[发明专利]钨填充凹槽结构的方法

权利要求书

1.一种钨填充凹槽结构的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、形成凹槽结构；

步骤二、形成钨成核层，所述钨成核层形成于所述凹槽结构的底部表面和侧面并延伸到所述凹槽结构外的表面；

步骤三、在所述凹槽结构的侧面的所述钨成核层的侧面形成金属侧墙，所述凹槽结构底部表面和所述凹槽结构外的所述钨成核层的表面露出；所述金属侧墙的材料保证后续的化学气相淀积工艺生长钨的过程中不会在所述金属侧墙的侧面形成钨，使钨从所述钨成核层的表面开始从底部到顶部生长；

步骤四、采用化学气相淀积工艺生长钨主体层并将所述凹槽结构完全填充，在所述钨主体层生长过程中，在所述凹槽结构中钨从所述钨成核层的底部表面开始从底部向顶部方向生长并将所述凹槽结构无缝填充；

步骤五、进行钨的化学机械性研磨工艺将所述凹槽结构外的所述钨主体层和所述钨成核层都去除，形成组成包括填充于所述凹槽结构中的所述钨成核层和所述钨主体层的钨金属结构。

2.如权利要求1所述的钨填充凹槽结构的方法，其特征在于：步骤二中形成所述钨成核层之前还包括形成第一TiN层的步骤，所述钨成核层形成于所述第一TiN层的表面。

3.如权利要求2所述的钨填充凹槽结构的方法，其特征在于：步骤二中采用原子层淀积工艺形成所述钨成核层。

4.如权利要求3所述的钨填充凹槽结构的方法，其特征在于：所述钨成核层对应的原子层淀积工艺所采用的工艺气体为WF6加SiH4或B2H6。

5.如权利要求3所述的钨填充凹槽结构的方法，其特征在于：所述钨成核层的厚度大于

6.如权利要求1所述的钨填充凹槽结构的方法，其特征在于：所述金属侧墙的材料为TiN或WN。

7.如权利要求6所述的钨填充凹槽结构的方法，其特征在于：所述金属侧墙的厚度小于

8.如权利要求6所述的钨填充凹槽结构的方法，其特征在于：所述金属侧墙的材料为TiN时，采用原子层淀积工艺形成所述金属侧墙的TiN材料；所述金属侧墙的材料为WN时，采用化学气相淀积、物理气相淀积或对所述钨成核层进行氮化处理形成所述金属侧墙的WN材料。

9.如权利要求8所述的钨填充凹槽结构的方法，其特征在于：所述金属侧墙的材料层形成之后位于所述凹槽结构的底部表面和侧面并延伸到所述凹槽结构外的表面，在所述金属侧墙的材料层形成之后采用Ar溅射工艺方法去除所述凹槽结构的底部表面和所述凹槽结构外的表面的所述金属侧墙的材料层，使保留于所述凹槽结构的侧面的材料层组成所述金属侧墙。

10.如权利要求9所述的钨填充凹槽结构的方法，其特征在于：在所述金属侧墙的材料层的Ar溅射工艺中还通入有氢气。

11.如权利要求9所述的钨填充凹槽结构的方法，其特征在于：在所述金属侧墙的材料层的Ar溅射工艺之后还包括进行氮化处理工艺将所述凹槽结构外的所述钨成核层氮化。

12.如权利要求1所述的钨填充凹槽结构的方法，其特征在于：所述凹槽结构的深宽比小于4：1。

13.如权利要求2所述的钨填充凹槽结构的方法，其特征在于：步骤一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。

14.如权利要求12所述的钨填充凹槽结构的方法，其特征在于：所述钨金属结构为金属栅，被所述钨金属结构所覆盖的所述半导体衬底中形成有沟道区；

所述凹槽结构通过去除伪栅结构后形成，在形成所述第一TiN层之前还包括：

形成栅介质层，所述栅介质层包括界面层、高介电常数层和第二TiN层；

形成第三阻障层和功函数层。

15.如权利要求2所述的钨填充凹槽结构的方法，其特征在于：所述钨金属结构为接触孔，被所述钨金属结构所覆盖的所述半导体衬底中形成有需要被引出的掺杂区；

或者，所述钨金属结构为通孔，所述凹槽结构穿过位于两层金属层之间的层间膜。