半导体装置及其形成方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种半导体装置及其形成方法，该半导体装置包含一基底、一介电层、一第一钨层以及一第二钨层。介电层是设置在该基底上，且包含一第一开口以及一第二开口，该第二开口具有大于该第一开口的孔径。第一钨层设置于该第一开口与该第二开口内，并填满该第一开口。第二钨层，设置在该第一钨层上，该第二钨层的管芯尺寸自该第二钨层的底面朝向顶面而逐渐增加。

Semiconductor Device and Its Formation Method

【技术实现步骤摘要】
半导体装置及其形成方法
本专利技术涉及一种半导体装置及其形成方法，特别是涉及一种具有金属导线的半导体装置及其形成方法。
技术介绍
在现代的信息社会中，由集成电路(integratedcircuit,IC)所构成的微处理器系统早已被普遍运用于生活的各个层面，例如自动控制的家电用品、移动通讯设备、个人电脑等，都有集成电路的踪迹。而随着科技的日益精进，以及人类社会对于电子产品的各种想象，使得集成电路也往更多元、更精密、更小型的方向发展。一般所谓集成电路，是通过现有半导体制作工艺中所生产的管芯(die)而形成。制造管芯的过程，是由生产一晶片(wafer)开始：首先，在一片晶片上区分出多个区域，并在每个区域上，通过各种半导体制作工艺如沉积、光刻、蚀刻或平坦化步骤，以形成各种所需的电路路线。其中，为了使微型化的元件能满足高度集成及高速运作的效果，现有技术利用微型化的布线通孔与层间介电层于晶片的各区域上形成多层互联的配线结构，以分别电连接晶体管的金属栅极以及源极/漏极，作为和对外电子信号的输入/输出端。之后，再对晶片上的各个区域进行切割而成各个管芯，并利用各种的封装技术，将管芯封装成芯片(chip)，而形成一完整的封装体。为了达成各种微型化的需求，目前业界对于集成电路的各阶段的结构以及制作工艺均有着严峻的限制与要求。
技术实现思路
本专利技术的一目的在于提供一种半导体装置，其是于一开口内依序设置两钨层，使得位于上层的顶钨层的管芯尺寸自该顶钨层的底面朝向顶面而逐渐增加，避免该顶钨层的管芯尺寸过大而导致其表面过于粗糙。本专利技术的一目的在于提供一种半导体装置，其是于一开口内形成一钨堆叠结构，该钨堆叠结构包含两钨层以及设置于该两钨层之间的一介面层，避免该钨层的管芯尺寸过大而导致其表面过于粗糙。本专利技术的一目的在于提供一种半导体装置的形成方法，其是于两阶段的钨沉积制作工艺之间，额外进行一处理制作工艺，破坏钨层的管芯，使得该处理制作工艺之后形成的钨层可具有较小的管芯尺寸。为达上述目的，本专利技术的一实施例提供一种半导体装置，其包含一基底、一介电层、一第一钨层以及一第二钨层。该介电层是设置在该基底上，且包含一第一开口以及一第二开口，该第二开口具有大于该第一开口的孔径。该第一钨层设置于该第一开口与该第二开口内，并填满该第一开口。该第二钨层则设置在该第一钨层上，该第二钨层的管芯尺寸自该第二钨层的底面朝向顶面而逐渐增加。为达上述目的，本专利技术的另一实施例提供一种半导体装置，其包含一基底、一介电层、一第一钨层以及一钨堆叠结构。该介电层是设置在该基底上，且包含一第一开口以及一第二开口，该第二开口具有大于该第一开口的孔径。该第一钨层填满该第一开口。该钨堆叠结构设置在该第二开口内，该钨堆叠结构包含由下往上依序堆叠的该第一钨层、一介面层以及一第二钨层。为达上述目的，本专利技术的另一实施例提供一种半导体装置的形成方法，其包含以下步骤。首先，在一基底上形成一介电层，该介电层内形成有一第一开口与一第二开口，该第二开口具有大于该第一开口的孔径。接着，形成一第一钨层，填满该第一开口并部分填满开第二开口。然后，进行一处理制作工艺，在该第一钨层上形成一介面层。最后，在该介面层上形成一第二钨层。整体来说，本专利技术是通过两阶段的化学气相沉积制作工艺，分别形成两钨层，并且在两阶段的化学气相沉积制作工艺之间额外进行一处理制作工艺，通过使一合适的气体或自由基吸附在底钨层的表面上，而破坏其管芯的结晶顺序，使该表面的钨管芯被改质而倾向于非晶钨的状态。由此，后续形成的顶钨层则不会顺沿着底钨层的原始管芯继续生长而越长越大，而是重新形成尺寸更小的管芯。因此，本专利技术能有效改善顶钨层表面的管芯尺寸，避免该表面呈现粗糙且不平整的轮廓而影响后续制作工艺的进行，例如是切割制作工艺等，进而提升元件的整体效能。附图说明图1至图3为本专利技术第一优选实施例中半导体装置的形成方法的步骤示意图；其中图1为一半导体装置于形成开口后的剖面示意图；图2为一半导体装置于形成钨层后的剖面示意图；图3为一半导体装置于形成金属层后的剖面示意图。图4至图6为本专利技术第二优选实施例中半导体装置的形成方法的步骤示意图；其中图4为一半导体装置于形成钨层后的剖面示意图；图5为一半导体装置于进行一处理制作工艺后的剖面示意图；图6为一半导体装置于形成另一钨层后的剖面示意图。图7至图8为本专利技术第三优选实施例中半导体装置的形成方法的步骤示意图；其中图7为一半导体装置于形成一介面层后的剖面示意图；图8为一半导体装置于形成另一钨层后的剖面示意图。图9至图10为本专利技术第四优选实施例中半导体装置的形成方法的步骤示意图；其中图9为一半导体装置于形成一介面层后的剖面示意图；图10为一半导体装置于形成另一钨层后的剖面示意图。主要元件符号说明100基底101、102区域110介电层120导电区域130停止层140、160开口150介电层170钨层170a表面190导电层190a表面370、375钨层390、395介面层d1、d2孔径P1、P2、P3处理制作工艺具体实施方式为使熟悉本专利技术所属
的一般技术人员能更进一步了解本专利技术，下文特列举本专利技术的数个优选实施例，并配合所附的附图，详细说明本专利技术的构成内容及所欲达成的功效。图1至图3为本专利技术第一优选实施例中半导体装置的形成方法。首先，提供一基底(substrate)100，例如是一半导体基底，如硅基底(siliconsubstrate)、含硅基底(silicon-containingsubstrate)、外延硅基底(epitaxialsiliconsubstrate)或硅覆绝缘基底(silicon-on-insulatorsubstrate)等。基底100上定义有两区域101、102，例如是分别作为一中心区域(centerregion)以及一周边区域(edgeregion)，但不以此为限。基底100上还形成有位于区域101内的至少一导电区域120，其可以是各式导电单元或金属接点(metalcontact)。举例来说，导电区域120例如是形成在一介电层110内的一接触插塞(contactplug)、介层插塞(viaplug)或导线(metalline)等，如图1所示。接着，在基底100的两区域101、102内分别形成开口140、160，使得开口140、160底部可分别暴露出部分的导电区域120与介电层110。在本实施例中，开口140、160是形成在依序堆叠于基底100上的一介电层150与一停止层130内，其中，停止层130是位于两介电层110、150之间，并包含氮氧化硅(siliconoxynitride，SiON)或碳氮化硅(siliconcarbonitride，SiCN)等介电材料，以作为开口140、160形成时的蚀刻停止层。需注意的是，位于区域101内的开口140具有相对较小的孔径(dimension)d1，位于区域102内的开口160则具有相对较大的孔径d2，例如是约为孔径d1的两倍或三倍以上，但不以此为限。然后，通过一化学气相沉积(chemicalvapordeposition,CVD)制作工艺，形成一钨(tungsten,W)层170。其中，在进行该化学气相沉积制作工艺时，钨层170会顺着钨管芯(gr本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其特征在于，包含：基底；介电层，设置在该基底上且包含第一开口以及第二开口，该第二开口具有大于该第一开口的孔径；第一钨层，设置于该第一开口与该第二开口内，并填满该第一开口；第二钨层，设置在该第一钨层上，该第二钨层的管芯尺寸自该第二钨层的底面朝向顶面而逐渐增加。

