半导体器件中互连层和接触孔层的形成方法技术

一种半导体器件中互连层和接触孔层的形成方法，包括提供一含有互连线层结构的衬底，在衬底上形成介质层；对介质层进行标准光刻刻蚀工艺，形成图形化后的通孔层；采用选择性钨沉积工艺对通孔层进行钨沉积，在通孔层中形成通孔钨塞；对通孔层表面进行压应力工艺，以增加介质层中介质和通孔钨塞侧壁之间的压应力；依次沉积TiN粘附层和金属钨层，以在通孔层形成通孔钨塞覆盖层；对通孔钨塞覆盖层进行钨化学机械平坦化工艺，以形成平坦化的通孔层。因此，本发明专利技术通过提高氧化硅薄膜压应力以增强钨和侧壁的氧化硅介质层粘结，解决了7nm及以下节点钴缺失的问题，且工艺简单。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件中互连层和接触孔层的形成方法
本专利技术涉及半导体集成电路工艺
，特别是涉及一种半导体器件中互连层和接触孔层的形成方法，用于解决7nm及以下节点制作工艺中互连线层的钴缺失。
技术介绍
随着半导体器件尺寸的缩小，接触孔或接触槽CD缩小，方块电阻(SheetResistanceRS)随之增大，粘结层(Ti/TiN)对RS的贡献越来越明显。目前，国际上多个研究机构都已经开展了对无需粘结层的选择性钨沉积工艺(selectiveWdeposition)技术的研究，尤其应用在10nm及以下技术节点的通孔层Via0(V0)的填充上，已经取得了一定的成果，由于7nm开始对互连线层(M0)中接触槽的RS有更高的要求，通常需要采用RS更低的钴金属来取代传统的钨金属。现有技术中的半导体器件中互连层和接触孔层的形成方法，通孔层采用无粘结层的选择性金属钨沉积工艺。然而，本领域技术人员清楚，如果通孔层采用无粘结层的选择性金属钨沉积工艺，那么，通孔层和侧壁的氧化硅/氮化硅介质层粘结不是很好，这会导致后续通孔层中钨在化学机械研磨(钨研磨WCMP)制造工序中，CMP的研磨液通过这个界面腐蚀下层(互连线层)中的活泼钴，产生钴缺失问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种半导体器件中互连层和接触孔层的形成方法，用于解决7nm及以下节点钴缺失，其通过提高氧化硅薄膜压应力以增强钨和侧壁的氧化硅介质层粘结。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种半导体器件中互连层和接触孔层的形成方法，其包括如下步骤：步骤S1：提供一含有互连线层结构的衬底，在衬底上形成介质层，其中，所述互连线层结构中互连线材料包括金属钴，所述介质层至少包括位于表面的氧化硅层；步骤S2：对所述介质层进行标准光刻刻蚀工艺，形成图形化后的通孔层；其中，所述通孔层中的通孔贯穿所述介质层；步骤S3：采用选择性钨沉积工艺对所述通孔层进行钨沉积，在所述通孔层中形成通孔钨塞；其中，至少一个所述通孔钨塞与所述互连线层结构相接触；步骤S4：对所述通孔层表面进行压应力工艺，以增加所述介质层中的介质和所述通孔钨塞侧壁之间的压应力；步骤S5：依次沉积TiN粘附层和金属钨层，以在所述通孔层形成通孔钨塞覆盖层；步骤S6：对所述通孔钨塞覆盖层进行钨化学机械平坦化工艺，以形成平坦化的所述通孔层。优选地，所述介质层从下到上依次包括接触孔刻蚀停止层和氧化硅层，所述步骤S4中的所述压应力工艺为等离子体偏压轰击工艺，具体包括：步骤S41：采用等离子体偏压轰击所述通孔层表面的所述氧化硅层。优选地，所述等离子体偏压轰击工艺为重离子等离子体偏压轰击工艺。优选地，所述重离子为Ar离子。优选地，所述接触孔刻蚀停止层的材料为氮化硅或掺氮碳化硅。优选地，所述氧化硅层为FCVD(流动式化学气相沉积)氧化硅层，所述步骤S4还包括：步骤S42：对所述FCVD氧化硅层进行水汽退火工艺，以进一步增加所述介质层中的介质和所述通孔钨塞侧壁之间的压应力。优选地，所述介质层从下到上依次包括接触孔刻蚀停止层和氧化硅层，所述步骤S4中的所述压应力工艺为对所述FCVD氧化硅层进行水汽退火工艺。优选地，所述互连线层结构为互连线层结构M0；所述通孔层为通孔层V0。从上述技术方案可以看出，本专利技术提供的一种半导体器件中互连层和接触孔层的形成方法，其该技术方案在通过对侧壁的氧化硅薄膜进行处理，如利用水汽退火(steamanneal)后的流动式化学气相沉积(FlowableCVD简称FCVD)氧化硅薄膜产生膨胀或重离子(如Ar)等离子体偏压轰击后的普通氧化硅薄膜产生更强的压应力的特点来产生对金属钨的挤压，从而增强金属钨和侧壁的氧化硅介质层粘结的紧密程度，以阻挡后续通孔层中的钨CMP的研磨液通过这个界面腐蚀下层(金属互连层M0)里的钴金属，从而解决了钴缺失问题。并且从工艺集成来看，并不复杂。附图说明图1所示为本专利技术实施例中半导体器件中互连层和接触孔层的形成方法的流程图图2-图7所示为本专利技术一较佳实施例(实施例1)中半导体器件中互连层和接触孔层的形成的过程示意图图8-图13所示为本专利技术一较佳实施例(实施例3)中半导体器件中互连层和接触孔层的形成过程示意图具体实施方式下面结合附图1-13，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。