[發(fā)明專利]鎢填充凹槽結(jié)構(gòu)中形成不含氟鎢金屬層的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810768408.1
• 申請日: 2018-07-13
• 公開（公告）號: CN109065495B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鮑宇;張艷燕
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762;C23C16/455;C23C16/14
• 代理公司: 上海浦一知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 欒美潔

1.一種鎢填充凹槽結(jié)構(gòu)中形成不含氟鎢金屬層的方法，其特征在于，包括如下步驟：

第一步，形成凹槽結(jié)構(gòu)；

第二步，形成氮化鈦層，其作為后續(xù)鎢填充的粘附層和氟擴(kuò)散阻擋層；

第三步，采用WF₆作為鎢源在所述氮化鈦層表面形成鎢成核層；

第四步，采用WF₆作為鎢源進(jìn)行CVD工藝，在所述鎢成核層表面淀積鎢主體層，并將所述凹槽結(jié)構(gòu)完全填充；

第五步，進(jìn)行鎢的第一次化學(xué)機(jī)械研磨工藝；

第六步，對第一次化學(xué)機(jī)械研磨后鎢表面中的氟殘留進(jìn)行氟去除處理，

第七步，進(jìn)行鎢的第二次化學(xué)機(jī)械研磨工藝，將所述凹槽結(jié)構(gòu)外的所述不含氟的鎢金屬層和所述氮化鈦層去除，凹槽結(jié)構(gòu)內(nèi)的頂部保留一薄層的不含氟的鎢金屬層，形成由填充于所述凹槽結(jié)構(gòu)中的所述氮化鈦層、所述鎢成核層、所述鎢主體層和所述不含氟的鎢金屬層組成的鎢金屬結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎢填充凹槽結(jié)構(gòu)中形成不含氟鎢金屬層的方法，其特征在于，第一步中所述凹槽結(jié)構(gòu)形成于第一介質(zhì)層中并穿過所述第一介質(zhì)層，所述第一介質(zhì)層位于半導(dǎo)體襯底表面，且所述凹槽結(jié)構(gòu)將所述第一介質(zhì)層底部的所述半導(dǎo)體襯底表面露出。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎢填充凹槽結(jié)構(gòu)中形成不含氟鎢金屬層的方法，其特征在于，第二步中所述氮化鈦層形成于所述凹槽結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)表面并延伸到所述凹槽結(jié)構(gòu)外的表面。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎢填充凹槽結(jié)構(gòu)中形成不含氟鎢金屬層的方法，其特征在于，第三步中采用原子層淀積工藝形成所述鎢成核層。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鎢填充凹槽結(jié)構(gòu)中形成不含氟鎢金屬層的方法，其特征在于，所述原子層淀積工藝所采用的工藝氣體為WF₆加SiH₄或者B₂H₆。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎢填充凹槽結(jié)構(gòu)中形成不含氟鎢金屬層的方法，其特征在于，第四步中所述鎢主體層淀積對應(yīng)的CVD工藝的氣體采用WF₆和H₂。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎢填充凹槽結(jié)構(gòu)中形成不含氟鎢金屬層的方法，其特征在于，第五步中第一次化學(xué)機(jī)械研磨將所述凹槽結(jié)構(gòu)外的所述鎢主體層、所述鎢成核層都去除，并停留在所述氮化鈦層上。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎢填充凹槽結(jié)構(gòu)中形成不含氟鎢金屬層的方法，其特征在于，第五步中第一次化學(xué)機(jī)械研磨將所述凹槽結(jié)構(gòu)上形成的鎢部分去除，在所述凹槽結(jié)構(gòu)外的表面保留一薄層鎢，所述薄層鎢作為導(dǎo)電層。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鎢填充凹槽結(jié)構(gòu)中形成不含氟鎢金屬層的方法，其特征在于，所述薄層鎢的厚度為50埃～200埃。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎢填充凹槽結(jié)構(gòu)中形成不含氟鎢金屬層的方法，其特征在于，第六步中所述氟去除處理采用H₂等離子體進(jìn)行處理。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的鎢填充凹槽結(jié)構(gòu)中形成不含氟鎢金屬層的方法，其特征在于，所述H₂等離子體為所述氟去除處理腔體內(nèi)提供的本地等離子體或者所述氟去除處理腔體外提供的遠(yuǎn)程等離子體。

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的鎢填充凹槽結(jié)構(gòu)中形成不含氟鎢金屬層的方法，其特征在于，所述H₂等離子體的射頻功率為10W～800W。

13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的鎢填充凹槽結(jié)構(gòu)中形成不含氟鎢金屬層的方法，其特征在于，所述H₂等離子體的H₂流量為50sccm～5000sccm。