專利名稱：一種選擇性淀積鎢接觸孔或通孔的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種淀積鎢接觸孔或通孔的方法。
背景技術(shù)：
在集成電路制造工藝中，金屬化是芯片制造過(guò)程中在絕緣介質(zhì)薄膜上淀積金屬薄 膜，通過(guò)光刻形成互連金屬線和集成電路的通孔填充的過(guò)程。隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā) 展，多層金屬化產(chǎn)生了數(shù)以億計(jì)的通孔用金屬填充的需要，以便在金屬層之間形成電通路。 鎢金屬具有極好的臺(tái)階覆蓋和間隙填充能力以及良好的抗電遷移特性，因此被選作傳統(tǒng)的 通孔填充材料。傳統(tǒng)的鎢填充通孔工藝為在所給的集成電路襯底上淀積厚氧化層；將氧 化層平坦化；穿過(guò)氧化層刻蝕通孔；淀積擴(kuò)散阻擋層；淀積鎢金屬；鎢金屬平坦化?，F(xiàn)在通常采用金屬CVD (化學(xué)氣相沉積)技術(shù)來(lái)淀積鎢金屬以填充通孔。WCVD工 藝一般由四個(gè)步驟組成加熱并用SiH4浸泡；成核；大批淀積和殘余氣清洗。在成核這一步 中，SiH4和氫氣的混合氣體與WF6源氣體反應(yīng)形成了一層薄層鎢，這一薄層鎢作為后續(xù)鎢層 的生長(zhǎng)點(diǎn)。由于鎢與氧化物的粘著力不強(qiáng)并且WFf^P硅發(fā)生反應(yīng)，所以在WCVD淀積之前必 須先淀積一層粘著層和一層阻擋層，例如，Ti/TiN復(fù)合層。隨著集成電路特征尺寸不斷的 縮小，超大規(guī)模集成電路中的接觸孔和通孔的深寬比不斷的增大，擴(kuò)散阻擋層的厚度不斷 的減薄，過(guò)薄的TiN擴(kuò)散阻擋層將不足以阻止WF6的擴(kuò)散，這將導(dǎo)致WF6直接和Ti反應(yīng)形成 “火山”，這就是WF6腐蝕。因此研究如何提高金屬鎢的填孔能力變得越來(lái)越有意義。原子層淀積是一種在經(jīng)過(guò)表面活性處理的襯底上利用表面飽和反應(yīng)，對(duì)溫度和反 應(yīng)物通量不太敏感的淀積方法。在原子層淀積過(guò)程中，新一層原子膜的化學(xué)反應(yīng)是直接與 前一層相關(guān)聯(lián)的，這種方式使每次反應(yīng)只淀積一層原子。相對(duì)于傳統(tǒng)的淀積工藝而言，原子 層淀積方法能精確地控制薄膜的厚度和化學(xué)組分，而且淀積的薄膜具有很好的均勻性和保 形性，被認(rèn)為是未來(lái)集成電路中制備薄膜最具有前景的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種淀積鎢接觸孔或通孔的方法，以得到高密度、高保形 性、高階梯覆蓋率的鎢薄膜，提供較低且穩(wěn)定的電阻。本發(fā)明提出的淀積鎢接觸孔或通孔的方法，是采用原子層淀積方法，進(jìn)行選擇性 淀積，具體步驟具體包括
提供一個(gè)互連結(jié)構(gòu)的某一層布線已經(jīng)完成的集成電路襯底；
形成第一層絕緣薄膜；
形成一層刻蝕阻擋層；
在所述刻蝕阻擋層上面吸附一層有機(jī)基團(tuán)；
淀積形成第一層光阻層；
掩膜、曝光、刻蝕形成通孔；
剝除第一層光阻層；形成一層擴(kuò)散阻擋層； 采用原子層淀積方法淀積鎢的成核層； 淀積鎢的主體部分； 去除所述的有機(jī)基團(tuán)； 將所形成的鎢薄膜平坦化。進(jìn)一步地，所述的第一層絕緣薄膜為磷硅玻璃(PSG)、硼磷硅玻璃(BPSG)等低介 電常數(shù)的絕緣材料。所述的刻蝕阻擋層為氮化硅、硅碳氮或者氮化硼等材料。所述的有機(jī)基 團(tuán)為十八烷基三氯硅烷(OTS)或者為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。所述的擴(kuò)散阻擋層為T(mén)a/ TaN復(fù)合層或者是Ti/TiN復(fù)合層。進(jìn)一步地，在形成所述鎢薄膜時(shí)，首先采用原子層淀積方法淀積鎢的成核層，然后 采用原子層淀積或者化學(xué)氣相沉積方法淀積鎢的主體部分。采用原子層淀積方法制備的鎢薄膜均勻性和保形性好，并且能夠保證高深寬比的 鎢接觸孔或通孔具有良好的臺(tái)階覆蓋率。同時(shí)，采用原子層淀積方法淀積鎢薄膜可以有效 地克服接觸孔或通孔出現(xiàn)的空洞問(wèn)題，即使是質(zhì)量較差的擴(kuò)散阻擋層，采用原子層淀積方 法淀積的鎢薄膜也能保持較低且穩(wěn)定的電阻。在未開(kāi)通孔區(qū)域的擴(kuò)散阻擋層上吸附一層有機(jī)基團(tuán)，防止鎢薄膜在淀積過(guò)程中， 前驅(qū)體在未開(kāi)通孔區(qū)域擴(kuò)散阻擋層上的吸附，可以達(dá)到有選擇性地淀積鎢薄膜的目的。這 樣可以避免不必要的鎢的淀積，節(jié)省鎢材料，并且大大減小鎢的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)的研 磨量，簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)還會(huì)使與CMP相關(guān)的缺陷下降。