本专利技术的半导体器件中互连层和接触孔层的形成方法，其通过提高氧化硅薄膜压应力以增强钨和侧壁的氧化硅介质层粘结。具体地，本专利技术为通过对所述通孔钨塞侧壁的所述氧化硅层中的氧化硅薄膜进行处理，如利用水汽退火(steamanneal)后的流动式化学气相沉积(FCVD)氧化硅薄膜产生膨胀或重离子(如Ar)等离子体偏压轰击后的普通氧化硅薄膜产生更强的压应力的特点来产生对所述通孔钨塞的挤压力，从而增强钨和侧壁的氧化硅介质层粘结，避免了在后续通孔层中钨在化学机械研磨(钨研磨WCMP)制造工序中，CMP的研磨液腐蚀下层(互连线层)中的钴，所产生钴缺失问题。请参阅图1，图1所示为本专利技术实施例中半导体器件中互连层和接触孔层的形成方法的流程图。在本专利技术的实施例中，该半导体器件中互连层和接触孔层的形成方法具体包括如下步骤：步骤S1：提供一含有互连线层结构的衬底，在衬底上形成介质层，其中，所述互连线层结构中互连线材料包括金属钴，所述介质层至少包括位于表面的氧化硅层；步骤S2：对所述介质层进行标准光刻刻蚀工艺，形成图形化后的通孔层；其中，所述通孔层中的通孔贯穿所述介质层；步骤S3：采用选择性钨沉积工艺对所述通孔层进行钨沉积，在所述通孔层中形成通孔钨塞；其中，所述通孔钨塞与所述互连线层结构相接触；步骤S4：对所述通孔层表面进行压应力工艺，以增加所述介质层中的介质和所述通孔钨塞侧壁之间的压应力；步骤S5：依次沉积TiN粘附层和金属钨层，以在所述通孔层形成通孔钨塞覆盖层；步骤S6：对所述通孔钨塞覆盖层进行钨化学机械平坦化工艺，以形成平坦化的所述通孔层。下面通过三个具体的实施例来示例性说明本专利技术的技术方案，优选地，所述互连线层结构为互连线层结构M0；所述通孔层为通孔层V0。实施例1在本专利技术的实施例中，所述介质层从下到上依次包括接触孔刻蚀停止层(ContactEtchStopLayer，简称CESL)和氧化硅层，所述步骤S4中的所述压应力工艺为等离子体偏压轰击工艺。也就是说，所述步骤S4具体包括步骤S41，即采用等离子体偏压轰击所述通孔层表面的所述氧化硅层。进一步地，所述等离子体偏压轰击工艺为重离子等离子体偏压轰击工艺；所述重离子可以为Ar离子；并且，所述接触孔刻蚀停止层的材料为氮化硅(SiN)或掺氮碳化硅(NDC:NitrogenDopedCarbide)。请参阅图2-图7，如图2所示，图中提供一含有互连线层结构2的衬底1，在衬底1上形成介质层3(氮化硅31和氧化硅32)，其中，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件中互连层和接触孔层的形成方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤S1：提供一含有互连线层结构的衬底，在衬底上形成介质层，其中，所述互连线层结构中互连线材料包括金属钴，所述介质层至少包括位于表面的氧化硅层；/n步骤S2：对所述介质层进行标准光刻刻蚀工艺，形成图形化后的通孔层；其中，所述通孔层中的通孔贯穿所述介质层；/n步骤S3：采用选择性钨沉积工艺对所述通孔层进行钨沉积，在所述通孔层中形成通孔钨塞；其中，所述通孔钨塞与所述互连线层结构相接触；/n步骤S4：对所述通孔层表面进行压应力工艺，以增加所述介质层中的介质和所述通孔钨塞侧壁之间的压应力；/n步骤S5：依次沉积TiN粘附层和金属钨层，以在所述通孔层形成通孔钨塞覆盖层；/n步骤S6：对所述通孔钨塞覆盖层进行钨化学机械平坦化工艺，以形成平坦化的所述通孔层。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件中互连层和接触孔层的形成方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：提供一含有互连线层结构的衬底，在衬底上形成介质层，其中，所述互连线层结构中互连线材料包括金属钴，所述介质层至少包括位于表面的氧化硅层；
步骤S2：对所述介质层进行标准光刻刻蚀工艺，形成图形化后的通孔层；其中，所述通孔层中的通孔贯穿所述介质层；
步骤S3：采用选择性钨沉积工艺对所述通孔层进行钨沉积，在所述通孔层中形成通孔钨塞；其中，所述通孔钨塞与所述互连线层结构相接触；
步骤S4：对所述通孔层表面进行压应力工艺，以增加所述介质层中的介质和所述通孔钨塞侧壁之间的压应力；
步骤S5：依次沉积TiN粘附层和金属钨层，以在所述通孔层形成通孔钨塞覆盖层；
步骤S6：对所述通孔钨塞覆盖层进行钨化学机械平坦化工艺，以形成平坦化的所述通孔层。


2.如权利要求1所述的半导体器件中互连层和接触孔层的形成方法，其特征在于，所述介质层从下到上依次包括接触孔刻蚀停止层和氧化硅层，所述步骤S4中的所述压应力工艺为等离子体偏压轰击工艺，具体包括：
步骤S41：采用等离子体偏压轰击所述通孔层表面的所述氧化硅层。


3.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文广，朱建军，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31