[發(fā)明專利]形成半導(dǎo)體器件位線的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200610168278.5
• 申請(qǐng)日: 2006-12-25
• 公開（公告）號(hào): CN101097886A
• 公開（公告）日: 2008-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭哲謨;趙揮元;金恩洙;洪承希
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 海力士半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/768
• 分類號(hào): H01L21/768
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 顧晉偉;劉繼富

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般性涉及半導(dǎo)體器件，更具體涉及形成半導(dǎo)體器件的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(例如位線)的方法，其能夠減少位線的電阻。

背景技術(shù)

采用嵌入式(damascene)工藝的方法已經(jīng)被廣泛用作形成NAND快閃存儲(chǔ)器位線的方法。但是，由于集成水平的提高，位線的厚度和終檢臨界尺寸(FICD)減小。因此，產(chǎn)生諸如位線電阻率急劇增大的問題。問題的原由如下：

1.由于集成水平的提高使位線高度下降，因此位線電阻率增大。

2.由于集成水平的提高使位線的FICD減小，因此位線電阻率增大。

3.在反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)的情況下，電阻隨著位線輪廓的變化非常嚴(yán)重。

4.由于至少上述三種原因，在使用通過位線材料(即鎢)間隙填充溝槽來形成位線的嵌入工藝時(shí)，阻擋金屬層的重量增加，其中阻擋金屬層在沉積最初位線材料(即鎢層)之前形成。因此，鎢層占據(jù)的區(qū)域有限并因此難以減少位線電阻。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及一種形成半導(dǎo)體器件的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(例如位線)的方法，其能夠減少位線的電阻。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，一種形成半導(dǎo)體器件的位線的方法包括在其中形成有結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體襯底上形成阻擋金屬層、在阻擋金屬層上形成無定形鈦碳氮化物層、在包括硼氣體的氣氛下在無定形鈦碳氮化物層上形成鎢種層以及在鎢種層上形成鎢層，由此形成位線。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，一種形成半導(dǎo)體器件的位線的方法包括在其中形成有結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體襯底上形成層間絕緣層、蝕刻層間絕緣層以形成溝槽、在包括溝槽的整個(gè)表面上形成阻擋金屬層、在阻擋金屬層上形成無定形鈦碳氮化物層、在包括硼氣體的氣氛下在無定形鈦碳氮化物層上形成鎢種層以及在鎢種層上形成鎢層，由此形成位線。

附圖說明

圖1A～1D是圖示說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的形成半導(dǎo)體器件位線的方法的截面圖；和

圖2是圖示說明傳統(tǒng)位線的電阻率Rs和根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的位線的電阻率Rs之間的比較結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式

圖1A～1D是圖示說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的形成半導(dǎo)體器件導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(例如位線)的方法的截面圖。

參考圖1A，在半導(dǎo)體襯底10上形成蝕刻停止層11和層間絕緣層12，其中在半導(dǎo)體襯底10中形成有用于形成半導(dǎo)體器件的各種元件，例如晶體管、快閃儲(chǔ)存單元、金屬線和塞。優(yōu)選利用氮化物層形成蝕刻停止層11和利用氧化物層形成層間絕緣層12。

通過光和蝕刻過程來蝕刻層間絕緣層12和蝕刻停止層11，由此形成溝槽13。在包括溝槽13的表面上沉積氮化物層，通過防止層間絕緣層12的寬度在后續(xù)清洗過程(見下段)中減少來保證位線之間的電容。在本應(yīng)用中，清洗過程使用氧化物層蝕刻溶液。蝕刻氮化物層以在溝槽13的側(cè)壁上形成隔離物14。

之后，通過采用氧化物層蝕刻溶液例如緩沖氧化物蝕刻劑(BOE)的清洗過程來移除在溝槽13中形成的本生氧化物層。Ti層15和TiN層16形成為阻擋金屬層。優(yōu)選通過離子金屬等離子體(IMP)沉積法來形成Ti層15和通過金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)法來形成TiN層16，

實(shí)施熱處理過程以在Ti層15和半導(dǎo)體襯底10的界面處形成歐姆接觸層17。通過Ti層15的Ti組分和半導(dǎo)體襯底10的Si組分經(jīng)熱處理過程的反應(yīng)來形成歐姆接觸層17。歐姆接觸層17用于降低接觸電阻。在一些實(shí)施方案中，快速熱退火(RTA)過程可用作熱處理過程。

參考圖1B。無定形鈦碳氮化物層18被沉積作為膠層。無定形鈦碳氮化物層18用于控制鎢種數(shù)量(即初始位線材料)，鎢種隨后在其上形成并且形成為晶體TiC_1-xN_x(0.1≤x≤0.99)的形式。在一些實(shí)施方案中，無定形鈦碳氮化物層18形成約～約的厚度。

可以利用TDMAT(四二甲基胺鈦、Ti[N(CH₃)₂]₄)和TDEAT(四二乙基胺鈦，Ti[N(C₂H₅)₂]₄)中的一種作為前體，在TiN沉積室中容易地沉積鈦碳氮化物層18，而不使用等離子體處理。

參考圖1C，在無定形鈦碳氮化物層18上形成初始位線材料(例如鎢層19)。

為了形成鎢層19，首先在無定形鈦碳氮化物層18上形成鎢種層。此時(shí)，鎢種的數(shù)量通過無定形鈦碳氮化物層18來控制。