[发明专利]钨塞的制备方法

说明书

本发明提供一种钨塞的制备方法，包括，提供一衬底，于衬底中形成自所述衬底表面凹进所述衬底内的接触窗；于接触窗的内壁及底部形成钛薄膜；对钛薄膜的表面进行原位氮化处理，以形成氮化钛阻挡层；以六氟化钨作为钨源于具有氮化钛阻挡层的接触窗中填充钨层；去除位于衬底上表面的钛薄膜、氮化钛阻挡层及钨层，以形成钨塞于接触窗中。本发明采用原位氮化法在钛薄膜的表面形成一层氮化钛阻挡层，不仅可以避免填充钨层时六氟化钨与钛反应形成三氟化钛而造成的“火山”缺陷以及钨扩散至衬底中造成的钨污染，提高产品良品率，降低生产成本，而且原位氮化生成的氮化钛阻挡层和钛薄膜的结合强度高，接触电阻低，可大大提高产品性能。

技术领域

本发明涉及一种半导体存储器领域，特别是涉及一种钨塞的制备方法。

背景技术

两层以上的多层金属互连技术被广泛应用在集成电路中。目前，两个不同金属层之间的电连接，是通过在两个金属层之间的介质层形成接触窗并填充导电材料、形成塞结构而实现的。随着工艺尺寸的不断减小，铜互连工艺得到广泛应用，但是铜的扩散会造成器件的“中毒效应”，金属钨具有很好的半导体兼容性，容易制造，粘和性好以及其优良的台阶覆盖率和填充性，成为塞结构的优选材料。

在集成电路中，如图1所示，所述衬底1’采用表面生长有氧化层12’的硅基底11’,硅基底 11’表面的氧化层12’中形成有复数个接触窗，通常在接触窗的内壁和底部先沉积钛薄膜2’，所述钛薄膜2’主要有两方面的作用，一是为了提高后续形成钨塞时钨与接触窗内壁和底部的粘附力，二是降低填充的钨塞与所述硅基底11’的接触电阻。在现有技术中，形成钨塞的钨源一般选择六氟化钨；如图2所示，六氟化钨会与钛反应形成三氟化钛TiF₃，三氟化钛TiF₃在所述钛薄膜2’中形成喷发部位5’；如图3所示，受到温度或者压力的变化三氟化钛TiF₃喷发而形成火山(Volcano)缺陷6’以及钨污染部位7’，钨通过所述钨污染部位7’扩散至所述硅基底11’中形成钨污染；图4是火山(Volcano)缺陷的扫描电镜照片，图中可见，薄膜表面存在大量类似火山喷发后形成的缺陷；火山(Volcano)缺陷以及衬底的钨污染严重影响了产品的良品率，增加了生产成本。

因此，如何避免钨塞形成过程中六氟化钨与钛薄膜的反应形成火山(Volcano)缺陷以及衬底的钨污染成为本领域技术人员亟需解决的一个重要技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种钨塞的制备方法，用于解决现有技术钨塞制备过程中火山缺陷以及衬底钨污染的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种钨塞的制备方法，所述钨塞的制备方法至少包括：

1)提供一衬底，于所述衬底中形成自所述衬底表面凹进所述衬底内的接触窗；

2)在沉积室中于所述接触窗的内壁及底部形成钛薄膜，降低衬底与步骤4)中钨塞的接触电阻；

3)在所述沉积室中对所述钛薄膜的表面进行原位氮化处理，以形成氮化钛阻挡层，在同一沉积室先进行钛沉积后进行钛原位氮化处理可提高制程效率并确保所述钛薄膜在原位氮化处理前的表面清洁度；

4)以六氟化钨作为钨源于具有所述氮化钛阻挡层所述接触窗中填充钨层；步骤3)中形成的氮化钛阻挡层可以避免填充钨层时六氟化钨与钛反应形成三氟化钛而造成“火山”缺陷以及让钨扩散至衬底中造成钨污染；

5)去除位于衬底上表面的所述钛薄膜、所述氮化钛阻挡层及所述钨层，以形成钨塞于接触窗中。

优选地，步骤1)中所述衬底包括表面生长有绝缘层的半导体基底，在所述半导体基底表面的绝缘层中形成复数个接触窗，所述接触窗的底部显露所述半导体基底。

优选地，所述钛薄膜的形成方法包括等离子体增强化学气相沉积，相比物理气相沉积，等离子体增强化学气相沉积能更好的保证所述钛薄膜能完全覆盖所述接触窗的侧壁和底面。