一种制备钨通孔的方法技术

本发明专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种制备钨通孔的方法，通过采用氮化硅膜作为金属钨研磨工艺的停止层，以代替传统工艺中的氧化硅膜，由于在研磨工艺中氮化硅膜相对氧化硅具有更高研磨选择比，在完成钨金属研磨工艺后，使得晶圆的表面的厚度具有较好的均匀性，并通过后续高选择比湿法刻蚀工艺，将在钨金属研磨中产生的缺陷如晶圆表面的微划伤、残留的微粒等及剩余的氮化硅膜完全去除，使得在不同密度通孔区域形成的钨栓突出高度近似，便于后续工艺的进行，进而提高产品的良率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及。
技术介绍
目前，在层间介电质研磨工艺后，通过沉积氧化硅膜等工艺，以进行钨通孔的制备，在工艺完成后，得到晶片表面厚度的均匀性都较差，且存在微划伤、表面残留有微粒等缺陷，尤其是通孔密度不同的区域，钨栓的突出高度差异非常大，不仅增大了后续工艺难度，甚至会造成致命的缺陷，进而大大降低了产品的良率。图1-4为现有技术中制备钨通孔的工艺流程结构图，如图1-4所示，进行通孔制备时，于层间介电质层研磨工艺后形成半导体结构1，沉积氧化硅膜11覆盖该半导体结构I的上表面，继续通孔光刻和刻蚀工艺，刻蚀氧化硅膜11至半导体结构I中，于剩余的氧化硅膜12及半导体结构I中形成多个通孔13 ;依次沉积粘着层(图中未标示)和钨金属层充14满所述通孔13，沉积工艺中通孔13的存在导致制备的钨金属层14的上表面上位于通孔13上方的部位形成凹槽15，即钨金属层14的上表面凹凸不平，相应的在后续研磨工艺中会造成晶片表面厚度(残余的氧化硅膜16的厚度)的均匀性较差，且存在微划伤17、表面残留有微粒18等缺陷，尤其是通孔密度不同的区域，钨栓19的突出高度差异非常大，进而会增大后续工艺难度，降低产品良率。中国专利(公开号:CN1193189A)公开了一种半导体器件，具有由非钨材料制成的接触销，以及溅射钨形成的互连图形，其通过接触销与硅衬底连接。钨膜在绝缘膜上，主要有(200)和(211)取向，以减少钨的电阻，在接触销的顶端Ti膜和TiN膜的暴露区域上主要具有(110)取向。其主要是通过干性刻蚀技术进行选择性刻蚀来形成互连图形，并没有公开有关解决通孔金属钨研磨工艺后，如何去除晶片表面厚度的均匀性较差，且存在微划伤、表面残留有微粒等缺陷相关的技术特征。 中国专利(公布号:CN102082119A)公开了一种选择性淀积钨接触孔或通孔的方法，通过采用原子层淀积方法，进行选择性淀积，进而得到高保形、高台阶覆盖率的钨薄膜，以避免不必要的钨的沉积，节省钨材料，进而简化生产工艺，提高生产效率；其主要是通过改进沉积钨的方法，进而达到选择性沉积钨薄膜，进而克服接触孔和通孔出现的孔洞问题，但并没有公开有关解决通孔金属钨研磨工艺后，如何去除晶片表面厚度的均匀性较差，且存在微划伤、表面残留有微粒等缺陷相关的技术特征。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本专利技术公开了，其中，包括以下步骤:于一半导体结构上沉积一氮化物膜，所述氮化物膜覆盖所述半导体结构的上表面；依次采用光刻、刻蚀工艺，回蚀所述氮化物膜至所述半导体结构中，于剩余的氮化物膜和剩余的半导体结构中形成多个通孔；制备粘着层和钨金属层充满所述通孔，并覆盖所述剩余的氮化物膜；继续研磨工艺，部分去除所述粘着层、钨金属层和所述剩余的氮化物膜；去除残余的氮化物膜，形成多个钨栓。上述的制备钨通孔的方法，其中，所述氮化物膜的材质为氮化硅。上述的制备钨通孔的方法，其中，还包括:形成所述多个通孔后，沉积金属扩散阻挡层覆盖剩余的氮化物膜的上表面和所述通孔的底部及其侧壁；去除位于所述剩余的氮化物膜的上表面的氮化物膜，于所述通孔中形成所述粘着层；其中，所述金属扩散阻挡层部分填充所述通孔。上述的制备钨通孔的方法，其中，采用高选择比湿法刻蚀工艺去除所述残余的氮化物膜。上述的制备钨通孔的方法，其中，采用高选择比的研磨工艺部分去除所述钨金属层。综上所述，本专利技术，通过采用氮化硅膜作为金属钨研磨工艺的停止层，以代替传统工艺中的氧化硅膜，由于在研磨工艺中氮化硅膜相对氧化硅具有更高研磨选择比，在 完成钨金属研磨工艺后，使得晶圆的表面的厚度具有较好的均匀性，并通过后续高选择比湿法刻蚀工艺，将在钨金属研磨中产生的缺陷如晶圆表面的微划伤、残留的微粒等及剩余的氮化硅膜完全去除，使得在不同密度通孔区域形成的钨栓突出高度近似，便于后续工艺的进行，进而提高产的良率。