【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成电路制造，特别涉及一种钨塞的形成方法。
技术介绍
1、随着半导体技术的不断发展，传统的平面器件已难以满足人们对高性能器件的需求。鳍式场效应晶体管是一种立体型器件，包括在衬底上垂直形成的鳍片以及覆盖鳍片两侧的栅极结构，这种设计可以大幅改善电路控制并减少漏电流，同时也可以大幅缩短晶体管的闸长。
2、以其中段制程工艺为例，在第一接触孔及第二接触孔中形成钨塞电性引出衬底中的器件结构(利用第一接触孔)及薄膜电阻(其材质例如为氮化钛，利用第二接触孔)时，由于器件结构已由连接金属层(例如金属钴)引出至第一接触孔的底部，可通过选择性钨沉积工艺直接在连接金属层的表面形成金属钨，却无法在薄膜电阻的表面同时形成金属钨，使得钨塞的形成工艺变得复杂。而另一方面，若是另外在薄膜电阻的表面形成粘附层(例如金属钛)以便于形成金属钨，又将限制钨塞在接触孔中体积分数，使得电阻增大。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种钨塞的形成方法，用于第一接触孔及第二接触孔中同时形成低电阻的钨塞。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供的钨塞的形成方法，包括：
3、提供一衬底，所述衬底的表面覆盖有介质层，所述衬底中形成有连接金属层及薄膜电阻层，所述薄膜电阻层的材质包括金属氮化物；
4、在所述介质层中形成第一接触孔及第二接触孔，所述第一接触孔的底部暴露所述连接金属层，所述第二接触孔的底部暴露所述薄膜电阻层；
5、在所述第二接触孔的至少部分侧壁及至
6、利用含钨气体与所述硅层置换形成第一钨层；以及，
7、执行第一选择性钨沉积工艺，在所述第一接触孔及所述第二接触孔中形成所述钨塞，用以电性引出所述连接金属层及所述薄膜电阻层。
8、可选的，所述介质层下还形成有蚀刻阻挡层，所述连接金属层位于所述蚀刻阻挡层之下，所述薄膜电阻层位于所述蚀刻阻挡层上的介质层中。
9、可选的，所述连接金属层的材质包括金属钴，所述薄膜电阻层的材质包括氮化钛。
10、可选的，形成所述硅层的步骤包括：
11、采用ald工艺形成硅材料层覆盖所述介质层的表面及所述第二接触孔的内壁，所述硅材料层的厚度小于或等于50埃；
12、执行各项异性的干法蚀刻去除所述介质层的表面及所述第二接触孔的部分侧壁上的硅材料层，并以所述第二接触孔内剩余的硅材料层作为所述硅层。
13、可选的，所述干法蚀刻的工艺气体包括氩气，所述干法蚀刻的蚀刻方向倾斜于所述衬底的表面方向。
14、可选的，采用cvd工艺形成所述第一钨层，所述含钨气体包括六氟化钨，所述cvd工艺的工艺温度低于600℃。
15、可选的，在形成所述硅层前，还执行第二选择性钨沉积工艺以在所述第一接触孔中形成第三钨层，所述第三钨层填充至所述蚀刻阻挡层的上方。
16、可选的，所述硅层还覆盖所述第一接触孔内的至少部分侧壁及至少部分底壁，并利用所述第一接触孔内的硅层在所述cvd工艺中置换形成所述第一钨层。
17、可选的，在形成所述第一钨层后，且在执行所述第一选择性钨沉积工艺前，还对所述介质层执行包括氢等离子体的表面处理。
18、可选的，形成所述钨塞的步骤包括：
19、执行所述第一选择性钨沉积工艺，形成第二钨层填充所述第一接触孔及所述第二接触孔至所述介质层的上方；
20、形成氮化钛层覆盖所述介质层及所述第二钨层的表面；
21、形成钨填充层覆盖所述氮化钛层；
22、执行研磨工艺去除所述钨填充层、所述氮化钛层及部分所述第二钨层，以在所述第一接触孔及所述第二接触孔中形成所述钨塞。
23、综上所述，本专利技术在形成第一接触孔及第二接触孔后，在第二接触孔的至少部分侧壁及至少部分底壁形成硅层，即在薄膜电阻层的表面形成硅层，从而可以在后续利用含钨气体与硅置换形成第一钨层，使得在原本难以直接沉积钨的薄膜电阻层(金属氮化物)的表面形成第一钨层作为种子层，进而可以利用第一选择性钨沉积工艺在第一接触孔及第二接触孔中同步填充钨以形成钨塞。而且，在第一接触孔及第二接触孔中填充金属钨时，并未形成例如阻挡层、粘附层及润湿层等其他膜层，使得第一接触孔及第二接触孔中钨的体积分数可接近100％，进而使得所形成的钨塞的阻值可接近其理论最低值。
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1.一种钨塞的形成方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的钨塞的形成方法，其特征在于，所述介质层下还形成有蚀刻阻挡层，所述连接金属层位于所述蚀刻阻挡层之下，所述薄膜电阻层位于所述蚀刻阻挡层上的介质层中。
3.根据权利要求1所述的钨塞的形成方法，其特征在于，所述连接金属层的材质包括金属钴，所述薄膜电阻层的材质包括氮化钛。
4.根据权利要求1所述的钨塞的形成方法，其特征在于，形成所述硅层的步骤包括：
5.根据权利要求4所述的钨塞的形成方法，其特征在于，所述干法蚀刻的工艺气体包括氩气，所述干法蚀刻的蚀刻方向倾斜于所述衬底的表面方向。
6.根据权利要求4所述的钨塞的形成方法，其特征在于，采用CVD工艺形成所述第一钨层，所述含钨气体包括六氟化钨，所述CVD工艺的工艺温度低于600℃。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的钨塞的形成方法，其特征在于，在形成所述硅层前，还执行第二选择性钨沉积工艺以在所述第一接触孔中形成第三钨层，所述第三钨层填充至所述蚀刻阻挡层的上方。
8.根据权利要求1至6中任一项所
9.根据权利要求1至6中任一项所述的钨塞的形成方法，其特征在于，在形成所述第一钨层后，且在执行所述第一选择性钨沉积工艺前，还对所述介质层执行包括氢等离子体的表面处理。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的钨塞的形成方法，其特征在于，形成所述钨塞的步骤包括：
...【技术特征摘要】
1.一种钨塞的形成方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的钨塞的形成方法，其特征在于，所述介质层下还形成有蚀刻阻挡层，所述连接金属层位于所述蚀刻阻挡层之下，所述薄膜电阻层位于所述蚀刻阻挡层上的介质层中。
3.根据权利要求1所述的钨塞的形成方法，其特征在于，所述连接金属层的材质包括金属钴，所述薄膜电阻层的材质包括氮化钛。
4.根据权利要求1所述的钨塞的形成方法，其特征在于，形成所述硅层的步骤包括：
5.根据权利要求4所述的钨塞的形成方法，其特征在于，所述干法蚀刻的工艺气体包括氩气，所述干法蚀刻的蚀刻方向倾斜于所述衬底的表面方向。
6.根据权利要求4所述的钨塞的形成方法，其特征在于，采用cvd工艺形成所述第一钨层，所述含钨气体包括六氟化钨，所述c...
【专利技术属性】
技术研发人员：成国良，张文广，张华，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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