专利名称：栓塞金属层的形成方法
技术领域：
本发明有关一种栓塞金属层的形成方法，特别是有关于一种钨栓塞的形成方法。
(2)背景技术随着集成电路的密度不断地扩大，为使芯片(chip)面积保持一样，甚至缩小，以持续降低电路的单位成本，唯一的办法，就是不断地缩小电路设计规格(design rule)，以符合高科技产业未来发展的趋势。随着半导体技术的发展，集成电路的元件的尺寸已经缩减到深次微米的范围。当半导体连续缩减到深次微米的范围时，产生了一些在制程微缩上的问题。
在集成电路的制造技术中，氮化钛层的应用是众所周知的事。氮化钛层在集成电路的制程中最常被应用作为阻障层或是黏着层。当作为阻障层时，氮化钛层是被沉积在一导体金属层及一杂质掺杂的硅层或一杂质掺杂的硅半导体层之间。此时氮化钛层为一阻障以阻止导体金属层及杂质掺杂的硅层或杂质掺杂的硅半导体层之间的异质内扩散(Interdiffusion)及尖峰现象(Spiking)。氮化钛层因此十分适合在集成电路制程中被应用作为阻障层。另外一方面，作为黏着层时，集成电路中的氮化钛层通常为线性层并被沉积在作为导电接触或导电镶入层覆毯式钨层之下。
当氮化钛层的阻障层的特性普遍应用于集成电路的制程中时，在集成电路的制程中沉积氮化钛层的方法并非完全没有困难。尤其是当集成电路元件的尺寸不断微小化，氮化钛层沉积处的深宽比不断增加，以传统的物理气相沉积法(PVD)中的溅镀法来沉积具良好阶梯覆盖性质的氮化钛层已是越来越困难的事。这是由于物理气相沉积法(PVD)的沉积特性所致。物理气相沉积法(PVD)的沉积特性将使得氮化钛层在集成电路中的具有高深宽比的孔洞中，仅在有限的侧壁及底部上具有覆盖性。
为了解决以物理气相沉积法(PVD)中的溅镀法沉积氮化钛层在阶梯覆盖性质上的限制，以化学气相沉积法(CVD)沉积氮化钛层便被提出作为另一种选择。以化学气相沉积法(CVD)在高深宽比的孔中沉积氮化钛层具有优良的阶梯覆盖性质，这是因为化学气相沉积法(CVD)是以表面扩散沉积现象来进行沉积的缘故。虽然化学气相沉积法(CVD)可在高深宽比的孔中沉积具有良好的阶梯覆盖性质的氮化钛层，以化学气相沉积法(CVD)在集成电路中沉积氮化钛层亦不是完全没有缺点。尤其是在550℃的下以低压化学气相沉积法(CVD)沉积氮化钛层是困难的一件事。相同地，以金属有机化学气相沉积法(MOCVD)沉积具有低电阻值及低杂质浓度的氮化钛层亦是困难的一件事，其中，以金属有机化学气相沉积法(MOCVD)沉积氮化钛层时产生的杂质以碳、氧及氢为主。这些杂质增加了后续制程的困难度，例如，沟填制程(gap fill)。
一般而言，在钨制程中必须先依序形成一钛层与一氮化钛层以当成一阻障层。接着再以等离子体处理氮化钛层，之后进行钨制程。然而，当使用传统的等离子体处理制程处理介层洞中的阻障层的表面时，将会产生方向性的问题，亦即传统的等离子体处理制程无法全面性的处理阻障层，使得介层洞的侧壁上的氮化钛层常无法完全处理。若是氮化钛层是藉由金属有机化学气相沉积法(MOCVD)所形成，则所形成的氮化钛层将会残留挥发性溶剂于其中，进而导致在侧壁上的未处理完全的氮化钛层会在钨制程中产生「出气」现象(out gasing)。上述的原因在于金属有机化学气相沉积法(MOCVD)的先驱物通常为TDMAT和TDEAT，其于热分解制程后，在氮化钛层中将产生碳、氢的副产品。传统中用以解决上述问题的方式，是藉由使用氮(N2)和/或氢(H2)的等离子体处理，来减少在氮化钛层中副产品的含量、以及电阻系数的降低、和水气的吸收。
