鎢填充工藝的改善方法技術

本發明專利技術提供一種鎢填充工藝的改善方法，提供用于制作連接孔的凹槽；在凹槽側壁形成一層阻擋層；在阻擋層上形成一層成核層；對成核層表面進行氮氣等離子處理，使凹槽沿其深度方向的側壁形成處理層，處理層的處理程度從凹槽的開口至其底部呈由強變弱；在凹槽中沉積鎢，沿凹槽的深度方向形成V型鎢層，且凹槽的開口區域不沉積鎢；對V型鎢層進行回刻，凹槽不沉積鎢的開口區域同時被刻蝕，使凹槽的開口區域寬度增加；在凹槽中繼續沉積鎢以填滿凹槽。本發明專利技術在接近凹槽的連接孔開口處的處理層最強，抑制鎢沉積并增加電阻。利用鎢層在凹槽的連接孔內沿深度方向的差異化沉積速率，及非差異化的回刻，除掉開口處的鎢層，兼顧缺口填充和電阻。兼顧缺口填充和電阻。兼顧缺口填充和電阻。

【技術實現步驟摘要】
鎢填充工藝的改善方法


[0001]本專利技術涉及半導體
，特別是涉及一種鎢填充工藝的改善方法。

技術介紹

[0002]常規的鎢填充工藝中，不可避免地在通孔或溝槽插塞中接縫，在CMP過程中，該接縫被進一步形成為空隙。對于存儲區域，在更多的應用中需要無縫鎢的間隙填充。在成核步驟和bulk步驟之間添加處理步驟，隨著更多處理的增加，鎢的生長被抑制，而在結構內部，由于處理較少，常規鎢的生長張主導地位。
[0003]因此，需要提出一種新的方法來解決鎢的填充問題。

