[发明专利]钨填充凹槽结构中形成不含氟钨金属层的方法

权利要求书

1.一种钨填充凹槽结构中形成不含氟钨金属层的方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，形成凹槽结构；

第二步，形成氮化钛层，其作为后续钨填充的粘附层和氟扩散阻挡层；

第三步，采用WF₆作为钨源在所述氮化钛层表面形成钨成核层；

第四步，采用WF₆作为钨源进行CVD工艺，在所述钨成核层表面淀积钨主体层，并将所述凹槽结构完全填充；

第五步，进行钨的第一次化学机械研磨工艺；

第六步，对第一次化学机械研磨后钨表面中的氟残留进行氟去除处理，

第七步，进行钨的第二次化学机械研磨工艺，将所述凹槽结构外的所述不含氟的钨金属层和所述氮化钛层去除，凹槽结构内的顶部保留一薄层的不含氟的钨金属层，形成由填充于所述凹槽结构中的所述氮化钛层、所述钨成核层、所述钨主体层和所述不含氟的钨金属层组成的钨金属结构。

2.根据权利要求1所述的钨填充凹槽结构中形成不含氟钨金属层的方法，其特征在于，第一步中所述凹槽结构形成于第一介质层中并穿过所述第一介质层，所述第一介质层位于半导体衬底表面，且所述凹槽结构将所述第一介质层底部的所述半导体衬底表面露出。

3.根据权利要求1所述的钨填充凹槽结构中形成不含氟钨金属层的方法，其特征在于，第二步中所述氮化钛层形成于所述凹槽结构的内侧表面并延伸到所述凹槽结构外的表面。

4.根据权利要求1所述的钨填充凹槽结构中形成不含氟钨金属层的方法，其特征在于，第三步中采用原子层淀积工艺形成所述钨成核层。

5.根据权利要求4所述的钨填充凹槽结构中形成不含氟钨金属层的方法，其特征在于，所述原子层淀积工艺所采用的工艺气体为WF₆加SiH₄或者B₂H₆。

6.根据权利要求1所述的钨填充凹槽结构中形成不含氟钨金属层的方法，其特征在于，第四步中所述钨主体层淀积对应的CVD工艺的气体采用WF₆和H₂。

7.根据权利要求1所述的钨填充凹槽结构中形成不含氟钨金属层的方法，其特征在于，第五步中第一次化学机械研磨将所述凹槽结构外的所述钨主体层、所述钨成核层都去除，并停留在所述氮化钛层上。

8.根据权利要求1所述的钨填充凹槽结构中形成不含氟钨金属层的方法，其特征在于，第五步中第一次化学机械研磨将所述凹槽结构上形成的钨部分去除，在所述凹槽结构外的表面保留一薄层钨，所述薄层钨作为导电层。

9.根据权利要求8所述的钨填充凹槽结构中形成不含氟钨金属层的方法，其特征在于，所述薄层钨的厚度为50埃～200埃。

10.根据权利要求1所述的钨填充凹槽结构中形成不含氟钨金属层的方法，其特征在于，第六步中所述氟去除处理采用H₂等离子体进行处理。

11.根据权利要求10所述的钨填充凹槽结构中形成不含氟钨金属层的方法，其特征在于，所述H₂等离子体为所述氟去除处理腔体内提供的本地等离子体或者所述氟去除处理腔体外提供的远程等离子体。

12.根据权利要求10所述的钨填充凹槽结构中形成不含氟钨金属层的方法，其特征在于，所述H₂等离子体的射频功率为10W～800W。

13.根据权利要求10所述的钨填充凹槽结构中形成不含氟钨金属层的方法，其特征在于，所述H₂等离子体的H₂流量为50sccm～5000sccm。