一种制造钨插塞过程中消除钨穿刺的方法技术

本发明专利技术公开了一种制造钨插塞过程中消除钨穿刺的方法，该方法在晶片淀积氮化硅的过程中先通入氨气，氨气去除钨表面的氧化物并在钨表面形成一层氮化物，然后再淀积氮化硅。由此本发明专利技术可以防止金属钨在后续工艺中由于氧化而形成穿刺，提升制造钨插塞的良品率，且对原有工艺变化不大。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体制造工艺，特别是涉及一种多层金属互连的钩 插塞制造工艺。
技术介绍
在现代甚大规模集成电路(ULSI)的制造过程中，需要使用多层金属 连线结构来减小因寄生电阻与寄生电容引起的信号延迟。其中金属钩(W) 由于良好的台阶覆盖、间隙填充和抗电迁移(eletro migration)特性成 为目前普遍应用的金属化材料。为了避免钨插塞在较高深宽比中可能出现的空洞，业界通常采用图1 所示的方法制造钨插塞，该方法包括如下步骤首先，在M0S器件和硅衬底1上有金属层2，金属层2通常为铝或铝合 金，如图2 (a)所示。接着，在晶片上淀积一层阻挡层3，阻挡层3通常用金属钛(Ti)禾口/ 或氮化钛，阻挡层3作为金属钨下方的阻挡层，如图2 (b)所示。接着，在晶片上淀积金属钨4，如图2 (c)所示。接着，在晶片上刻蚀金属钨4，仅保留钨插塞的部分，如图2 (d)所示。接着，在晶片上淀积阻挡层5，阻挡层5通常用氮化硅，阻挡层5作为 钨插塞4侧面的阻挡层，如图2 (e)所示。接着，在晶片上刻蚀阻挡层5，仅保留钨插塞4侧面的阻挡层5，如图 2 (f)所示。接着，在晶片上淀积介电层6，介电层6通常为二氧化硅或旋涂玻璃 (S0G)，如图2 (g)所示。最后，在晶片上淀积金属层7，至此完成连接金属层2和金属层7的钩插塞5的制作，如图2 (h)所示。上述方法中淀积氮化硅(阻挡层5)的具体步骤请参阅图3: 首先将前一步骤所制造的晶片放置于晶舟，再将晶舟放置于炉管内，并控制晶舟沿炉管上升直至到达反应腔。然后测试反应腔是否处于真空状态，这一步通常称为测漏。 测漏通过后，提升反应腔的温度，直至到达反应温度。 当反应腔的温度稳定于反应温度时，开始通入硅源反应气体，淀积氮化硅。在上述淀积氮化硅的过程中，由于常规的减压化学气相淀积(CVD)工 艺淀积氮化硅需要在高温环境进行，而金属钨在高温环境下很容易氧化出 现穿刺(whisker)现象。金属钨的表面在淀积氮化硅的过程中由于氧化而 形成穿刺，穿刺会穿透氮化硅阻挡层而导致电性能失效，这样制造的鸽插 塞是不能正常使用的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种制造钩插塞过程中消除鸨穿刺 的方法。为解决上述技术问题，本专利技术制造钨插塞过程中消除钩穿刺的方法， 是在晶片淀积氮化硅的过程中先通入氨气，氨气去除钩表面的氧化物并在 钨表面形成一层氮化物，然后再淀积氮化硅。本专利技术对现有的制造钨插塞的方法进行改进，在淀积氮化硅的过程中 通入氨气， 一方面可以去除钨表面的氧化物，另一方面在钨表面形成氮化 膜，防止金属钨在后续工艺中由于氧化而形成穿刺。由此本专利技术可以提升 制造钨插塞的良品率，且对原有工艺变化不大。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的说明 图1是现有的制造钨插塞的一种方法的流程图； 图2 (a)至(h)是图1所示方法的各步骤示意图3是现有的制造钩插塞的过程中淀积氮化硅的方法的流程图； 图4是本专利技术制造钩插塞的过程中消除钩穿剌的方法的流程图； 图中附图标记为1一M0S器件与硅衬底；2-金属层；3 —阻挡层；4 一钨；5 —阻挡层；6 —介电层；7 —金属层。 具体实施例方式请参阅图4，本专利技术制造钨插塞过程中消除钨穿刺的方法包括如下步骤首先将前一步骤所制造的晶片放置于晶舟，再将晶舟放置于炉管内， 并控制晶舟沿炉管上升直至到达反应腔。升舟速度控制在每分钟20至100厘米，其中升舟速度为每分钟50厘米是优选。升舟速度过慢，金属钩暴露在空气中的时间比较长，因此金属钨表面会生成较多的氧化层，这对于后 续步骤去除金属钨表面的氧化层是不利的。升舟速度过快，晶片可能因受 热不均匀而翘曲，晶舟也有可能由于惯性和炉管发生碰撞。只有适宜的升 舟速度才可以在没有其他危害的情况下减少氧气进入炉管中。然后测试反应腔是否处于真空状态，这一步通常称为测漏。测漏通过后，开始通入氨气。氨气的通入流量控制在每分钟10至1000 毫升，其中氨气的通入流量为500毫升是优选。接着，提升反应腔的温度，直至到达反应温度。当反应腔的温度稳定于反应温度时，继续通入氨气，氨气的通入流量 与前相同。从反应腔的温度稳定于反应温度开始，到停止通入氨气的时间 称为氨气的退火时间。氨气的退火时间控制在1至60分钟，其中氨气的退 火时间为30分钟是优选。氨气的退火时间过短，则金属钩表面的氧化物还 未完全去除，或者金属钨表面的氮化物还未完全形成，都可能在后续工艺 中发生钨的氧化穿刺现象。氨气的退火时间过长，则金属钨表面形成较厚 的氮化物，金属钨的氮化物的体积较金属钨显得膨胀 一些，两者的电 阻也不同，会带来电性能的不良影响。氨气的退火时间到达后，停止通入 氨气。最后，开始通入硅源反应气体，淀积氮化硅。此时由于金属钨表面已 经形成了一层氮化层薄膜，因此完全避免了金属钨的氧化穿刺现象。综上所述，本专利技术通过氨气与金属钨表面的氧化物进行的还原反应去 除了金属钨表面的氧化物，同时还在金属钨表面形成氮化物薄膜，这一层6氮化物薄膜可以在后续的淀积氮化硅工艺时放置金属钨出现氧化穿刺现 象，实乃对现有钨插塞制造工艺的一大改进。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造钨插塞过程中消除钨穿刺的方法，其特征是：该方法在晶片淀积氮化硅的过程中先通入氨气，氨气去除钨表面的氧化物并在钨表面形成一层氮化物，然后再淀积氮化硅。

【技术特征摘要】
1. 一种制造钨插塞过程中消除钨穿刺的方法，其特征是该方法在晶片淀积氮化硅的过程中先通入氨气，氨气去除钨表面的氧化物并在钨表面形成一层氮化物，然后再淀积氮化硅。2. 根据权利要求1所述制造钨插塞过程中消除钨穿刺的方法，其特征 是所述氨气通入的流量为每分钟10至1000毫升，其中优选值为每分钟500毫升。3. 根据权利要求1所述制造钨插塞过程中消除钨穿刺的方法，其特征是所...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚毅，杨欣，孙勤，
申请(专利权)人：上海华虹NEC电子有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]