[發明專利]穿透硅的通孔填充鎢塞的工藝方法

無效

• 申請號: 201110317237.9
• 申請日: 2011-10-18
• 公開（公告）號: CN103066009A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 陳帆;陳雄斌;薛凱;周克然;潘嘉;李浩
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發明涉及一種半導體集成電路制造工藝方法，特別是涉及一種穿透硅的通孔填充鎢塞的工藝方法。

背景技術

在一些半導體器件工藝中會需要使用到穿透硅的通孔(Through?SiliconVias，TSV)的工藝。常規的TSV做法為：首先把TSV圖形刻蝕到所需要的深度，通常在100微米以上。由于所需要刻蝕的深度很大，因此TSV通孔的尺寸都比較大，通常是微米量級的，比如說在2微米左右。但是由于TSV的深寬比還是很高，因此TSV的填充還是需要采用金屬鎢化學氣相沉積的方式來進行。但是，TSV與常規半導體器件設計的接觸孔尺寸相差很大，現有接觸孔可能是深亞微米的尺寸，比如0.2微米～0.3微米，這么小的接觸孔是無法和TSV一起進行填充的。

現有工藝中集成TSV和接觸孔的做法是，首先把TSV刻蝕出來，然后進行TSV的鎢填充。TSV的鎢填充采用回刻的辦法。由于每次鎢填充厚度有限，通常厚度小于1微米，防止鎢的應力對硅片造成損傷。因此對于大尺寸的TSV來說，需要多次填充，每次鎢填充后做一次鎢的回刻，停留在鎢的襯墊層氮化鈦上。等最后TSV中填滿鎢以后，通過鎢的化學機械研磨把表面殘余的鎢和襯墊層去除。然后對接觸孔進行光刻和刻蝕形成圖形，并淀積鎢的襯墊層和鎢，然后進行鎢的化學機械研磨把硅片表面多余的鎢都去除。如圖1至圖8所示，為現有穿透硅的通孔填充鎢塞的工藝方法的各步驟中的示意圖，現有工藝方法包括如下步驟：

如圖1所示，首先，提供一表面形成有絕緣層2的硅襯底1，采用光刻刻蝕工藝對所述絕緣層2和所述硅襯底1進行刻蝕形成穿透硅的通孔3，所述穿透硅的通孔3穿透所述絕緣層2并進入到所述硅襯底1中。

如圖2所示，淀積鎢的襯墊層4，該襯墊層4一般為氮化鈦。

如圖3所示，在所述襯墊層4上淀積鎢層5。該鎢層5的厚度通常小于1微米，防止鎢的應力對硅襯底1造成損傷。

如圖4所示，對所述鎢層5進行回刻并停留在所述襯墊層4上。

如圖5所示，重復進行鎢淀積使形成的所述鎢層5將所述穿透硅的通孔3填滿。

如圖6所示，采用化學機械研磨工藝將所述絕緣層表面的鎢和所述襯墊層4全部去除。最后，填充于所述穿透硅的通孔3的鎢的表面與所述絕緣層表面相平。

如圖7所示，采用光刻刻蝕工藝對所述絕緣層2刻蝕形成接觸孔6，所述接觸孔6位于所述絕緣層2中并和所述硅襯底1表面接觸。

如圖8所示，并淀積鎢的襯墊層和鎢對所述接觸孔6進行填充，采用化學機械研磨工藝將所述絕緣層表面的多余的鎢和鎢的襯墊層去除。

由于現有工藝中接觸孔和TSV需要分別進行填充，導致工藝復雜度增加，成本也高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種穿透硅的通孔填充鎢塞的工藝方法，能實現穿透硅的通孔和接觸孔的一并填充，從而能使工藝簡化并降低工藝成本。

為解決上述技術問題，本發明提供的穿透硅的通孔填充鎢塞的工藝方法包括如下步驟：

步驟一、提供一表面形成有絕緣層的硅襯底，采用光刻刻蝕工藝對所述絕緣層刻蝕形成接觸孔，所述接觸孔位于所述絕緣層中并和所述硅襯底表面接觸；然后，采用光刻刻蝕工藝對所述絕緣層和所述硅襯底進行刻蝕形成穿透硅的通孔，所述穿透硅的通孔穿透所述絕緣層并進入到所述硅襯底中。

步驟二、淀積第一襯墊層，所述第一襯墊層位于所述接觸孔和所述穿透硅的通孔的側壁和底部表面、以及其它區域的絕緣層表面。

步驟三、在所述第一襯墊層上淀積第一層鎢，所述第一層鎢將所述接觸孔完全填充。

步驟四、對所述第一層鎢進行第一次回刻，所述第一次回刻停留在所述第一襯墊層上。

步驟五、在所述第一次回刻后形成的表面上淀積第二襯墊層。

步驟六、在所述第二襯墊層上淀積第二層鎢；對所述第二層鎢進行第二次回刻，所述第二次回刻停留在所述第二襯墊層上。

步驟七、重復步驟六直至所述穿透硅的通孔被鎢完全填滿。

步驟八、采用化學機械研磨工藝將所述硅襯底上的所述絕緣層表面的鎢、所述第一襯墊層和所述第二襯墊層全部去除。

進一步的改進是，步驟二中淀積的所述第一襯墊層由依次淀積的鈦和氮化鈦組成，所述第一襯墊層的鈦的厚度為所述第一襯墊層的氮化鈦的厚度為

進一步的改進是，步驟三中所述第一層鎢的厚度為

進一步的改進是，步驟五中所述第二襯墊層為氮化鈦，所述第二襯墊層的厚度為

進一步的改進是，步驟六中所述第二層鎢的厚度為