[發(fā)明專利]接觸孔及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810920136.2
• 申請日: 2018-08-14
• 公開（公告）號: CN109148359A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉慶華;施向東;劉善善
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華虹宏力半導(dǎo)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(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 郭四華

本發(fā)明公開了一種接觸孔，包括：形成于硅襯底表面的層間膜；在層間膜中形成有接觸孔的開口；在開口的側(cè)面和底部表面形成有阻擋層；在開口中完全填充有金屬填充層組成接觸孔；金屬填充層中包括金屬鋁；阻擋層由多層疊加層單元疊加而成，疊加層單元由一層Ti層和一層TiN層疊加而成；在疊加層單元中，Ti層和TiN層的界面處形成Ti2N晶相結(jié)構(gòu)；通過多層疊加層單元的疊加增加Ti2N晶相結(jié)構(gòu)的數(shù)量，通過Ti2N晶相結(jié)構(gòu)使阻擋層的晶粒形成纖維狀結(jié)構(gòu)，通過纖維狀結(jié)構(gòu)防止硅擴(kuò)散到金屬填充層中從而防止形成鋁穿刺。本發(fā)明還公開了一種接觸孔的制造方法。本發(fā)明能防止鋁穿刺，從而能提高接觸孔的質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，特別是涉及一種接觸孔。本發(fā)明還涉及一種接觸孔的制造方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體器件向深亞微米尺寸發(fā)展，器件的密集程度和復(fù)雜程度都不斷增加，同時對工藝制程的要求也越來越苛刻。通孔作為多層金屬層互聯(lián)以及器件與外界電路之間連接的通道，在器件構(gòu)成中起著非常重要的作用。其中，第一層金屬層底部的通孔會和形成于硅襯底上的摻雜區(qū)或多晶硅柵接觸，故稱為接觸孔。

接觸孔中通常采用金屬鋁填充。在硅鋁接觸工藝過程中，硅在鋁中的溶解度比鋁在硅中的溶解度要大，從而導(dǎo)致硅在鋁中溶解，從而形成鋁尖楔(Al-Spike)。一般采用TiN膜作為阻擋層來防止發(fā)生鋁尖楔，鋁尖楔通常也稱為鋁穿刺。

如圖1所示，是現(xiàn)有方法形成的接觸孔的照片；圖1中同時顯示了接觸孔101的俯視面結(jié)構(gòu)和剖面結(jié)構(gòu)，接觸孔101的底部為硅襯底102，在硅襯底102上形成有需要通過接觸孔101引出的摻雜區(qū)或多晶硅柵。現(xiàn)有方法中，在接觸孔101中填充有金屬鋁；在填充金屬鋁之前也通常會在接觸孔101的開口的內(nèi)側(cè)表面上形成阻擋層，阻擋層由一層Ti層和一層TiN層疊加而成。但是，實際上，接觸孔101內(nèi)部還是會形成鋁穿刺，如虛線圈103所示。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種接觸孔，能防止鋁穿刺，從而能提高接觸孔的質(zhì)量。為此，本發(fā)明還提供一種接觸孔的制造方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的接觸孔包括：

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(cè)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(jié)構(gòu)；通過多層所述疊加層單元的疊加增加所述Ti2N晶相結(jié)構(gòu)的數(shù)量，通過所述Ti2N晶相結(jié)構(gòu)使所述阻擋層的晶粒形成纖維狀結(jié)構(gòu)，通過所述纖維狀結(jié)構(gòu)防止硅擴(kuò)散到所述金屬填充層中從而防止形成鋁穿刺。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述阻擋層中所包括的所述疊加層單元的數(shù)量為3層～6層。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，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

進(jìn)一步的改進(jìn)是，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。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，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。