[發(fā)明專利]鎢膜的形成方法及使用其的半導(dǎo)體裝置的布線的形成方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810080788.6
• 申請日: 2008-02-18
• 公開（公告）號: CN101447427A
• 公開（公告）日: 2009-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 河佳英;金俊基
• 申請（專利權(quán)）人: 海力士半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號: H01L21/3205
• 分類號: H01L21/3205;H01L21/283;H01L21/768
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 彭久云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體裝置制造的方法，且更具體而言，涉及形成具有低電阻率與低表面粗糙度的鎢膜的方法以及使用該鎢膜的半導(dǎo)體裝置的布線的形成方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體裝置中的布線例如柵極主要是由多晶硅膜形成。使用多晶硅膜是因為其可充分滿足半導(dǎo)體裝置中柵極所要求的物理特性，例如高的熔點，易于形成薄膜，易于圖案化線，在氧化氣氛中的穩(wěn)定性，以及形成平坦化的表面。此外，在金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管(MOSFET)裝置中，低的柵極電阻可以通過將諸如磷(P)、砷(As)或硼(B)的摻雜劑摻入多晶硅柵極來實現(xiàn)。

但是，隨著半導(dǎo)體裝置中的集成水平提高，柵極線寬、柵極絕緣膜厚度及結(jié)深度減小。這些減小使得難以實現(xiàn)多晶硅制成的柵極中所需的低電阻。

于是，需要發(fā)展出可取代多晶硅膜的新型的柵極材料。在發(fā)展的初期階段，金屬硅化物膜采用作為柵極材料，且發(fā)展出由多晶硅膜和金屬硅化物膜的層疊結(jié)構(gòu)形成的多晶金屬硅化物柵極。然而，在實現(xiàn)亞100nm技術(shù)的半導(dǎo)體裝置中所需的低電阻時，該多晶金屬硅化物柵極也遭遇到限制。

因此，最近的發(fā)展是朝向多晶硅膜和金屬膜的層疊結(jié)構(gòu)所形成的金屬柵極的方向。金屬柵極不會利用摻雜劑，因此可以解決在多晶硅化物柵極中所產(chǎn)生的問題。并且，金屬膜中使用的金屬具有與硅的中間帶隙相對應(yīng)的功函數(shù)，使得可以應(yīng)用金屬膜做為單一柵極，并可同時用于NMOS區(qū)域和PMOS區(qū)域中。例如，利用鎢作為鎢柵極正被積極地研究中。

但是，當(dāng)使用鎢作為柵極材料時仍存在一問題，即，柵極臨界尺寸的減小、線寬效應(yīng)、以及鎢電阻率的增加導(dǎo)致了柵極電阻的增加。因此，已經(jīng)進行許多研究以解決由于鎢電阻率增加所導(dǎo)致的增大的柵極電阻的問題。直至目前為止，進行了很多未成功的嘗試來解決柵極電阻增加的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實施例涉及一種鎢膜的形成方法，其允許鎢膜具有低電阻率。

此外，本發(fā)明的實施例涉及一種鎢膜的形成方法，其允許鎢膜具有低電阻率且在后續(xù)工藝中也不會導(dǎo)致任何缺陷。

再者，本發(fā)明的實施例涉及一種半導(dǎo)體裝置的布線的形成方法，其通過使用鎢膜的形成方法使得鎢膜具有低電阻率且在后續(xù)工藝中不導(dǎo)致缺陷，從而確保半導(dǎo)體裝置的生產(chǎn)良率及可靠性。

在一個實施例中，鎢膜的形成方法包含步驟：在半導(dǎo)體基底上方形成具有非晶相和β相至少一種的鎢成核層；在該鎢成核層上方形成具有α相的第一鎢層；以及通過物理氣相沉積工藝在該第一鎢層上方形成第二鎢層。

該鎢成核層可利用化學(xué)氣相沉積工藝或原子層沉積工藝來形成。

該鎢成核層是通過流通含有B的氣體做為反應(yīng)氣體和流通含有W的氣體做為源氣體來形成。

當(dāng)該鎢成核層形成時，該含有B的氣體可含有B₂H₆氣體，且含有W的氣體可包含WF₆氣體。

該鎢成核層可被形成包含第一成核層和第二成核層的層疊結(jié)構(gòu)。

該第一成核層是通過流通含有Si的氣體做為反應(yīng)氣體和流通含有W的氣體做為源氣體來形成。

該第一成核層是通過流通SiH₄氣體做為反應(yīng)氣體和流通WF₆氣體做為源氣體來形成。

該第一成核層是通過重復(fù)一包含流通反應(yīng)氣體、第一凈化(purge)、流通源氣體以及第二凈化的工藝來形成。

該第二成核層是通過流通含有B的氣體做為反應(yīng)氣體和流通含有W的氣體做為源氣體來形成。

當(dāng)該第二成核層形成時，該含有B的氣體可包含B₂H₆氣體，且該含有W的氣體可包含WF₆氣體。

該第二成核層是通過重復(fù)一包含流通反應(yīng)氣體、第一凈化、流通源氣體以及第二凈化的工藝來形成。

該第二成核層是通過單獨流通含有B的反應(yīng)氣體到第一成核層的表面上來形成。

備選地，該第二成核層可通過重復(fù)一流通包含B₂H₆的反應(yīng)氣體及凈化的工藝來形成。

該第一鎢層利用化學(xué)氣相沉積工藝或原子層沉積工藝來形成。

該第一鎢層是通過流通WF₆氣體和H₂氣體來形成。

在另一實施例中，半導(dǎo)體裝置的布線的形成方法包括步驟：在半導(dǎo)體基底上方形成阻擋膜；在該阻擋膜上方形成鎢膜；以及蝕刻該鎢膜和該阻擋膜以形成布線，其中形成鎢膜的步驟包括在該阻擋膜上方形成具有非晶相和β相至少一種的鎢成核層；在該鎢成核層上方形成具有α相的第一鎢層；以及在該第一鎢層上方通過物理氣相沉積工藝形成第二鎢層。