專(zhuān)利名稱(chēng)：低電阻接觸結(jié)構(gòu)及其制造技術(shù)
方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體芯片的制造，具體地，涉及界面連接
(interface )在有源半導(dǎo)體器件和上面的互連之間的中端工藝 (middle-of-the-line )接觸結(jié)構(gòu)及其制造。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體工業(yè)中，由于鵠(W)具有相對(duì)低的電阻、較低的應(yīng)力 和電遷移屬性，因此主要用作中端工藝(MOL)接觸材料。MOL接 觸可以是導(dǎo)電突柱，用作有源半導(dǎo)體器件(或集成電路)(可被稱(chēng)為 前端工藝(FEOL))和其上面的互連或互連結(jié)構(gòu)(可被稱(chēng)為后端工 藝(BEOL))的接觸區(qū)域之間的界面。有源半導(dǎo)體器件的接觸區(qū)域 可由例如硅化物材料制成。MOL接觸通常在電介質(zhì)材料層中形成，
例如在有源半導(dǎo)體器件上面形成的Si02中形成。該電介質(zhì)材料層具有
開(kāi)口，其中形成了MOL接觸，該開(kāi)口延伸到下面的半導(dǎo)體器件的接 觸區(qū)域的表面。
本領(lǐng)域中公知的是，由于大于例如3的高的縱橫比(深度與寬度 的比)和小的特征尺寸(在約O.l微米或更小的量級(jí))，在將W淀積 到電介質(zhì)材料中的開(kāi)口中以形成MOL接觸時(shí)，通常應(yīng)用化學(xué)氣相淀 積(CVD )工藝。該淀積工藝典型地是在兩個(gè)或更多個(gè)步驟中執(zhí)行的， 例如，成核步驟和體填充步驟。
在成核步驟的過(guò)程中，WF6和硅烷，例如SiH4，可以用作前體。 近來(lái)，WF6的還原中使用B2H6,并且可以發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)
WF6 (g) + B2H6 (g) — W (s) + 6 HF (g) + 2 B (s) 式1
在體填充步驟的過(guò)程中，使用WF6和H2，并且可以發(fā)生如下化 學(xué)反應(yīng)WF6 (g) + 3 H2 (g) — W (s) + 6 HF (g) 式2
應(yīng)當(dāng)注意，在上式中，(g)表示氣體，而(s)表示固體，用于指出 在反應(yīng)過(guò)程中使用或產(chǎn)生的化學(xué)材料的狀態(tài)。
由上面的化學(xué)反應(yīng)式1和2，顯而易見(jiàn)，W的CVD淀積工藝可 以產(chǎn)生作為副產(chǎn)物的HF，公知HF對(duì)硅有腐蝕性。為了保護(hù)硅化物 內(nèi)部的硅(Si)抵御腐蝕反應(yīng)，可以在W的CVD淀積之前淀積襯墊 (liner)。此外，襯墊的4吏用可以降低硅化物接觸區(qū)域和CVD淀積 的W接觸之間的接觸電阻，并且可以用作CVD淀積的W和其中生 成接觸開(kāi)口的電介質(zhì)材料之間的粘合層。
本領(lǐng)域中已知多種不同類(lèi)型的襯墊。例如， 一個(gè)廣泛使用的襯墊 可以包括Ti/CVD TiN疊層。Ti(鈦)已知是一種良好的氧"吸收劑" (getter)(即，Ti具有對(duì)于氧的高親和性)，并且因此施加Ti層有 助于清理接觸開(kāi)口的表面氧化物。該疊層還包括在Ti層上面CVD淀 積的TiN層，用于提供接觸開(kāi)口的底部和端角的覆蓋。CVD淀積的 TiN層有助于防止火山缺陷的形成，否則在成核和/或體填充步驟過(guò)程 中暴露的Ti和/或Si與WF6的反應(yīng)將導(dǎo)致該火山缺陷。
