通孔及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种通孔，包括：通孔开口以及将通孔开口完全填充的Ti层、胶水层和钨层；Ti层进行了退火处理使Ti层和通孔开口的底部的硅衬底发生硅化反应并形成TiSi层；钨层包括钨籽晶层和钨主体层；钨籽晶层覆盖在所述胶水层表面上；胶水层由TiN层组成并分成多个TiN子层，全部或部分TiN子层受到了退火处理，受到退火处理的TiN子层的颗粒的大小由对应的TiN子层的厚度限制且颗粒的大小限制为使钨籽晶层为连续结构。本发明专利技术公开了一种通孔的制造方法。本发明专利技术能采用和胶水层相组合的Ti层自对准形成TiSi层，同时能防止TiSi层的退火使胶水层产生较大的晶格颗粒，从而能使钨籽晶层为连续结构并防止钨层中出现缝隙。结构并防止钨层中出现缝隙。结构并防止钨层中出现缝隙。

【技术实现步骤摘要】
通孔及其制造方法


[0001]本专利技术涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种通孔。本专利技术还涉及一种通孔的制造方法。

技术介绍

[0002]在14nm技术节点的工艺制程流程中，通孔的硅化物采用TiSi层，TiSi层通常是采用硅化物后形成(Silicide Last)工艺形成，这种硅化物后形成工艺中，通孔的金属层填充步骤包括：
[0003]在进行选择性刻蚀形成通孔开口后，先形成一层Ti层，在通孔开口的底部表面，Ti层会直接和硅衬底的表面接触，之后再形成胶水层(glue layer)；胶水层通常采用TiN层，胶水层会在后续的钨层的形成过程中作为阻挡层，以防止钨层形成过程中的WF6对底层产生不利影响；同时，胶水层的黏附性较好，能实现钨层和层间膜之间的很好的黏附。通常，Ti层和TiN结合在一起作为黏附阻断层。为了自对准形成所需要的硅化物，在14nm技术节点的工艺制程中，还包括在Ti层和胶水层形成之后进行高温退火，通过高温退火使通孔开口底部表面的Ti层和硅进行硅化反应形成TiSi层。
[0004]之后，再形成钨籽晶层和钨主体层。
[0005]现有方法，为了形成TiSi层而引入的退火工艺最后容易使通孔的钨层中形成缝隙(seam)，最后会影响产品质量和良率。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种通孔，能采用和胶水层相组合的Ti层自对准形成TiSi层，同时能防止TiSi层的退火对通孔中的钨层产生不利影响，防止钨层中出现缝隙。为此，本专利技术还提供一种通孔的制造方法。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供的通孔包括：通孔开口以及将所述通孔开口完全填充的Ti层、胶水层和钨层。
[0008]所述通孔开口穿过层间膜，所述层间膜形成于硅衬底上，所述通孔开口的底部将所述硅衬底的表面暴露。
[0009]所述Ti层覆盖在所述通孔开口的底部表面和侧面；所述Ti层进行了退火处理，所述退火处理使所述Ti层和所述通孔开口的底部的所述硅衬底发生硅化反应并形成TiSi层。
[0010]所述钨层包括钨籽晶层和钨主体层。
[0011]所述钨籽晶层覆盖在所述胶水层表面上。
[0012]所述胶水层由TiN层组成，所述TiN层分成多个TiN子层，全部或部分所述TiN子层受到了所述退火处理，受到所述退火处理的所述TiN子层的颗粒会在所述退火处理后变大。
[0013]受到所述退火处理的所述TiN子层的颗粒的大小由对应的受到所述退火处理的所述TiN子层的厚度限制且将受到所述退火处理的所述TiN子层的颗粒的大小限制为使所述钨籽晶层为连续结构。
[0014]进一步的改进是，所述TiN层分成两个TiN子层，第一TiN子层覆盖在所述Ti层表面，第二TiN子层覆盖在所述第一TiN子层表面，所述第一TiN子层受到了所述退火处理，所述第二TiN子层未受到所述退火处理且所述第二TiN子层时在所述退火处理完成后形成。
[0015]进一步的改进是，各所述TiN子层全部受到了所述退火处理，所述Ti层也分为多个Ti子层，在各所述TiN子层之间间隔有对应的所述Ti子层，第一Ti子层位于最底层且在所述通孔开口的底部和所述硅衬底接触并形成所述TiSi层。
[0016]进一步的改进是，所述TiN层分成两个TiN子层，所述Ti层也分为两个Ti子层，第一TiN子层覆盖在所述第一Ti子层表面上，第二Ti子层覆盖在所述第一TiN子层表面上，第二TiN子层覆盖在所述第二Ti子层表面上。
[0017]进一步的改进是，所述Ti层的厚度为
[0018]所述TiN层的总厚度为
[0019]所述第一TiN子层的厚度为
[0020]所述第二TiN子层的厚度为
[0021]进一步的改进是，所述Ti层的总厚度为所述第一Ti子层的厚度为
[0022]所述第二Ti子层的厚度为
[0023]所述TiN层的总厚度为
[0024]所述第一TiN子层的厚度为
[0025]所述第二TiN子层的厚度为
[0026]进一步的改进是，所述硅衬底上形成有半导体器件，所述半导体器件的技术节点为14nm以下。
[0027]进一步的改进是，所述半导体器件包括鳍式晶体管(FinFET)。
[0028]为解决上述技术问题，本专利技术提供的通孔的制造方法包括如下步骤：
[0029]步骤一、提供表面形成有层间膜的硅衬底，形成穿过所述层间膜的通孔开口，所述通孔开口的底部将所述硅衬底的表面暴露。
