本发明涉及一种半导体集成电路制造方法,特别是涉及一种接触孔的填充方法。
背景技术:
如图1所示,是本发明实施例接触孔的填充方法的流程图;如图2所示,是本发明接触孔的填充方法形成的接触孔的结构图,本发明实施例接触孔的填充方法包括如下步骤:
步骤一、在半导体衬底101上形成接触孔的开口。
所述接触孔的开口穿过形成于所述半导体衬底101表面的层间膜102。
所述半导体衬底101为硅衬底。所述层间膜102为氧化膜。
步骤二、在所述接触孔的开口的底部表面和侧面形成钛(ti)层103,所述钛层103作为粘附层。
所述钛层103采用物理气相沉积(pvd)工艺形成。
步骤三、在所述钛层103表面形成作为阻挡层的氮化钛(tin)层104。
步骤四、采用原子层沉积(ald)工艺形成钨籽晶层105。形成钨籽晶层105的ald工艺中需要采用的工艺气体包括b2h6和wf6。氮化钛层104能阻挡wf6扩散。
步骤五、采用化学气相沉积(cvd)工艺在钨籽晶层105表面形成主体钨层106并将接触孔的开口完全填充从而形成接触孔。由图2可知,在主体钨层106前接触孔的开口的剩余开口的宽度为d101。
之后,采用化学机械研磨(cmp)工艺将所述接触孔的开口外的所述主体钨层106、所述钨籽晶层105、氮化钛层104和所述钛层103都去除。
技术实现要素:
本发明所要解决的技术问题是提供一种接触孔的填充方法,不需要采用阻挡层,从而能同时实现降低接触电阻以及实现更好的主体钨层的填充。
为解决上述技术问题,本发明提供的接触孔的填充方法包括如下步骤:
步骤一、在半导体衬底上形成接触孔的开口。
步骤二、在所述接触孔的开口的底部表面和侧面形成钛层,所述钛层作为粘附层。
步骤三、采用金属钨的pvd工艺在所述钛层表面形成第一钨层;利用金属钨的pvd工艺不采用wf6的特点取消作为用于阻挡wf6扩散的阻挡层,通过取消所述阻挡层降低接触电阻同时增加后续的主体钨层填充前的所述接触孔的开口内剩余开口的宽度,有利于后续的所述主体钨层的填充;所述第一钨层同时作为后续的主体钨层形成时籽晶层。
步骤四、采用cvd工艺在所述第一钨层表面形成所述主体钨层,所述主体钨层将所述接触孔的开口完全填充并形成所述接触孔。
进一步的改进是,步骤一的所述接触孔的开口穿过形成于所述半导体衬底表面的层间膜。
进一步的改进是,所述半导体衬底为硅衬底。
进一步的改进是,所述层间膜为氧化膜。
进一步的改进是,步骤二中所述钛层采用pvd工艺形成。
进一步的改进是,步骤四中所述主体钨层的cvd工艺的工艺气体包括wf6和h2。
进一步的改进是,步骤四中填充完成后,所述钛层、所述第一钨层和所述主体钨层都会延伸到所述接触孔的开口外,之后采用化学机械研磨工艺将所述接触孔的开口外的所述主体钨层、所述第一钨层和所述钛层都去除。
进一步的改进是,所述阻挡层的材料为tin。
本发明通过在主体钨层沉积之前采用pvd工艺形成第一钨层,该第一钨层同时实现3大有益效果,分别为:
第一、由于是pvd工艺形成第一钨层,故第一钨层的形成过程中不需要采用wf6,所以也就不需要在形成第一钨层之前形成一层防止wf6扩散的阻挡层,该阻挡层通常为氮化钛,由于阻挡层会带来接触孔的接触电阻的增加,故取消阻挡层能降低接触电阻。
第二、取消阻挡层之后,能使主体钨层填充之前的接触孔的开口内剩余开口的宽度也即能降低剩余开口的深宽比,有利于后续的主体钨层的填充,即能降低后续主体钨层的填充难度,从而能实现更好的主体钨层的填充。
第三、第一钨层同时作为后续的主体钨层形成时籽晶层,不需要额外在采用ald形成籽晶层,故本发明还具有成本低的优点。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明:
图1是现有接触孔的填充方法的流程图
图2是现有接触孔的填充方法形成的接触孔的结构图;
图3是本发明实施例接触孔的填充方法的流程图;
图4是本发明接触孔的填充方法形成的接触孔的结构图。
具体实施方式
如图3所示,是本发明实施例接触孔的填充方法的流程图;如图4所示,是本发明接触孔的填充方法形成的接触孔的结构图,本发明实施例接触孔的填充方法包括如下步骤:
步骤一、在半导体衬底1上形成接触孔的开口。
所述接触孔的开口穿过形成于所述半导体衬底1表面的层间膜2。
所述半导体衬底1为硅衬底。所述层间膜2为氧化膜。
步骤二、在所述接触孔的开口的底部表面和侧面形成钛层3,所述钛层3作为粘附层。
所述钛层3采用pvd工艺形成。
步骤三、采用金属钨的pvd工艺在所述钛层3表面形成第一钨层4;利用金属钨的pvd工艺不采用wf6的特点取消作为用于阻挡wf6扩散的阻挡层,通过取消所述阻挡层降低接触电阻同时增加后续的主体钨层5填充前的所述接触孔的开口内剩余开口的宽度,有利于后续的所述主体钨层5的填充;所述第一钨层4同时作为后续的主体钨层5形成时籽晶层。
所述阻挡层的材料为tin。
步骤四、采用cvd工艺在所述第一钨层4表面形成所述主体钨层5,所述主体钨层5将所述接触孔的开口完全填充并形成所述接触孔。
所述主体钨层5的cvd工艺的工艺气体包括wf6和h2。
步骤四中填充完成后,所述钛层3、所述第一钨层4和所述主体钨层5都会延伸到所述接触孔的开口外,之后采用化学机械研磨工艺将所述接触孔的开口外的所述主体钨层5、所述第一钨层4和所述钛层3都去除。
本发明通过在主体钨层5沉积之前采用pvd工艺形成第一钨层4,该第一钨层4同时实现三大有益效果,分别为:
第一、由于是pvd工艺形成第一钨层4,故第一钨层4的形成过程中不需要采用wf6,所以也就不需要在形成第一钨层4之前形成一层防止wf6扩散的阻挡层,该阻挡层通常为氮化钛,由于阻挡层会带来接触孔的接触电阻的增加,故取消阻挡层能降低接触电阻。
第二、取消阻挡层之后,能使主体钨层5填充之前的接触孔的开口内剩余开口的宽度即图4中的d1,比较图4和图2可知,本发明实施例的d1大于图2中的d101,故本发明实施例能降低剩余开口的深宽比,有利于后续的主体钨层5的填充,即能降低后续主体钨层5的填充难度,从而能实现更好的主体钨层5的填充。
第三、第一钨层4同时作为后续的主体钨层5形成时籽晶层,不需要额外在采用ald形成籽晶层,故本发明还具有成本低的优点。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明,但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下,本领域的技术人员还可做出许多变形和改进,这些也应视为本发明的保护范围。