器基座152中，使得這些升降桿118能把通過(guò)裝載鎖定端口(loadlockport)119而載入所述腔室中的基板402接收在腔室主體120中。在一個(gè)實(shí)施方式中，諸如在等離子體增強(qiáng)氣相沉積工藝期間，加熱器基座152可包含可選的限制環(huán)(confinementring)110。側(cè)凈化氣源123可耦接至處理腔室150，且所述側(cè)凈化氣源123被構(gòu)造成根據(jù)需要將凈化氣體供應(yīng)至基板402的邊緣部分151。在一個(gè)實(shí)施方式中，可從側(cè)凈化氣源123將這些氣體供應(yīng)至基板402的邊緣部分151。這些氣體可為氫氣、氬氣、氮?dú)狻⒑?、上述氣體的組合或類(lèi)似氣體。此外，底部?jī)艋瘹庠?25亦可耦接至腔室150，以從腔室150的底部將凈化氣體供應(yīng)至基板402的表面。同樣地，由底部?jī)艋瘹庠?25所供應(yīng)的凈化氣體可包括氫氣、氬氣、氮?dú)?、氦氣、上述氣體的組合或類(lèi)似氣體。蓋隔離件175插入噴頭156與蓋緣166之間，且蓋隔離件175可從腔室主體120卸除，以打開(kāi)處理腔室150作為維修入口。通過(guò)使真空泵170連接至處理腔室150內(nèi)的泵增壓部(pumpplenum)172，且所述泵增壓部172連接至環(huán)形泵送溝道174而維持所述處理腔室150內(nèi)的真空環(huán)境。處理腔室150中設(shè)置由石英制成的環(huán)形腔室襯里179，所述環(huán)形腔室襯里179界定環(huán)形泵送溝道174的一側(cè)，但所述環(huán)形腔室襯里179亦部分界定設(shè)置在處理區(qū)域126與環(huán)形泵送溝道174之間的另一扼流孔181。環(huán)形腔室襯里179亦在所述加熱器基座152的下降位置中支撐限制環(huán)110。腔室襯里179亦在加熱器基座152的背部處環(huán)繞一周。腔室襯里179擱置在腔室主體120的窄凸出部(narrowledge)上但其他的接觸極少，從而使熱傳遞降至最低。由不透明石英制成的Z形下腔室屏蔽件121位于腔室襯里179下方。在下腔室屏蔽件121的底部上形成環(huán)狀凸起部(boss)177，且下腔室屏蔽件121借助環(huán)狀凸起部177而擱置在腔室主體120的底部上。石英防止加熱器基座152的底部與腔室主體120之間發(fā)生輻射耦合(radiativecoupling)。環(huán)狀凸起部177使腔室主體120的熱傳導(dǎo)減至最小。在替代的實(shí)施方式中，下腔室屏蔽件121包括向內(nèi)延伸的下唇部，所述向內(nèi)延伸的下唇部連接至圓錐形上部，且所述圓錐形上部與腔室主體120的內(nèi)壁保持一致。雖然這種替代設(shè)計(jì)在操作上也能令人滿(mǎn)意，但將石英制成傾斜形狀要昂貴許多。在一個(gè)實(shí)施方式中，遠(yuǎn)程等離子體源141可通過(guò)氣體端口132耦接至處理腔室150，以從遠(yuǎn)程等離子體源141供應(yīng)反應(yīng)性等離子體并使等離子體通過(guò)噴頭156中的多個(gè)洞109進(jìn)入處理腔室150中而到達(dá)基板402的表面。應(yīng)注意，遠(yuǎn)程等離子體源141可于任何適當(dāng)位置處耦接至處理腔室150，以根據(jù)需要將反應(yīng)性遠(yuǎn)程等離子體源供應(yīng)至基板402表面。可供應(yīng)至遠(yuǎn)程等離子體源141以被解離并進(jìn)一步輸送到基板402表面的適當(dāng)氣體包括氫、氬、氦、氮、氨、上述氣體的組合和類(lèi)似氣體。在圖1中，控制單元180可耦接至腔室150以控制處理?xiàng)l件?？刂茊卧?80包括中央處理單元(CPU)182、支持電路184和包含相關(guān)控制軟件183的存儲(chǔ)器186?？刂茊卧?80可為任何形式的可用在控制各種腔室和子處理器的工業(yè)設(shè)置中的通用計(jì)算機(jī)處理器之一。CPU182可使用任何適當(dāng)?shù)谋镜?local)或遠(yuǎn)程的存儲(chǔ)器186，諸如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器、軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(compactdiscdrive)、硬盤(pán)或任何其他形式的數(shù)字儲(chǔ)存器。各種支持電路可耦接至CPU182以支持腔室150?？刂茊卧?80可耦接至位于各腔室部件鄰近處的另一控制器?？赏ㄟ^(guò)多個(gè)信號(hào)纜線(xiàn)處理控制單元180與腔室150的各種其它部件之間的雙向通信，這些信號(hào)纜線(xiàn)統(tǒng)稱(chēng)為信號(hào)總線(xiàn)(signalbus)，圖1中描繪部分信號(hào)總線(xiàn)。圖2是說(shuō)明性多腔室處理系統(tǒng)200的示意性俯視圖，所述多腔室處理系統(tǒng)200能夠適于進(jìn)行文中所述的金屬層沉積工藝，所述系統(tǒng)200整合有處理腔室80，諸如以上參照?qǐng)D1所描述的腔室150。系統(tǒng)200能夠包括一個(gè)或更多個(gè)裝載鎖定腔室202和204，用于傳送基板90進(jìn)出系統(tǒng)200。通常，系統(tǒng)200保持處于真空狀態(tài)，且裝載鎖定腔室202和204能夠被“抽空”以引導(dǎo)基板90進(jìn)入系統(tǒng)200中。第一機(jī)械手210能夠在裝載鎖定腔室202和204與第一組的一個(gè)或更多個(gè)基板處理腔室212、214、216和80之間傳送基板90。每個(gè)處理腔室212、214、216和80被構(gòu)造成進(jìn)行至少一種基板沉積工藝，諸如循環(huán)層沉積(CLD)、原子層沉積(ALD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、蝕刻、除氣、預(yù)清潔、定向(orientation)、退火和其它基板處理工藝。此外，處理腔室212、214、216和80的其中一個(gè)腔室亦可被構(gòu)造成在基板90上進(jìn)行沉積工藝或熱退火工藝之前，先進(jìn)行預(yù)清潔工藝。用于進(jìn)行熱退火工藝的處理腔室80與其他腔室212、214、216間的相對(duì)位置用于舉例說(shuō)明，如果需要，處理腔室80的位置可視情況與處理腔室212、214、216中的任一者交換。第一機(jī)械手210亦能夠傳送基板90進(jìn)出一個(gè)或更多個(gè)傳送腔室222和224。傳送腔室222和224能夠用于維持超高真空條件，同時(shí)允許在系統(tǒng)200內(nèi)傳送基板90。第二機(jī)械手230能夠在傳送腔室222和224與第二組的一個(gè)或更多個(gè)處理腔室232、234、236和238之間傳送基板90。類(lèi)似于處理腔室212、214、216和80，處理腔室232、234、236和238能夠被配備成除了進(jìn)行例如循環(huán)層沉積(CLD)、原子層沉積(ALD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、蝕刻、預(yù)清潔、除氣和定向工藝之外，還用于進(jìn)行各種基板處理操作，包括如文中所述的干法蝕刻工藝。對(duì)于系統(tǒng)200中進(jìn)行的特定工藝，若非必需使用這些腔室，可從系統(tǒng)200移除基板處理腔室212、214、216、232、234、236和238中的任一腔室。