[0030]步骤二、形成Ti层和胶水层的叠加结构。
[0031]所述Ti层覆盖在所述通孔开口的底部表面和侧面。
[0032]所述Ti层生长后包括进行退火处理的分步骤，所述退火处理使所述Ti层和所述通孔开口的底部的所述硅衬底发生硅化反应并形成TiSi层。
[0033]所述胶水层由TiN层组成，所述TiN层分成多个TiN子层，全部或部分所述TiN子层受到了所述退火处理，受到所述退火处理的所述TiN子层的颗粒会在所述退火处理后变大。
[0034]受到所述退火处理的所述TiN子层的颗粒的大小由对应的受到所述退火处理的所述TiN子层的厚度限制且将受到所述退火处理的所述TiN子层的颗粒的大小限制为使后续生长的钨籽晶层为连续结构。
[0035]步骤三、形成钨籽晶层，所述钨籽晶层覆盖在所述胶水层表面上。
[0036]步骤四、形成钨主体层，由所述钨籽晶层和所述钨主体层叠加形成钨层；所述Ti层、所述胶水层和所述钨层将所述通孔开口完全填充。
[0037]进一步的改进是，所述TiN层分成两个TiN子层，第一TiN子层覆盖在所述Ti层表面，第二TiN子层覆盖在所述第一TiN子层表面，所述第一TiN子层受到了所述退火处理，所述第二TiN子层未受到所述退火处理且所述第二TiN子层时在所述退火处理完成后形成。
[0038]进一步的改进是，各所述TiN子层全部受到了所述退火处理，所述Ti层也分为多个Ti子层，在各所述TiN子层之间间隔有对应的所述Ti子层，第一Ti子层位于最底层且在所述通孔开口的底部和所述硅衬底接触并形成所述TiSi层。
[0039]进一步的改进是，所述TiN层分成两个TiN子层，所述Ti层也分为两个Ti子层，第一TiN子层覆盖在所述第一Ti子层表面上，第二Ti子层覆盖在所述第一TiN子层表面上，第二TiN子层覆盖在所述第二Ti子层表面上。
[0040]进一步的改进是，所述Ti层的厚度为
[0041]所述TiN层的总厚度为
[0042]所述第一TiN子层的厚度为
[0043]所述第二TiN子层的厚度为
[0044]进一步的改进是，所述Ti层的总厚度为所述第一Ti子层的厚度为
[0045]所述第二Ti子层的厚度为
[0046]所述TiN层的总厚度为
[0047]所述第一TiN子层的厚度为
[0048]所述第二TiN子层的厚度为
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通孔，其特征在于，包括：通孔开口以及将所述通孔开口完全填充的Ti层、胶水层和钨层；所述通孔开口穿过层间膜，所述层间膜形成于硅衬底上，所述通孔开口的底部将所述硅衬底的表面暴露；所述Ti层覆盖在所述通孔开口的底部表面和侧面；所述Ti层进行了退火处理，所述退火处理使所述Ti层和所述通孔开口的底部的所述硅衬底发生硅化反应并形成TiSi层；所述钨层包括钨籽晶层和钨主体层；所述钨籽晶层覆盖在所述胶水层表面上；所述胶水层由TiN层组成，所述TiN层分成多个TiN子层，全部或部分所述TiN子层受到了所述退火处理，受到所述退火处理的所述TiN子层的颗粒会在所述退火处理后变大；受到所述退火处理的所述TiN子层的颗粒的大小由对应的受到所述退火处理的所述TiN子层的厚度限制且将受到所述退火处理的所述TiN子层的颗粒的大小限制为使所述钨籽晶层为连续结构。2.如权利要求1所述的通孔，其特征在于：所述TiN层分成两个TiN子层，第一TiN子层覆盖在所述Ti层表面，第二TiN子层覆盖在所述第一TiN子层表面，所述第一TiN子层受到了所述退火处理，所述第二TiN子层未受到所述退火处理且所述第二TiN子层时在所述退火处理完成后形成。3.如权利要求1所述的通孔，其特征在于：各所述TiN子层全部受到了所述退火处理，所述Ti层也分为多个Ti子层，在各所述TiN子层之间间隔有对应的所述Ti子层，第一Ti子层位于最底层且在所述通孔开口的底部和所述硅衬底接触并形成所述TiSi层。4.如权利要求3所述的通孔，其特征在于：所述TiN层分成两个TiN子层，所述Ti层也分为两个Ti子层，第一TiN子层覆盖在所述第一Ti子层表面上，第二Ti子层覆盖在所述第一TiN子层表面上，第二TiN子层覆盖在所述第二Ti子层表面上。5.如权利要求2所述的通孔，其特征在于：所述Ti层的厚度为所述TiN层的总厚度为所述第一TiN子层的厚度为所述第二TiN子层的厚度为6.如权利要求4所述的通孔，其特征在于：所述Ti层的总厚度为所述第一Ti子层的厚度为所述第二Ti子层的厚度为所述TiN层的总厚度为所述第一TiN子层的厚度为所述第二TiN子层的厚度为7.如权利要求1至6的任一权项所述的通孔，其特征在于：所述硅衬底上形成有半导体器件，所述半导体器件的技术节点为14nm以下。8.如权利要求7所述的通孔，其特征在于：所述半导体器件包括FinFET。
9.一种通孔的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、提供表面形成有层间膜的硅衬底，形成穿过所述层间膜的通孔开口，所述通孔开口的底部将所述硅衬底的表面暴露；步骤二、形成Ti层和胶水层的叠加结构；所述Ti层覆盖在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐建华，曾招钦，
申请(专利权)人：上海华力集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：