但是，对深度较深的介层洞，也就是说，介层洞有较大的深宽比的非等向性等离子体处理，是无法有效地去除在介层洞/接触窗侧壁残留的副产品。因此，由于介层洞/接触窗侧壁和顶部副产品的含量不同，造成后续制程中，在经处理/未处理的CVD氮化钛障壁层上，金属沉积的不同速率，亦即产生成核选择比。如图1所示，成核选择比通常为介层洞侧壁的金属成核厚度(未经等离子体处理)与介层洞顶部的成核厚度(经等离子体处理)的比值(b/a)。传统的成核选择比约为40-60％或是50-70％，其主因在于等离子体制程无法处理介层洞侧壁而导致成核址不足或是不连续。
当置入栓塞金属层时，由于其侧壁的沉积速率小于顶部的沉积速率，将会导致尚未填满金属层于整个介层洞/接触窗之前，先将介层洞/接触窗完全盖住。这样，在介层洞/接触窗内形成一个没有填充金属的区域，称之为″缝口″现象。而当执行回蚀栓塞金属层制程时，此孔隙将显露出开口来，使介层洞/接触窗内栓塞金属的最上层表面形成一不规则状。在具有开口孔隙的介层洞/接触窗栓塞上，也就是说在介层洞/接触窗栓塞不规则的最上层表面和内连线之间，要形成良好的电路接触是非常困难的。因为在这些不规则表面上的金属层，经过一段时间后将出现裂痕或破裂的现象，而这将造成集成电路缺陷的产生和可靠度等主要问题的发生，例如，阻值过高。尤其是，当元件的生产进入0.18微米以下的制程时，制程整合将因阻值过高而更加困难且不稳定。
(3)发明内容本发明的目的是提供一种新的栓塞金属层的形成方法，以便于提升后续制程的产率与优良率。
为了达到以上所述的目的，本发明的栓塞金属层的形成制程，其特点是包括首先提供一半导体底材，且沉积一介电层于半导体底材的表面上；然后，形成且限定一光阻层于此介电层上；接着，藉由光阻层当成一蚀刻介电层的幕罩进行一蚀刻制程以形成一介层洞；在移除移除光阻层后，形成一阻障层于介电层以及介层洞的侧壁与底部表面上；然后，对阻障层进行一等离子体处理制程；接着，进行至少一次原子层沉积制程(ALD)以形成一连续性金属源层(Continuous Metal Seed Layer；CMSL)于阻障层上，其中，原子层沉积制程(ALD)的循环步骤至少包括首先通入氢气与四羟基硅烷(Tetrahydroxy silane)或羟基硅烷(Hydroxy silane)类的混合气体；然后，进行一洁净(purge)或真空步骤(vacuum)；之后，通入一反应气体，例如，WF6，以形成一厚度约为20至40埃的连续性金属源层(CMSL)；之后，进行一成核制程以形成一成核层于连续性金属源层(CMSL)上；接下来，形成一毯覆式金属层于成核层上；最后，藉由一化学机械研磨法回蚀毯覆式金属层，且于介层洞内形成一金属栓塞。本发明可藉由一原子层沉积制程(AtomicLayer Deposition；ALD)的循环步骤形成一连续性金属源层(Continuous MetalSeed Layer；CMSL)，以增加成核选择比。此外本发明的原子层沉积制程(ALD)是分别将反应气体依序输入以避免竞争吸附的问题，藉此可得到一具有连续性、高密度的成核址(nucleation sites)与厚度极薄的连续性金属源层(约为20-40埃)，此可避免因成核址不足而必须形成过厚的成核层(约大于500埃)。另外，本发明还可以在形成成核层的前预先形成连续性金属源层，以降低成核层的厚度，据此可使得沟填制程(gap fill)更为完整。因此，本发明能降低传统制程的成本以符合经济上的效益。所以，本方法能适用于半导体元件的深次微米的技术中。
为进一步说明本发明的目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。
(4)
图1为传统制程的介层洞侧壁的沉积厚度(未经等离子体处理)与介层洞顶部的沉积厚度(经等离子体处理)的剖面图；图2A至图2C是根据本发明的第一较佳实施例中，藉由原子层沉积制程形成连续性金属源层的制程剖面图；图3A至图3C是根据本发明的第二较佳实施例中，藉由原子层沉积制程形成连续性金属源层的制程剖面图；图4A至图4F是根据本发明的第三较佳实施例中，藉由连续性金属源层形成栓塞金属层的制程剖面图，其中，图4C所示为原子层沉积制程的流程图；与图5A至图5F是根据本发明的第三较佳实施例中，藉由连续性钨源层形成钨栓塞层的制程剖面图，其中，图5C所示为原子层沉积制程的流程图。
