[发明专利]半导体器件中的钨填充方法

说明书

本申请提供一种半导体器件中的钨填充方法，包括：提供具有待填充区的目标膜层；在化学气相沉积方法的第一温度下通入乙硼烷，其在待填充区内形成硼膜层；通入第一六氟化钨与硼膜层进行反应，在待填充区内形成第一钨膜层；在第二温度下通入第一氢气和第二六氟化钨，并进行反应，在第一钨膜层上形成第二钨膜层；将目标膜层传至第三温度下，通入第二氢气和第三六氟化钨，并进行反应，在第二钨膜层上形成第三钨膜层；将目标膜层传至第二温度下，并通入第三氢气和第四六氟化钨进行反应，在第三钨膜层上形成第四钨膜层，第一温度为280‑310℃，第二温度为300‑350℃，第三温度为380‑420℃，以减小钨塞中的空洞或缝隙的产生。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，具体涉及一种半导体器件中的钨填充方法。

背景技术

化学气相沉积法（ChemicalVaporDeposition，CVD）制备金属钨（简称WCVD），在集成电路制造方法中广泛应用于填充金属层间的沟槽和垂直的通孔，以形成互连金属钨塞（Wplug）连接不同金属层或者硅化物与金属。

随着半导体器件连接结构的深宽比（Aspect Ratio，AR）增大，上述连接结构为接触孔、沟槽或通孔，深宽比为连接结构的深度与连接结构的宽度之间的比例，当连接结构深宽比AR＞4时，由于传统WCVD方法的填充能力有限，导致填充钨层（W）在沟槽或通孔中无法实现无缝或无空洞填充。请参阅图1，由于沟槽或通孔的顶部侧壁在膜层填充过程中，容易产生悬垂效应（Over hang）。因此，采用传统WCVD填充W，会导致在连接孔洞、沟槽完全填充前，连接结构的顶部区域被提前封闭，从而在钨塞中产生空洞。即使未产生空洞，但因填充钨从侧壁各向同性快速沉积过程中，使得在钨塞中心容易形成缝隙，这些空洞或者缝隙的存在，使得顶部已经封口的钨塞在后续的化学机械抛光(Chemico-MechanicalPolishing，CMP)过程中，容易被再次打开，从而导致CMP浆液发生渗透，腐蚀钨塞，影响器件的电性能。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种半导体器件中的钨填充方法，以减小现有的钨塞填充于待填充区中容易出现缝隙或空洞的问题。

本申请提供一种半导体器件中的钨填充方法，包括：

提供一具有待填充区的目标膜层，所述待填充区包括接触孔、通孔和沟槽中的至少一种；

在化学气相沉积方法的第一站点内且在第一温度下，通入乙硼烷，所述乙硼烷在所述第一温度下在所述待填充区内形成硼膜层，所述第一温度为280-310℃；

通入第一六氟化钨，所述第一六氟化钨与所述硼膜层进行反应，在所述待填充区内形成第一钨膜层；

将所述沉积有第一钨膜层的所述目标膜层转移至在设置有第二温度的第二站点，通入第一氢气和第二六氟化钨，所述第一氢气与所述第二六氟化钨进行反应，在所述第一钨膜层上形成第二钨膜层，所述第二温度为300-350℃；

将沉积有所述第一钨膜层以及所述第二钨膜层的所述目标膜层转移至设置有第三温度的第三站点中，在所述第三温度下通入第二氢气和第三六氟化钨，所述第二氢气与所述第三六氟化钨进行反应，在所述第二钨膜层上形成第三钨膜层，所述第三温度为380-420℃；以及

将沉积有所述第一钨膜层、所述第二钨膜层以及所述第三钨膜层的所述目标膜层转移至设置有所述第二温度的第四站点中，在所述第二温度下，通入第三氢气和第四六氟化钨进行反应直至所述待填充区填充完全，以形成第四钨膜层。

其中，所述第一温度为300-310℃，所述第二温度为300-320℃，所述第三温度为400-420℃。

其中，所述第一温度为300℃，所述第二温度为300℃，所述第三温度为400℃。

其中，所述乙硼烷以第一氩气为载气通入所述第一站点的目标膜层中，所述第一氩气的流量为2500-4500sccm，所述乙硼烷的流量为300-500sccm。