在預(yù)清潔之后，在處理腔室80中進(jìn)行沉積和/或熱退火工藝，可根據(jù)需要將基板進(jìn)一步傳送至系統(tǒng)200的處理腔室212、214、216、232、234、236和238中的任一腔室以進(jìn)行其他工藝。圖3描繪工藝步驟300的一個(gè)實(shí)施方式的流程圖，所述工藝步驟300用于在基板上沉積半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中的接觸金屬層。圖3中所述的工序?qū)?yīng)于以下討論的圖4A-4E中所示的制造階段。圖4A-4E描繪由工藝步驟300所示的在器件結(jié)構(gòu)408上制造接觸金屬層420的不同階段期間，在基板402上形成器件結(jié)構(gòu)408的基板402的示意性剖視圖。圖3的工序通常對(duì)CVD、ALD或PVD沉積鈷接觸金屬層提供參考?？尚械募煞桨赴ǖ幌抻冢?a)PVD鈦+ALD氮化鈦；(b)PVD鈦+CVD鈷；(c)CVD鈷；和(d)CVD鈷+PVD鈷。PVD鈦在源極或漏極處提供與下層硅化物良好的電接觸。ALD氮化鈦增進(jìn)鈷膜的附著力，如有需要可幫助鈷膜再流動(dòng)(re-flow)。CVD鈷：使用CVD膜或于CVD之后利用再流動(dòng)進(jìn)行鈷填充。工藝步驟300始于方框310，提供基板(諸如圖4A所示的基板402)至所述處理腔室中，諸如圖1中所示將基板402設(shè)置于處理腔室150中，或是提供基板至其他適當(dāng)?shù)奶幚砬皇抑?。圖4A中所示的基板402包括形成在基板402上的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)408(例如，諸如構(gòu)造用于形成接觸結(jié)構(gòu)的柵極結(jié)構(gòu)或其他結(jié)構(gòu))。應(yīng)注意，這一特定器件結(jié)構(gòu)408可用于具有高深寬比或其他奇特幾何形狀的三維(3-D)閃速存儲(chǔ)器(flashmemory)應(yīng)用、DRAM應(yīng)用或其他適當(dāng)應(yīng)用中?；?02上形成有含硅層404，且在所述含硅層404中形成多個(gè)具有高深寬比(諸如深寬比大于10:1，例如約大于20:1)的開(kāi)口406。這些開(kāi)口406可為接觸開(kāi)口、接觸過(guò)孔、接觸溝槽、接觸溝道或類(lèi)似者，且這些開(kāi)口406形成在器件結(jié)構(gòu)408中并具有側(cè)壁412和底部414，側(cè)壁412和底部414形成開(kāi)放溝道以暴露下方的含硅層404。含硅層404可包括任何適當(dāng)?shù)膶樱T如單硅層或其中形成有至少一個(gè)含硅層的多層膜堆疊。在含硅層404為單層形式的實(shí)施方式中，含硅層404可為氧化硅層、氧化物層、氮化硅層、氮化物層、氮氧化硅層、氮化鈦層、多晶硅層、微晶硅層、單晶硅層、摻雜多晶硅層、摻雜微晶硅層或摻雜單晶硅層。在另一實(shí)例中，含硅層404可為膜堆疊，所述膜堆疊包括復(fù)合的氧化物和氮化物層、夾有(sandwiching)氮化物層的至少一個(gè)或更多個(gè)氧化物層以及上述層的組合。適合摻雜在含硅層404中的摻雜劑可包括p-型摻雜劑和n-型摻雜劑，諸如含硼(B)摻雜劑或含磷(P)摻雜劑。在含硅層404為具有至少一個(gè)含硅層的多層膜堆疊形式的實(shí)施方式中，含硅層404可包括重復(fù)對(duì)的包括含硅層和介電層的層。在一個(gè)實(shí)施方式中，含硅層404中可包括設(shè)置有多晶硅層和/或其它金屬材料層和/或介電層。介電層的適當(dāng)實(shí)例可選自下述組：氧化物層、氧化硅層、氮化硅層、氮化物層、氮化鈦層、氧化物層和氮化物層的復(fù)合物、夾有氮化物層的至少一個(gè)或更多個(gè)氧化物層以及上述層的組合，等等。在如方框310所述的傳送基板至金屬沉積處理腔室中之前，視需要進(jìn)行預(yù)清潔工藝以處理基板表面411以及這些開(kāi)口406的側(cè)壁412和底部414，以去除原生氧化物或其他污染源。從基板402去除原生氧化物或其他污染源可提供低接觸電阻表面，以形成用于形成接觸金屬層的良好接觸表面。所進(jìn)行的預(yù)清潔工藝包括將預(yù)清潔氣體混合物供應(yīng)至預(yù)清潔腔室中。預(yù)清潔腔室可為PrecleanPCII腔室、PCXT腔室或SiconiTM腔室，這些腔室可購(gòu)自位于美國(guó)California(加利福尼亞)州SantaClara(圣克拉拉)市的AppliedMterials,Inc.(應(yīng)用材料公司)。預(yù)清潔腔室可根據(jù)需要被并入說(shuō)明性多腔室處理系統(tǒng)200中且可被構(gòu)造成系統(tǒng)200的處理腔室212、214、216、232、234、236、238之一。應(yīng)注意，購(gòu)自其他制造商的其他預(yù)清潔腔室亦可用于實(shí)現(xiàn)文中所述的實(shí)施方式。預(yù)清潔工藝的執(zhí)行是通過(guò)將清潔氣體混合物供應(yīng)至并入系統(tǒng)200中的預(yù)清潔處理腔室中，由預(yù)清潔氣體混合物形成等離子體以去除原生氧化物。在一個(gè)實(shí)施方式中，用于去除原生氧化物的預(yù)清潔氣體混合物是氨氣(NH3)與三氟化氮(NF3)氣體的混合物。引入處理腔室的每一種氣體的量可加以改變和調(diào)整以適合例如待去除的原生氧化物層的厚度、所清潔的基板的幾何形狀、等離子體的容量(volumecapacity)、腔室主體的容量以及耦接至腔室主體的真空系統(tǒng)的性能。在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方式中，所添加的氣體提供氨(NH3)與三氟化氮(NF3)的摩爾比為至少1:1的預(yù)清潔氣體混合物。在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方式中，所述預(yù)清潔氣體混合物的摩爾比為至少約3:1(氨：三氟化氮)。以氨：三氟化氮為約5:1至約30:1的摩爾比引入這些氣體。在另一個(gè)實(shí)施方式中，氣體混合物的摩爾比為約5:1(氨：三氟化氮)至約10:1。預(yù)清潔氣體混合物的摩爾比亦能夠落在約10:1(氨：三氟化氮)和約20:1之間。預(yù)清潔氣體混合物中亦能夠添加凈化氣體或載氣。能使用任何適當(dāng)?shù)膬艋瘹怏w/載氣，諸如氬氣、氦氣、氫氣、氮?dú)饣蛏鲜鰵怏w的混合物?？傤A(yù)清潔氣體混合物含有約0.05體積％至約20體積％的氨和三氟化氮。預(yù)清潔氣體混合物的其余部分可為凈化氣體/載氣。預(yù)清潔腔室內(nèi)的操作壓力能改變。所述壓力可維持在約1托(Torr)至約10托之間?？墒┘由漕l(RF)功率源以維持清潔氣體混合物中的等離子體。例如，可施加約15瓦(Watt)至約100瓦的功率以維持所述預(yù)清潔處理腔室內(nèi)部的等離子體。所施加的功率的頻率為約350千赫(kHz)。所述頻率的范圍可為約50千赫至約350千赫。等離子體能量使氨氣和三氟化氮?dú)怏w解離成反應(yīng)性物種，例如氟自由基和/或氫自由基，兩種自由基結(jié)合而形成氣相的高反應(yīng)性氟化銨(NH4F)化合物和/或氟化氫銨(NH4F·HF)。隨后將這些分子從等離子體位置處輸送至待清潔的基板表面。能夠使用凈化氣體/載氣幫助輸送反應(yīng)性物種至基板。在一個(gè)實(shí)施方式中，可于預(yù)清潔工藝之后沉積鈦層。所述鈦層的作用是收集下方基板和過(guò)孔的界面處任何殘余的氧，所述鈦層可增進(jìn)與下方基板的電接觸。