[发明专利]钨的填充方法、半导体的制造方法及半导体器件

说明书

本发明涉及一种钨的填充方法、半导体的制造方法及半导体器件。其中，钨的填充方法包括以下步骤：在孔洞的内壁上生长硅层；向孔洞内通入WF₆气体，使其与硅层发生置换反应，将硅层置换为钨层；在所生成的钨层表面生长硅层并通入WF₆气体进行下一层钨层的置换；重复以上步骤，直至置换生成的钨填满孔洞。该钨的填充方法可以无缝隙产生地在孔洞内填充金属钨。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，尤其涉及一种钨的填充方法、半导体的制造方法及半导体器件。

背景技术

三维(3D)晶圆-晶圆、管芯-晶圆或者管芯-管芯垂直堆叠技术设法实现垂直堆叠多层有源IC器件(诸如，处理器、可编程器件和存储器件)以缩短平均线长度，从而减小互连RC延迟并提高系统性能的期待已久的目标。

在芯片封装过程中，通过接触窗(Contact Via)在芯片和芯片之间、晶圆和晶圆之间制作垂直导通，实现芯片之间的互联。在接触窗内填充有导电材料，通常采用化学气相沉积方式沉积钨进行填充。例如，在接触窗内先生长一层黏着层(Ti/TiN)，随后再填充金属钨。

然而，通过以上现有技术填充接触窗，虽然钨的沉积覆盖性好，但由于接触窗具有高深宽比的特点，通常在填充过程中伴随缝隙(Seam)产生，会在电子器件的制造器件引起一系列的问题；而且，随着元件尺寸的缩小，缝隙的产生成为影响接触窗电性的主要问题之一。

发明内容

针对相关技术中存在的至少一个不足之处，本发明提供了一种钨的填充方法、半导体的制造方法及半导体器件。

本发明实施例的第一方面提供一种钨的填充方法，用于在孔洞中填充钨，包括以下步骤：

在孔洞的内壁上生长硅层；

向孔洞内通入WF₆气体，使WF₆气体与硅层发生置换反应，将硅层置换为钨层；

在所生成的钨层表面生长硅层并通入WF₆气体进行下一层钨层的置换；

重复以上步骤，直至置换生成的钨填满孔洞。

在本发明的一些实施例中，在每轮置换反应完成后，对置换所生成的钨层表面进行等离子处理。

在本发明的一些实施例中，在硅层生长之前，在孔洞的内壁上不设置黏着层。

在本发明的一些实施例中，在钨填满孔洞后，还包括对孔洞的表面进行平坦化的工艺。

本发明实施例的第二方面提供一种半导体器件的制造方法，包括以下步骤：

在半导体衬底上形成一个或两个以上半导体芯片组件；

在半导体衬底以及半导体芯片组件之上形成层间电介质；

在层间电介质中形成延伸至半导体衬底内的接触窗；

根据以上任一项的钨的填充方法填充接触窗；

对半导体衬底执行背面减薄工艺，以在半导体衬底的背面露出接触窗。

在本发明的一些实施例中，在接触窗的形成步骤中，在层间电介质之上设置图案化的硬掩膜，通过湿法刻蚀或干法刻蚀工艺形成接触窗。

在本发明的一些实施例中，在接触窗填充完成后，还包括以下步骤：在接触窗以及层间电介质之上形成金属层间电介质，并在金属层间电介质中形成第一导电元件，第一导电元件与半导体芯片组件和接触窗电连接。

在本发明的一些实施例中，在执行背面减薄工艺后，还包括以下步骤：在半导体衬底的背面形成背部介电层，且在背部介电层中形成第二导电元件，第二导电元件与接触窗电连接。