附图说明图1-4为现有技术中制备钨通孔的工艺流程结构示意图；图5-9为本专利技术制备钨通孔的方法的工艺流程结构示意图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明:图5-9为本专利技术制备钨通孔的方法的工艺流程结构示意图；如图5-9所示，本专利技术:首先，于半导体结构2的上沉积氮化物膜3如材质为氮化硅等具有较高研磨刻蚀选择比的薄膜，且该氮化物膜全覆盖在半导体结构2的上表面上，形成如图5所示的结构；其中，半导体结构2包括底部介质层21和中间介质层22，中间介质层22覆盖底部介质层21的上表面，氮化物膜2覆盖在中间介质层22的上表面。其次，旋涂光刻胶覆盖氮化物膜2的上表面，曝光、显影后，去除多余的光刻胶后形成通孔光阻，并以该通孔光阻为掩膜回蚀氮化物层3至底部介质层21或中间介质层22中，去除通孔光阻后，于剩余的氮化物层31和剩余的半导体结构2(即剩余的底部介质层和剩余的中间介质层)中形成多个通孔4，即形成如图6所示的结构。之后，沉积金属扩散阻挡层(图中未标示)覆盖通孔4的底部及其侧壁，且该金属扩散阻挡层还覆盖剩余的氮化物层31的上表面，回蚀该金属扩散阻挡层，以去除位于剩余的氮化物层31的上表面上的金属扩散阻挡层，以形成粘着层41 (即为剩余的金属扩散阻挡层)，并继续沉积金属钨层5充满通孔4并覆盖剩余的氮化物层31的上表面；由于通孔4的存在，在金属层5的上表面形成有与通孔4对应位置的凹槽6，即形成如图7所示的结构。采用高选择比钨金属研磨工艺(如CMP)部分去除金属钨层5，于通孔4中形成剩余的金属钨51，同时在上述的研磨工艺中，剩余的氮化物层31和粘着层41也有部分损耗，形成残留的氮化物层32和剩余的粘着层42，且在研磨工艺完成后，会在残留的氮化物层32的上表面形成有微划伤7和表面微粒8等缺陷，后晶片表面厚度均匀性较好但存在微划伤、表面微粒等缺陷，进而形成如图8所示的结构；其中，氮化物层3的材质为氮化硅，由于采用了氮化硅膜作为高选择比通孔钨化学机械研磨的阻挡牺牲层，对于通孔密度不同的区域，不仅可以大幅提高后续形成钨栓的突出高度的一致性，还可以通过改变氮化硅膜的厚度来灵活调整后续形成的通孔钨栓的突出高度。最后，采用高选择比的湿法刻蚀去残留的氮化物层32和部分剩余的粘着层42，形成位于半导体结构中残留的粘着层43及钨栓9，形成如图9所示的结构；其中，由于高选择比湿法刻蚀去除残留的氮化物层32不仅能有效去除钨金属研磨工艺后的于晶圆表面形成的表面微粒8、微划伤7及其他残留物等缺陷，还能保证最终剩下的层间介电质层(剩余的中间介质层23)的厚度不受钨研磨工艺的影响。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术实施例提出，通过采用氮化硅膜作为金属钨研磨工艺的停止层，以代替传统工艺中的氧化硅膜，由于在研磨工艺中氮化硅膜相对氧化硅具有更高研磨选择比，在完成钨金属研磨工艺后，使得晶圆的表面的厚度具有较好的均匀性，并通过后续高选择比湿法刻蚀工艺，将在钨金属研磨中产生的缺陷如晶圆表面的微划伤、残留的微粒等及剩余的氮化硅膜完全去除，使得在不同密度通孔区域形成的钨栓突出高度近似，便于后续工艺的进行，进而提高产的良率。通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本专利技术精神，还可作其他的 转换。尽管上述专利技术提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。对于本领域的技术人员而言，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备钨通孔的方法，其特征在于，包括以下步骤：于一半导体结构上沉积一氮化物膜，所述氮化物膜覆盖所述半导体结构的上表面；依次采用光刻、刻蚀工艺，回蚀所述氮化物膜至所述半导体结构中，于剩余的氮化物膜和剩余的半导体结构中形成多个通孔；制备粘着层和钨金属层充满所述通孔，并覆盖所述剩余的氮化物膜；继续研磨工艺，部分去除所述粘着层、钨金属层和所述剩余的氮化物膜；去除残余的氮化物膜，形成多个钨栓。

【技术特征摘要】
1.一种制备钨通孔的方法，其特征在于，包括以下步骤: 于一半导体结构上沉积一氮化物膜，所述氮化物膜覆盖所述半导体结构的上表面；依次采用光刻、刻蚀工艺，回蚀所述氮化物膜至所述半导体结构中，于剩余的氮化物膜和剩余的半导体结构中形成多个通孔； 制备粘着层和钨金属层充满所述通孔，并覆盖所述剩余的氮化物膜； 继续研磨工艺，部分去除所述粘着层、钨金属层和所述剩余的氮化物膜； 去除残余的氮化物膜，形成多个钨栓。2.根据权利要求1所述的制备钨通孔的方法，其特征在于，所述氮化物膜的材质为氮化...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明华，严钧华，黄耀东，方精训，彭树根，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：