制造具有扩散阻挡层的半导体装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于制造一半导体装置的一扩散阻挡层的方法，该方法包括步骤：形成一绝缘层一金属互连线；蚀刻绝缘层，由此形成一开口以曝露金属互连线的一部分；形成一浸渍层于绝缘层与开口上；形成一扩散阻挡层于浸渍层上；且将一金属层填进开口。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于制造一半导体装置的方法，尤其涉及用于在一半导体装置中制造一扩散阻挡层的方法。
技术介绍
在一半导体装置中，一扩散阻挡层作为延迟扩散至最大程度或防止互连线与一基板间，以及互连线间的化学反应的角色。一稳定的扩散阻挡层是开发一可靠的半导体装置所必须的，然而扩散阻挡层不能很好地防止这种扩散且因此，扩散阻挡层的能力取决于扩散阻挡层在一热处理中的不同条件下可耐用多久。扩散阻挡层有被需要的特性。扩散阻挡应该是热动力稳定的甚至在扩散阻挡层通过被形成于互连线与基板间接触至互连线与基板的情况下。而且扩散阻挡层应该具有绝佳的黏着与低接触电阻，而且扩散阻挡层应该具有对热与机械应力的强容许度，对基板具有一相似的热膨胀系数，且具有绝佳的导电性。最近，因为一半导体装置的集成规模的增加，连接一上互连线与一下互连线的一开口的纵横比(aspect ratio)大幅地增加。一化学气相沉积方法被用作为通过使用一金属，例如一钨(W)层以填补这些具有一大纵横比的接触孔的一方法。以下，经由化学气相沉积方法的使用以形成钨层的过程被表示为CVD钨过程。如以上所提及的CVD钨过程，钨层使用六氟化钨(WF6)作为一前驱物(precursor)，此时一先行地沉积氮化钛(TiN)作为扩散阻挡层的方法被使用以避免前驱物与前驱物分解的成份渗透进入下层。当沉积氮化钛，一物理气相沉积法(PVD)主要被使用；然而最近随着纵横比增加，一化学气相沉积方法(CVD)更经常被使用。图1A与1B为简要地说明经由一传统的CVD钨过程用以形成一金属接触的方法的示意图。参考图1A，一金属间绝缘层12被形成在一下金属互连线11上。接着金属间绝缘层12被蚀刻，由此形成曝露下互连线11的一部分的一开口13。其次，一扩散阻挡层14被沉积在接触孔13与该金属间绝缘层12上，接着一钨层15经由CVD钨过程被沉积于扩散阻挡层14上直至填充该接触孔13。此时扩散阻挡层14通过沉积一钛(Ti)层与一氮化钛(TiN)层而被形成，且当经由CVD方法沉积钨层15时，一源气体使用六氟化钨(WF6)。参考图1B，一化学机械抛光过程(CMP)或一回蚀过程被执行。从此过程，图1A中所示的扩散层14与钨层15仅在该接触孔13内部保留直到金属间绝缘层12的一表面被曝露，于此，一参考数字15A标注一钨塞其为一残余的钨层。钨塞15A作为连接该下金属互连线11与一随后的上金属互连线的一金属接触的角色。其次，另一个氮化钛(TiN)层16被沉积在钨塞15A上作为一黏着层，且一钨层17被沉积在氮化钛层16上。接着，该钨层17和氮化钛层16被图案化，由此形成该上金属互连线。在此传统方法中，氮化钛(TiN)层被作为扩散阻挡层且钛(Ti)层被用作该氮化钛层的一湿层(wetting layer)。因为接触孔的纵横比随着半导体装置的集成规模增加而快速地增加，在扩散阻挡层中需要许多的改变，例如在一存储装置具有一大小等于或小于100nm的情形中，经由一CVD方法直接沉积一薄氮化钛(TiN)层而不沉积一钛(Ti)层的方法被提出以减少接触电阻。然而，在仅沉积氮化钛层的情形中，该氮化钛层与被沉积于氮化钛层下的金属间绝缘层的黏着被恶化。而且因为氮化钛层以岛型成长，难以形成一连续薄层。所以一个不利点是氮化钛层应该以超过一预定厚度的厚度被沉积以形成连续薄层。另外，接触电阻的增加并非是可避免的因为电阻率随着氮化钛层的厚度增加而增加。即是，经由CVD方法所沉积的氮化钛层具有比钨层，即一主埋金属(main burying metal)高的电阻率，因此导致接触电阻的增加。而且该接触电阻增加较大的程度因为假如氮化钛层的厚度变得较厚以确保该氮化钛层所设想的角色，即作为扩散阻挡层的角色，具有一高电阻率的一物质被厚地沉积。如上提及的接触电阻的增加可造成接触电阻随着接触孔的纵横比增加而增加较大的程度的问题。依此，有必要尽可能薄地沉积扩散阻挡层而不劣化扩散阻挡能力。而且它是改进扩散阻挡层与下层间的黏着的一主要条件。
技术实现思路