盡管Ti/CVD TiN疊層襯墊可以防止半導(dǎo)體器件的硅化物接觸區(qū) 域，諸如源極和/或漏極和/或柵極區(qū)域，與在用于突柱(stud)接觸 的W的CVD淀積過(guò)程中產(chǎn)生的腐蝕性HF接觸，但是該疊層中的 CVD淀積的TiN的存在促進(jìn)了 beta-W的形成，已知beta-W具有高 電阻，引起突柱接觸的整體電阻的增加?？紤]到上文，需要開(kāi)發(fā)將克 服如上文提及的缺點(diǎn)的MOL接觸結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種在半導(dǎo)體器件和后端工藝互連之間 的電介質(zhì)材料層中制造接觸結(jié)構(gòu)的方法。該方法包括在電介質(zhì)材料層 中生成至少一個(gè)接觸開(kāi)口；通過(guò)化學(xué)氣相淀積工藝形成第一TiN膜， 該第一TiN膜對(duì)接觸開(kāi)口加襯；以及通過(guò)物理氣相淀積工藝形成第二 TiN膜，該第二TiN膜對(duì)第一TiN膜加襯。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，形成第二 TiN膜可以包括將TiN層定向'減射 到第一TiN膜上，該TiN層在接觸開(kāi)口的底部具有約IOA至約150 A 的厚度并且在接觸開(kāi)口的側(cè)壁上具有約5 A至約25A的厚度。
根據(jù)另一實(shí)施例，形成第二 TiN膜可以包括將Ti層定向?yàn)R射到 第一 TiN膜上，并隨后通過(guò)淀積后工藝將該Ti層轉(zhuǎn)化為第二 TiN膜。 該淀積后工藝可以包括形成氣體退火處理，該處理使用約5~10原子 %的H2和90 95原子％的N2的氣體混合物，在約500°。~約65(TC的 溫度下處理約15分鐘 約1小時(shí)?？商鎿Q地，淀積后工藝包括執(zhí)行約 5秒 約30秒的H2和N2的形成氣體等離子體處理。
此外，本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種在形成第一 TiN膜之前在 接觸開(kāi)口中淀積Ti襯墊的方法，該Ti襯墊具有范圍從約20 A到約 400 A的厚度。本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)一步提供了一種通過(guò)化學(xué)氣相淀積 工藝?yán)脤?dǎo)電材料，優(yōu)選地是鎢(W)，填充接觸開(kāi)口以形成接觸栓 的方法。
本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種界面連接半導(dǎo)體器件和后端工藝 互連的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)可以包括在電介質(zhì)材料層中的至少一個(gè)接觸開(kāi) 口；沿接觸開(kāi)口形成的第一襯墊，該第一襯墊是化學(xué)氣相淀積(CVD) 的TiN膜并且因此具有CVD-TiN膜的屬性；和在第一襯墊上面形成 的第二村墊，該第二襯墊是物理氣相淀積(PVD)的TiN膜并且因此 具有PVD-TiN膜的屬性。


結(jié)合附圖，由下面的本發(fā)明的詳細(xì)描述，可以更加全面地理解和 認(rèn)識(shí)本發(fā)明，在附圖中
圖1~7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的形成突柱接觸結(jié)構(gòu)的方法的簡(jiǎn) 化圖示；并且
圖8是與傳統(tǒng)形成的突柱接觸結(jié)構(gòu)相比照的根據(jù)本發(fā)明的一個(gè) 實(shí)施例形成的突柱接觸結(jié)構(gòu)的x射線(xiàn)衍射的樣本測(cè)試結(jié)果。
將認(rèn)識(shí)到，出于使說(shuō)明筒化和清楚的目的，附圖中示出的元件沒(méi)有必要依比例繪制。例如，為了清楚，某些元件的尺寸可以相對(duì)于其 他元件放大。
具體實(shí)施例方式
在下面的描述中，闡述了許多具體細(xì)節(jié)，諸如特定的結(jié)構(gòu)、部件、 材料、尺寸、處理步驟和技術(shù)，以便于提供對(duì)本發(fā)明的徹底理解。然 而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明可以實(shí)踐而不需要這些 具體細(xì)節(jié)。在其他實(shí)例中，未詳細(xì)描述公知的結(jié)構(gòu)或處理步驟以避免
