制造半导体器件的方法技术

本公开涉及制造半导体器件的方法。一种制造半导体器件的方法，包括形成钨栓塞的步骤，所述步骤包括：在基底上形成接触孔；在所述接触孔的侧壁和底部形成阻挡层；在所述接触孔中沉积钨；通过第一刻蚀处理去除多余的钨；以及通过第二刻蚀处理去除多余的阻挡层，其中所述第二刻蚀处理为等离子体刻蚀处理，并且使用氯气与惰性气体作为刻蚀气体。

Method of Manufacturing Semiconductor Devices

The present disclosure relates to a method for manufacturing semiconductor devices. A method for manufacturing semiconductor devices includes steps for forming a tungsten embolism, which include: forming a contact hole on the base; forming a barrier layer on the side wall and bottom of the contact hole; depositing tungsten in the contact hole; removing excess tungsten by first etching treatment; and removing excess barrier layer by second etching treatment, the second etching treatment being the same. Ion etching treatment, and the use of chlorine and inert gas as etching gas.

【技术实现步骤摘要】
制造半导体器件的方法
本公开涉及制造半导体器件的方法。
技术介绍
随着集成电路工艺的发展，金属互连大多采用铜互连技术。但由于铜的扩散问题，接触孔工艺还是采用钨填充技术。随着线宽的缩小，钨填充技术面临的挑战也越来越大。
技术实现思路
根据本公开的一个方面，提供了一种制造半导体器件的方法，包括形成钨栓塞的步骤，所述步骤包括：在基底上形成接触孔；在所述接触孔的侧壁和底部形成阻挡层；在所述接触孔中沉积钨；通过第一刻蚀处理去除多余的钨；以及通过第二刻蚀处理去除多余的阻挡层，其中所述第二刻蚀处理为等离子体刻蚀处理，并且使用氯气与惰性气体作为刻蚀气体。在根据本公开的一些实施例中，所述等离子刻蚀处理为感应耦合等离子体刻蚀处理、电容耦合等离子体刻蚀处理和微波电子回旋等离子体刻蚀处理之一。在根据本公开的一些实施例中，所述第二刻蚀处理在反应室中进行，所述反应室具有用于使电场和/或磁场进入反应室的窗口，其中所述窗口由陶瓷材料制成。在根据本公开的一些实施例中，所述陶瓷材料包含氧化镁。在根据本公开的一些实施例中，所述陶瓷材料包含氧化铝。在根据本公开的一些实施例中，所述惰性气体包括氩气和氦气中的至少一种。在根据本公开的一些实施例中，所述氯气与所述惰性气体的流量比为1：1至1：10。在根据本公开的一些实施例中，所述氯气与所述惰性气体的流量比为1：1至1：4。在根据本公开的一些实施例中，所述第二刻蚀处理过程中电源的功率为300W-700W。在根据本公开的一些实施例中，所述阻挡层由氮化钛形成。在根据本公开的一些实施例中，所述方法还包括：在形成所述阻挡层之前，在所述接触孔的侧壁和底部形成粘附层。在根据本公开的一些实施例中，所述粘附层由钛形成。根据本公开的另一个方面，还提供了一种等离子体刻蚀装置，其中该等离子体刻蚀装置使用氯气与惰性气体作为刻蚀气体。在根据本公开的一些实施例中，所述等离子体刻蚀装置包括反应室，其中每进行4000-6000次刻蚀处理后，清洗所述反应室。在根据本公开的一些实施例中，每进行5000次刻蚀处理后，清洗所述反应室。在根据本公开的一些实施例中，所述反应室包括使电场和/或磁场进入反应室的窗口。在根据本公开的一些实施例中，所述窗口由陶瓷材料制成。在根据本公开的一些实施例中，所述陶瓷材料包含氧化镁。在根据本公开的一些实施例中，所述陶瓷材料包含氧化铝。在根据本公开的一些实施例中，所述等离子体刻蚀装置为感应耦合等离子体刻蚀装置、电容耦合等离子体刻蚀装置和微波电子回旋共振等离子体刻蚀装置之一。通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得更为清楚。附图说明构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：图1示出了根据本公开一个或多个示例性实施例的钨栓塞的示意图。图2示出了根据本公开一个或多个示例性实施例的制造半导体器件时形成钨栓塞的流程图。图3A-图3G示出了根据本公开一个或多个示例性实施例的形成钨栓塞的过程的示意图。图4示出了根据本公开的一个或多个示意性实施例的感应耦合等离子体刻蚀设备的示意图。