因此本专利技术的一目的为提供一种制造具有能确保扩散阻挡能力同时与下层具有绝佳黏着的扩散阻挡层的一半导体装置的方法。依据本专利技术的一观点，提供一种制造一半导体装置的方法，包括步骤形成一绝缘层一金属互连线；蚀刻绝缘层，由此形成一开口以曝露金属互连线的一部分；形成一浸渍层(soaking layer)于绝缘层与开口上；形成一扩散阻挡层于浸渍层上；以及将一金属层填进开口。依据本专利技术的另一观点，提供一种制造一半导体装置的方法，包括步骤形成一绝缘层于一包含硅的一半导体层上；蚀刻绝缘层，由此形成一开口以曝露半导体层的一部分；形成一硅化物层于半导体层的曝露部分上；形成一浸渍层于硅化物层与开口上；形成一扩散阻挡层于浸渍层上；以及将一金属层填进开口。附图说明本专利技术的以上及其他目的与特征将通过以下所给的结合附图的较佳实施例的描述而变得较易了解，其中图1A到1B为剖面图简要地说明经由使用一传统的化学气相沉积方法形成基于钨的一金属接触的一方法；图2A到2D为剖面图说明依据本专利技术的形成氮化钛(TiN)制成的一扩散阻挡层的一方法； 图3A到3D为剖面图说明依据本专利技术的制造形成于一互连线上的一接触的一方法；图4A到4E为剖面图说明依据本专利技术的制造形成于硅上的一接触的一方法；以及图5A到5E为剖面图说明依据本专利技术的制造形成于硅上的一接触的一方法。具体实施例方式以下本专利技术的较佳实施例的详细描述将参考附图被提供。本专利技术的较佳实施例提出制造一薄氮化钛(TiN)扩散阻挡层的方法，扩散阻挡层通过引入使用硼(B)的浸渍技术而能够确保扩散阻挡能力同时与下层具有绝佳黏着。图2A到2D为剖面图说明依据本专利技术的形成氮化钛(TiN)制成的一扩散阻挡层的一方法。参考图2A，对经由四氯化钛(TiCl4)与氨(NH3)间的分子反应形成一氮化钛层的化学气相沉积方法(CVD)，已硼烷(B2H6)22做为一浸渍材料先前地被导入至一基板21，该基板以从大约100℃到大约800℃的一温度范围被加热以产生一反应。此时一腔体的压力被维持于从大约0.1mtorr到大约100torr的范围。参考图2B，当乙硼烷22被导入该腔体，一些浸渍层23被形成于该基板21的表面上。于此，浸渍材料在增加黏着方面起着重要的作用，且在沉积扩散阻挡层前通过预处理该基板21帮助扩散阻挡层以一层一层型式生长。在一表面预处理过程后形成在该基板的表面上的一层被称为一浸渍层。参考图2C，在形成浸渍层23例如硼层后，包含四氯化钛24与氨25的气体被导入基板21。参考2D，假如注入包含四氯化钛24与氨25的气体，氮化钛核均匀地以一快速度被产生在基板21的表面上，因为吸收在基板21表面上的硼会与四氯化钛24快速反应。因此一薄氮化钛层26以从大约1nm到大约10nm的一大小范围被连续地形成。此时氯(Cl)与氢(H)反应的副产品被蒸发。于此，一参考数字27表示这些副产品。依据图2A到2D，氮化钛层26与下层，即浸渍层23的黏着由于氮化钛核的均匀产生与硼的一湿特性而被大幅改进。虽然已硼烷22被示例为形成图2A到2D中浸渍层23的一主要成份，硅烷(SiH4)也可作为形成浸渍层的主要成份。也可能通过使用等离子体执行一预处理过程而形成浸渍层23。预处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
制造一半导体装置的方法，包括步骤：形成一绝缘层一金属互连线；蚀刻绝缘层，由此形成一开口以曝露金属互连线的一部分；形成一浸渍层于绝缘层与开口上；形成一扩散阻挡层于浸渍层上；与将一金属层填进开口。

【技术特征摘要】
KR 2004-5-6 10-2004-00319211.制造一半导体装置的方法，包括步骤形成一绝缘层一金属互连线；蚀刻绝缘层，由此形成一开口以曝露金属互连线的一部分；形成一浸渍层于绝缘层与开口上；形成一扩散阻挡层于浸渍层上；与将一金属层填进开口。2.如权利要求1的方法，其中浸渍层通过使用乙硼烷(B2H6)被形成。3.如权利要求1的方法，其中浸渍层通过使用硅烷(SiH4)被形成。4.如权利要求1的方法，其中浸渍层经由一化学气相沉积方法被形成。5.如权利要求1的方法，其中浸渍层经由一等离子体气氛被形成。6.如权利要求1的方法，其中浸渍层在从大约100℃至大约800℃的一温度范围且从大约0.1mtorr到大约100torr的一压力范围下被形成。7.如权利要求1的方法，其中浸渍层在从大约0℃至大约800℃的一温度范围通过使用一射频功率与一直流电流功率之一直接形成等离子体而被形成。8.如权利要求1的方法，其中形成该浸渍层的步骤包括如下步骤通过使用包括惰性气体的远端等离子体激活浸渍材料；且通过使用所激活的浸渍材料提供一预处理过程。9.如权利要求1的方法，其中扩散阻挡层通过使用选自于氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)、氮化钨(WN)、钨化钛(TiW)与一非晶金属组成的一组中的材料而被形成。10.一种制造一半导体装置的方法，包括步骤形成一绝缘层于包含硅的一半导体层上；蚀刻绝缘层，由此形成一开口以曝露半导体层的一部分；形成一硅化物层于半导体层的曝露部分上；形成一浸渍层于硅化物层与开口上；形成一扩散阻挡层于浸渍层上；与将一金属层填进开口。11.如权利要求10的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄义晟，
申请(专利权)人：海力士半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]