使本發(fā)明的描述模糊不清。
在本申請(qǐng)中，術(shù)語(yǔ)"半導(dǎo)體"有時(shí)可用于表示半導(dǎo)體材料或者半導(dǎo)
體材料的組合，包括，例如Si、 SiGe、 SiGeC、 SiC、 Ge合金、GaAs、 InAs、 InP和其他III/V或II/VI族化合物半導(dǎo)體。術(shù)語(yǔ)"半導(dǎo)體襯底" 有時(shí)可用于表示半導(dǎo)體材料的分層結(jié)構(gòu)，例如，Si/SiGe、 Si/SiC、絕 緣體上硅(SOI)或絕緣體上硅鍺(SGOI)等。半導(dǎo)體村底可以是摻 雜的、未摻雜的，或者其中可以包含摻雜的和/或未摻雜的區(qū)域；可以 是應(yīng)變的、非應(yīng)變的，或者其中可以包含應(yīng)變的和/或非應(yīng)變的區(qū)域； 其中可以具有單一結(jié)晶取向或者不同結(jié)晶取向的區(qū)域；以及可以具有 位于其中的一個(gè)或多個(gè)隔離區(qū)域，例如，溝槽隔離區(qū)域或者場(chǎng)氧化物
隔離區(qū)域等。
圖1是半導(dǎo)體器件10的簡(jiǎn)化圖示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例隨后可 以在該半導(dǎo)體器件IO上形成一個(gè)或多個(gè)中端工藝(MOL)突柱接觸 結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體器件10可以是例如場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)。然而，本 發(fā)明不限于此并且可以應(yīng)用于形成其他半導(dǎo)體器件的接觸結(jié)構(gòu)，所述 其他半導(dǎo)體器件例如電容器、二極管、雙極型晶體管、BiCMOS器件、 存儲(chǔ)器器件等。在下文中，為便于參考，半導(dǎo)體器件IO可被稱(chēng)為FET 10。
FET 10可以通過(guò)本領(lǐng)域公知的任何傳統(tǒng)的半導(dǎo)體處理技術(shù)制 造。例如，可以使用淀積、光刻、刻蝕和離子注入等技術(shù)。FET 10 可以在半導(dǎo)體襯底12上形成以包括柵極電介質(zhì)18、柵極導(dǎo)體20、 一對(duì)可選的偏移間隔物22、和源極/漏極區(qū)域24。 FET10還可以包括在 源極/漏極區(qū)域24和/或柵極接觸20上面形成的一個(gè)或多個(gè)接觸區(qū)域 16，在該接觸區(qū)域16上面可以形成突柱接觸結(jié)構(gòu)。接觸區(qū)域16可以 包括硅化物，諸如NiSi、 CoSi2、 TiSi和/或WSix。
圖2是在FET 10上面形成的電介質(zhì)材料層26的簡(jiǎn)化圖示。電 介質(zhì)材料26可以包括在其中形成的一個(gè)或多個(gè)突柱接觸開(kāi)口 28。如 圖2中示出的，突柱接觸開(kāi)口 28可以延伸到硅化物接觸區(qū)域16的頂 部表面并且使該表面暴露。突柱接觸開(kāi)口可以通過(guò)公知的技術(shù)形成， 諸如反應(yīng)性離子刻蝕(RIE)工藝，并且具有基本上垂直的形狀或者 具有如圖2中示出的某種錐度(tapering)。突柱接觸開(kāi)口 28可以具 有例如大于三(3)的高的縱橫比(深度與寬度的比)。然而，本發(fā) 明不限于此，并且可以應(yīng)用于具有更高或更低縱橫比的其他突柱接觸 開(kāi)口。電介質(zhì)材料26可以是多孔的或非多孔的。電介質(zhì)材料26的某 些示例可以包括，但不限于Si02，摻雜的或未摻雜的硅酸鹽玻璃， 包括Si、 C、 O和H原子的C摻雜氧化物(即，有機(jī)硅化物)，熱固 性聚芳醚(polyarylene ether)，或者其多層，氮化硅，氧氮化硅， 或者任何組合，包括其多層?？梢允褂闷渌娊橘|(zhì)材料26。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在形成突柱接觸結(jié)構(gòu)的該階段中，硅 化物接觸區(qū)域16的暴露表面以及接觸開(kāi)口 28中的壁表面可以經(jīng)歷能 夠移除其上可能存在的任何表面氧化物或者刻蝕殘留物的處理工藝。 本發(fā)明中可以使用的適當(dāng)?shù)奶幚砉に嚢ǎ?，Ar濺射和/或與化 學(xué)刻蝕劑接觸。在本發(fā)明的該步驟的過(guò)程中，可能出現(xiàn)接觸開(kāi)口 28 的某種可忽略的擴(kuò)寬。