(5)具体实施方式
本发明在此所探讨的方向为一种栓塞金属层的沉积制程。为了能彻底地了解本发明，将在下列的描述中提出详尽的步骤。显然地，本发明的施行并未限定于半导体元件的技艺者所熟习的特殊细节。另一方面，众所周知的制程步骤并未描述于细节中，以避免造成本发明不必要的限制。本发明的较佳实施例会详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以广泛地施行在其他的实施例中，且本发明的范围不受限定，其以的后的专利范围为准。
参考图2A至图2C所示，在本发明的第一实施例中，首先提供一具有一介电层210的半导体底材200，且介电层210中具有一介层洞220，与一阻障层230形成于介电层210以及介层洞220的侧壁与底部表面上，其中，阻障层230的形成方法至少包括金属有机化学气相沉积法(MOCVD)。然后，对阻障层230进行一等离子体处理制程240。接着，进行至少一次原子层沉积制程(ALD)250以形成一连续性金属源层(CMSL)260于阻障层230上，其中，原子层沉积制程(ALD)250的步骤至少包括首先通入一氢气与一硅烷(silane；SiH4)，例如，四羟基硅烷(Tetrahydroxy silane)或羟基硅烷(Hydroxy silane)，的混合气体；然后，进行一洁净(purge)与真空步骤(vacuum)；之后，通入一具有金属的反应气体以形成连续性金属源层(CMSL)260；原子层沉积制程(ALD)250能以循环步骤的方式反复进行以形成一厚度约为20至40埃的连续性金属源层(CMSL)260。最后，形成一毯覆式金属层270于连续性金属源层(CMSL)260上。
参考图3A至图3C所示，在本发明的第二实施例中，首先提供一具有一介电层310的半导体底材300，且介电层310中具有一介层洞320，与一阻障层330形成于介电层310以及介层洞320的侧壁与底部表面上，其中，阻障层330的形成方法至少包括一金属有机化学气相沉积法(MOCVD)且或一物理气相沉积法(PVD)。然后，对阻障层330进行一等离子体处理制程340。接着，进行至少一次原子层沉积制程(ALD)350以形成一连续性金属源层(CMSL)360于阻障层330上，其中，原子层沉积制程(ALD)350的步骤至少包括首先通入氢气与四羟基硅烷(Tetrahydroxy silane)或羟基硅烷(Hydroxysilane)类的混合气体；然后，进行一洁净(purge)与真空步骤(vacuum)，以便于在混合气体吸附于阻障层330上的后去除不必要的物质；此后，通入一具有金属的反应气体以形成连续性金属源层(CMSL)360，其中上述的具有金属的反应气体至少包括一含氟气体；原子层沉积制程(ALD)350能以循环步骤的方式反复进行以形成一厚度约为20至40埃的连续性金属源层(CMSL)360。接着，进行一成核制程以形成一金属成核层370于连续性金属源层(CMSL)360上。最后，藉由一化学气相沉积法形成一毯覆式金属层380于金属成核层370上。
参考图4A与图4B所示，在本发明的第三实施例中，首先提供一半导体底材400。然后，形成一介电层410于半导体底材400的表面上。接着，形成且限定一光阻层415于此介电层410上。的后，藉由光阻层415当成一蚀刻幕罩进行一蚀刻制程以形成一介层洞420于介电层410上。在移除光阻层415的后，形成一阻障层425于介电层410以及介层洞420的侧壁与底部表面上，其中，阻障层425的形成方法至少包括首先藉由一沉积制程共形生成一钛层430于介电层410以及介层洞420的侧壁与底部表面上；然后，藉由一金属有机化学气相沉积法(MOCVD)共形生成一氮化钛层435(MOCVD-TiN)于钛层430上以形成阻障层425。然后，对阻障层425进行一等离子体处理制程440，其中，等离子体处理制程440至少包括氮等离子体制程。
