[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、在第一介质层中形成第一凹槽；

步骤二、形成第一阻挡层，所述第一阻挡层形成于所述第一凹槽的底部表面和侧面并延伸到所述第一凹槽外的表面；

步骤三、进行第一次钨沉积加化学机械研磨工艺形成第一钨层，所述第一钨层将所述第一凹槽完全填充并和所述第一凹槽的表面相平；

所述第一次钨沉积之前还包括生长成核层的步骤，所述第一钨层在所述成核层上形成；步骤四、在形成有所述第一钨层的所述第一介质层表面形成第二介质层；

步骤五、在所述第二介质层中形成穿过所述第二介质层的第二凹槽，所述第二凹槽的底部宽度小于所述第一凹槽的顶部宽度，且所述第二凹槽叠加在所述第一凹槽的正上方，所述第二凹槽的底部表面将所述第一钨层的表面露出；

步骤六、形成第二阻挡层，所述第二阻挡层形成在所述第二凹槽的侧面和底部表面以及所述第二凹槽外；

步骤七、将所述第二凹槽的底部表面和所述第二凹槽的外部表面的所述第二阻挡层去除，所述第二凹槽侧面的所述第二阻挡层保留，仅将位于所述第二凹槽的底部表面的所述第一钨层的表面露出；

步骤八、进行第二次钨沉积形成第二钨层，所述第二次钨沉积采用无成核层生长；

由所述第一钨层和所述第二钨层叠加形成钨金属结构；利用所述第一钨层仅在所述第二凹槽的底部表面露出的特点使所述第二次钨沉积的沉积模式为从底部向顶部沉积，利用从底部向顶部沉积来提升所述第二次钨沉积的填充沟槽的能力，消除填充产生的空隙，提升所述第二凹槽的深宽比。

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：所述第一阻挡层为Ti和TiN的叠加层。

3.如权利要求1所述的钨填充凹槽结构的方法，其特征在于：所述第二阻挡层为Ti和TiN的叠加层；或者，所述第二阻挡层为TiN单层。

4.如权利要求1所述的钨填充凹槽结构的方法，其特征在于：所述第一次钨沉积的沉积模式采用从所述第一凹槽的底部表面和侧面同时生长的敷形沉积。

5.如权利要求1所述的钨填充凹槽结构的方法，其特征在于：所述第一凹槽的深度小于所述第二凹槽的深度的1/3。

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：步骤四中在形成所述第二介质层之后还包括在所述第二介质层表面形成金属硬掩模层的步骤。

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：步骤六中所述第二阻挡层延伸到所述第二凹槽外的所述金属硬掩模层的表面，步骤七中去除所述第二凹槽的外部表面的所述第二阻挡层时停止在所述金属硬掩模层上。

8.如权利要求7所述的钨填充凹槽结构的方法，其特征在于：步骤七完成之后所述金属硬掩模层的厚度要求大于

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：所述金属硬掩模层的材料为TiN。

10.如权利要求1或3或9所述的钨填充凹槽结构的方法，其特征在于：步骤七中采用Ar刻蚀工艺去除所述第二凹槽的底部表面和所述第二凹槽的外部表面的所述第二阻挡层。

11.如权利要求10所述的钨填充凹槽结构的方法，其特征在于：所述成核层采用原子层沉积工艺形成，工艺气体采用WF6加SiH4或B2H6；

所述第二次钨沉积的工艺气体采用H2和WF6。

12.如权利要求11所述的钨填充凹槽结构的方法，其特征在于：步骤三完成所述化学机械研磨工艺之后还包括对所述第一钨层进行去氟工艺。

13.如权利要求12所述的钨填充凹槽结构的方法，其特征在于：所述去氟工艺采用氢气等离子体处理工艺。

14.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，所述通孔实现上下两层金属层的连接；

所述第一介质层和所述第二介质层叠加形成对应层的层间膜。