[發明專利]通孔及通孔形成方法

有效

• 申請號: 200710094495.9
• 申請日: 2007-12-13
• 公開（公告）號: CN101459121A
• 公開（公告）日: 2009-06-17
• 發明（設計）人: 陳國海;蘇娜;聶佳相
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L23/522;H01L23/532
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 李 麗

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種通孔及通孔形成方法。

背景技術

隨著集成電路向深亞微米尺寸發展，器件的密集程度和工藝的復雜程度不斷增加，對工藝過程的嚴格控制變得更為重要。其中，通孔作為多層金屬層間互連以及器件有源區與外界電路之間連接的通道，由于其在器件結構組成中具有重要作用，使得通孔的形成工藝歷來為本領域技術人員所重視。

當前，形成通孔的步驟包括：首先，如圖1a所示，在半導體基底1上形成介質層2；而后，如圖1b所示，圖形化所述介質層2，以形成接觸孔3；之后，如圖1c所示，順序形成覆蓋所述接觸孔3的粘接金屬層4和合金層5；最后，如圖1d所示，形成覆蓋所述合金層5并填充所述接觸孔3的連接金屬層6，以形成通孔。

然而，實際生產發現，隨器件尺寸的縮小，通孔尺寸也隨之縮小，導致按傳統工藝填充所述接觸孔時，所述接觸孔的填充能力受到限制，如圖1e所示，在填充過程中易產生孔洞7。如何減少形成通孔的過程中孔洞7的產生成為本領域技術人員亟待解決的問題。

專利號為“02145835.9”的中國專利申請中提供了一種縫隙的填充方法，首先，如圖2a所示，在前驅體10表面上縫隙12底部形成晶種20；繼而，如圖2b所示，通入反應氣體，使其與晶種20反應以在晶種20與縫隙12底部交界處形成晶須30；進而，如圖2c所示，在縫隙12內形成無縫隙的填充單晶體40。但是，上述方法的應用僅限于在前驅體10表面的縫隙12間無孔洞地填充單晶體40，而對于形成通孔的工藝，若采用上述方法形成無孔洞的通孔，則需先形成前驅體，再在前驅體縫隙內順序形成晶種、晶須和單晶體，工藝復雜。

發明內容

本發明提供了一種通孔形成方法，可減小形成的通孔中產生孔洞的可能性，且工藝簡單；本發明提供了一種通孔，形成所述通孔時可減小產生孔洞的可能性。

本發明提供的一種通孔形成方法，包括：

在半導體基底上形成介質層；

圖形化所述介質層，以形成接觸孔；

形成覆蓋所述接觸孔的粘接金屬層和第一合金層；

在所述第一合金層上形成第二合金層，所述第二合金層中的碳、氧含量高于所述第一合金層中的碳、氧含量；

形成覆蓋所述第二合金層并填充所述接觸孔的連接金屬層，形成通孔。

可選地，所述第二合金層的平均厚度小于所述第一合金層的平均厚度；可選地，所述粘接金屬層為Ti或Ta；可選地，所述第一合金層為TiN或TaN；可選地，所述第二合金層為TiN或TaN；可選地，所述第一合金層和所述第二合金層皆包含TiN或TaN時，所述第一合金層為經歷無機化操作的合金層；可選地，執行所述無機化操作時，包含無機化氣體，所述無機化氣體包含H₂和N₂；可選地，所述H₂的流量范圍為1500～2000sccm；可選地，所述N₂的流量范圍為1500～2000sccm；可選地，執行所述無機化操作時，反應功率范圍為1500～2000W；可選地，所述連接金屬層為W或Cu。

一種通孔，形成于位于半導體基底上的介質層內，包括，接觸孔、覆蓋所述接觸孔的粘接金屬層和第一合金層，以及覆蓋所述第一合金層并填充所述接觸孔的連接金屬層，在所述第一合金層和連接金屬層之間，還包含第二合金層；覆蓋所述接觸孔側壁的所述第二合金層的厚度自頂端向下遞減；所述第二合金層中的碳、氧含量高于所述第一合金層中的碳、氧含量。

可選地，所述第二合金層的平均厚度小于所述第一合金層的平均厚度；可選地，所述粘接金屬層為Ti或Ta；可選地，所述第一合金層為TiN或TaN；可選地，所述第二合金層為TiN或TaN；可選地，所述第一合金層和所述第二合金層材料相同時，所述第一合金層經歷無機化操作；可選地，所述連接金屬層為W或Cu。

與現有技術相比，上述技術方案具有以下優點：