技術實現思路

[0004]鑒于以上所述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種鎢填充工藝的改善方法，用于解決現有技術中連接孔中鎢生長使得連接孔產生縫隙，在研磨后形成空洞的問題。
[0005]為實現上述目的及其他相關目的，本專利技術提供一種鎢填充工藝的改善方法，至少包括：
[0006]步驟一、提供用于制作連接孔的凹槽；在所述凹槽的側壁形成一層阻擋層；之后在所述阻擋層上形成一層成核層；
[0007]步驟二、對所述成核層的表面進行氮氣等離子的處理，使所述凹槽沿其深度方向的側壁形成處理層，所述處理層的處理程度形成從所述凹槽的開口至其底部呈由強變弱的梯度分布；
[0008]步驟三、在所述凹槽中沉積鎢，沿所述凹槽的深度方向形成V型鎢層，并且所述凹槽的開口區域不沉積鎢；
[0009]步驟四、對所述V型鎢層進行回刻，所述凹槽不沉積鎢的所述開口區域同時被刻蝕，使得所述凹槽的所述開口區域寬度增加；
[0010]步驟五、在所述凹槽中繼續沉積鎢，直至填滿所述凹槽；
[0011]步驟六、用化學機械研磨法平坦化所述凹槽表面。
[0012]優選地，步驟一中在所述阻擋層上形成所述成核層的方法為原子層沉積法。
[0013]優選地，步驟三中所述凹槽的底部也沉積有鎢，越接近所述凹槽的底部，鎢的沉積速率越快。
[0014]優選地，步驟三中的所述V型鎢層在所述凹槽側壁的厚度小于100埃。
[0015]優選地，步驟三中在所述凹槽中沉積鎢的時間小于20s。
[0016]優選地，步驟四中利用高壓下NF3等離子體對所述V型鎢層進行回刻。
[0017]優選地，步驟四中所述高壓下NF3等離子體對所述V型鎢層進行回刻的壓強大于5Torr。
[0018]優選地，步驟四中對所述V型鎢層進行回刻的厚度小于20埃。
[0019]優選地，步驟四中對所述V型鎢層進行回刻后用等離子處理剩余的V型鎢層表面，
去除其表面殘留的F。
[0020]如上所述，本專利技術的鎢填充工藝的改善方法，具有以下有益效果：本專利技術在接近凹槽的連接孔開口處的處理層最強，抑制W鎢沉積明顯，電阻增加也明顯。利用鎢層在凹槽的連接孔內沿深度方向的差異化沉積速率，以及非差異化的回刻，除掉開口處的鎢層，兼顧缺口填充和電阻。
附圖說明
[0021]圖1至圖6顯示為本專利技術中鎢填充工藝過程中各步驟形成的結構示意圖；
[0022]圖7顯示為本專利技術中的鎢填充工藝的改善方法流程圖。
具體實施方式
[0023]以下通過特定的具體實例說明本專利技術的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本專利技術的其他優點與功效。本專利技術還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本專利技術的精神下進行各種修飾或改變。
[0024]請參閱圖1至圖7。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本專利技術的基本構想，遂圖式中僅顯示與本專利技術中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為復雜。
[0025]本專利技術提供一種鎢填充工藝的改善方法，如圖7所示，圖7顯示為本專利技術中的鎢填充工藝的改善方法流程圖，該方法至少包括以下步驟：
[0026]步驟一、提供用于制作連接孔的凹槽；在所述凹槽的側壁形成一層阻擋層；之后在所述阻擋層上形成一層成核層；如圖1所示，該步驟一中提供用于制作連接孔的凹槽；在所述凹槽的側壁形成一層阻擋層01；之后在所述阻擋層01上形成一層成核層02。
[0027]本專利技術進一步地，本實施例的步驟一中在所述阻擋層01上形成所述成核層02的方法為原子層沉積法。
[0028]步驟二、對所述成核層的表面進行氮氣等離子的處理，使所述凹槽沿其深度方向的側壁形成處理層，所述處理層的處理程度形成從所述凹槽的開口至其底部呈由強變弱的梯度分布；
[0029]如圖2所示，該步驟二中對所述成核層02的表面進行氮氣等離子的處理，使所述凹槽沿其深度方向的側壁形成處理層，所述處理層的處理程度形成從所述凹槽的開口至其底部呈由強變弱的梯度分布；
[0030]步驟三、在所述凹槽中沉積鎢，沿所述凹槽的深度方向形成V型鎢層，并且所述凹槽的開口區域不沉積鎢；如圖3所示，該步驟三在所述凹槽中沉積鎢，沿所述凹槽的深度方向形成V型鎢層03，并且所述凹槽的開口區域不沉積鎢。
[0031]本專利技術進一步地，本實施例的步驟三中所述凹槽的底部也沉積有鎢，越接近所述凹槽的底部，鎢的沉積速率越快。
[0032]本專利技術進一步地，本實施例的步驟三中的所述V型鎢層在所述凹槽側壁的厚度小于100埃。
[0033]本專利技術進一步地，本實施例的步驟三中在所述凹槽中沉積鎢的時間小于20s。
[0034]步驟四、對所述V型鎢層進行回刻，所述凹槽不沉積鎢的所述開口區域同時被刻蝕，使得所述凹槽的所述開口區域寬度增加；如圖4所示，該步驟四中對所述V型鎢層進行回刻，所述凹槽不沉積鎢的所述開口區域同時被刻蝕，使得所述凹槽的所述開口區域寬度增加。
[0035]本專利技術進一步地，本實施例將所述V型鎢層回刻至該V型鎢層依附于所述凹槽側壁的頂部位于所述凹槽深度的一半位置，也就是說，回刻至剩余的所述V型鎢層的頂部至所述凹槽的底部的高度為所述凹槽深度的一半。該步驟中的回刻使得原本的V型鎢層(圖3)的兩側壁的厚度減薄，并且該V形鎢層兩側壁的高度同時降低(形成如圖4所示的結構)。本實施例中回刻后所述V型鎢層的底部沒有被刻蝕。
[0036]本專利技術進一步地，本實施例的步驟四中利用高壓下NF3等離子體對所述V型鎢層進行回刻。
[0037]本專利技術進一步地，本實施例的步驟四中所述高壓下NF3等離子體對所述V型鎢層進行回刻的壓強大于5Torr。
[0038]本專利技術進一步地，本實施例的步驟四中對所述V型鎢層進行回刻的厚度小于20埃。
[0039]本專利技術進一步地，本實施例的步驟四中對所述V型鎢層進行回刻后用等離子處理剩余的V型鎢層表面，去除其表面殘留的F。
[0040]步驟五、在所述凹槽中繼續沉積鎢，直至填滿所述凹槽；如圖5所示，該步驟五中在所述凹槽中繼續沉積鎢04，直至填滿所述凹槽。
[0041]步驟六、用化學機械研磨法平坦化所述凹槽表面。如圖6所示，該步驟六用化本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種鎢填充工藝的改善方法，其特征在于，至少包括：步驟一、提供用于制作連接孔的凹槽；在所述凹槽的側壁形成一層阻擋層；之后在所述阻擋層上形成一層成核層；步驟二、對所述成核層的表面進行氮氣等離子的處理，使所述凹槽沿其深度方向的側壁形成處理層，所述處理層的處理程度形成從所述凹槽的開口至其底部呈由強變弱的梯度分布；步驟三、在所述凹槽中沉積鎢，沿所述凹槽的深度方向形成V型鎢層，并且所述凹槽的開口區域不沉積鎢；步驟四、對所述V型鎢層進行回刻，所述凹槽不沉積鎢的所述開口區域同時被刻蝕，使得所述凹槽的所述開口區域寬度增加；步驟五、在所述凹槽中繼續沉積鎢，直至填滿所述凹槽；步驟六、用化學機械研磨法平坦化所述凹槽表面。2.根據權利要求1所述的鎢填充工藝的改善方法，其特征在于：步驟一中在所述阻擋層上形成所述成核層的方法為原子層沉積法。3.根據權利要求1所述的鎢填充工藝的改善方法，其特征在于：步驟三中...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鮑宇，徐建華，
申請(專利權)人：上海華力集成電路制造有限公司，
類型：發明
國別省市：