下一步，如圖3中示出的，可以在突柱接觸開(kāi)口 28中在其暴露 的壁部分上以及在硅化物接觸區(qū)域16的暴露表面上形成"氧吸收劑" 層30。氧吸收劑層30可以是Ti、 W、 Ta或者對(duì)于氧具有高親和性的 任何其他材料的薄層，其中Ti通常是優(yōu)選的?？梢酝ㄟ^(guò)應(yīng)用濺射工 藝，例如，物理氣相淀積(PVD)工藝，淀積氧吸收劑層30等?？?以使用其他的淀積工藝，諸如化學(xué)氣相淀積(CVD)工藝。氧吸收劑層30的厚度可以根據(jù)所使用的淀積工藝以及所使用的材料而變化。 典型地，氧吸收劑層30具有約2 nm 約40 nm的厚度，更典型地， 具有約5 nm 約10 nm的厚度。
下一步，如圖4中示出的，可以形成擴(kuò)散阻擋層40。擴(kuò)散阻擋 層40可以是保形的并且在突柱接觸開(kāi)口 28中在氧吸收劑層30的表 面上形成。擴(kuò)散阻擋層40可以通過(guò)化學(xué)氣相淀積(CVD)工藝淀積。 例如，可以通過(guò)應(yīng)用TDMAT(四-二甲基胺鈦)工藝或者TDEAT(四 -二乙基胺鈦)工藝形成擴(kuò)散阻擋層40。
擴(kuò)散阻擋層40可以典型地具有約2 nm 約10 nm的厚度，更典 型地，具有約5 nm 約8 nm的厚度?？蛇x地，可以在擴(kuò)散阻擋層40 的形成之后，執(zhí)行淀積后形成氣體等離子體處理。擴(kuò)散阻擋層40可 以防止氧吸收劑層30以及下面的可能仍然暴露的部分硅與HF氣體反 應(yīng)，該HF是后續(xù)的CVD淀積W過(guò)程中的副產(chǎn)物并且對(duì)于Ti和Si 是腐蝕性的。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在形成氧吸收劑層30和 擴(kuò)散阻擋層40之后，在填充W突柱接觸之前，可以在突柱接觸開(kāi)口 28中形成TiN層50。如下文詳細(xì)描述的在才艮據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的工 藝之后形成的TiN層50可以減少、消除和/或防止形成W突柱接觸 的工藝過(guò)程中的beta-W的生成，并且因此顯著地減少了與beta-W相 關(guān)聯(lián)的接觸電阻。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可以通過(guò)在Ar和N2的混合氣體環(huán) 境中將Ti定向反應(yīng)性濺射到突柱接觸開(kāi)口 28上，在擴(kuò)散阻擋層40 上面形成TiN層50。換言之，TiN層50可以是PVD淀積的TiN層 并且因此有時(shí)可被稱(chēng)為PVD TiN層。PVD淀積的TiN層可以是非保 形的，并且其在側(cè)壁上的膜厚度通常可以小于在突柱接觸開(kāi)口 28底 部的膜厚度。在底部的膜厚度又可以小于在突柱接觸開(kāi)口 28之上的 場(chǎng)區(qū)中的膜厚度。例如，可以定向?yàn)R射TiN材料以產(chǎn)生TiN膜或?qū)樱?其在突柱接觸開(kāi)口 28底部處厚度為約10 A至約150 A，在突柱接觸 開(kāi)口 28側(cè)壁上厚度為約5 A至25 A。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，可以通過(guò)在最初時(shí)將Ti層定向賊射 到突柱接觸開(kāi)口 28上，在擴(kuò)散阻擋層40上面形成TiN層50。