圖1至圖7為本發(fā)明所提供的一個(gè)在CMOS后道互連工藝中制備鎢通孔的實(shí)施例 的制備工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，在圖中，為了方便 說(shuō)明，放大或縮小了層和區(qū)域的厚度，所示大小并不代表實(shí)際尺寸。盡管這些圖并不能完全 準(zhǔn)確的反映出器件的實(shí)際尺寸，但是它們還是完整的反映了區(qū)域和組成結(jié)構(gòu)之間的相互位 置，特別是組成結(jié)構(gòu)之間的上下和相鄰關(guān)系。首先，提供一個(gè)已經(jīng)完成MOSFET基本結(jié)構(gòu)的集成電路襯底，如圖1所示，在襯底 201上形成有柵極200，柵極200包括柵氧化層204和多晶硅柵極205，在襯底201中柵極 200的兩側(cè)設(shè)置有源區(qū)202和漏區(qū)203。接下來(lái)，在提供的集成電路襯底上采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)等方 法依次淀積一層低介電常數(shù)介質(zhì)層206和刻蝕阻擋層207，如圖2所示。介質(zhì)層206比如為 磷硅玻璃(PSG)或者為硼磷硅玻璃(BPSG)，刻蝕阻擋層207優(yōu)選為氮化硅。接下來(lái)，在刻蝕阻擋層207上吸附一層有機(jī)基團(tuán)208，有機(jī)基團(tuán)208為十八烷基三 氯硅烷(OTS)或者為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，如圖3所示。有機(jī)基團(tuán)208形成后，淀積一層光刻膠，然后采用掩膜、曝光、刻蝕等工藝形成通 孔209，剝除光刻膠后如圖4所示。
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接下來(lái)，采用物理氣相沉積(PVD)或者化學(xué)氣相沉積(CVD)等淀積方法制備一層 擴(kuò)散阻擋層210，擴(kuò)散阻擋層210優(yōu)選為T(mén)i/TiN復(fù)合層，如圖5所示。接下來(lái)，以WF6和B2H6為源氣體，采用原子層淀積方法淀積鎢的成核層，然后采用 原子層淀積或者CVD方法淀積鎢的主體部分，形成鎢薄膜211，如圖6所示。最后，去除有機(jī)基團(tuán)208，并用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP )方法將鎢薄膜211平坦化，如圖 7所示。如上所述，在不偏離本發(fā)明精神和范圍的情況下，還可以構(gòu)成許多有很大差別的 實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，除了如所附的權(quán)利要求所限定的，本發(fā)明不限于在說(shuō)明書(shū)中所述的具體 實(shí)例。
權(quán)利要求
1.一種選擇性淀積鎢接觸孔或通孔的方法，其特征在于具體步驟包括 提供一個(gè)互連結(jié)構(gòu)的某一層布線已經(jīng)完成的集成電路襯底；形成第一層絕緣薄膜；形成一層刻蝕阻擋層；在所述刻蝕阻擋層上面吸附一層有機(jī)基團(tuán)；掩膜、曝光、刻蝕形成通孔；形成一層擴(kuò)散阻擋層；形成一層鎢薄膜；去除所述的有機(jī)基團(tuán)；所述鎢薄膜平坦化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的選擇性淀積鎢接觸孔或通孔的方法，其特征在于，所述的第 一層絕緣薄膜為磷硅玻璃或硼磷硅玻璃低介電常數(shù)的絕緣材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的選擇性淀積鎢接觸孔或通孔的方法，其特征在于，所述的 刻蝕阻擋層為氮化硅、硅碳氮或者氮化硼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的選擇性淀積鎢接觸孔或通孔的方法，其特征在于，所述的 有機(jī)基團(tuán)為十八烷基三氯硅烷或者聚甲基丙烯酸甲酯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的選擇性淀積鎢接觸孔或通孔的方法，其特征在于，所述的 擴(kuò)散阻擋層為T(mén)a/TaN復(fù)合層或者為T(mén)i/TiN復(fù)合層。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的選擇性淀積鎢接觸孔或通孔的方法，其特征在于，所述的擴(kuò) 散阻擋層為T(mén)a/TaN復(fù)合層或者為T(mén)i/TiN復(fù)合層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或6所述的選擇性淀積鎢接觸孔或通孔的方法，其特征在于，形 成所述鎢薄膜時(shí)，首先采用原子層淀積方法淀積鎢的成核層，然后采用原子層淀積或者化 學(xué)氣相沉積方法淀積鎢的主體部分。
全文摘要
本發(fā)明屬于集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種選擇性淀積鎢接觸孔或通孔的方法。本發(fā)明提出的淀積鎢接觸孔或通孔的方法，是采用原子層淀積方法，進(jìn)行選擇性淀積。該方法可以得到高保形性、高臺(tái)階覆蓋率的鎢薄膜，而且，原子層淀積生長(zhǎng)的鎢薄膜與擴(kuò)散阻擋層有良好的接觸，可以有效克服接觸孔和通孔出現(xiàn)的空洞問(wèn)題，提供較低且穩(wěn)定的電阻。同時(shí)，選擇性地淀積鎢薄膜，可以避免不必要的鎢的淀積，節(jié)省鎢材料，并大大減少鎢化學(xué)機(jī)械拋光的研磨量，簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)H01L21/312GK102082119SQ20101054541
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者周鵬, 孫清清, 張衛(wèi), 李葉, 王鵬飛 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)