[发明专利]通孔形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种通孔形成方法。

背景技术

在半导体制程中，器件与外部电路之间通常存在欧姆接触。在理想的欧姆接触中，接触电阻(Rc)应当尽可能地低。

传统技术中，为减小器件的接触电阻，通常在填充通孔的金属与基底间形成具有确定厚度且覆盖所述基底的粘接基层和覆盖所述粘接基层的粘接层(如对90nm工艺而言，填充通孔的金属为钨时，所述粘接基层为钛层和所述粘接层为氮化钛层)；即，通常，如图1所示，形成通孔的步骤包括，步骤21：如图2a所示，在基底10上形成介质层20；步骤22：如图2b所示，图形化所述介质层20，以暴露部分所述基底10，形成接触孔22；步骤23：如图2c所示，形成覆盖所述接触孔22侧壁及底壁的粘接基层30；步骤24：如图2d所示，形成覆盖所述粘接基层30的粘接层40；步骤25：如图2e所示，形成覆盖所述粘接层40并填充所述接触孔20的金属层50。

实践中，随着器件临界尺寸的减小，要求器件的接触电阻也越来越小。而应用上述方法形成通孔，以形成金属连线后，其接触电阻的阻值明显无法满足技术发展的需要。如何减小所述接触电阻的阻值成为本领域技术人员亟待解决的问题。

2005年5月11日公告的公告号为“CN 1201393C”的中国专利提供了一种通孔形成方法，可降低半导体器件的接触电阻。如图3所示，形成所述通孔的步骤包括：在半导体衬底1上形成导电层3；在导电层3的表层形成的硅化钴膜4；在硅半导体衬底1上形成层间绝缘膜5；有选择地刻蚀层间绝缘膜5，以形成通孔6；以及填充所述通孔6；在所述通孔6内形成钴膜；执行退火操作，以形成硅化钴膜7，使位于通孔6底部的硅化钴膜4和7的膜厚厚于位于其它区域的硅化钴膜4的膜厚；去除未反应的钴膜。即，上述方法通过使位于通孔底部的硅化钴膜的膜厚厚于位于其它区域的硅化钴膜的膜厚以减小接触电阻。换言之，为减小接触电阻，应用上述方法形成通孔时，需改变器件的结构。

发明内容

本发明提供了一种通孔形成方法，可减小包含所述通孔的器件的接触电阻。

本发明提供的一种通孔形成方法，包括：

在基底上形成介质层；

图形化所述介质层，形成接触孔；

形成覆盖所述接触孔侧壁及底壁的粘接基层；

在所述粘接基层上形成经历无机化操作的第一粘接层；

在所述第一粘接层上形成经历无机化操作的第二粘接层；

形成覆盖所述第二粘接层并填充所述接触孔的金属层。

可选地，形成所述第一粘接层的步骤包括：

形成包含所述第一粘接层的粘接层；

去除所述粘接层表层；

对已去除所述表层的粘接层执行无机化操作。

可选地，形成所述第二粘接层的步骤包括：

形成包含所述第二粘接层的粘接层；

去除所述粘接层表层；

对已去除所述表层的粘接层执行无机化操作。

可选地，所述第一粘接层及/或第二粘接层为氮化钛；可选地，形成所述粘接基层的步骤包括：在厚度为T₀的所述粘接基层上形成厚度为T₁的粘接基层；可选地，厚度T₀+T₁的范围为120～200埃；可选地，在形成接触孔之后、形成所述粘接基层之前，还包括：对所述接触孔执行除气操作；可选地，执行所述除气操作时的温度范围为400～450摄氏度。

可选地，形成所述金属层的步骤包括：

形成覆盖所述第二粘接层的第一金属核层；

在所述第一金属核层上形成第二金属核层，所述第二金属核层内的晶粒尺寸大于所述第一金属核层内的晶粒尺寸；

形成覆盖所述第二金属核层并填充所述接触孔的金属填充层。

可选地，形成所述第一金属核层、第二金属核层及/或金属填充层时采用金属CVD工艺；可选地，形成所述第一金属核层时，反应气体包含硅烷和WF₆；可选地，形成所述第二金属核层时，反应气体包含硼烷和WF₆；可选地，形成所述第二金属核层时，反应温度范围为350～410摄氏度；可选地，形成所述金属填充层时，反应气体包含氢气和WF₆。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：