于金屬沉積處理腔室150中提供基板402的方框310之后，且在基板402上沉積接觸金屬層之前，可于方框320進(jìn)行預(yù)處理工藝以對(duì)基板表面411進(jìn)行預(yù)處理，從而如圖4B所示，在含硅層404中的這些開(kāi)口406的表面411、側(cè)壁412和底部414上形成經(jīng)過(guò)處理的表面區(qū)域410。在某些實(shí)施方式中，先前于基板402上進(jìn)行的可選預(yù)清潔工藝可能在基板表面411上留下一些Si-F、N-F、H-F和Si-N的弱的或殘余懸空(dangling)鍵合結(jié)構(gòu)。這些懸空鍵可能在后續(xù)接觸金屬沉積工藝中阻礙沉積在基板表面上的金屬原子的吸附或粘附作用，這種情況是非期望且不利的。因此，可執(zhí)行方框320的預(yù)處理工藝，以有效地改變含硅層404的表面411上的表面鍵合結(jié)構(gòu)，從而提供具有良好吸附能力的表面以促進(jìn)后續(xù)接觸金屬沉積工藝所提供的金屬原子的附著力。相信所述預(yù)處理工藝可有效去除Si-F、H-F、N-F和Si-N的鍵合結(jié)構(gòu)或可有效地將這些Si-F、N-F、H-F和Si-N結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成Si-H或Si-Si的鍵合，這可幫助金屬原子粘著于表面上而形成層。在一個(gè)實(shí)施方式中，在進(jìn)行接觸金屬沉積工藝之前，可先將預(yù)處理氣體混合物供應(yīng)至金屬沉積處理腔室150中以改變基板402的表面性質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述預(yù)處理氣體混合物可包括至少一種含氫氣體，諸如H2、H2O、H2O2或類(lèi)似氣體。亦可供應(yīng)惰性氣體(諸如Ar、He、Kr和類(lèi)似氣體)至所述預(yù)處理氣體混合物中。此外，亦可供應(yīng)含氮?dú)怏w(諸如N2、NH3、N2O、NO2和類(lèi)似氣體)至所述預(yù)處理氣體混合物中。在一示例性的實(shí)施方式中，所提供用于對(duì)基板表面411進(jìn)行預(yù)處理的預(yù)處理氣體混合物包括含氫氣體(諸如H2氣體)和惰性氣體(諸如Ar氣體)。在另一示例性的實(shí)施方式中，所提供用于對(duì)基板表面411進(jìn)行預(yù)處理的預(yù)處理氣體混合物包括含氫氣體(諸如H2氣體)、惰性氣體(諸如Ar氣體)和含氮?dú)怏w(諸如NH3氣體)?？蓮倪h(yuǎn)程等離子體源(諸如從耦接至金屬沉積處理腔室150的遠(yuǎn)程等離子體源141)供應(yīng)預(yù)處理氣體混合物，以從遠(yuǎn)離處理腔室150之處供應(yīng)預(yù)處理氣體混合物等離子體至基板表面411?；蛘?，可從安裝在處理腔室150中的任何其他適當(dāng)來(lái)源供應(yīng)預(yù)處理氣體混合物至基板表面411。在方框320的預(yù)處理工藝期間，可調(diào)節(jié)數(shù)個(gè)工藝參數(shù)以控制預(yù)處理工藝。在一個(gè)示例性的實(shí)施方式中，調(diào)節(jié)金屬沉積處理腔室150中的工藝壓力，使所述壓力介于約50毫托(mTorr)至約5000毫托之間，諸如介于約500毫托至約1000毫托之間，例如，所述工藝壓力處于約700毫托?？墒┘由漕l功率源以維持預(yù)處理氣體混合物中的等離子體。例如，可施加約1000瓦至約6000瓦的功率以維持處理腔室150內(nèi)部的等離子體?？墒诡A(yù)處理氣體混合物中所供應(yīng)的含氫氣體以介于約400sccm至約4000sccm之間的速率流入處理腔室150，且預(yù)處理氣體混合物中所供應(yīng)的惰性氣體可以介于約200sccm至約2000sccm之間的速率流動(dòng)。預(yù)處理氣體混合物中所供應(yīng)的含氮?dú)怏w可以介于約100sccm至約3000sccm之間的速率流動(dòng)?；?02的溫度保持在介于約125攝氏度至約250攝氏度之間。在一個(gè)實(shí)施方式中，根據(jù)操作溫度、壓力和氣體流動(dòng)速率，對(duì)基板402進(jìn)行預(yù)處理工藝約10秒至約2分鐘。例如，基板402可暴露于預(yù)處理工藝下持續(xù)約30秒至約60秒。在示例性的實(shí)施方式中，基板暴露于預(yù)處理工藝下持續(xù)約40秒或更短時(shí)間。視情況，可進(jìn)行方框330的阻擋層沉積工藝，以在基板上沉積阻擋層416，如圖4C中所示。阻擋層416通常防止接觸金屬層擴(kuò)散至基板上的結(jié)材料(junctionmaterial)，所述結(jié)材料通常是硅或硅鍺化合物。所述阻擋層通常含有金屬或金屬氮化物材料，諸如鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、上述材料的合金或上述材料的組合物。阻擋層416亦可包含經(jīng)等離子體氮化(N2或NH3)的鈦和PVD鈷。若阻擋層416包括經(jīng)氮化的鈦層，則僅頂部幾個(gè)埃(angstrom)的鈦被轉(zhuǎn)化成TiN化合物。發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)氧化和未經(jīng)氧化的Ti和TiN阻擋層兩者皆能提供提高的擴(kuò)散阻力。阻擋層416所具有的厚度范圍可從約至約更窄范圍為約至約更窄范圍為約至約更窄范圍為約至約更窄范圍為約至約更窄范圍為約至約以及更窄范圍為約至約通常利用原子層沉積(ALD)工藝、等離子體增強(qiáng)ALD(PE-ALD)工藝、化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝或物理氣相沉積(PVD)工藝來(lái)沉積所述阻擋層。阻擋層416類(lèi)似于以下詳細(xì)描述的潤(rùn)濕層。如上所述，阻擋層416通常用于防止接觸金屬層擴(kuò)散到基板上的結(jié)材料。潤(rùn)濕層通常增強(qiáng)接觸金屬層(在某些實(shí)施方式中為鈷)的粘著力，所述潤(rùn)濕層可在接觸金屬層上進(jìn)行退火工藝期間減少在這些特征結(jié)構(gòu)中形成不想要的空隙。在基板表面上進(jìn)行方框320的預(yù)處理工藝以形成經(jīng)處理的表面區(qū)域410或方框330的沉積阻擋層416之后，在方框340處，可在處理腔室150中進(jìn)行CVD接觸金屬沉積工藝以沉積接觸金屬層420，如圖4D所示?？墒褂萌鐖D5所述的循環(huán)沉積工藝來(lái)沉積接觸金屬層420。接觸金屬層420填充這些開(kāi)口406。接觸金屬層420的適當(dāng)實(shí)例包括鈦(Ti)、鈷(Co)、鎳(Ni)、上述金屬的合金或上述金屬的組合。在文中所述的一個(gè)特定實(shí)施方式中，沉積在基板402上的接觸金屬層420為鈷(Co)層?？墒褂枚嗖襟E式沉積工藝來(lái)沉積接觸金屬層420，所述多步驟式沉積工藝包括進(jìn)行循環(huán)金屬沉積工藝以沉積接觸金屬層420且隨后對(duì)接觸金屬層420進(jìn)行退火的多個(gè)循環(huán)。在某些實(shí)施方式中，接觸金屬層420的厚度應(yīng)小于待填充的最小特征結(jié)構(gòu)的特征直徑(臨界尺寸)的50％。例如，進(jìn)行循環(huán)金屬沉積工藝以部分地填充一特征結(jié)構(gòu)達(dá)到小于特征直徑的一半的程度并接著進(jìn)行退火工藝。隨后將重復(fù)進(jìn)行循環(huán)沉積工藝且接著退火的動(dòng)作，直到接觸金屬層420達(dá)到預(yù)定厚度。在替代的實(shí)施方式中，可以在單一的非循環(huán)沉積工藝中沉積接觸金屬層420以完全填充所述特征結(jié)構(gòu)。在此實(shí)施方式中，隨后對(duì)接觸金屬層420進(jìn)行退火。