接触孔插塞的制造方法技术

本发明专利技术提供一种接触孔插塞的制造方法，包括提供介电层，其包括多个接触孔插塞，上述多个接触孔插塞穿过上述介电层，以接触多个导电区域。形成穿过上述介电层的开口之后，利用电镀方式，在上述多个导电区域和上述多个接触孔插塞之间形成接触孔插塞阻障层，而上述开口用于形成上述多个接触孔插塞。然后，对上述接触孔插塞阻障层进行处理步骤，以填满上述接触孔插塞阻障层的晶界，因而改善接触孔插塞的电阻。在另一个实施例中，在形成上述介电层之前，利用电镀方式，在上述多个导电区域上形成上述接触孔插塞阻障层。本发明专利技术可以降低接触孔插塞的电阻，且可防止铜材料迁移而和邻近的材料层产生不想要的反应。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，尤其涉及一种接触孔插塞的阻 障层的制造方法。
技术介绍
在提高晶体管性能以及縮小晶体管的尺寸的竞赛中，本领域的专业人士 已对连接晶体管的源/漏极和晶体管上方的不同的金属化层的接触孔插塞做 了许多研究。在改善接触孔插塞的研究中，发现使用铜材料作为接触孔插塞 为一种深具潜力的方法，不但能改善接触孔插塞电阻，而且能改善元件的整 体性能。然而，铜材料的使用仍具有一些有待克服的本质问题，举例来说， 铜材料的迁移特性会与其他的材料发生不想要的反应。图l显示利用铜材料作为接触孔插塞而产生铜迁移问题的解决方式。图1显示具有浅沟槽隔绝物103的衬底101，和形成在衬底101上的元件100。 上述元件100包括栅极介电质105、栅电极107、多个间隙壁109、多个源/ 漏极区111和多个硅化物接触层113。层间介电层(ILD)115，覆盖于元件100。 接着，在层间介电层(ILD)115中形成多个开口。然后，在硅化物接触物113 上形成多个例如由磷钨化钴(CoWP)组成的接触孔插塞阻障层117。接着，在 上述开口中形成阻障层119，并在开口中填满铜材料121。之后，利用例如 化学机械研磨(CMP)方式平坦化上述铜材料121。且上述铜材料121连接到 后续在介电层125中形成的金属线123。上述接触孔插塞阻障层117用以降 低接触孔插塞电阻，且防止上述铜材料121迁移而和硅化物接触层113产生 反应。然而，上述的解决方式，虽然可以改善铜材料作为接触孔插塞所产生的 铜迁移问题，但不能解决自身的其他问题。当在元件中使用接触孔插塞阻障 层117时，则需要进一步改善接触孔插塞阻障层117本身的几个问题。举例 来说，由上述方式形成的接触孔插塞阻障层117，其与其他材料的界面处具有未填满的晶界(grain boundary)。上述未填满的晶界会使得铜材料容易沿此 晶界扩散而使阻障层失效，而降低利用接触孔插塞阻障层117的解决方式所 产生的功效。由于公知铜迁移的解决方式会产生其他问题。因此，在此
中， 有需要一种改良的接触阻障层，以降低接触孔插塞的电阻，且可防止铜材料 迁移而和邻近的材料层产生不想要的反应。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述技术问题而提供一种，包括 下列步骤形成导电区域；在该导电区域上方形成介电层；形成至少一个开 口，穿过该介电层，以暴露出至少一部分该导电区域，该开口包括多个侧壁 和位于该导电区域上方的底部；沿着该开口的该底部选择性形成接触孔插塞 阻障层，该接触孔插塞阻障层包括第一材料；对至少一部分该接触孔插塞阻 障层进行处理步骤，以于该接触孔插塞阻障层中形成第二材料；以及在该接 触孔插塞阻障层上方形成导电材料，并接触该多个侧壁。在本专利技术的一个实施例提供一种，包括形成导电 区域。接着，在上述导电区域上方形成介电层。形成至少一个开口，上述开 口穿过上述介电层到上述导电区域。沿着上述开口的底部选择性形成接触孔 插塞阻障层，且接触上述导电区域，上述接触孔插塞阻障层包括第一材料。 然后，对至少一部分上述接触孔插塞阻障层进行处理步骤，以在上述接触孔 插塞阻障层中形成第二材料。利用导电材料填入上述开口中，以形成上述接 触孔插塞。在所述的中，选择性形成该接触孔插塞阻障层的 步骤至少一部分利用电镀方式进行。在所述的中，该第一材料包括材料，该材料从下 列族群中选择CoW、 CoWB禾t]CoWP。在所述的中，对至少一部分该接触孔插塞阻障层 进行该处理步骤是至少一部分利用硅烷进行。在所述的中，对至少一部分该接触孔插塞阻障层 进行该处理步骤是至少一部分利用氨气进行。