[实用新型]半导体装置

说明书

本实用新型提供一种半导体装置，包括接触窗，接触窗由设置在接触窗底部的硅衬底、设置在接触窗两侧的介电层、在接触窗底部且在硅衬底上沉积的硅化金属层及在介电层表面沉积形成的阻挡层构成，在一沉积室中，于硅化金属层表面通入氨气，对硅化金属层表面自然氧化形成的氧化硅层进行还原，然后于硅化金属层表面及介电层表面沉积形成一层阻挡层。本实用新型产品降低了接触窗的接触电阻，大幅度提高了产品良率。

技术领域

本实用新型涉及半导体制造领域，特别涉及半导体集成电路领域，尤其涉及一种半导体装置。

背景技术

在半导体的金属化工艺中，由于集成度不断提高，故需形成多重金属内联机结构，其中各金属层间是通过绝缘层加以隔离，之后再通过导电插塞连接不同的金属层。

导电插塞的材料以金属钨最为常见，普通钨插塞是由化学气相沉积将金属钨选择性填入接触窗或介层窗开口中，其所使用的反应气体为WF6与H2。具体形成过程为：在接触窗中先沉积一层金属层，再将金属层转化为硅化金属层以降低接触电阻，为了增强沉积的金属钨与开口两侧的绝缘层和底下金属层间的附着能力，通常会在沉积之前，先制作一层阻挡层，接着再把金属钨沉积上去。氮化钛薄膜是目前工业研究和应用最为广泛的薄膜材料之一，它熔点高，热稳定和抗蚀性好，并以其较高的硬度和低的电阻率，受到人们日益广泛的关注。早期的氮化钛薄膜研究工作主要集中在外观色泽、硬度和耐高温、耐腐蚀特性等方面。但氮化钛薄膜作为金属层Cu或Al的扩散阻挡层在半导体器件中的应用受到日益重视。氮化钛作为阻挡层除了让金属钨能更容易地附着外，还能保护底下的组件区域，以免其电性及可靠度因WF6的化学攻击而破坏。

为了形成上述阻挡层，可以采用阶梯覆盖良好的CVD(化学蒸镀)法。具体地说，例如在接触孔内仅形成TiN薄膜作为阻挡层的情况下，向Si基板上供给四氯化钛(TiCl4)气体和氮气(N2)等；也可以采用离子体增强化学气相沉积)法等，在包括接触孔内的硅基板的整个表面上形成氮化钛薄膜；还可以采用有机金属化学气相沉积法(MOCVD)。

中国发明专利(公告号：CN101556926A)公开了一种在半导体基底上形成氮化钛层的方法，包括以下步骤：提供一半导体基底；对所述半导体基底进行预加热；将所述半导体基底移入反应腔，在所述半导体基底上淀积氮化钛层。该方法在没有增加制造成本和制程难度的前提下，利用反应腔对半导体基底进行预加热，该方法无法清除在氮化钛沉积前的结构形成的氧化物，增大接触阻值，严重时甚至可能导致短路。

中国发明专利(公告号：CN105551954A)公开了一种沉积氮化钛薄膜的方法，首先在真空反应腔体中，只通入少量四氯化钛气体，在一定高温和等离子的共同作用下，将四氯化钛分解成氯离子，氯离子在辅助气体的作用下，清除半导体结构表面的氧化物，反应副产物依靠气泵的作用下抽出反应腔体；而后，继续通入四氯化钛气体和氨气，在高温和等离子体的共同作用下，反应生成所需要氮化钛薄膜。即采用原位的方法，以低成本的优点来完成复杂结构表面的氧化物清除和氮化钛薄膜的沉积，最终实现晶圆制造成本的降低，且该方法简单易行，操作可控性强，该方法操作繁琐，且对环境污染严重不适合大规模推广。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种在阻挡层沉积过程中已有效去除自然氧化物，降低接触电阻的半导体装置。为实现上述技术目的，本实用新型采取的具体的技术方案为：

一种半导体装置，包括接触窗，所述接触窗由设置在所述接触窗底部的硅衬底、设置在所述接触窗两侧的介电层、在所述接触窗底部且在所述硅衬底上沉积的硅化金属层及在所述介电层表面沉积形成的阻挡层构成，所述接触窗通过以下步骤以达成，在一沉积室中，于所述硅化金属层表面通入氨气，对所述硅化金属层表面自然氧化形成的氧化硅层进行还原，然后于所述硅化金属层表面及所述介电层表面沉积形成一层阻挡层。

作为本实用新型改进的技术方案，所述硅化金属层的材料包括硅化钴、硅化镍及硅化钛中的一种或一种以上。