由于非循環(huán)接觸金屬層420沉積工藝和后續(xù)的退火工藝完成填充所需的時(shí)間較少，因此可提高產(chǎn)量。圖5描繪如方框340所示的循環(huán)沉積工藝的流程圖，所述循環(huán)沉積工藝是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式在半導(dǎo)體器件中形成接觸金屬層(諸如接觸金屬層420)。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述工藝包括使基板暴露于沉積氣體以形成接觸金屬層的一部分(方框510)、視需要凈化所述沉積腔室(方框520)、使所述基板暴露于等離子體處理工藝(方框530)、視需要凈化所述沉積腔室(方框540)以及確定鈷接觸金屬層是否已達(dá)到預(yù)定厚度(方框550)。在一個(gè)實(shí)施方式中，若所形成的鈷接觸金屬層尚未具有預(yù)定厚度，則可重復(fù)進(jìn)行方框510-方框550的循環(huán)?；蛘?，一旦所形成的接觸金屬層已具有預(yù)定厚度，可停止所述工藝。在所述接觸金屬沉積工藝期間，可于熱CVD工藝、脈沖式CVD工藝、PE-CVD工藝、脈沖式PE-CVD工藝或熱ALD工藝期間，通過(guò)將包括鈷前驅(qū)物或鎳前驅(qū)物的沉積前驅(qū)物氣體混合物與(或不與)還原氣體混合物(試劑)同時(shí)、先后或交替地引入金屬沉積處理腔室150中而形成或沉積接觸金屬層420，其中所述還原氣體混合物(試劑)諸如為氫氣(H2)或NH3氣體。此外，所述沉積前驅(qū)物氣體混合物亦可包括同時(shí)供應(yīng)至處理腔室中用于處理的凈化氣體混合物。在另一實(shí)施方式中，可于熱ALD工藝或脈沖式PE-CVD工藝期間，通過(guò)依次將沉積前驅(qū)物氣體混合物(諸如鈷前驅(qū)物)的脈沖和還原氣體混合物(諸如氫氣(H2)或NH3氣體)的脈沖重復(fù)引入金屬沉積處理腔室150中而形成或沉積接觸金屬層420。在另一實(shí)施方式中，可于熱ALD工藝或脈沖式PE-CVD工藝期間，通過(guò)將還原氣體混合物(諸如氫氣(H2)或NH3氣體)連續(xù)地流入金屬沉積處理腔室150中，同時(shí)重復(fù)地將沉積前驅(qū)物氣體混合物(諸如鈷前驅(qū)物)的脈沖和還原氣體混合物的脈沖引入金屬沉積處理腔室150中，而形成或沉積接觸金屬層420。在另一實(shí)施方式中，可于PE-CVD工藝期間，通過(guò)使還原氣體混合物(諸如氫氣(H2)或NH3氣體)和沉積前驅(qū)物氣體混合物(諸如鈷前驅(qū)物)在等離子體條件下連續(xù)地流動(dòng)而形成或沉積接觸金屬層420。在另一實(shí)施方式中，可于PE-CVD工藝期間，通過(guò)使還原氣體混合物(諸如氫氣(H2)或NH3氣體)在等離子體條件下連續(xù)地流動(dòng)，且周期性地脈沖輸送沉積前驅(qū)物氣體混合物(諸如鈷前驅(qū)物)而形成或沉積接觸金屬層420。適合利用文中所述的CVD或ALD工藝形成含鈷材料(例如，金屬鈷或鈷合金)的鈷前驅(qū)物包括羰基鈷復(fù)合物(complex)、脒基鈷化合物、二茂鈷(cobaltocene)化合物、二烯基鈷復(fù)合物、亞硝酰鈷復(fù)合物、上述物質(zhì)的衍生物、上述物質(zhì)的復(fù)合物、由上述物質(zhì)形成的等離子體或上述物質(zhì)的組合。在一些實(shí)施方式中，可使用CVD和ALD工藝沉積鈷材料，且在共同受讓的美國(guó)專(zhuān)利第7,264,846號(hào)和2003年5月22日提出的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第10/443,648號(hào)(其公開(kāi)號(hào)為US2005-0220998)中有進(jìn)一步的描述，通過(guò)引用將二者作為整體結(jié)合在此。合適的鈷前驅(qū)物可包括但不限于羰基鈷復(fù)合物、脒基鈷化合物、二茂鈷化合物、二烯基鈷復(fù)合物、亞硝酰鈷復(fù)合物、二氮二烯基鈷復(fù)合物、氫化鈷(cobalthydride)復(fù)合物、上述物質(zhì)的衍生物、上述物質(zhì)的復(fù)合物、由上述物質(zhì)形成的等離子體或上述物質(zhì)的組合。在一個(gè)實(shí)施方式中，可用于本發(fā)明中的鈷前驅(qū)物的實(shí)例包括丁基乙炔六羰基二鈷(CCTBA，(CO)6Co2(HC≡CtBu))、甲基丁基乙炔六羰基二鈷((CO)6Co2(MeC≡CtBu))、苯基乙炔六羰基二鈷((CO)6Co2(HC≡CPh))、甲基苯基乙炔六羰基二鈷((CO)6Co2(MeC≡CPh))、甲基乙炔六羰基二鈷((CO)6Co2(HC≡CMe))、二甲基乙炔六羰基二鈷((CO)6Co2(MeC≡CMe))、脒基鈷(C20H42CoN)、六氟乙酰丙酮鈷(Co(C5HF6O2)2·xH2O)、乙酰丙酮鈷((CH3COC＝COCH3)3Co)、乙酰丙酮鈷(II)((CH3COC＝COCH3)2Co)、醋酸鈷((CH3COO)2Co)、上述物質(zhì)的衍生物、上述物質(zhì)的復(fù)合物、上述物質(zhì)所形成的等離子體或上述物質(zhì)的組合。其他示例性羰基鈷復(fù)合物包括二(羰基)環(huán)戊二烯鈷(CpCo(CO)2)、三羰基烯丙基鈷((CO)3Co(CH2CH＝CH2))、三羰基亞硝酰鈷(Co(CO)3NO)、上述物質(zhì)的衍生物、上述物質(zhì)的復(fù)合物、上述物質(zhì)所形成的等離子體或上述物質(zhì)的組合。在一個(gè)特定實(shí)例中，用于本發(fā)明中的鈷前驅(qū)物為丁基乙炔六羰基二鈷(CCTBA，(CO)6Co2(HC≡CtBu))。應(yīng)注意，可使用載氣(諸如Ar氣體)將丁基乙炔六羰基二鈷(CCTBA，(CO)6Co2(HC≡CtBu))前驅(qū)物供應(yīng)至金屬沉積處理腔室150中。替代試劑即為在文中所述的沉積工藝期間與鈷前驅(qū)物一起用于形成鈷材料的還原劑，所述替代試劑的實(shí)例可包括氫(例如，H2或原子氫(H))、氮(例如，N2或原子氮(N))、氨(NH3)、聯(lián)胺(hydrazine，N2H4)、氫與氨的混合物(H2/NH3)、硼烷(BH3)、二硼烷(B2H6)、三乙基硼烷(Et3B)、硅烷(SiH4)、二硅烷(Si2H6)、三硅烷(Si3H8)、四硅烷(Si4H10)、甲基硅烷(SiCH6)、二甲基硅烷(SiC2H8)、磷化氫(PH3)、上述試劑的衍生物、上述試劑所形成的等離子體或上述試劑的組合。在一個(gè)特定實(shí)例中，用于本發(fā)明中的試劑或還原劑為氨(NH3)。在方框340的循環(huán)沉積工藝期間，在沉積前驅(qū)物氣體混合物的每一次脈沖與所述等離子體預(yù)處理工藝之間，可于每次或選定的沉積前驅(qū)物脈沖之間從處理腔室150的側(cè)方/邊緣和/或底部供應(yīng)凈化氣體混合物至基板402的邊緣部分151。可由設(shè)置在處理腔室150中的側(cè)方凈化氣源123和/或底部?jī)艋瘹庠?25供應(yīng)所述凈化氣體混合物，以將所述凈化氣體混合物供應(yīng)至基板402表面的邊緣/周?chē)?。?yīng)注意，文中所述的基板402的邊緣/周?chē)鷧^(qū)域?qū)τ?00毫米的基板而言，可以是指介于距離所述基板邊緣/斜面(bevel)約1mm和約5mm之間的基板402的邊緣區(qū)域，或指介于距離所述基板中心點(diǎn)/中心線(xiàn)(例如，通過(guò)基板中心點(diǎn)的直徑)約145mm和約149mm之間的基板402的邊緣區(qū)域。亦應(yīng)理解，于方框530的等離子體處理工藝期間的氣流亦可用于凈化所述處理腔室。