注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在一些情况中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，本公开并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。具体实施方式下面将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。也就是说，本文中的结构及方法是以示例性的方式示出，来说明本公开中的结构和方法的不同实施例。然而，本领域技术人员将会理解，它们仅仅说明可以用来实施的本公开的示例性方式，而不是穷尽的方式。此外，附图不必按比例绘制，一些特征可能被放大以示出具体组件的细节。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。图1示出了根据本公开的一个或多个实施例的钨栓塞的示意图。如图1所示，金属布线2和金属布线6属于不同的金属布线层。在两个金属布线层之间设置有绝缘材料1(例如氧化硅、氮化硅等)以保持电学隔离。在需要使金属布线2和金属布线6电学连接的情况下，可以通过钨栓塞5来实现。在图1所示的示意性实施例中，钨栓塞5形成在接触孔内。此外，接触孔的侧壁和底部还形成有粘附层3和阻挡层4。在根据本公开的一些实施例中，粘附层3可以由例如钛(Ti)构成，阻挡层4可以由例如氮化钛(TiN)构成。粘附层3可以增加钨与基底材料(例如氧化硅)的结合力，同时钛也可以在高温下与氧化硅反应，生成含钛的硅氧化物，从而降低电阻值。在通过化学气相沉积方式沉积钨时，会用到含钨的气体(例如六氟化钨)。这些含钨的气体具有很强的氧化性，会与钛反应，产生例如火山口(volcano)的缺陷。通过阻挡层4，可以阻止含钨的气体与钛接触，避免了上述火山口等缺陷的形成。另外，由例如氮化钛构成的阻挡层4的应力通常比较大，容易从绝缘材料1剥离，而粘合层3可以作为缓冲层来提高结合力。图2示出了根据本公开的一个实施例的制造半导体器件过程中形成钨栓塞的流程图。如图2所示，形成钨栓塞的过程主要包括以下步骤：在基底上形成接触孔(步骤201)；在接触孔的侧壁和底部形成阻挡层(步骤202)；在接触孔中沉积钨(步骤203)；通过第一刻蚀处理去除多余的钨(步骤204)；以及通过第二刻蚀处理去除多余的阻挡层(步骤205)。下面将结合图3A-图3F详细描述形成钨栓塞的过程。首先，如图3A所示，提供基底。该基底上具有金属布线2以及覆盖金属布线2的绝缘材料1。在根据本公开的一些实施例中，金属布线2可以由例如铜、铝等金属制成。绝缘材料1可以为例如氧化硅、氮化硅等。此外，虽然图3A中未示出，基底上还可以具有其它部件或结构，例如二极管、晶体管等。基底的材料可以是例如单晶硅、多晶硅、非晶硅中的一种，也可以是例如硅锗化合物、绝缘体上硅(SiliconOnInsulator，SOI)或硅上外延层结构等。然后，如图3B所示，在基底中形成接触孔306。在根据本公开的一个实施例中，在基底上先形成掩膜307，其中掩膜307覆盖基底表面，并且使得基板表面与接触孔306对应的区域暴露出来。然后，对暴露的区域进行刻蚀，从而形成接触孔306。掩膜307可以由光刻胶制成，例如，可以在基底表面涂覆一层光刻胶，然后对基板表面与接触孔306对应的区域上的光刻胶进行曝光、显影，去除被曝光的光刻胶，从而形成图案化的掩膜307。形成接触孔306的刻蚀处理可以采用干法刻蚀，例如利用CF4对从掩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造半导体器件的方法，其特征在于，包括形成钨栓塞的步骤，所述步骤包括：在基底上形成接触孔；在所述接触孔的侧壁和底部形成阻挡层；在所述接触孔中沉积钨；通过第一刻蚀处理去除多余的钨；以及通过第二刻蚀处理去除多余的阻挡层，其中所述第二刻蚀处理为等离子体刻蚀处理，并且使用氯气与惰性气体作为刻蚀气体。

【技术特征摘要】
1.一种制造半导体器件的方法，其特征在于，包括形成钨栓塞的步骤，所述步骤包括：在基底上形成接触孔；在所述接触孔的侧壁和底部形成阻挡层；在所述接触孔中沉积钨；通过第一刻蚀处理去除多余的钨；以及通过第二刻蚀处理去除多余的阻挡层，其中所述第二刻蚀处理为等离子体刻蚀处理，并且使用氯气与惰性气体作为刻蚀气体。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等离子刻蚀处理为感应耦合等离子体刻蚀处理、电容耦合等离子体刻蚀处理和微波电子回旋等离子体刻蚀处理之一。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二刻蚀处理在反应室中进行，所述反应室具有用于使电场和/或磁场进入反应室的窗口，其中所述窗口由陶瓷材料制成。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：黑泽和则，
申请(专利权)人：德淮半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32