在接触孔或沟槽上方形成阻障层的方法及接触孔结构技术

本发明专利技术公开了一种在接触孔或沟槽上方形成阻障层的方法及接触孔结构，在接触孔或沟槽上方形成阻障层的方法包括在腔室内产生高密度电浆，以及利用高密度电浆将阻障材料沉积在接触孔或沟槽上方。阻障材料的沉积至少包括依序的第一沉积步骤、第二沉积步骤及第三沉积步骤。第一沉积步骤、第二沉积步骤及第三沉积步骤是分别在第一偏功率、第二偏功率及第三偏功率下执行。第三偏功率大于第二偏功率，而第二偏功率大于第一偏功率。本发明专利技术还提供以此方法形成的接触孔结构。本发明专利技术的方法能够形成具有较高阶梯覆盖的阻障层。

Method of forming barrier layer over contact hole or groove and structure of contact hole

The invention discloses a method for forming a barrier layer over a contact hole or groove and a contact hole structure. The method for forming a barrier layer over a contact hole or groove includes generating a high-density plasma in the cavity and depositing the barrier material on the contact hole or groove by using a high-density plasma. The deposition of barrier material includes at least the first deposition step, the second deposition step and the third deposition step in sequence. The first deposition step, the second deposition step and the third deposition step are performed at the first bias power, the second bias power and the third bias power, respectively. The third bias power is greater than the second bias power, while the second bias power is greater than the first bias power. The invention also provides a contact hole structure formed by the method. The method of the invention can form a barrier layer with a higher step cover.