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述接觸金屬沉積工藝中所供應(yīng)的凈化氣體混合物可包括至少一種含氫氣體和惰性氣體。需注意，如有需要，可于沉積工藝期間，隨著所述沉積前驅(qū)物氣體混合物一起供應(yīng)所述凈化氣體混合物。含氫氣體的適當(dāng)實(shí)例可包括H2、H2O、H2O2或類(lèi)似氣體。惰性氣體的適當(dāng)實(shí)例包括Ar、He或Kr。在一個(gè)特定的實(shí)施方式中，所述金屬沉積工藝期間所供應(yīng)的凈化氣體混合物可包括H2氣體和Ar氣體。在所述沉積工藝的一個(gè)實(shí)施方式中，將所述沉積前驅(qū)物氣體混合物的脈沖伴隨著還原氣體以及可選的凈化氣體/載氣混合物供應(yīng)至沉積腔室150。本文中使用的術(shù)語(yǔ)脈沖是指注入所述處理腔室中的材料劑量(dose)。所述沉積前驅(qū)物體混合物的脈沖持續(xù)一段預(yù)定時(shí)間。在所述沉積前驅(qū)物氣體混合物的每次脈沖與所述等離子體處理工藝之間，可于所述沉積前驅(qū)物氣體混合物的每一次或多次脈沖之間將所述凈化氣體混合物脈沖輸送至所述處理腔室中，以去除雜質(zhì)或未反應(yīng)的/未被基板402表面吸附的殘余前驅(qū)物氣體混合物，例如去除來(lái)自鈷前驅(qū)物的未反應(yīng)的含氮雜質(zhì)或其他物質(zhì)，從而可將這些雜質(zhì)或殘余的前驅(qū)物氣體混合物抽出所述沉積腔室。所述沉積前驅(qū)物氣體混合物的脈沖時(shí)間間隔可根據(jù)多個(gè)因素而改變，這些因素諸如膜厚度要求、處理腔室容積、產(chǎn)量考慮、氣體速率和類(lèi)似因素。在一個(gè)實(shí)施方式中，可有利地選擇這些工藝條件，以使所述沉積前驅(qū)物氣體混合物的脈沖提供足夠量的前驅(qū)物，使得基板402上吸附至少單層的鈷金屬前驅(qū)物。之后，利用所述凈化氣體混合物可從處理腔室去除殘余在腔室中的過(guò)量鈷金屬前驅(qū)物并抽出所述過(guò)量鈷金屬前驅(qū)物。在一些實(shí)施方式中，可在單次脈沖中同時(shí)供應(yīng)所述還原氣體混合物和所述沉積前驅(qū)物氣體混合物，以形成接觸金屬層416。在文中所述的一個(gè)實(shí)施方式中，在經(jīng)過(guò)所述沉積前驅(qū)物氣體混合物的最初數(shù)次脈沖之后，諸如介于第一次脈沖至第五次脈沖之間，可使所述還原氣體的脈沖與所述沉積前驅(qū)物氣體混合物一起流動(dòng)(co-flow)。在方框510的操作中，將所述沉積前驅(qū)物氣體混合物的第一次脈沖脈沖輸送至處理腔室150中，以在基板上沉積鈷接觸金屬層420的一部分。所述沉積前驅(qū)物氣體混合物的每一次脈沖進(jìn)入處理腔室150可沉積厚度介于約和約之間的鈷層。在所述沉積前驅(qū)物氣體混合物的脈沖期間，亦可調(diào)節(jié)數(shù)個(gè)工藝參數(shù)。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述工藝壓力控制在介于約7托至約30托之間。所述處理溫度介于約125攝氏度和約250攝氏度之間。對(duì)于等離子體增強(qiáng)工藝而言，所述RF功率可控制在介于約100瓦至約1200瓦之間。所述沉積前驅(qū)物氣體混合物中所供應(yīng)的鈷氣體前驅(qū)物可控制在介于約1sccm至約10sccm之間。可用介于約100sccm至約10000sccm(諸如介于約3000sccm至約5000sccm之間)之間的流速供應(yīng)所述還原氣體(諸如H2氣體)。從基板邊緣/基板底部所供應(yīng)的H2氣體可控制在介于約200sccm至約1000sccm之間?？捎媒橛诩s200sccm至約1000sccm之間的流速?gòu)幕暹吘?基板底部供應(yīng)氬氣。視情況而定，在方框510之后，可凈化所述處理腔室。在脈沖輸送所述沉積前驅(qū)物氣體混合物之后，隨后可將凈化氣體混合物供應(yīng)至所述處理腔室中以從所述處理腔室清除殘余物和雜質(zhì)。在脈沖輸送所述凈化氣體混合物期間，可在相對(duì)短的時(shí)間間隔內(nèi)(諸如約1秒至約5秒之間)將所述工藝壓力抽低至某一低水平，諸如低于2托，例如低于0.5托，以助于快速地從所述處理腔室中抽出殘余物和雜質(zhì)。亦可在脈沖輸送所述凈化氣體混合物期間調(diào)節(jié)數(shù)個(gè)工藝參數(shù)。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述工藝壓力控制在介于約0.1托至約2托之間，諸如介于0.1托至約1托之間，例如介于約0.1托至約0.6托之間。所述處理溫度介于約125攝氏度至約250攝氏度之間。所述RF功率可控制在介于約100瓦至約800瓦之間。所述凈化氣體混合物中所供應(yīng)的H2氣體可控制在介于約200sccm至約1000sccm之間?？捎媒橛诩s200sccm至約1000sccm之間的流速供應(yīng)Ar氣體。于方框510使基板402暴露于沉積氣體之后，或于方框520凈化所述沉積腔室之后，使基板402暴露于等離子體處理工藝。所述等離子體處理工藝降低表面粗糙度并改善鈷接觸金屬層420的沉積部分的電阻率。示例性的等離子體形成氣體包括氫氣(H2)、氮?dú)?N2)、氨氣(NH3)和上述氣體的組合。在所述等離子體處理工藝期間，亦調(diào)節(jié)數(shù)個(gè)工藝參數(shù)。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述工藝壓力控制在介于約7托至約30托之間。所述處理溫度介于約125攝氏度至約250攝氏度之間。所述RF功率可控制在介于約100瓦至約800瓦之間，例如約400瓦?？捎媒橛诩s3000sccm至約5000sccm之間(例如約4000sccm)的流速供應(yīng)所述等離子體形成氣體，諸如H2氣體。從基板邊緣/基板底部所供應(yīng)的H2氣體可控制在介于約200sccm至約1000sccm之間?？捎媒橛诩s200sccm至約1000sccm之間的流速?gòu)幕暹吘?基板底部供應(yīng)Ar氣體。結(jié)果表明，于沉積期間或于沉積之后進(jìn)行所述等離子體處理有助于降低所沉積膜的表面粗糙度且有助于降低所沉積膜中的碳雜質(zhì)。因此，H自由基的壽命，尤其是在節(jié)點(diǎn)≤14nm的晶體管技術(shù)所預(yù)期的狹窄的(臨界尺寸﹤15nm且深寬比﹥5)過(guò)孔和溝槽結(jié)構(gòu)內(nèi)部的H自由基的壽命，是實(shí)現(xiàn)無(wú)縫且無(wú)空隙的鈷間隙填充的一項(xiàng)重要參數(shù)。通過(guò)使用電感耦合等離子體源、微波等離子體源或電子束等離子體源，在所述等離子體處理期間使惰性氣體(諸如He、Ne、Ar，等等)流動(dòng)，可提高CVD工藝過(guò)程中所述腔室內(nèi)部的H自由基的壽命。這些等離子體源購(gòu)自應(yīng)用材料公司或其他供應(yīng)商。于方框530使所述基板暴露于等離子體處理工藝之后，可視情況于方框540凈化所述沉積腔室。可采用類(lèi)似于方框520中所描述的凈化工藝來(lái)進(jìn)行方框540的可選的凈化。在方框550處，若尚未達(dá)到接觸金屬層420的預(yù)定厚度，則可重復(fù)進(jìn)行使基板暴露于所述沉積前驅(qū)物氣體混合物中且隨后進(jìn)行等離子體預(yù)處理工藝的額外循環(huán)，直到接觸金屬層420達(dá)到期望的厚度范圍。若已達(dá)到所述接觸金屬層的預(yù)定厚度，則所述工藝前進(jìn)至方框350，于方框350處進(jìn)行熱退火工藝。例如，若所述接觸金屬層的總厚度為10nm，且以2nm/循環(huán)來(lái)沉積接觸層部分，則將需要進(jìn)行5個(gè)循環(huán)(沉積2nm之后接著進(jìn)行等離子體處理)。