[發(fā)明專利]一種選擇性淀積鎢接觸孔或通孔的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010545411.0
• 申請日: 2010-11-16
• 公開（公告）號(hào): CN102082119A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李葉;孫清清;周鵬;王鵬飛;張衛(wèi)
• 申請（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L21/768
• 分類號(hào): H01L21/768;H01L21/312
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種淀積鎢接觸孔或通孔的方法。?

背景技術(shù)

在集成電路制造工藝中，金屬化是芯片制造過程中在絕緣介質(zhì)薄膜上淀積金屬薄膜，通過光刻形成互連金屬線和集成電路的通孔填充的過程。隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，多層金屬化產(chǎn)生了數(shù)以億計(jì)的通孔用金屬填充的需要，以便在金屬層之間形成電通路。鎢金屬具有極好的臺(tái)階覆蓋和間隙填充能力以及良好的抗電遷移特性，因此被選作傳統(tǒng)的通孔填充材料。傳統(tǒng)的鎢填充通孔工藝為：在所給的集成電路襯底上淀積厚氧化層；將氧化層平坦化；穿過氧化層刻蝕通孔；淀積擴(kuò)散阻擋層；淀積鎢金屬；鎢金屬平坦化。

現(xiàn)在通常采用金屬CVD(化學(xué)氣相沉積)技術(shù)來淀積鎢金屬以填充通孔。WCVD工藝一般由四個(gè)步驟組成：加熱并用SiH₄浸泡；成核；大批淀積和殘余氣清洗。在成核這一步中，SiH₄和氫氣的混合氣體與WF₆源氣體反應(yīng)形成了一層薄層鎢，這一薄層鎢作為后續(xù)鎢層的生長點(diǎn)。由于鎢與氧化物的粘著力不強(qiáng)并且WF₆和硅發(fā)生反應(yīng)，所以在WCVD淀積之前必須先淀積一層粘著層和一層阻擋層，例如，Ti/TiN復(fù)合層。隨著集成電路特征尺寸不斷的縮小，超大規(guī)模集成電路中的接觸孔和通孔的深寬比不斷的增大，擴(kuò)散阻擋層的厚度不斷的減薄，過薄的TiN擴(kuò)散阻擋層將不足以阻止WF₆的擴(kuò)散，這將導(dǎo)致WF₆直接和Ti反應(yīng)形成“火山”，這就是WF₆腐蝕。因此研究如何提高金屬鎢的填孔能力變得越來越有意義。

原子層淀積是一種在經(jīng)過表面活性處理的襯底上利用表面飽和反應(yīng)，對(duì)溫度和反應(yīng)物通量不太敏感的淀積方法。在原子層淀積過程中，新一層原子膜的化學(xué)反應(yīng)是直接與前一層相關(guān)聯(lián)的，這種方式使每次反應(yīng)只淀積一層原子。相對(duì)于傳統(tǒng)的淀積工藝而言，原子層淀積方法能精確地控制薄膜的厚度和化學(xué)組分，而且淀積的薄膜具有很好的均勻性和保形性，被認(rèn)為是未來集成電路中制備薄膜最具有前景的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種淀積鎢接觸孔或通孔的方法，以得到高密度、高保形性、高階梯覆蓋率的鎢薄膜，提供較低且穩(wěn)定的電阻。

本發(fā)明提出的淀積鎢接觸孔或通孔的方法，是采用原子層淀積方法，進(jìn)行選擇性淀積，具體步驟具體包括：?

提供一個(gè)互連結(jié)構(gòu)的某一層布線已經(jīng)完成的集成電路襯底；

形成第一層絕緣薄膜；

形成一層刻蝕阻擋層；

在所述刻蝕阻擋層上面吸附一層有機(jī)基團(tuán)；

淀積形成第一層光阻層；

掩膜、曝光、刻蝕形成通孔；

剝除第一層光阻層；

形成一層擴(kuò)散阻擋層；

采用原子層淀積方法淀積鎢的成核層；

淀積鎢的主體部分；

去除所述的有機(jī)基團(tuán)；

將所形成的鎢薄膜平坦化。

進(jìn)一步地，所述的第一層絕緣薄膜為磷硅玻璃(PSG)、硼磷硅玻璃(BPSG)等低介電常數(shù)的絕緣材料。所述的刻蝕阻擋層為氮化硅、硅碳氮或者氮化硼等材料。所述的有機(jī)基團(tuán)為十八烷基三氯硅烷（OTS）或者為聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。所述的擴(kuò)散阻擋層為Ta/TaN復(fù)合層或者是Ti/TiN復(fù)合層。

進(jìn)一步地，在形成所述鎢薄膜時(shí)，首先采用原子層淀積方法淀積鎢的成核層，然后采用原子層淀積或者化學(xué)氣相沉積方法淀積鎢的主體部分。?

采用原子層淀積方法制備的鎢薄膜均勻性和保形性好，并且能夠保證高深寬比的鎢接觸孔或通孔具有良好的臺(tái)階覆蓋率。同時(shí)，采用原子層淀積方法淀積鎢薄膜可以有效地克服接觸孔或通孔出現(xiàn)的空洞問題，即使是質(zhì)量較差的擴(kuò)散阻擋層，采用原子層淀積方法淀積的鎢薄膜也能保持較低且穩(wěn)定的電阻。

在未開通孔區(qū)域的擴(kuò)散阻擋層上吸附一層有機(jī)基團(tuán)，防止鎢薄膜在淀積過程中，前驅(qū)體在未開通孔區(qū)域擴(kuò)散阻擋層上的吸附，可以達(dá)到有選擇性地淀積鎢薄膜的目的。這樣可以避免不必要的鎢的淀積，節(jié)省鎢材料，并且大大減小鎢的化學(xué)機(jī)械拋光（CMP)的研磨量，簡化生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)還會(huì)使與CMP相關(guān)的缺陷下降。

附圖說明

圖1至圖7為本發(fā)明所提供的一個(gè)在CMOS后道互連工藝中制備鎢通孔的實(shí)施例的制備工藝流程圖。

具體實(shí)施方式