[发明专利]接触孔的填充方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种接触孔的填充方法。

背景技术

随着集成电路的制作向超大规模集成电路(ULSI)发展，内部的电路密度越来越大，所含元件数量不断增加，使得晶片的表面无法提供足够的面积来制作所需的互连线(Interconnect)。因此，为了配合元件缩小后所增加的互连线需求，两层以上的多层金属互连线的设计，便成为超大规模集成电路技术所必须采用的方法。目前，不同金属层之间的导通，是通过在两层金属层之间的绝缘层挖一开口并填入导电材料，形成导通两金属层的接触孔结构而实现的。该接触孔的形成质量对于电路的性能影响很大，如果接触孔的形成质量较差，会导致电路整体电阻值上升，严重时器件将不能正常工作。

下面结合图1A至1C简单介绍接触孔结构的形成过程。图1A至1C为现有技术中接触孔填充方法的示意图。图1A为接触孔开口的结构示意图，如图1A所示，在半导体衬底101上淀积厚的层间绝缘膜102，并利用光刻、刻蚀技术去除对应接触孔处的层间绝缘膜102至露出衬底表面，以形成接触孔开口103。

图1B为形成粘附层/阻挡层后的接触孔结构示意图，如图1B所示，利用物理气相淀积(PVD，Physical Vapor Deposition)方法在具有接触孔开口103的衬底表面淀积粘附层(Ti)104和阻挡层(TiN)105；其中，粘附层Ti会在沉积的同时原位(in suit)与接触孔底部的硅反应形成低阻的TiSi_x接触层106，在接触孔底部形成良好的电接触。

图1C为形成钨塞后的接触孔结构示意图，如图1C所示，利用化学气相沉积(CVD，Chemical Vapor Deposition)方法在接触孔内填充金属钨，并刻蚀形成钨塞107，完成对接触孔的填充。

可以看到，在接触孔结构的填充过程中，除了填充金属钨形成钨塞外，还额外加入了粘附层Ti和阻挡层TiN层。其中，粘附层Ti不仅可以实现与硅、氧化硅之间的较好的粘附，又可以在接触孔底部形成低阻的TiSi_x，大大减小了接触孔的接触电阻；阻挡层TiN则一方面可以增加金属钨与接触孔之间的黏附性，提高钨塞的形成质量，另一方面也可以阻止沉积钨时所用的反应物WF₆与接触孔底部的硅发生反应，形成高阻的WSi_x，使得接触孔阻值升高。

上述填充方法是目前最常用的接触孔填充方法，但是采用该方法填充的接触孔仍存在阻值较大的问题，原因在于在接触孔底部形成的低阻的TiSi_x和金属钨之间还存在有高阻的TiN层，其仍会导致接触孔的阻值较大。

申请号为200410067835.5的中国专利中公开了一种接触孔填充时的钨塞阻挡层的沉积方法，该方法利用一定厚度的Ti/TiN层作为钨塞的阻挡层，改善了因接触孔与下层金属线出现位错而导致的接触孔阻值偏高和均匀性变差的问题。但是该方法未对厚达200到300的高阻的TiN作任何处理，对因TiN的存在所造成的接触孔阻值偏高的问题没有任何改善，不能进一步减小接触孔的电阻值，改善接触孔的电特性。

发明内容

本发明提供了一种接触孔的填充方法，该方法可以进一步减小接触孔的电阻值，改善接触孔的电特性。

本发明提供了一种接触孔的填充方法，包括步骤：

提供一表面具有至少一个接触孔开口的衬底；

在所述衬底上形成粘附层；

在所述粘附层上形成阻挡层；

对所述接触孔开口的底部的所述阻挡层进行减薄处理；

在所述接触孔开口内形成钨塞。

其中，所述粘附层厚度在50到150之间，可以为Ti层，。

其中，所述阻挡层厚度在50到300之间，可以为TiN层，。

其中，所述减薄处理是利用离子注入方法实现的；所述离子注入可以为N型或P型离子注入，如可以是As、B或In中的一种。且所述离子注入所用能量在1到2KeV之间，所述离子注入的注入方向垂直于所述衬底。

另外，所述减薄处理还可以利用干法刻蚀方法实现。

其中，形成所述粘附层之前，还可以利用Ar等离子轰击对所述接触孔进行处理。

其中，形成所述阻挡层之后，还可以对所述衬底进行热退火处理。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：