在方框350處，于熱退火腔室中的基板402上進(jìn)行熱退火工藝以提高接觸金屬層420的性能。熱退火腔室可根據(jù)需要為系統(tǒng)200的處理腔室212、214、216、232、234、236、238的其中一個(gè)腔室。在一個(gè)實(shí)施方式中，在方框350處所進(jìn)行的熱退火工藝可具有介于約200攝氏度至約1400攝氏度之間的溫度范圍，諸如溫度可介于約200攝氏度至約500攝氏度之間。在所述熱退火工藝期間，將包括至少一種含氫氣體和/或惰性氣體(例如，氬)的氣體混合物供應(yīng)至退火腔室中?？墒褂渺o態(tài)工藝(在進(jìn)行退火工藝之前使所述腔室充滿(mǎn)氣體)或使用連續(xù)流動(dòng)工藝(于退火工藝期間使所述氣體混合物連續(xù)地流經(jīng)退火腔室)任一種方式將所述氣體混合物供應(yīng)至退火腔室。在一個(gè)實(shí)施方式中，可通過(guò)以介于約100sccm至約2000sccm之間的流速將包括含氫氣體、惰性氣體和含氮?dú)怏w的至少一種的氣體混合物供應(yīng)至退火腔室中，控制腔室壓力在約0.5托至約15托之間(例如，介于約5托至約8托之間)，且使溫度維持在介于約150攝氏度至約500攝氏度的范圍(例如，介于約300攝氏度至約475攝氏度之間)，以進(jìn)行方框350處的熱退火工藝，并且進(jìn)行所述熱退火工藝持續(xù)約30秒至約600秒之間的時(shí)間，視情況同時(shí)旋轉(zhuǎn)所述基板。根據(jù)需要，適合用于供應(yīng)至所述熱退火腔室中的氣體混合物的氣體實(shí)例可包括氫氣、含氮?dú)怏w、惰性氣體(例如，氬)或其他氣體。在一個(gè)實(shí)施方式中，供應(yīng)至所述處理腔室中以進(jìn)行硅化工藝的氣體混合物包括以介于約1:10至約1:1(諸如約1:3)之間的流量比供應(yīng)的氫氣(H2)。可進(jìn)行方框350的合適的熱處理腔室的實(shí)例為雙模式除氣(DMD)腔室，所述腔室可購(gòu)自應(yīng)用材料公司。合適的熱處理腔室的其他實(shí)例為VulcanTMRTP腔室和AstraTMDSA腔室。應(yīng)注意，所述退火工藝可不必與接觸金屬層420沉積腔室整合。使用RTP退火和DSA退火可對(duì)溫度均勻性和快速溫度變化提供進(jìn)一步的控制。應(yīng)注意，亦可使用購(gòu)自其他制造商的其他熱退火腔室來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。完成所述熱退火工藝之后，在方框360處，若尚未達(dá)到接觸金屬層420的預(yù)定厚度，則可重復(fù)進(jìn)行方框340處的循環(huán)金屬沉積以沉積接觸金屬層且隨后進(jìn)行方框350處的在接觸金屬層上進(jìn)行退火工藝的額外的循環(huán)，直到接觸金屬層420達(dá)到期望的厚度范圍。若已達(dá)到所述接觸金屬層的預(yù)定厚度，則完成所述工藝，并可進(jìn)行額外的處理步驟。因此，根據(jù)上述實(shí)施方式，提供用于在接觸結(jié)構(gòu)中沉積接觸金屬層的各種方法。這些方法包括通過(guò)對(duì)所沉積的接觸金屬層進(jìn)行退火而使用無(wú)縫接觸金屬層填充接觸孔。對(duì)CVD鈷膜進(jìn)行退火產(chǎn)生從下到上無(wú)縫的間隙填充。在某些實(shí)施方式中，無(wú)需使用潤(rùn)濕層以進(jìn)行鈷的再流動(dòng)。所述接觸金屬層(例如，CVD鈷層)的厚度可小于特征直徑(臨界尺寸)的50％。所使用的循環(huán)工藝是利用薄鈷膜沉積和短時(shí)間退火的結(jié)合。所述短時(shí)間退火期間的環(huán)境(ambience)降低了實(shí)現(xiàn)無(wú)縫鈷填充所需的退火溫度。利用空白晶片(blanketwafer)進(jìn)行研究顯示經(jīng)退火處理之后，鈷膜的電阻率降低50％。可改變退火步驟期間的退火時(shí)間、溫度、氣氛(所使用的氣體類(lèi)型)、靜態(tài)氣壓或氣體流量以降低所述接觸金屬層的粗糙度并改善所述接觸金屬層的電阻率。短的退火時(shí)間(例如，1分鐘)足以降低鈷的電阻率和粗糙度。退火期間的氣體流量進(jìn)一步改善鈷膜的電阻率。可使用氬氣和氫氣或兩者的組合作為退火氣氛。PVD鈷可用來(lái)代替CVD鈷。亦可使用CVD與PVD的結(jié)合，其中CVD鈷是作為潤(rùn)濕層以供PVD鈷再流動(dòng)之用。圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式描繪在半導(dǎo)體器件中形成接觸金屬層的流程圖。圖6中所述的工序?qū)?yīng)于以下討論的圖7A-7E中所示的制造階段。圖7A-7E描繪通過(guò)處理步驟600在器件結(jié)構(gòu)408上制造接觸金屬層420的不同階段期間，在基板402上形成器件結(jié)構(gòu)408的基板402的示意性剖視圖。圖6的工序通常對(duì)CVD、ALD或PVD沉積鈷接觸金屬層提供參考。工序600的某些方面類(lèi)似于參照?qǐng)D3所述的工序300，且為簡(jiǎn)潔起見(jiàn)下文將不再重復(fù)。在一個(gè)實(shí)施方式中，方框610和方框620類(lèi)似于如上所述圖3所示的方框310和方框320。方框610和方框620分別對(duì)應(yīng)于圖7A和圖7B所示的制造階段。圖7A和圖7B的詳細(xì)論述可參照?qǐng)D4A和圖4B。然而，可視需要在方框620處于所述基板上進(jìn)行預(yù)處理工藝。方框630提供進(jìn)行阻擋層沉積以在基板402上沉積阻擋層416，如圖7C所示。所述阻擋層通常含有金屬或金屬氮化物材料，諸如鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、上述材料的合金或上述材料的組合。阻擋層416亦可包括經(jīng)等離子體氮化(N2或NH3)的鈦和PVD鈷。若阻擋層416包括經(jīng)氮化的鈦層，則僅頂部幾個(gè)埃的鈦被轉(zhuǎn)化成TiN化合物。發(fā)現(xiàn)未經(jīng)氧化的Ti和TiN阻擋層能提供提高的擴(kuò)散阻力。阻擋層416所具有的厚度范圍可從約至約更窄范圍從約至約更窄范圍從約至約更窄范圍從約至約更窄范圍從約至約更窄范圍從約至約以及更窄范圍從約至約通常利用原子層沉積(ALD)工藝、等離子體增強(qiáng)ALD(PE-ALD)工藝、化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝或物理氣相沉積(PVD)工藝來(lái)沉積所述阻擋層。在一個(gè)實(shí)施方式中，進(jìn)行阻擋層沉積包括進(jìn)行ALD工藝，所述ALD工藝包括提供含Ti前驅(qū)物，可在載氣(諸如惰性氣體)存在的情況下將所述含Ti前驅(qū)物提供至所述腔室。在另一實(shí)施方式中，含Ti前驅(qū)物可與含氮前驅(qū)物一起被提供以形成包括TiN的阻擋層?？稍谳d氣(諸如惰性氣體)存在的情況下提供所述含Ti前驅(qū)物和所述含氮前驅(qū)物。在另一實(shí)施方式中，可在所沉積的Ti層上進(jìn)行氮化工藝以形成TiN阻擋層。在另一實(shí)施方式中，利用PVDTi工藝沉積Ti阻擋層。方框635提供進(jìn)行潤(rùn)濕層沉積以在基板402上沉積潤(rùn)濕層718，如圖7D所示。潤(rùn)濕層718沉積在阻擋層416上。通常利用選自下列工藝沉積所述潤(rùn)濕層：PVDCo、CVDTiN、PVDTiN、CVDRu、PVDRu、PVDTi的氮化反應(yīng)或上述工藝的組合。