参考图4C至图4F所示，在本实施例中，进行数次原子层沉积制程(ALD)445以形成一连续性钨源层(Continuous Tungsten Seed Layer；CWSL)450于阻障层425上，其中，原子层沉积制程(ALD)445的步骤至少包括首先通入氢气与硅烷，例如，四羟基硅烷(Tetrahydroxy silane)或羟基硅烷(Hydroxy silane)，的混合气体455于阻障层425的表面上，以便于混合气体455吸附于阻障层425的表面上；然后，进行一洁净(purge)与真空步骤(vacuum)460，以便于在混合气体455吸附于阻障层425上后去除不必要的物质；之后，通入一具有钨的反应气体465，例如，WF6，以便于具有钨的反应气体465与吸附于阻障层425的表面上的混合气体455进行一单层取代反应且形成一单一钨源层(mono-seed layer with tungsten)；原子层沉积制程(ALD)445能以循环步骤的方式反复进行以形成一厚度约为20至40埃的连续性钨源层(CWSL)450，此原子层沉积制程(ALD)445所形成的连续性钨源层(CWSL)450的阶梯覆盖性质更佳，同时连续性钨源层(CWSL)450与阻障层425之间可得到更低而稳定的阻值，其中，连续性钨源层(CWSL)450的沉积选择比可达到约为100％。的后，形成一钨层470A于连续性钨源层(CWSL)450上。最后，回蚀钨层470A以形成一钨栓塞470B于介层洞420内。
参考图5A与图5B所示，在本发明的第四实施例中，首先提供一半导体底材500。然后，形成一介电层510于半导体底材500的表面上。接着，形成且限定一光阻层515于此介电层510上。之后，藉由光阻层515当成一蚀刻幕罩进行一蚀刻制程以形成一介层洞520于介电层510中。其次，移除光阻层515。随后，形成一阻障层525于介电层510以及介层洞520的侧壁与底部表面上，其中，阻障层525的形成方法至少包括首先藉由一沉积制程共形生成一钛层530于介电层510以及介层洞520的侧壁与底部表面上；然后，藉由一金属有机化学气相沉积法(MOCVD)共形生成一第一氮化钛层535(MOCVD-TiN)于钛层530上；接着，藉由物理气相沉积法(PVD)共形生成一第二氮化钛层540(PVD-TiN)于第一氮化钛层535(MOCVD-TiN)上以形成阻障层525。然后，对阻障层525进行一等离子体处理制程545，其中，等离子体处理制程545至少包括一氮与氢的等离子体制程。
参考图5C与图5F所示，在本实施例中，进行数次原子层沉积制程(ALD)550以形成一连续性钨源层(Continuous Tungsten Seed Layer；CWSL)555于阻障层525上，其中，原子层沉积制程(ALD)550的步骤至少包括首先通入一氢气与硅烷的混合气体560于阻障层525的表面上，以便于混合气体560吸附于阻障层525的表面上，其中，硅烷至少包括一四羟基硅烷(Tetrahydroxysilane)或一羟基硅烷(Hydroxy silane)；然后，进行一洁净(purge)或真空步骤(vacuum)565，以便于在混合气体560吸附于阻障层525的后去除不必要的物质；之后，通入一具有氟化钨的反应气体570以便于具有氟化钨的反应气体570与吸附于阻障层525的表面上的混合气体560进行一单层取代反应，且形成一单一钨源层；原子层沉积制程(ALD)550能以循环步骤的方式反复进行以形成一厚度约为20至40埃的连续性钨源层(CWSL)555，此原子层沉积制程(ALD)550所形成的连续性钨源层(CWSL)555的阶梯覆盖性质更佳，同时连续性钨源层(CWSL)555与阻障层425之间可得到更低而稳定的阻值，其中，连续性钨源层(CWSL)555的沉积选择比可达到约为100％。