[发明专利]一种连接孔的钨填充工艺方法

说明书

本发明提供一种连接孔的钨填充工艺方法，提供同于制作连接孔的凹槽；在凹槽的侧壁形成一层阻挡层；在阻挡层上形成一层钨的成核层；对成核层进行氮气等离子的表面处理，使得凹槽沿其开口至其深度方向形成处理程度由强变弱的梯度分布；在凹槽中沉积钨，沿所述凹槽中处理程度由强变弱的梯度方向形成V型钨层；对经过表面处理的凹槽进行氢原子还原处理，以去除成核层中的氮；在凹槽中继续沉积钨，直至填满所述凹槽；用化学机械研磨法平坦化凹槽表面。本发明利用钨处理层在连接孔内延深度方向的差异化沉积速率，以及氢原子还原处理，可以同时达到需要的钨沉积层的形貌并兼顾电阻的要求。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种连接孔的钨填充工艺方法。

背景技术

传统的连接孔中钨生长不可避免地会在通孔或沟槽中留下一条缝隙，在之后的化学机械研磨CMP过程中，这些缝隙可能会被进一步打开，形成空洞。对于存储区域，需要无缝钨的间隙填充。

因此，需要提出一种新的方法来解决上述问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种连接孔的钨填充工艺方法，用于解决现有技术中连接孔中钨生长使得连接孔中产生缝隙，在研磨后形成空洞的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种连接孔的钨填充工艺方法，至少包括：

步骤一、提供同于制作连接孔的凹槽；

步骤二、在所述凹槽的侧壁形成一层阻挡层；

步骤三、在所述阻挡层上形成一层钨的成核层；

步骤四、对所述成核层进行氮气等离子的表面处理，使得所述凹槽沿其开口至其深度方向形成处理程度由强变弱的梯度分布；

步骤五、在所述凹槽中沉积钨，沿所述凹槽中处理程度由强变弱的梯度方向形成V型钨层；

步骤六、对经过所述表面处理的凹槽进行氢原子还原处理，以去除所述成核层中的氮；

步骤七、在所述凹槽中继续沉积钨，直至填满所述凹槽；

步骤八、用化学机械研磨法平坦化所述凹槽表面。

优选地，步骤三中在所述阻挡层上形成的所述成核层的方法为原子层沉积法。

优选地，步骤五中的所述V型钨层的厚度小于钨的沉积速率小于20秒。

优选地，步骤六中进行氢原子还原处理采用氢气等离子体。

优选地，步骤六中进行氢原子还原处理的压力大于5Torr，处理时间大于2秒。

优选地，步骤六中进行氢原子还原处理采用小于2Torr的低压处理，并且处理程度沿所述凹槽开口至其深度方向形成由强变弱的梯度分布。

优选地，步骤六中进行氢原子还原处理的温度为30～200℃。

优选地，步骤六中进行氢原子还原处理的载气为氦气或氩气。

如上所述，本发明的连接孔的钨填充工艺方法，具有以下有益效果：本发明利用钨处理层在连接孔内延深度方向的差异化沉积速率，以及氢原子还原处理，可以同时达到需要的钨沉积层的形貌并兼顾电阻的要求。

附图说明

图1显示为本发明中的凹槽结构示意图；

图2显示为本发明中对成核层进行氮气等离子的表面处理的示意图；

图3显示为本发明中在表面处理后的凹槽中形成V型钨层的结构示意图；

图4显示为本发明中对凹槽进行氢原子还原处理的结构示意图；