[發明專利]一種降低接觸孔的接觸電阻的制造方法

無效

• 申請號: 201110250273.8
• 申請日: 2011-08-29
• 公開（公告）號: CN102437096A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 張亮;傅昶;胡友存;鄭春生
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 王敏杰

技術領域

本發明涉及一種半導體技術接觸孔制造領域，尤其涉及一種鎢栓的制造方法。

背景技術

接觸孔鎢栓，是將半導體器件向外部電路連接的最初始結構。它的電阻大小直接影響器件及芯片，乃至系統的性能表現。鎢由于它的穩定性，低擴散性及相對較低的電阻，成為目前工業界一致使用的接觸孔金屬連接材料。然而，隨著技術的進步，越來越多的人希望能夠降接觸孔結構的電阻，從而提高整體性能。常見的減少接觸孔電阻的方法有增大尺寸，降低阻擋層厚度等方法。但這些降低電阻的方法都會引入一些不利影響。如增大尺寸來降低電阻的方法，會消耗較大的芯片面積，不利于增大集成度和盡可能小型化的要求。而降低阻擋層厚度，雖然可以有一定的降低接觸孔電阻的作用，但是阻擋層厚度降低將會增大金屬往外擴散，從而導致漏電增大，乃至擊穿失效的可靠性問題。

發明內容

本發明提供一種降低接觸孔的接觸電阻的制造方法，用于解決現有接觸孔結構電阻降低后會導致不利于增大集成度，以及漏電增大等的問題。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種降低接觸孔的接觸電阻的制造方法，其中，首先，采用雙大馬士革工藝，經過曝光刻蝕之后，獲得中空的接觸孔以及金屬層溝槽的結構；接著，進行鎢栓的制造工藝，部分填充形成接觸孔以及溝槽結構；隨后，在所形成的金屬鎢上進行銅的阻擋層，籽晶層生長；然后，利用電鍍將銅填滿接觸孔以及溝槽的結構，并且形成一定的冗余銅；最后，利用化學機械研磨，去除多余的銅材料，并且使得表面形貌平坦化。

上述降低接觸孔的接觸電阻的制作方法，其中，大馬士革工藝形成的結構為接觸孔與金屬層的雙層結構。

上述降低接觸孔的接觸電阻的制作方法，其中，利用物理氣相沉積生長鎢的阻擋層鈦/氮化鉭和部分填充金屬鎢層。

上述降低接觸孔的接觸電阻的制作方法，其中，利用物理氣相沉積生長銅的阻擋層氮化鉭/鉭。

上述降低接觸孔的接觸電阻的制作方法，其中，鎢栓的導電有效高度為接觸孔高度的10%—90%。

本發明由于采用了上述技術，使之具有的積極效果是：

通過采用低電阻金屬材料銅來代替接觸孔中部分的鎢栓，以降低接觸孔的接觸電阻，同時，有效地提高器件的性能。

附圖說明

圖1是一種降低接觸孔的接觸電阻的制造方法的示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖給出本發明一種降低接觸孔的接觸電阻的制造方法的具體實施方式。

圖1為一種降低接觸孔的接觸電阻的制造方法的示意圖，請參見圖1所示。本發明的一種降低接觸孔的接觸電阻的制造方法，包括有硅1的有源區，通過利用雙大馬士革工藝，經過曝光刻蝕之后，以此獲得中空的接觸孔以及金屬層溝槽的結構。接著，在硅1有源區的上方進行鎢栓的制造工藝，并且部分填充形成接觸孔以及溝槽的結構，同時，在金屬鎢2上填充阻擋層4，并且在阻擋層4的外側具有氧化物6。隨后，在金屬鎢2的上方設置銅3，并且在金屬鎢2上進行銅3的阻擋層5，并且籽晶層生長。然后，通過電鍍將銅3填滿接觸孔以及溝槽的結構內，并且形成一定的冗余銅。最后，通過利用化學機械研磨，取出多余的銅材料，并且使得表面形貌平坦化。

本發明在上述基礎還具有如下實施方式：

請繼續參見圖1所示。其中，由大馬士革工藝形成的機構為接觸孔與金屬層的上層結構。

進一步的，在金屬鎢2上的阻擋層4為利用物理氣相沉積生長的鎢2的阻擋層鈦/氮化鉭和部分填充金屬鎢層，而在銅3上的阻擋層5為利用物理氣相沉積生長的銅3的阻擋層氮化鉭/鉭。

更進一步的，通過上述過程能夠有效地使得電阻降低，形成一種新的接觸孔內薄膜疊層結構，鎢栓2的導電有效高度為接觸孔高度的10%—90%，其余部分由銅和其他金屬代替。同時，用金屬銅材料3和銅阻擋層5能夠將剩余的接觸孔填滿，以減小接觸電阻。

綜上所述，使用本發明一種降低接觸孔的接觸電阻的制造方法，通過采用低電阻金屬材料銅來代替接觸孔中部分的鎢栓，以降低接觸孔的接觸電阻，同時，有效地提高器件的性能。

以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，其中未盡詳細描述的方法和處理過程應該理解為用本領域中的普通方式予以實施；本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發明的實質內容。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。