[发明专利]半导体器件及其形成方法

说明书

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种半导体器件及其形成方法。所述半导体器件的形成方法包括如下步骤：提供一介质层，所述介质层中具有沿垂直于所述介质层的方向贯穿所述介质层的通孔；进行至少一次循环步骤，形成填充层于所述通孔内，所述循环步骤包括：形成第一金属层于所述通孔内壁，所述第一金属层由具有第一尺寸的晶粒构成；形成第二金属层于所述第一金属层表面，所述第二金属层由具有第二尺寸的所述晶粒构成，且所述第一尺寸小于所述第二尺寸，并以所述第二金属层的表面作为进行下一次循环步骤的通孔内壁。本发明在确保填充层填孔性能的同时，减少了所述填充层中的缺陷，有效改善了所述半导体器件的良率。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种半导体器件及其形成方法。

背景技术

随着平面型闪存存储器的发展，半导体的生产工艺取得了巨大的进步。但是最近几年，平面型闪存的发展遇到了各种挑战：物理极限、现有显影技术极限以及存储电子密度极限等。在此背景下，为解决平面闪存遇到的困难以及追求更低的单位存储单元的生产成本，各种不同的三维(3D)闪存存储器结构应运而生，例如3D NOR(3D或非)闪存和3D NAND(3D与非)闪存。

其中，3D NAND存储器以其小体积、大容量为出发点，将储存单元采用三维模式层层堆叠的高度集成为设计理念，生产出高单位面积存储密度，高效存储单元性能的存储器，已经成为新兴存储器设计和生产的主流工艺。

在半导体线程制造工艺中，金属(例如钨)作为导线(Trench)和接触通孔(Via)的填充材料具有广泛的应用意义。然而，在现有工艺中，钨填充的致密度较低，导致形成的钨导线或者钨接触插塞的缺陷率较高。

因此，如何改善金属材料的填充效果，改善半导体器件的电性能，提高半导体器件的良率，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种半导体器件及其形成方法，用于解决现有的半导体器件中金属材料的填充效果较差的问题，以提高半导体器件的良率。

为了解决上述问题，本发明提供了一种半导体器件的形成方法，包括如下步骤：

提供一介质层，所述介质层中具有沿垂直于所述介质层的方向贯穿所述介质层的通孔；

进行至少一次循环步骤，形成填充层于所述通孔内，所述循环步骤包括：

形成第一金属层于所述通孔内壁，所述第一金属层由具有第一尺寸的晶粒构成；

形成第二金属层于所述第一金属层表面，所述第二金属层由具有第二尺寸的所述晶粒构成，且所述第一尺寸小于所述第二尺寸，并以所述第二金属层的表面作为进行下一次循环步骤的通孔内壁。

优选的，形成第二金属层于所述第一金属层表面的具体步骤包括：

形成沿所述通孔的径向方向依次叠置的多层第二金属层于所述第一金属层表面。

优选的，所述循环步骤具体包括：

通入第一还原气体和原料气体至所述通孔内，形成所述第一金属层，所述第一还原气体由若干第一分子聚集形成；

多次通入第二还原气体和所述原料气体至所述通孔内，形成所述第二金属层，所述第二还原气体由若干第二分子聚集形成，且所述第一分子的尺寸小于所述第二分子。

优选的，所述循环步骤具体包括：

依次通入第一还原气体、原料气体至所述通孔内，形成所述第一金属层；

交替通入第二还原气体和所述原料气体至所述通孔内，形成多层所述第二金属层。

优选的，所述原料气体为六氟化钨气体。

优选的，所述第一还原气体为硅烷气体，所述第二还原气体为乙硼烷气体。