[发明专利]通孔的制造方法

说明书

本发明公开了一种通孔的制造方法，包括步骤：步骤一、在衬底上形成通孔的开口。步骤二、采用SIP工艺形成由Ti层和第一TiN层叠加的第一层阻挡层。步骤三、形成由第二TiN层组成的第二层阻挡层。步骤四、进行金属钨沉积将通孔的开口完全填充。本发明能改善阻挡层的成膜质量，防止钨残留，提高产品结构的完整性。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种通孔的制造方法。

背景技术

在半导体器件中，金属钨一般作为填充层来连接上下两层金属层，也即在连接上下两层金属层的通孔中，通常采用金属钨作为填充层填充在通孔的开口中，也即采用金属钨作为通孔。而在上下两层金属层之间通常形成有层间膜进行隔离，层间膜通常为氧化膜即二氧化硅膜，也即通孔的侧面会之间接触到二氧化硅；为防止金属钨与下地即底部的二氧化硅反应，通常情况会在沉积金属钨之前先沉积一层阻挡层防止金属钨与下地二氧化硅直接接触；然后进行金属钨的回刻去除多余的金属钨，金属钨的回刻一般采用干法刻蚀或者化学机械研磨工艺，回刻后将通孔之外的金属钨都去除。

由于在金属钨下地沉积了一层阻挡层，通常该阻挡层采用Ti和TiN的叠层结构，而由于阻挡层的形成工艺方法有很多种如：物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)和离子注入(IMP)等，每一种工艺方法形成的阻挡层的晶体结构种类及比例会大不相同，从而会影响薄膜的化学及物理性质，最后会影响金属钨的成膜，使得金属钨在回刻后容易产生钨残留。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种通孔的制造方法，能改善阻挡层的成膜质量，防止钨残留，提高产品结构的完整性。

为解决上述技术问题，本发明提供的通孔的制造方法包括如下步骤：

步骤一、在衬底上形成通孔的开口。

步骤二、形成第一层阻挡层，所述第一层阻挡层包括依次叠加的Ti层和第一TiN层，第一层阻挡层形成于所述通孔的开口的内侧表面并延伸到所述通孔的开口外侧；所述Ti层和所述第一TiN层都采用自离子化等离子体工艺(Self-Ionizing Plasma，SIP)形成，以提高所述第一层阻挡层对所述通孔的开口的台阶覆盖率。

步骤三、形成第二层阻挡层，所述第二层阻挡层形成于所述第一层阻挡层的表面；所述第二层阻挡层由第二TiN层组成，所述第二层阻挡层的形成工艺为不包括自离子化等离子体工艺的金属化学气相沉积工艺。

步骤四、进行金属钨沉积将所述通孔的开口完全填充。

进一步的改进是，步骤一中的所述衬底上形成有底部金属层，在所述底部金属层上形成有层间膜；所述通孔的开口穿过所述层间膜。

进一步的改进是，所述衬底为硅衬底，所述层间膜为氧化硅。

进一步的改进是，步骤四中还包括对所述金属钨进行回刻的工艺，回刻后所述金属钨仅填充于所述通孔的开口中并组成所述通孔。

进一步的改进是，步骤四之后还包括在所述层间膜表面形成顶部金属层并对所述顶部金属层进行图形化的步骤，所述通孔的底部连接对应的所述底部金属层，所述通孔的顶部连接对应的所述顶部金属层。

进一步的改进是，步骤二中所述第一层阻挡层的所述Ti层采用具有自离子化等离子体工艺的金属物理溅射成膜工艺形成。

进一步的改进是，所述Ti层的厚度为500nm～1000nm，所述Ti层对应的金属物理溅射成膜工艺的溅射温度为100℃～500℃，压力在1torr～10torr。

进一步的改进是，所述第一TiN层的厚度为10nm～200nm。

进一步的改进是，步骤三中所述第二层阻挡层的所述第二TiN层采用金属化学气相沉积工艺沉积。