在使用CVD工藝沉積潤(rùn)濕層718的實(shí)施方式中，將所需的前驅(qū)物氣體提供至所述腔室，且可進(jìn)一步在載氣存在的情況下將所需的前驅(qū)物氣體提供至所述腔室。在使用PVD工藝沉積潤(rùn)濕層718的實(shí)施方式中，提供包括待進(jìn)行沉積的所需材料的靶材且進(jìn)行PVD工藝以沉積PVD潤(rùn)濕層。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述潤(rùn)濕層包括PVDTiN。在此實(shí)施方式中，提供Ti靶材且使用離子轟擊所述靶材以濺射鈦Ti而在阻擋層416上沉積潤(rùn)濕層718。在等離子體存在的情況下，使用含氮前驅(qū)物(諸如NH3)在所述PVDTi層上進(jìn)行氮化工藝以形成TiN潤(rùn)濕層718。在此實(shí)施方式中，潤(rùn)濕層718包括經(jīng)氮化的鈦層且僅頂部幾個(gè)埃的鈦被轉(zhuǎn)化成TiN化合物。在另一實(shí)施方式中，所述潤(rùn)濕層為PVDCo。在此實(shí)施方式中，提供Co靶材且使用離子轟擊所述Co靶材以濺射Co而在阻擋層416上沉積潤(rùn)濕層718。在使用PVDCo的實(shí)施方式中，以約5000瓦至約6000瓦(諸如約5500瓦)的頻率提供RF功率。所提供的PVDCo工藝的功率從約400瓦至約600瓦，諸如約500瓦，且在進(jìn)行所述PVDCo工藝時(shí)，所述腔室的壓力為從約50毫托至約150毫托，諸如約100毫托。應(yīng)了解，可在與后續(xù)CVDCo沉積工藝相同的腔室(處于高真空)中沉積Ti或TiN潤(rùn)濕層。在替代的實(shí)施方式中，在退火期間，CVDCo膜的凝聚作用(agglomeration)涉及使用(具有不同膜性質(zhì)的)CVDCo作為潤(rùn)濕層。此CVDCo潤(rùn)濕層含有>5％的碳的高碳原子％，相較之下，用于間隙填充的CVDCo膜則含有<1％的碳。在沉積步驟期間使用較低的H2分壓并省略循環(huán)H2等離子體處理以獲得高碳含量的CVDCo膜。應(yīng)注意，上述任一種潤(rùn)濕層718工藝可與方框640中所提供的后續(xù)接觸金屬層沉積工藝一起進(jìn)行。潤(rùn)濕層718和阻擋層416通常增進(jìn)后續(xù)的接觸金屬層沉積。發(fā)現(xiàn)在基板上的特征結(jié)構(gòu)底部處或所述特征結(jié)構(gòu)中的其他位置處可能形成空隙。相信當(dāng)對(duì)所述接觸金屬層進(jìn)行退火時(shí)，由于接觸金屬層的凝聚作用或累積導(dǎo)致形成這些空隙。由于在基板與接觸金屬層之間的空隙終將降低接觸的品質(zhì)且對(duì)整體器件性能造成不良影響，因此通常不希望形成空隙。此外，所述接觸金屬層與下方基板在退火工藝期間的相互擴(kuò)散作用會(huì)導(dǎo)致Co和硅相互擴(kuò)散。相互擴(kuò)散作用會(huì)對(duì)器件性能造成不良影響且導(dǎo)致不可預(yù)知的器件行為。阻擋層416單獨(dú)或與潤(rùn)濕層718結(jié)合降低Co與硅的相互擴(kuò)散作用。此外，當(dāng)沉積接觸金屬層以填充器件的過(guò)孔和溝槽時(shí)，所述潤(rùn)濕層單獨(dú)或與阻擋層416結(jié)合通過(guò)降低后續(xù)退火工藝期間發(fā)生凝聚作用的機(jī)率而增進(jìn)所述接觸金屬層的粘著力。在替代的實(shí)施方式中，CVDCo膜在退火工藝期間的凝聚作用可使用CVDCo作為潤(rùn)濕層。此CVDCo潤(rùn)濕層可包括高碳含量(碳原子％>5％)，相較之下，用于無(wú)縫間隙填充的CVDCo膜則含有低碳含量(碳原子％<1％)。在沉積步驟期間使用較低的H2分壓并省略循環(huán)H2等離子體處理以獲得高碳含量的CVDCo膜。方框640提供進(jìn)行循環(huán)金屬沉積以在基板上沉積接觸金屬層。參照上述圖3中的方框340和有關(guān)圖5的對(duì)應(yīng)描述內(nèi)容中可找到所述循環(huán)金屬沉積工藝的工藝參數(shù)和說(shuō)明。方框650提供在設(shè)置于所述基板上的接觸金屬層上進(jìn)行退火工藝。參照?qǐng)D3中的方框350可獲得進(jìn)行退火工藝的工藝參數(shù)和說(shuō)明。在完成所述熱退火工藝之后，在方框660處，若尚未達(dá)到接觸金屬層420的預(yù)定厚度，則可重復(fù)進(jìn)行方框640處的循環(huán)金屬沉積以沉積接觸金屬層且隨后進(jìn)行方框650處的在接觸金屬層上進(jìn)行退火工藝的額外的循環(huán)，直到接觸金屬層420達(dá)到期望的厚度范圍。若已達(dá)到所述接觸金屬層的預(yù)定厚度，則完成所述工藝，并可進(jìn)行額外的處理步驟。如上所述，圖6中所述的工藝步驟600可對(duì)CVD、ALD或PVD接觸金屬沉積工藝提供參考。整合(未經(jīng)氧化)的CVD或ALDTiN阻擋層418減少器件特征結(jié)構(gòu)底部處的空隙的存在。在沉積潤(rùn)濕層718之后或沉積接觸金屬層420之后，且在進(jìn)行方框650的退火工藝之前，可引入真空破除(vacuumbreak)。應(yīng)注意，可在與沉積接觸金屬層420不同的腔室中進(jìn)行方框650的退火工藝。此外發(fā)現(xiàn)，如方框640處所提供的高頻率的H2等離子體處理(以厚度為或更薄的CVDCo而言的等離子體處理，參見(jiàn)圖5所示的相關(guān)等離子體處理參數(shù))在消除器件特征結(jié)構(gòu)底部處的空隙形成方面發(fā)揮了重要的作用。最終發(fā)現(xiàn)，通過(guò)利用上述工藝步驟600中所提供的工藝變量來(lái)控制雜質(zhì)(即，碳、氧、氮等等)的原子百分比，可調(diào)節(jié)CVD或ALD接觸金屬層的再流動(dòng)特性?？赡苄枰?％或更低的碳雜質(zhì)含量以實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的接觸金屬層間隙填充，更具體地，是實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的鈷間隙填充。除了接觸金屬層沉積的工藝變量之外，可利用阻擋層418和潤(rùn)濕層718進(jìn)一步控制雜質(zhì)水平。圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式描繪在半導(dǎo)體器件中形成接觸金屬層的流程圖。圖8中所示的工序?qū)?yīng)于以下討論的圖7A-7E中所示的制造階段。圖7A-7E描繪利用處理步驟800在器件結(jié)構(gòu)408上制造接觸金屬層420的不同階段期間，在基板402上形成器件結(jié)構(gòu)408的基板402的示意性剖視圖。圖8的工序通常對(duì)PVD沉積鈷接觸金屬層提供參考。處理步驟800始于方框810，在方框810處提供基板。方框810的詳細(xì)描述可參照?qǐng)D3的方框310和圖6的方框610的相關(guān)描述內(nèi)容。方框820提供視需要在基板上進(jìn)行預(yù)處理工藝。有關(guān)方框820的詳細(xì)描述可參照?qǐng)D3的方框320和圖6的方框620的相關(guān)描述內(nèi)容。方框830提供進(jìn)行阻擋層沉積以在基板上沉積阻擋層。有關(guān)阻擋層416的一般描述可參照?qǐng)D6的方框630。在一個(gè)實(shí)施方式中，于所述基板上設(shè)置TiN阻擋層，諸如上述TiN阻擋層416。在此實(shí)施方式中，所提供的TiN層的厚度介于約至約之間，諸如約然而，有證據(jù)顯示的TiN層可足以作為阻擋層。