膜层的形成方法及半导体器件的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种膜层的形成方法及半导体器件的制备方法，膜层的形成方法包括：将待处理晶圆置于物理气相沉积腔室中进行化合物膜的物理气相沉积，其中，提供第二元素气体与气态的第一元素单质反应生成化合物膜；其中，对物理气相沉积腔室进行预防维护之后，在进行后续化合物膜的物理气相沉积之前，于物理气相沉积腔室内补充第二元素。上述膜层的形成方法，使得物理气相沉积腔室在维护后依旧具有充足的第二元素去形成化合物膜，使得化合物膜内具有充足的第二元素，而且使得第二阻挡层能更有效的避免第一导线层的材质扩散到第二介质层中，提高金属可靠性，还能更有效避免在填充连通材料阶段时对第二阻挡层造成损伤形成缺陷。通材料阶段时对第二阻挡层造成损伤形成缺陷。通材料阶段时对第二阻挡层造成损伤形成缺陷。

【技术实现步骤摘要】
膜层的形成方法及半导体器件的制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体领域，特别是涉及一种膜层的形成方法及半导体器件的制备方法。

技术介绍

[0002]集成电路(IC：Integrated Circuit)、或称微电路(microcircuit)、微芯片(microchip)、芯片(chip)在电子学中是一种把电路(主要包括半导体设备，也包括被动组件等)小型化的方式，并通常制造在半导体晶圆表面上。芯片内部介质层内布局着导线层，导线层与导线层之间由连通材料层连通，但是，往往导线层的金属材质容易扩散到介质层，造成金属污染，导致器件的可靠性下降。