6在所述的中，对至少一部分该接触孔插塞阻障层 进行该处理步骤是至少一部分利用锗烷进行。在所述的中，对至少一部分该接触孔插塞阻障层 进行该处理步骤是至少一部分利用硅烷和锗垸的化合物进行。在所述的中，对至少一部分该接触孔插塞阻障层 进行该处理步骤是至少一部分利用硅垸和氨气的化合物进行。在所述的中，对至少一部分该接触孔插塞阻障层 进行该处理步骤是至少一部分利用锗垸和氨气的化合物进行。在所述的中，对至少一部分该接触孔插塞阻障层 进行该处理步骤是至少一部分利用硅垸、锗垸和氨气的化合物进行。本专利技术的另一个实施例提供一种，上述接触孔插 塞接触导电区域，上述方法包括提供导电区域。在上述导电区域上方形成介 电层。在上述导电区域上方形成导电插塞，且穿过上述介电层。在上述导电 区域和上述导电插塞之间形成经过处理的导电层。在所述的中，形成经过处理的该导电层的步骤在 形成该介电层的步骤之前进行。在所述的中，形成经过处理的该导电层的步骤在 形成该介电层的步骤之后进行。在所述的中，经过处理的该导电层包括一种材料，该材料从下列族群中选择CoWGe、 CoWSi、 CoWGeN、 CoWSiN和 CoWGeSiN。在所述的中，经过处理的该导电层包括一种材 料，该材料从下列族群中选择CoWPGe、 CoWPSi、 CoWPGeN、 CoWPSiN 和CoWPGeSiN。在所述的中，经过处理的该导电层包括一种材 料，该材料从下列族群中选择CoWBGe、 CoWBSi、 CoWGeBN、 CoWBSiN 和CoWBGeSiN。本专利技术的又一个实施例提供一种，上述接触孔插 塞穿过介电层以接触两个导电区域，上述方法包括提供导电区域。从上述导 电区域暴露出的多个区域上选择性形成接触孔插塞阻障层，上述接触孔插塞阻障层包括第一材料。接着，通过导入不纯物的方式，将至少一部分上述第 一材料转变成第二材料。在上述导电区域上方形成介电层。在一部分上述导 电区域上方形成至少一个开口，上述开口穿过上述介电层。在上述开口中填 入导电材料。在所述的中，形成该接触孔插塞阻障层的步骤在 形成该介电层之前的步骤进行。在所述的中，形成该接触孔插塞阻障层的步骤在 形成该介电层之后的步骤进行。在所述的中，利用一个或多个实质上包括硅烷、 锗烷和氨气的族群，通过进行至少一部分等离子处理步骤，将至少一部分该 第一材料转变成该第二材料。本专利技术可以降低接触孔插塞的电阻，且可防止铜材料迁移而和邻近的材 料层产生不想要的反应。附图说明图1为公知的元件，其具有未经处理的接触孔插塞阻障层。图2到图8为本专利技术一个实施例的形成接触孔插塞阻障层和接触孔插塞 的工艺剖面图。图9为本专利技术一个实施例的接触孔插塞阻障层，上述接触孔插塞阻障层 接触一部分的硅化物区域。图10到图11为本专利技术一个实施例的接触孔插塞阻障层，上述接触孔插 塞阻障层实质上接触全部的硅化物区域。其中，附图标记说明如下100 元件；101 衬底；103 浅沟槽隔绝物；105 栅极介电质；107 栅电极；109~间隙壁；111 源/漏极区；113 硅化物接触物；115 层间介电层；117 接触孔插塞阻障层;119 阻障层；121 铜材料；123 金属线；125 介电层；200 晶体管；201~衬底；203 浅沟槽隔绝物；205 栅极介电质； 207 栅电极；209 间隙壁；211 源/漏极区；213 硅化物接触物；301 层间介电层；401 开口；501 接触孔插塞阻障层;701 扩散阻障层；703 导电材料；801 接触孔插塞；901 介电层；903 金属线。具体实施例方式以下以各实施例详本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接触孔插塞的制造方法，包括下列步骤：　形成导电区域；　在该导电区域上方形成介电层；　形成至少一个开口，穿过该介电层，以暴露出至少一部分该导电区域，该开口包括多个侧壁和位于该导电区域上方的底部；　沿着该开口的该底部 选择性形成接触孔插塞阻障层，该接触孔插塞阻障层包括第一材料；　对至少一部分该接触孔插塞阻障层进行处理步骤，以于该接触孔插塞阻障层中形成第二材料；以及　在该接触孔插塞阻障层上方形成导电材料，并接触该多个侧壁。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘重希，余振华，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]