【技术实现步骤摘要】
在接触孔或沟槽上方形成阻障层的方法及接触孔结构
本专利技术是关于在接触孔(via)上方形成阻障层的方法，以及所形成的接触孔结构(viastructure)。
技术介绍
在制造半导体装置时，通过金属化工艺来在基板上建构各个部件之间的互连结构和接触。具有接触孔(via)或沟槽(trench)的铜互连结构(copperinterconnect)具有低电阻和高速传输的优点，并被广泛用于半导体的制造中。然而，铜金属容易发生电迁移(electromigration)现象，因此容易使半导体装置发生故障。有鉴于此，沉积在接触孔或沟槽中的阻障层必须能够完全覆盖其下方的铜金属，以防止铜金属的电迁移现象。对于具有高深宽比的接触孔或沟槽而言，阻障层的阶梯覆盖不佳问题是相当常见的。阻障层的阶梯覆盖不佳问题会造成半导体装置的后续工艺上的不便和缺点。因此，目前需要一种能够改进阻障层的阶梯覆盖的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够在接触孔或沟槽上方形成具有较高阶梯覆盖阻障层的方法。本专利技术提供一种在接触孔或沟槽上方形成阻障层的方法。此方法包括以下操作：在腔室内产生高密度电浆；利用高密度电浆将阻障材料沉积于接触孔或沟槽上方。阻障材料的沉积至少包括依序的第一沉积步骤、第二沉积步骤及第三沉积步骤。第一沉积步骤、第二沉积步骤及第三沉积步骤是分别在第一偏功率、第二偏功率及第三偏功率下执行。第三偏功率大于第二偏功率，而第二偏功率大于第一偏功率。在本专利技术的一些实施方式中，阻障材料包括氮化钛、氮化钨、氮化钽、氧化铟、钴、钌及钽。在本专利技术的一些实施方式中，第一偏功率为100W至550W。在本专利技术的一些实施方式中，第二偏功率为550W至800W。在本专利技术的一些实施方式中，第三偏功率为800W至1200W。在本专利技术的一些实施方式中，在阻障材料的沉积之前，此方法进一步包括在接触孔或沟槽上沉积附着层。在本专利技术的一些实施方式中，附着层包括钛(Ti)。在本专利技术的一些实施方式中，阻障材料是沉积于接触孔或沟槽的底表面上方或侧壁上方。在本专利技术的一些实施方式中，阻障层是沉积至在接触孔或沟槽的底表面上方，并具有至的厚度。在本专利技术的一些实施方式中，阻障层是沉积至在接触孔或沟槽的侧壁上方，并具有至的厚度。在本专利技术的一些实施方式中，阻障材料的沉积进一步包括第四沉积步骤。第四沉积步骤位于第三沉积步骤之后，并在第四偏功率下执行。本专利技术还提供一种接触孔结构。此接触孔结构包括介电层、附着层以及阻障层。介电层包括接触孔，此接触孔具有侧壁及底表面。附着层设置于接触孔的侧壁及底表面上。阻障层设置于附着层上方，且系通过将阻障材料沉积于接触孔上方而形成。阻障材料的沉积至少包括依序的第一沉积步骤、第二沉积步骤及第三沉积步骤。第一沉积步骤、第二沉积步骤及第三沉积步骤分别在第一偏功率、第二偏功率及第三偏功率下执行。第三偏功率大于第二偏功率，而第二偏功率大于第一偏功率。在本专利技术的一些实施方式中，阻障层是沉积于接触孔的侧壁及底表面上。接触孔的侧壁上的阻障层厚度为至而接触孔的底表面上的阻障层厚度为至与现有技术相比，本专利技术的方法具有能够在接触孔或沟槽上方形成具有较高阶梯覆盖阻障层的有益效果。应理解的是，前面的一般叙述和接下来的详细说明仅为示例，并且旨在提供对本专利技术的进一步解释。附图说明为了使本专利技术的叙述更加详尽与完备，可参照附图及以下所述各种实施方式。图1是根据本专利技术的一些实施方式的制造半导体装置的方法的流程图。图2A至图2C是根据本专利技术的一些实施方式的半导体装置在不同制造阶段中的示意性横截面图。虽然对本专利技术进行各种修改和替代是容易的，但是在此仍以一些实施例和附图来详细说明一些具体的实施方式。然而应该理解的是，在此所叙述的一些具体实施方式并非用于将本专利技术限制在所公开的特定形式。相反地，本专利技术涵盖所有属于本专利技术的精神和范围内的所有修改形式、等效形式及替代形式，如本专利技术权利要求内所界定者。具体实施方式以下公开内容提供了用于实施所提供标的的不同特征的许多不同实施例或实例。下文描述部件和布置的特定实例以简化本专利技术。此等实例当然仅为实例，并且并非意欲限制。例如，在下面的描述中在第二特征上方或之上形成第一特征可以包括其中第一和第二特征形成为直接接触的实施例，并且亦可包括其中可以在第一和第二特征之间形成额外特征，以使得第一和第二特征可能不直接接触的实施例。此外，本专利技术可以在各个实例中重复附图标记和/或字母。此重复是为了简单和清楚的目的，并且本身并不表示所论事的各个实施例和/或配置之间的关系。本专利技术提供一种在接触孔或沟槽上方形成阻障层的方法。图1是根据本专利技术的一些实施方式的制造半导体装置的方法100的流程图。方法100包括操作110、操作120及操作130。请同时参照操作110及图2A。操作110包括提供半导体基板200。图2A中绘示出半导体基板200的示意性横截面图。半导体基板200包括基材210及第一介电层220。第一介电层220是形成于基材210上。基材210可以由任何合适的基材制成，例如硅、硅锗(SiGe)或其类似物。第一介电层220由低介电(low-k)材料所制成，例如二氧化硅、碳化硅氢氧化物(siliconcarbidehydroxide,SiCOH)或其类似物。形成多个导电区域230于第一介电层220中。在一些实施方式中，导电区域230可以是金属化互连结构的一部分。在一些实施方式中，导电区域230是由金属制成，例如铜、铝、钨、其合金或其组合。将第二介电层240设置于第一介电层220的一部分的上方。蚀刻停止层250位于第一介电层220的一部分及第二介电层240之间。在一些实施方式中，形成第二介电层240的材料与第一介电层220相同。在一些实施方式中，蚀刻停止层250的材料为氮化硅。形成接触孔260于第二介电层240及蚀刻停止层250中，且接触孔260位于其中一个导电区域230上。接触孔260是由侧壁260a及底表面260b所界定。接触孔260可具有高深宽比(highaspectratio)。举例而言，侧壁260a的高度与底表面260b的宽度的比为约2:1至约4:1。将半导体基板200设置在腔室290中，以供后续进行加工。在一些实施方式中，接触孔260可以是沟槽。如图2B所示，在一些实施方式中，半导体基板200可进一步包括附着层270。附着层270保形地覆盖接触孔260的侧壁260a及底表面260b。在一些实施例中，附着层270包括钛(Ti)，或由钛(Ti)所组成。请参照操作120。在操作120中，在腔室290内产生高密度电浆。在一些实施方式中，是通过溅镀工艺来产生高密度电浆。具体而言，通过溅镀工艺来将一个或多个层保形地沉积在接触孔260的侧壁260a及底表面260b上。在一些实施方式中，高密度电浆可以是DC/RF耦合电浆。举例而言，用于产生高密度电浆的DC功率(DCpower)可约本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在接触孔或沟槽上方形成阻障层的方法，其特征在于，包含以下操作：/n在腔室内产生高密度电浆；以及/n利用所述高密度电浆将阻障材料沉积于所述接触孔或所述沟槽上方，其中所述阻障材料的所述沉积至少包含依序的第一沉积步骤、第二沉积步骤以及第三沉积步骤，所述第一沉积步骤、所述第二沉积步骤及所述第三沉积步骤是分别在第一偏功率、第二偏功率及第三偏功率下执行，所述第三偏功率大于所述第二偏功率，而所述第二偏功率大于所述第一偏功率。/n

【技术特征摘要】
20180514 US 15/978,1931.一种在接触孔或沟槽上方形成阻障层的方法，其特征在于，包含以下操作：
在腔室内产生高密度电浆；以及
利用所述高密度电浆将阻障材料沉积于所述接触孔或所述沟槽上方，其中所述阻障材料的所述沉积至少包含依序的第一沉积步骤、第二沉积步骤以及第三沉积步骤，所述第一沉积步骤、所述第二沉积步骤及所述第三沉积步骤是分别在第一偏功率、第二偏功率及第三偏功率下执行，所述第三偏功率大于所述第二偏功率，而所述第二偏功率大于所述第一偏功率。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阻障材料包含氮化钛、氮化钨、氮化钽、氧化铟、钴、钌及钽。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一偏功率为100W至550W。


4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二偏功率为550W至800W。


5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三偏功率为800W至1200W。


6.如权利要求1所述的方法，在所述阻障材料的所述沉积之前，所述方法进一步包含在所述接触孔或所述沟槽上沉积附着层。


7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述附着层包含钛。


8.如权利要求1所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：连文华，
申请(专利权)人：南亚科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;TW