技术实现思路

[0003]基于此，针对上述问题，本专利技术提供一种膜层的形成方法及半导体器件的制备方法。
[0004]本专利技术提供一种膜层的形成方法，包括：将待处理晶圆置于物理气相沉积腔室中进行化合物膜的物理气相沉积，其中，提供第二元素气体与气态的第一元素单质反应生成所述化合物膜；其中，在进行若干次所述物理气相沉积过程后，对所述物理气相沉积腔室进行预防维护；对所述物理气相沉积腔室进行预防维护之后，在进行后续所述化合物膜的物理气相沉积之前，于所述物理气相沉积腔室内补充第二元素。
[0005]上述膜层的形成方法，对物理气相沉积腔室进行预防维护之后，于物理气相沉积腔室内补充第二元素，使得物理气相沉积腔室在维护后依旧具有充足的第二元素去形成化合物膜，使得化合物膜内具有充足的第二元素，而且工艺简单，易于操作，便于工业化推广，而且使得第二阻挡层能更有效的避免第一导线层的材质扩散到第二介质层中，提高金属可靠性，防止金属污染，避免器件失效，还能更有效避免在填充连通材料阶段时对第二阻挡层造成损伤形成缺陷，还能避免第二阻挡层的厚度太大，避免第一导线层与连通材料层之间的阻值增加。
[0006]在其中一个实施例中，在进行所述化合物膜的物理气相沉积之前，还包括对所述待处理晶圆进行第一元素单质膜的物理气相沉积。
[0007]在其中一个实施例中，所述第一元素包括钛、钽或钨，所述第二元素包括氮，所述化合物包括氮化钛、氮化钽或氮化钨。
[0008]在其中一个实施例中，于所述物理气相沉积腔室内补充所述第二元素，具体包括：在对所述物理气相沉积腔室进行预防维护之后且在进行后续所述化合物膜的物理气相沉积之前，于所述物理气相沉积腔室内提供所述第二元素气体与气态的所述第一元素单质反应使所述物理气相沉积腔室内附着所述化合物膜，以补充所述第二元素。于物理气相沉积腔室内提供第二元素气体与气态的第一元素单质反应使物理气相沉积腔室内附着化合物膜，以补充第二元素，使得物理气相沉积腔室在维护后依旧具有充足的第二元素去形成化
合物膜，使得化合物膜内具有充足的第二元素。
[0009]在其中一个实施例中，在进行物理气相沉积时，还包括通入氩气，用于轰击第一元素靶材进行物理气相沉积，在所述第二元素包括氮时，于所述物理气相沉积腔室内提供所述第二元素气体与气态的所述第一元素单质反应使所述物理气相沉积腔室内附着所述化合物膜，其中，所述第二元素气体的流量介于20sccm～160sccm之间，氩气流量介于6sccm～30sccm之间，直流电功率介于36000W～38000W之间，用于电离氩气产生电浆以轰击第一元素靶材。
[0010]在其中一个实施例中，于所述物理气相沉积腔室内补充第二元素，具体包括：在对所述物理气相沉积腔室进行预防维护之后且在进行后续所述第一元素单质膜的物理气相沉积和所述化合物膜的物理气相沉积之间，于所述物理气相沉积腔室内提供所述第二元素气体与第一元素靶材反应使所述第一元素靶材表面附着所述化合物膜，以补充所述第二元素。于物理气相沉积腔室内提供第二元素气体与第一元素靶材反应使第一元素靶材表面附着化合物膜，以补充第二元素，使得物理气相沉积腔室在维护后依旧具有充足的第二元素去形成化合物膜，使得化合物膜内具有充足的第二元素。
[0011]在其中一个实施例中，在进行物理气相沉积时，还包括通入氩气，用于轰击第一元素靶材进行物理气相沉积，在所述第二元素包括氮时，于所述物理气相沉积腔室内提供所述第二元素气体与第一元素靶材反应使所述第一元素靶材表面附着所述化合物膜，其中，所述第二元素气体的流量介于100sccm～140sccm之间，氩气流量介于6sccm～12sccm之间，直流电功率介于36000W～38000W之间，用于电离氩气产生电浆以轰击第一元素靶材。
[0012]在其中一个实施例中，于所述物理气相沉积腔室内补充第二元素，具体包括：在对所述物理气相沉积腔室进行预防维护之后且在进行后续所述化合物膜的物理气相沉积时，直流电功率增加包括以阶段式增加，在所述直流电功率增加时，提供的所述第二元素气体与第一元素靶材反应使所述第一元素靶材表面附着所述化合物膜，以补充所述第二元素，所述直流电功率用于电离氩气产生电浆以轰击第一元素靶材。直流电功率增加包括以阶段式增加，为第二元素气体与第一元素靶材反应使第一元素靶材表面附着化合物膜提供充足的时间，以补充第二元素，使得物理气相沉积腔室在维护后依旧具有充足的第二元素去形成化合物膜，使得化合物膜内具有充足的第二元素。
[0013]在其中一个实施例中，在进行物理气相沉积时，还包括通入氩气，用于轰击第一元素靶材进行物理气相沉积，在所述第二元素包括氮时，在所述直流电功率增加时，所述第二元素气体的流量介于80sccm～120sccm之间，氩气流量介于6sccm～12sccm之间，直流电功率以阶段式增加，所述直流电功率增加时间介于1s～6s之间，所述阶段的数量包括3个，其中，第1阶段时所述直流电功率介于500W～1500W，第2阶段时所述直流电功率介于10000W～25000W，第3阶段时所述直流电功率介于30000W～40000W，所述第1阶段的时间大于等于第2阶段的时间。
[0014]本专利技术还提供一种半导体器件的制备方法，包括：提供一半导体结构，所述半导体结构包括：第一介质层，所述第一介质层内具有第一导线层，所述第一介质层的顶面暴露所述第一导线层；第一阻挡层，形成于所述第一介质层和所述第一导线层的顶面；第二介质层，形成于所述第一阻挡层的顶面；凹槽，形成于所述第一阻挡层和所述第二介质层内，所述凹槽暴露所述第一导线层；采用所述膜层的形成方法于所述凹槽内和所述第二介质层顶
面形成第二阻挡层；于所述凹槽内填充连通材料层；于所述第二阻挡层和所述连通材料层的顶面形成第二导线层。
[0015]上述半导体器件的制备方法，采用的膜层的形成方法于凹槽内和第二介质层顶面形成第二阻挡层，上述膜层的形成方法，对物理气相沉积腔室进行预防维护之后，于物理气相沉积腔室内补充第二元素，使得物理气相沉积腔室在维护后依旧具有充足的第二元素去形成化合物膜，使得化合物膜内具有充足的第二元素，而且工艺简单，易于操作，便于工业化推广，而且使得第二阻挡层能更有效的避免第一导线层的材质扩散到第二介质层中，提高金属可靠性，防止金属污染，避免器件失效，还能更有效避免在填充连通材料阶段时对第二阻挡层造成损伤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种膜层的形成方法，其特征在于，包括：将待处理晶圆置于物理气相沉积腔室中进行化合物膜的物理气相沉积，其中，提供第二元素气体与气态的第一元素单质反应生成所述化合物膜；其中，在进行若干次所述物理气相沉积过程后，对所述物理气相沉积腔室进行预防维护；对所述物理气相沉积腔室进行预防维护之后，在进行后续所述化合物膜的物理气相沉积之前，于所述物理气相沉积腔室内补充第二元素。2.根据权利要求1所述的膜层的形成方法，其特征在于，在进行所述化合物膜的物理气相沉积之前，还包括对所述待处理晶圆进行第一元素单质膜的物理气相沉积。3.根据权利要求2所述的膜层的形成方法，其特征在于，所述第一元素包括钛、钽或钨，所述第二元素包括氮，所述化合物包括氮化钛、氮化钽或氮化钨。4.根据权利要求2所述的膜层的形成方法，其特征在于，于所述物理气相沉积腔室内补充所述第二元素，具体包括：在对所述物理气相沉积腔室进行预防维护之后且在进行后续所述化合物膜的物理气相沉积之前，于所述物理气相沉积腔室内提供所述第二元素气体与气态的所述第一元素单质反应使所述物理气相沉积腔室内附着所述化合物膜，以补充所述第二元素。5.根据权利要求4所述的膜层的形成方法，其特征在于，在进行物理气相沉积时，还包括通入氩气，用于轰击第一元素靶材进行物理气相沉积，在所述第二元素包括氮时，于所述物理气相沉积腔室内提供所述第二元素气体与气态的所述第一元素单质反应使所述物理气相沉积腔室内附着所述化合物膜，其中，所述第二元素气体的流量介于20sccm～160sccm之间，氩气流量介于6sccm～30sccm之间，直流电功率介于36000W～38000W之间，用于电离氩气产生电浆以轰击第一元素靶材。6.根据权利要求2所述的膜层的形成方法，其特征在于，于所述物理气相沉积腔室内补充第二元素，具体包括：在对所述物理气相沉积腔室进行预防维护之后且在进行后续所述第一元素单质膜的物理气相沉积和所述化合物膜的物理气相沉积之间，于所述物理气相沉积腔室内提供所述第二元素气体与第一元素靶材反应使所述第一元素靶材表面附着所述化合物膜，以补充所述第二元素。7.根据权利要求6所述的膜层的形成方法，其特征在于，在进行物理气相沉积时，还包括通入氩气，用于轰击第一元素靶材进行物理气相沉积，在所述第二元素包括氮时，于所述物理气相沉积腔室内提供...

【专利技术属性】
技术研发人员：王婷，
申请(专利权)人：长鑫存储技术有限公司，
类型：发明
国别省市：