的后，形成一成核层575于连续性钨源层(CWSL)555上。接着，藉由化学气相沉积法沉积一钨层580A于成核层575上。最后，藉由一化学机械研磨制程(CMP)回蚀钨层580A以形成一钨栓塞580B于介层洞520内。
如上所述，在本发明的实施例中，本发明能藉由一原子层沉积制程(AtomicLayer Deposition；ALD)形成一连续性金属源层(Continuous Metal SeedLayer；CMSL)于阻障层上，以增加成核选择比。此外，由于具有金属的反应气体，例如，WF6，的吸附能力较硅烷与氢气的混合气体为强，如果将两种气体同时通入，具有金属的反应气体将会优先吸附于阻障层上，导致两气体之间难以进行取代反应，此将使得成核址不足且不连续。据此，本发明的原子层沉积制程(ALD)是将先将硅烷与氢气的混合气体通入，以便于硅烷与氢气的混合气体优先吸附于阻障层上，其次再将具有金属的反应气体输入以进行取代反应，藉此可避免竞争吸附的问题以进行完全的取代反应，且同时可提供连续性、高密度的成核址。
另外，本发明能藉由原子层沉积制程(ALD)所形成的连续性金属源层使得后续金属沉积制程的成核选择比提高至约为100％。本发明的方法仅需形成一厚度极薄的连续性金属源层(约为20-30埃)，以避免因成核址不足而必须形成过厚的成核层(传统制程所形成的成核层的厚度约大于500埃)。另一方面，藉由本发明所形成的连续性金属源层亦可取代传统制程所形成厚度过厚的成核层而直接将金属层沉积于其上，此可使得沟填制程(gap fill)更完整。所以，本发明能降低传统制程的成本以符合经济上的效益。据此，本方法能适用于半导体元件的深次微米的技术中。
当然，本发明除了可能用在钨的化学气相沉积制程上，也可能用在任何半导体元件的栓塞金属层的形成制程上。而且，本发明藉由一原子层沉积制程(ALD)以形成一厚度极薄的连续性金属源层，迄今仍未发展用在关于利用增加成核址以形成栓塞金属层的制程方面。对深次微米的制程而言，本方法为一较佳可行的栓塞金属层的沉积制程。
当然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种金属层的形成方法，其特征在于，包括下列步骤提供一具有一阻障层的半导体底材；进行至少一次原子层沉积制程以形成一连续性金属源层于该阻障层上；与形成该金属层于该连续性金属源层上。
2.如权利要求1所述的金属层的形成方法，其特征在于，所述的阻障层至少包括一钛层。
3.如权利要求1所述的金属层的形成方法，其特征在于，所述的阻障层至少包括一氮化钛层。
4.如权利要求3所述的金属层的形成方法，其特征在于，所述的氮化钛层的形成方法至少包括金属有机化学气相沉积法。
5.如权利要求1所述的金属层的形成方法，其特征在于，所述的原子层沉积制程至少包括下列步骤通入一具有一硅烷的混合气体于该阻障层上；进行一洁净步骤；与通入一具有金属的反应气体以形成该连续性金属源层于该阻障层上。
6.如权利要求5所述的金属层的形成方法，其特征在于，所述的混合气体至少包括氢气。
7.如权利要求5所述的金属层的形成方法，其特征在于，所述的具有金属的反应气体至少包括含氟气体。
8.如权利要求7所述的金属层的形成方法，其特征在于，所述的含氟气体至少包括WF6。
9.如权利要求1所述的金属层的形成方法，其特征在于，所述的金属层的材质至少包括钨。