在淀 積Ti之后，可以執(zhí)行淀積后處理工藝，從而將淀積的Ti轉(zhuǎn)化為T(mén)iN。 根據(jù) 一 個(gè)實(shí)施例，該處理工藝可以是使用約5 10原子％的H2和90~95 原子％的N2的混合氣體的形成氣體退火工藝，但是本發(fā)明不限于此， 并且也可以使用低于5原子％或高于10原子％的H2 (和對(duì)應(yīng)的N2 量)實(shí)現(xiàn)相似的結(jié)果。該形成氣體退火工藝可以在約500。C 約650°C 的溫度下執(zhí)行約15分鐘 約1小時(shí)的時(shí)間。然而，本發(fā)明不限于此， 并且可以使用低于500。C或者高于650。C的溫度，以及更長(zhǎng)或更短的
時(shí)間。根據(jù)另一實(shí)施例，該處理工藝可以是在H2和N2的形成氣體環(huán)
境中執(zhí)行約5秒~約30秒的短得多的時(shí)間的等離子體處理，以將淀積 的Ti轉(zhuǎn)化為T(mén)iN。也可以使用其他適當(dāng)?shù)膶⒌矸e的Ti轉(zhuǎn)化為T(mén)iN的 方法。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，突柱接觸開(kāi)口 28中的PVD-TiN層50的 存在可以減少和/或消除在后續(xù)的形成W突柱接觸的步驟中的W的 CVD淀積工藝過(guò)程中beta-W的生成。由于已知beta-W具有高電阻 并且可以另外引起器件性能劣化，因此Beta-W的減少和/或消除可以 改善W突柱接觸的性能。此外，PVD-TiN層50不會(huì)如同CVD-TiN (諸如CVD-TiN 40 )改變那么多，這允許襯墊/阻擋淀積和W的CVD 淀積之間的較長(zhǎng)的排隊(duì)時(shí)間窗口 。
圖6示出了通過(guò)Ti/CVD-TiN/PVD-TiN層的疊層對(duì)突柱接觸開(kāi) 口 28加村墊，并且隨后淀積鴒(W)以形成W突柱接觸60。可以通 過(guò)任何/>知的工藝淀積W，例如，CVD工藝等。W的淀積可以過(guò)填 充突柱接觸開(kāi)口 28以形成鴒層61。該淀積可以采用兩個(gè)或更多個(gè)步 驟，例如上文參考式1和2描述的成核步驟和體填充步驟。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的具有完成的中端工藝突柱 接觸結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。在如圖6中示出的淀積步驟之后，可以通過(guò) 例如任何傳統(tǒng)的平整化技術(shù)，諸如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝，來(lái)移 除突柱接觸開(kāi)口 28上方和上面的過(guò)多的鵠61。接著，可以通過(guò)例如應(yīng)用CMP工藝以及通過(guò)在CMP工藝中應(yīng)用不同類(lèi)型的漿料，移除 電介質(zhì)材料26上面的Ti/CVD-TiN/PVD-TiN (即，PVD-TiN層50、 CVD-TiN層40和Ti層30 )的襯墊疊層。不同的漿料可以適用于移 除不同的襯墊。圖7進(jìn)一步示出了可以在電介質(zhì)材料26上面和突柱 接觸60上形成互連結(jié)構(gòu)70層?；ミB結(jié)構(gòu)70可以包括層間電介質(zhì)材 料71和導(dǎo)電溝槽和/或通孔(via) 72。層間電介質(zhì)材料71可以是與 電介質(zhì)材料26相同或不同的電介質(zhì)，優(yōu)選地是相同的電介質(zhì)?；ミB 結(jié)構(gòu)70可以通過(guò)傳統(tǒng)工藝形成。例如，可以使用傳統(tǒng)的前端通孔 (via-before-line )或后端通孑L (line誦before-via )工藝。在互連結(jié)構(gòu) 70和電介質(zhì)材料26層之間，可以形成電介質(zhì)蓋層(未示出)。
