[發明專利]接觸孔及其制造方法

在審

• 申請號: 201810920136.2
• 申請日: 2018-08-14
• 公開（公告）號: CN109148359A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 劉慶華;施向東;劉善善
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 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: 郭四華

1.一種接觸孔，其特征在于，包括：

形成于硅襯底表面的層間膜；

在所述層間膜中形成有接觸孔的開口；

在所述開口的側面和底部表面形成有阻擋層；

在形成有所述阻擋層的所述開口中形成有將所述開口完全填充的金屬填充層，由填充于所述開口中的所述阻擋層和所述金屬填充層組成所述接觸孔；

所述金屬填充層中包括金屬鋁；

所述阻擋層由多層疊加層單元疊加而成，所述疊加層單元由一層Ti層和一層TiN層疊加而成；

在所述疊加層單元中，所述Ti層和所述TiN層的界面處形成Ti2N晶相結構；通過多層所述疊加層單元的疊加增加所述Ti2N晶相結構的數量，通過所述Ti2N晶相結構使所述阻擋層的晶粒形成纖維狀結構，通過所述纖維狀結構防止硅擴散到所述金屬填充層中從而防止形成鋁穿刺。

2.如權利要求1所述的接觸孔，其特征在于：所述阻擋層中所包括的所述疊加層單元的數量為3層～6層。

3.如權利要求1或2所述的接觸孔，其特征在于：所述疊加層單元中的所述Ti層的厚度為所述TiN層的厚度為

4.如權利要求3所述的接觸孔，其特征在于：所述疊加層單元中的所述Ti層采用物理氣相沉積方法形成，工藝溫度為10℃～500℃，壓強為1torr～10torr；

所述TiN層采用物理氣相沉積方法形成，工藝溫度為10℃～500℃，壓強為1torr～10torr。

5.如權利要求1所述的接觸孔，其特征在于：所述金屬填充層中還包括金屬鎢，所述金屬鎢形成于所述阻擋層和所述金屬鋁之間。

6.如權利要求5所述的接觸孔，其特征在于：所述金屬鎢采用金屬有機化學氣相沉積工藝形成，工藝溫度為200℃～500℃，壓強為20torr～200torr，所述金屬鎢的成膜厚度為

7.如權利要求5所述的接觸孔，其特征在于：所述金屬鋁采用物理濺射成膜工藝形成，工藝溫度為350℃～450℃，壓強為1torr～10torr，濺射功率為10kw～15kw，所述金屬鋁的成膜厚度為

8.如權利要求5所述的接觸孔，其特征在于：所述金屬鋁還延伸到所述開口外的所述層間膜的表面，所述金屬鎢僅位于所述開口內，所述阻擋層也延伸到所述開口外并位于所述金屬鋁的底部。

9.一種接觸孔的制造方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、提供一表面形成有層間膜的硅襯底，采用光刻刻蝕工藝形成接觸孔的開口，所述開口穿過所述層間膜；

步驟二、在所述開口的側面和底部表面形成有阻擋層，包括如下分步驟：

依次形成一層Ti層和一層TiN層，由一層Ti層和一層TiN層疊加形成疊加層單元；

重復多次形成所述疊加層單元的步驟形成由多層疊加層單元疊加而成所述阻擋層；

在所述疊加層單元中，所述Ti層和所述TiN層的界面處形成Ti2N晶相結構；通過多層所述疊加層單元的疊加增加所述Ti2N晶相結構的數量，通過所述Ti2N晶相結構使所述阻擋層的晶粒形成纖維狀結構，通過所述纖維狀結構防止硅擴散到后續的金屬填充層中從而防止形成鋁穿刺；

步驟三、形成所述金屬填充層將所述開口完全填充，所述金屬填充層中包括金屬鋁；由填充于所述開口中的所述阻擋層和所述金屬填充層組成所述接觸孔。

10.如權利要求9所述的接觸孔的制造方法，其特征在于：所述阻擋層中所包括的所述疊加層單元的數量為3層～6層。

11.如權利要求9或10所述的接觸孔的制造方法，其特征在于：所述疊加層單元中的所述Ti層的厚度為所述TiN層的厚度為