10.一种金属层的形成方法，其特征在于，至少包括下列步骤提供一具有一阻障层的半导体底材，其中，该阻障层具有一藉由一金属有机化学气相沉积法形成的氮化钛层；进行至少一次原子层沉积制程以形成一连续性金属源层于该阻障层上；形成一金属成核层于该连续性金属源层上；与形成该金属层于该金属成核层上。
11.如权利要求10所述的金属层的形成方法，其特征在于，所述的阻障层至少包括一钛层。
12.如权利要求10所述的金属层的形成方法，其特征在于，所述的原子层沉积制程至少包括下列步骤通入一具有一硅烷与一氢气的混合气体于该阻障层上；进行一真空步骤；与通入一具有一金属的反应气体以形成该连续性金属源层于该阻障层上。
13.如权利要求12所述的金属层的形成方法，其特征在于，所述的具有金属的反应气体至少包括含氟气体。
14.如权利要求13所述的金属层的形成方法，其特征在于，所述的含氟气体至少包括WF6。
15.如权利要求10所述的金属层的形成方法，其特征在于，所述的金属层的材质至少包括钨。
16.一种栓塞金属层的形成方法，其特征在于，至少包括下列步骤提供一半导体底材，该半导体底材上具有一介电层，且该介电层中具有一介层洞；形成一阻障层于该介电层以及该介层洞的侧壁与底部表面上；对该阻障层进行一等离子体处理制程；进行至少一次原子层沉积制程以形成一连续性金属源层于该阻障层上；与形成该栓塞金属层于该连续性金属源层上。
17.如权利要求16所述的栓塞金属层的形成方法，其特征在于，所述的阻障层的形成方法至少包括共形生成一钛层于该介电层以及该介层洞的侧壁与底部表面上；与共形生成一氮化钛层于该钛层上以形成该阻障层。
18.如权利要求17所述的栓塞金属层的形成方法，其特征在于，所述的氮化钛层的形成方法至少包括金属有机化学气相沉积法。
19.如权利要求16所述的栓塞金属层的形成方法，其特征在于，所述的等离子体处理制程至少包括一氮等离子体制程。
20.如权利要求16所述的栓塞金属层的形成方法，其特征在于，所述的原子层沉积制程的循环步骤至少包括通入一具有一硅烷与一氢气的混合气体于该阻障层上；进行一洁净与真空步骤；与通入一具有一金属的反应气体以形成该连续性金属源层于该阻障层上。
21.如权利要求20所述的栓塞金属层的形成方法，其特征在于，所述的具有金属的反应气体至少包括WF6。
22.如权利要求16所述的栓塞金属层的形成方法，其特征在于，所述的连续性金属源层的厚度约为20至40埃。
23.如权利要求16所述的栓塞金属层的形成方法，其特征在于，所述的栓塞金属层的形成方法至少包括化学气相沉积法。
24.如权利要求16所述的栓塞金属层的形成方法，其特征在于，所述的栓塞金属层的材质至少包括钨。
25.一种栓塞金属层的形成方法，其特征在于，至少包括下列步骤提供一半导体底材，该半导体底材上具有一介电层；形成一介层洞于该介电层中；形成一阻障层于该介电层以及该介层洞的侧壁与底部表面上；对该阻障层进行一等离子体处理制程；进行至少一次原子层沉积制程以形成一厚度约为20的40埃的连续性金属源层于该阻障层上；形成一成核层于该连续性金属源层上；与藉由一化学气相沉积法形成该栓塞金属层于该成核层上。
26.如权利要求25所述的栓塞金属层的形成方法，其特征在于，所述的阻障层的形成方法至少包括共形生成一钛层于该介电层以及该介层洞的侧壁与底部表面上；藉由一金属有机化学气相沉积法形成一第一氮化钛层于该钛层上；与藉由一物理气相沉积法形成一第二氮化钛层于该第一氮化钛层上以形成该阻障层。
27.如权利要求25所述的栓塞金属层的形成方法，其特征在于，所述的等离子体处理制程至少包括氮等离子体制程。
28.如权利要求25所述的栓塞金属层的形成方法，其特征在于，所述的原子层沉积制程的循环步骤至少包括通入一具有一硅烷与一氢气的混合气体于该阻障层上；进行一洁净与真空步骤；与通入一具有一金属的反应气体以形成该连续性金属源层于该阻障层上。
