[發(fā)明專利]晶圓制備過程中的介質(zhì)層通孔填充方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201019114028.7
• 申請日: 2010-02-04
• 公開（公告）號: CN102148193A
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳建國;席華萍
• 申請（專利權(quán)）人: 北大方正集團有限公司;深圳方正微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 北京同達信恒知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11291
• 代理人: 郭潤湘

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種晶圓制備過程中的介質(zhì)層通孔填充方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體晶圓制備過程中，其后段工藝中實現(xiàn)連接兩層金屬層，一般是通過在兩個金屬層之間的介質(zhì)層上刻蝕通孔并進行鋁填充實現(xiàn)的。在介質(zhì)層上刻蝕通孔后，采用傳統(tǒng)的濺射工藝，將金屬鋁淀積到通孔中，實現(xiàn)對通孔的填充，并通過通孔中淀積的金屬鋁連接上下兩層金屬層，使兩層金屬層能夠?qū)崿F(xiàn)電導(dǎo)通。

傳統(tǒng)的濺射金屬鋁實現(xiàn)孔填充的工藝，其孔填充的步驟可以和上層金屬層的制備同時進行。由于層間介質(zhì)(即介質(zhì)層)的厚度較大，使得用于連接上下金屬層的金屬線的通孔比較較深，采用傳統(tǒng)的金屬濺射淀積金屬鋁的方式填充通孔，由于鋁的填充性能不好，容易出現(xiàn)臺階覆蓋不良的問題，在填充后容易形成斷裂、氣孔、空洞等嚴(yán)重的工藝缺陷；傳統(tǒng)的通孔填充方法在刻蝕通孔后，加以圓滑臺階的角度，擴大金屬淀積入口，隨后淀積一次金屬，同時完成金屬間的連接，因此，需要刻蝕出具有較大孔徑尺寸的通孔，再進行填充，可能形成碗口通孔尺寸過大，可填充性差。因此采用傳統(tǒng)的通孔填充方式會導(dǎo)致晶圓產(chǎn)品的工藝可靠性低，不適合用于較高集成度的大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)過程中。

圖1即為使用傳統(tǒng)的濺射工藝填充瞳孔后形成空洞缺陷的示意圖。具體為5KV電壓、2.5萬倍率下的介質(zhì)層通孔填充后的效果圖，圖中圈起的部分即采用鋁填充的方式填充通孔后形成的空洞。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例提供一種晶圓制備過程中的介質(zhì)層通孔填充方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中采用鋁實現(xiàn)通孔填充存在的工藝可靠性低、填充后容易出現(xiàn)工藝缺陷的問題。

一種晶圓制備過程中的介質(zhì)層通孔填充方法，包括：

在制備好的介質(zhì)層上刻蝕設(shè)定直徑的通孔；

刻蝕通孔后在所述介質(zhì)層上表面、所述通孔的側(cè)壁及所述通孔底部的金屬層上表面鍍上包含鈦和氮化鈦的粘附層；

在淀積粘附層后的通孔中沉積金屬鎢至高出所述介質(zhì)層上表面；

將高出所述介質(zhì)層上表面的金屬鎢刻蝕掉。

本發(fā)明的上述方法，采用干法刻蝕和濕法刻蝕相結(jié)合的方式刻蝕設(shè)定直徑的通孔。

本發(fā)明的上述方法，所述通孔的直徑為0.55μm～0.7μm。

本發(fā)明的上述方法，采用化學(xué)氣相沉淀的方式鍍上包含鈦和氮化鈦的粘附層。

本發(fā)明的上述方法，所述粘附層的厚度為200A～600A。

本發(fā)明的上述方法，采用化學(xué)氣相沉淀的方式沉積金屬鎢。

根據(jù)本發(fā)明的上述方法，所述將高出所述介質(zhì)層上表面的金屬鎢刻蝕掉，具體包括：

采用干法刻蝕的方式，以所述介質(zhì)層上表面的所述粘附層為參照，將高出所述粘附層的金屬鎢刻蝕掉。

本發(fā)明實施例提供的晶圓制備過程中的介質(zhì)層通孔填充方法，通過在制備好的介質(zhì)層上刻蝕設(shè)定直徑的通孔；刻蝕通孔后在所述介質(zhì)層上表面、所述通孔的側(cè)壁及所述通孔底部的金屬層上表面鍍上包含鈦和氮化鈦的粘附層；在淀積粘附層后的通孔中沉積金屬鎢至高出所述介質(zhì)層上表面；將高出所述介質(zhì)層上表面的金屬鎢刻蝕掉。由于鎢的填充覆蓋性能比較好，因此，刻蝕的通孔的直徑可以比較小，不會形成大的通孔尺寸，且由于鎢的臺階填充性能比較好，一般不會出現(xiàn)斷裂或空洞等嚴(yán)重的工藝缺陷，能夠獲得較好的通孔填充效果，提高了晶圓產(chǎn)品的工藝可靠性，適用于具有較高集成度的大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中通孔填充效果示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例中晶圓制備過程中的介質(zhì)層通孔填充的流程圖；

圖3為本發(fā)明實施例中在介質(zhì)層刻蝕出通孔的示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例中通孔填充效果示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明實施例提供的晶圓制備過程中的介質(zhì)層通孔填充方法，采用鎢塞回刻的方式實現(xiàn)晶圓制備過程中的介質(zhì)層通孔填充，其流程圖如圖1所示，執(zhí)行步驟如下：

步驟S101：在制備好的介質(zhì)層上刻蝕設(shè)定直徑的通孔。

由于金屬鎢的填充性比較好，所以刻蝕的通孔的直徑與采用鋁填充時相比，可以比較小，一般刻蝕的通孔的直徑為0.55μm～0.7μm。通孔的深度就是介質(zhì)層的厚度，該通孔填充后，填充的金屬用于連接上下兩層的金屬線，實現(xiàn)電導(dǎo)通。

例如圖3所示，即為在介質(zhì)層刻蝕的通孔示意圖，圖3具體為5KV電壓、7萬倍率下的介質(zhì)層刻蝕通孔后的效果圖，其中，刻蝕的通孔直徑為0.6μm，孔口直徑為0.8μm。該通孔直徑相對于圖1中所示的1.7μm小了很多。