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，其特征在于，包含：基底；介电层，设置在该基底上且包含第一开口以及第二开口，该第二开口具有大于该第一开口的孔径；第一钨层，设置于该第一开口与该第二开口内，并填满该第一开口；第二钨层，设置在该第一钨层上，该第二钨层的管芯尺寸自该第二钨层的底面朝向顶面而逐渐增加。2.依据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，位于该第一开口内的该第一钨层的管芯尺寸自该第一钨层的底面朝向顶面逐渐增加。3.依据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，还包含：介面层，设置于该第一钨层与该第二钨层之间。4.依据权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，该介面层包含非晶钨。5.依据权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，该介面层包含一含氮层。6.依据权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，该介面层包含一含氧层。7.依据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，还包含：导电区域，设置在该基底内，该第一钨层直接接触该导电区域；以及导电层，设置在该第二钨层上。8.一种半导体装置，其特征在于，包含：基底；介电层，设置在该基底上且包含第一开口以及第二开口，该第二开口具有大于该第一开口的孔径；第一钨层，填满该第一开口；钨堆叠结构，设置在该第二开口内，该钨堆叠结构包含由下往上依序堆叠的该第一钨层、介面层以及第二钨层。9.依据权利要求8所述的半导体装置，其特征在于，该第二钨层的管芯尺寸自该第二钨层的底面朝向顶面而逐渐增加。10.依据权利要求8所述的半导体装置，其特征在于，该介面层包含非晶钨。11.依据权利要求8所述的半导体装置，其特征在于，该介面层包含一含氮层。12.依据权利要求8所述的半导体装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志建，陈品宏，郑存闵，陈意维，
申请(专利权)人：联华电子股份有限公司，福建省晋华集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71