29.如权利要求28所述的栓塞金属层的形成方法，其特征在于，所述的具有金属的反应气体至少包括WF6。
30.如权利要求25所述的栓塞金属层的形成方法，其特征在于，所述的栓塞金属层的材质至少包括钨。
31.一种钨栓塞的形成方法，该钨栓塞的形成方法至少包括下列步骤提供一具有一介电层的半导体底材，其特征在于，，该介电层中具有一介层洞；共形生成一钛层于该介电层以及该介层洞的侧壁与底部表面上；形成一氮化钛层于该钛层上以使得该钛层与该氮化钛层叠积成一阻障层；对该阻障层进行一等离子体处理制程；通入一具有一氢气与一硅烷的混合气体于该阻障层的表面上，以吸附该混合气体于该阻障层上；进行一洁净与真空步骤，以去除吸附反应后所残留的物质；通入一具有钨的反应气体于吸附该混合气体的该阻障层上，以形成一连续性钨源层于该阻障层上；形成一钨层于该连续性钨源层上；与形成该钨栓塞于该介层洞中。
32.如权利要求31所述的钨栓塞的形成方法，其特征在于，所述的氮化钛层的形成方法至少包括金属有机化学气相沉积法。
33.如权利要求31所述的钨栓塞的形成方法，其特征在于，所述的等离子体处理制程至少包括氮与氢的等离子体制程。
34.如权利要求31所述的钨栓塞的形成方法，其特征在于，所述的具有钨的反应气体至少包括含氟气体。
35.如权利要求31所述的钨栓塞的形成方法，其特征在于，所述的连续性钨源层是藉由该具有钨的反应气体与该混合气体进行取代反应而形成。
36.如权利要求31所述的钨栓塞的形成方法，其特征在于，所述的连续性钨源层的厚度约为20至40埃。
37.如权利要求31所述的钨栓塞的形成方法，其特征在于，所述的钨层的形成方法至少包括化学气相沉积法。
38.如权利要求31所述的钨栓塞的形成方法，其特征在于，所述的钨栓塞的形成方法至少包括一化学机械研磨制程。
39.一种钨栓塞的形成方法，其特征在于，至少包括下列步骤提供一半导体底材；形成一介电层于该半导体底材上；形成一光阻层于该介电层上；藉由该光阻层当成一蚀刻幕罩进行一蚀刻制程以形成一介层洞于该介电层中；移除该光阻层；共形生成一钛层于该介电层以及该介层洞的侧壁与底部表面上；藉由一金属有机化学气相沉积法形成一第一氮化钛层于该钛层上；藉由一物理气相沉积法形成一第二氮化钛层于该第一氮化钛层上，以使得该钛层与该第一氮化钛层以及该第二氮化钛层叠积成一阻障层；对该阻障层进行一氮与氢等离子体处理制程；通入一具有一氢气与一硅烷的混合气体于该阻障层的表面上，以吸附该混合气体于该阻障层上；进行一洁净与真空步骤，以去除吸附反应后所残留的物质；通入一具有氟化钨的反应气体于吸附该混合气体的该阻障层上，以进行一取代反应且形成一厚度约为20至40埃的连续性钨源层；形成一成核层于该连续性钨源层上；藉由一化学气相沉积法形成一钨层于该成核层上；与回蚀该钨层以形成该钨栓塞于该介层洞中。
40.如权利要求39所述的钨栓塞的形成方法，其特征在于，所述的回蚀该钨层的方法至少包括化学机械研磨制程。
全文摘要
本发明揭示一种新的栓塞金属层的形成方法，该方法包括首先提供一具有一介电层与一介层洞的半导体底材；然后，形成一阻障层于介电层以及介层洞的侧壁与底部表面上；接着，进行至少一次原子层沉积制程(ALD)以形成一连续性金属源层(Continuous Metal Seed Layer；CMSL)于阻障层上，其中，原子层沉积制程的步骤至少包含首先通入氢气与硅烷的混合气体；然后，进行一洁净与真空步骤；之后，通入一金属反应气体以形成一厚度约为20至40埃的连续性金属源层；最后，形成一厚度约为20至40埃的成核层于连续性金属源层上。
文档编号H01L21/768GK1397993SQ0212336
公开日2003年2月19日 申请日期2002年6月18日 优先权日2001年6月19日
发明者王裕标, 莊佳哲 申请人:联华电子股份有限公司