利用CVD沉積工藝或利用NH3或N2使先前沉積的Ti層進(jìn)行氮化反應(yīng)而形成TiN阻擋層416。用于沉積TiN阻擋層416的處理參數(shù)可參照?qǐng)D6的方框630。方框835提供進(jìn)行潤(rùn)濕層沉積以在所述基板上沉積潤(rùn)濕層。有關(guān)潤(rùn)濕層718的一般描述可參照?qǐng)D6的方框635。在一個(gè)實(shí)施方式中，利用CVD或ALD工藝沉積潤(rùn)濕層718?？捎糜谔峁?rùn)濕層718的合適工藝包括CVDTiN、CVDCo、CVDRu、ALDTaN工藝和上述工藝的組合。在一個(gè)實(shí)施方式中，可利用CVDCo工藝沉積所述潤(rùn)濕層。將在CVD工藝期間所沉積的鈷提供至使用含鈷前驅(qū)物的處理腔室中，所述含鈷前驅(qū)物諸如參照?qǐng)D3所提供的循環(huán)金屬沉積工藝中所討論的含鈷前驅(qū)物。在一個(gè)實(shí)施方式中，將所述含鈷前驅(qū)物提供至進(jìn)行熱沉積工藝的腔室。所述熱沉積工藝通常包括加熱基板402以促進(jìn)基板402表面上的鈷沉積作用。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述熱沉積工藝提供用于將所述基板加熱至約100℃至約200℃，諸如約150℃。在此實(shí)施方式中，在CVDCo工藝期間所沉積的鈷是潤(rùn)濕層718，且所述潤(rùn)濕層718設(shè)置在阻擋層416上。方框840提供在潤(rùn)濕層718上進(jìn)行退火工藝。通常進(jìn)行所述退火工藝以降低潤(rùn)濕層718的表面粗糙度、提高晶體結(jié)構(gòu)的晶粒尺寸(grainsize)及減少可能存在于潤(rùn)濕層718中的雜質(zhì)，諸如碳。所述退火工藝是在介于約200℃至約500℃之間的溫度(諸如約400℃)下進(jìn)行?？稍谇皇抑刑峁┯卸栊詺怏w(諸如氬氣)的腔室環(huán)境中進(jìn)行所述退火工藝。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述腔室內(nèi)的氬氣是靜態(tài)的，并可在進(jìn)行潤(rùn)濕層718的退火工藝之后視需要凈化所述腔室。在一個(gè)實(shí)施方式中，進(jìn)行所述退火工藝的時(shí)間介于約10秒至約1000秒之間，諸如介于約30秒至約90秒之間，諸如約60秒。在另一實(shí)施方式中，可在腔室中以靜態(tài)或流動(dòng)方式提供H2氣體的腔室環(huán)境中進(jìn)行所述退火工藝。在此實(shí)施方式中，進(jìn)行所述退火工藝的時(shí)間可介于約10秒至約1000秒之間。在其他實(shí)施方式中，可提供氬氣和H2氣體進(jìn)行退火工藝。方框850提供進(jìn)行金屬沉積工藝以在基板上沉積接觸金屬層420。在一個(gè)實(shí)施方式中，利用PVDCo工藝沉積接觸金屬層420。所述PVDCo工藝可進(jìn)一步為熱PVDCo工藝。所述鈷是使用傳統(tǒng)的工藝濺射而成，且在一個(gè)實(shí)施方式中，可在工藝氣體(諸如氬或H2)存在的情況下進(jìn)行所述濺射工藝。在一個(gè)實(shí)施方式中，可通過(guò)以約5000瓦至約6000瓦(諸如約5500瓦)的頻率提供RF功率以進(jìn)行所述PVDCo工藝?？捎媒橛诩s250瓦至約750瓦之間(諸如約500瓦)的功率以直流方式提供RF功率。在PVDCo工藝期間的腔室壓力可保持介于約50毫托至約200毫托之間(諸如約100毫托)的壓力下。一旦所述鈷濺射至基板上，可通過(guò)向所述基板提供熱使鈷再次流動(dòng)，以使所沉積的鈷再流動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)加熱所述基板達(dá)到介于約200℃至約500℃之間的溫度可使所述PVDCo再流動(dòng)。在采用PVDCo工藝的實(shí)施方式中，若所述腔室具有加熱基板達(dá)到進(jìn)行處理所需的溫度的能力，則接觸金屬層420的沉積和退火兩者可在同一個(gè)腔室中進(jìn)行。方框860提供使接觸金屬層420暴露于等離子體處理工藝。所述等離子體處理工藝通常包括提供工藝氣體(諸如H2)至所述腔室，以及施加RF電流以使所述工藝氣體形成等離子體。在一個(gè)實(shí)施方式中，所提供的RF電流的頻率介于約200W至約800W之間，諸如約400W。所述等離子體處理工藝持續(xù)進(jìn)行約1秒至約60秒，諸如進(jìn)行約30秒。在一個(gè)實(shí)施方式中，可加熱基板402至介于約100℃至約200℃之間的溫度(諸如約150℃)，以進(jìn)一步降低接觸金屬層420的表面粗糙度并減少可能存在于接觸金屬層420中的雜質(zhì)的百分比。方框870提供在設(shè)置于基板402上的接觸金屬層420上進(jìn)行退火工藝。通常進(jìn)行所述退火工藝以降低接觸金屬層420的表面粗糙度并減少可能存在于接觸金屬層420中的雜質(zhì)(諸如碳)。此外，所述退火工藝提高晶粒尺寸，晶粒尺寸提高會(huì)導(dǎo)致較低的電阻率，從而提高集成電路性能。所述退火工藝是在介于約200℃至約500℃之間的溫度(諸如約400℃)下進(jìn)行。進(jìn)一步，在腔室中提供有惰性氣體(諸如氬)和工藝氣體(諸如H2)的腔室環(huán)境中進(jìn)行所述退火工藝。在一個(gè)實(shí)施方式中，氬和H2在所述腔室內(nèi)流動(dòng)，并可在進(jìn)行接觸金屬層420的退火工藝之后視需要凈化所述腔室。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述退火工藝進(jìn)行約30秒至約90秒之間的時(shí)間，諸如進(jìn)行約60秒。在上述實(shí)施方式中，若在提供加熱基板的腔室中進(jìn)行Co沉積工藝和退火工藝，則可進(jìn)行所述PVDCo工藝而無(wú)需使用循環(huán)金屬沉積工藝。在替代的實(shí)施方式中，PVDCo層可沉積在特征結(jié)構(gòu)的底部處并可被蝕刻和再濺射于所述特征結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上以在所述側(cè)壁上提供連續(xù)的鈷膜，此方式允許所述PVDCo從場(chǎng)中再流動(dòng)至所述特征結(jié)構(gòu)的底部。進(jìn)行接觸金屬層420的沉積以獲得足以供后續(xù)進(jìn)行接觸金屬層420的化學(xué)機(jī)械研磨所需的膜厚度。在另一實(shí)施方式中，于CVD鈷潤(rùn)濕層718之后所沉積的接觸金屬層420可包括鎢(W)。此實(shí)施方式通常與雙鑲嵌式結(jié)構(gòu)聯(lián)用，所述雙鑲嵌式結(jié)構(gòu)所具有的特征結(jié)構(gòu)的下部呈現(xiàn)出小臨界尺寸和具挑戰(zhàn)性的(aggressive)深寬比。相較于所述雙鑲嵌式結(jié)構(gòu)的下部而言，所述雙鑲嵌式結(jié)構(gòu)的上部通常具有較大的臨界尺寸和難度較低的深寬比。在此實(shí)施方式中，可使用上述的CVD鈷工藝填充下部(所述下部在接觸金屬層沉積方面帶來(lái)額外挑戰(zhàn))。所述CVD鈷工藝填充所述特征結(jié)構(gòu)的下部。在所述CVD鈷沉積工藝之后，可進(jìn)行CVD鎢工藝以填充所述特征結(jié)構(gòu)的其余部分。所述CVD鎢工藝沉積材料的速度通常比CVD鈷工藝快，因此能提高產(chǎn)量。盡管上述內(nèi)容涉及本發(fā)明的各實(shí)施方式，然而在不偏離本發(fā)明的基本范圍的情況下，可設(shè)計(jì)本發(fā)明的其他和進(jìn)一步的實(shí)施方式，且本發(fā)明的范圍由以下要求保護(hù)的范圍所確定。