[发明专利]半导体通孔的制造方法

说明书

本发明公开了一种半导体通孔的制造方法，包括：步骤一、提供一表面形成有第一层间膜的半导体衬底并光刻刻蚀形成通孔的开口；步骤二、形成Ti层；步骤三、在TiN层的表面形成TiN层，将所需厚度的TiN层分成二层以上的TiN子层叠加而成，在最后一层TiN子层形成之前，各TiN子层形成之后都包括一步应力释放处理工艺从而减少TiN层的总应力；步骤四、形成钨层；步骤五、进行回刻工艺，由回刻后填充于开口中的钨层、TiN层和Ti层作为通孔。本发明能防止在形成钨层的过程中产生钨晶须，从而避免钨回刻后产生钨残留，从而能提高通孔的电学性能。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种半导体通孔的制造方法。

背景技术

在半导体器件中，为了将半导体器件的电极引出往往需要形成多层金属层，各金属层图形化后形成半导体器件的电极在各金属层中的连接金属线，相邻的金属层之间 通过层间膜隔离，在层间膜中形成有穿过层间膜的通孔，通孔实现上下层的金属层图 形对应的金属线之间的连接，并最后实现电极的引出。

现有方法形成通孔时，需先在层间膜中形成通孔对应的开口，之后在开口中填充金属。通孔对应的填充金属通常为金属钨。而层间膜的材料通常为SiO2，为防止金属 钨与下地SIO2反应，通常情况会在金属钨下先沉积一层阻挡层防止金属钨与下地 SiO2接触，然后金属钨进行回刻，一般采用干法刻蚀或者机械研磨来去除多余的金属 钨。

现有方法中，阻挡层通常采用Ti和TiN的叠加层，阻挡层本身的应力非常大， 而在金属钨塞即填充有金属钨的通孔密集的情况下，阻挡层张力在小块区域非常明 显，在成膜完金属钨后，会使得金属钨在应力作用下长出来晶须(whisker)，从而影 响后续刻蚀，产生金属钨残留。如图1所示，是现有半导体通孔的制造方法中形成钨 晶须的结构示意图；现有方法包括如下步骤：

在层间膜1上形成通孔的开口。

之后依次形成由Ti和TiN叠加而成的阻挡层2。

之后形成钨层3。

之后对钨层3和阻挡层2进行回刻，使回刻后的钨层3和阻挡层2仅填充在开口 中并形成通孔。

由图1所示可知，由于阻挡层2中的TiN会产生较大的应力，这种应力最后会在 钨层3的形成过程中产生挤压力，从而会在钨层3的表面上生长处钨晶须4。

钨晶须4的存在不利于后续的钨层3的回刻，最后会使得钨回刻不干净，造成钨 残留。如图2所示，是现有方法形成的半导体通孔的照片，照片中的通孔用标记5表 示，钨残留用标记6表示，这种钨残留6是由于对钨晶须4回刻不干净造成的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种半导体通孔的制造方法，能防止钨晶须产生，从而能消除对钨晶须回刻不干净所产生的钨残留。

为解决上述技术问题，本发明提供的半导体通孔的制造方法包括：

步骤一、提供一表面形成有第一层间膜的半导体衬底，采用光刻刻蚀工艺形成通孔的开口，所述开口穿过所述第一层间膜。

步骤二、形成Ti层，所述Ti层形成于所述开口的内侧表面并延伸到所述开口外 的所述第一层间膜的表面。

步骤三、在所述TiN层的表面形成TiN层，将所需厚度的TiN层分成二层以上的 TiN子层叠加而成，依次形成各所述TiN子层，在最后一层TiN子层形成之前的各TiN 子层形成之后都包括一步应力释放处理工艺，所述应力释放处理工艺将对应的TiN子 层的应力释放同时打乱后续形成的TiN子层的趋向生长，防止由各TiN子层的趋向生 长所产生的应力叠加，从而减少所述TiN层的总应力。