圖8是由根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例制造的適用于突柱接觸結(jié)構(gòu)的 接觸膜疊層測(cè)量的X射線(xiàn)衍射圖案以及由通過(guò)傳統(tǒng)方法制造的接觸 膜疊層測(cè)量的X射線(xiàn)衍射圖案的測(cè)試結(jié)果的示例說(shuō)明。這些衍射圖案 清楚地指示出了在直接淀積在CVD TiN上的CVD W膜上存在 beta-W衍射峰。然而，當(dāng)CVD W膜淀積在PVD TiN上時(shí)，未檢測(cè) 到明顯的beta-W峰，指示出了所形成的W膜中不存在beta-W并且 因此潛在地降低了電阻。
盡管已參考本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例具體示出和描述了本發(fā)明，但是 本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的前提下， 可以在形式和細(xì)節(jié)上進(jìn)行前面的以及其他的修改。因此，本發(fā)明不應(yīng) 限于所描述和說(shuō)明的準(zhǔn)確形式和細(xì)節(jié)，而是應(yīng)在附屬權(quán)利要求的范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種界面連接半導(dǎo)體器件和后端工藝互連的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括電介質(zhì)材料層中的至少一個(gè)接觸開(kāi)口；沿所述接觸開(kāi)口形成的第一襯墊，所述第一襯墊是化學(xué)氣相淀積(CVD)的TiN膜并且因此具有CVD-TiN膜的屬性；和在所述第一襯墊上面形成的第二襯墊，所述第二襯墊是物理氣相淀積(PVD)的TiN膜并且因此具有PVD-TiN膜的屬性。
2. 如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述第二襯墊在所述接觸開(kāi) 口的底部處具有約IO A至約150 A的厚度，并且在所述接觸開(kāi)口的 側(cè)壁處具有約5A至約25A的厚度，并且直接形成在所述第一襯墊上 面，并且可選地，所述第二襯墊包括定向?yàn)R射到所述第一襯墊上面的 非保形的TiN膜，在所述接觸開(kāi)口底部處比在所述接觸開(kāi)口側(cè)壁處 厚。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的結(jié)構(gòu)，其中通過(guò)在所述第一襯墊上 面淀積Ti層形成所述第二襯墊，并且通過(guò)淀積后工藝將所述Ti層轉(zhuǎn) 化為所述第二襯墊，并且a )使用約5~10原子％的H2和90 95原子％的N2的氣體混合物， 在約500。C 約650'C的溫度下，處理約15分鐘~約1小時(shí)，通過(guò)形成 氣體退火的所述淀積后工藝，形成所述第二襯墊，或者b)通過(guò)執(zhí)行約5秒~約30秒的112和N2的形成氣體等離子體的 所述淀積后工藝，形成所述第二襯墊。
4. 如權(quán)利要求l、 2或3所述的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包括在所述第二襯 墊上面的填充以形成接觸突柱的鵠(W)材料的接觸栓，所述接觸突 柱與所述半導(dǎo)體器件的至少一個(gè)接觸區(qū)域接觸，并且可選地，進(jìn)一步包括在所述第一襯墊和環(huán)繞所述接觸開(kāi)口的所述電介質(zhì)材料層之間形成的Ti襯墊，所述Ti襯墊具有約20A至約400A的厚度。
5. —種在半導(dǎo)體器件和后端工藝互連之間的電介質(zhì)材料層中制 造接觸結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括在所述電介質(zhì)材料層中生成至少一個(gè)接觸開(kāi)口； 通過(guò)化學(xué)氣相淀積工藝形成第一 TiN膜，所述第一 TiN膜對(duì)所述接觸開(kāi)口力口4于；以及通過(guò)物理氣相淀積工藝形成第二 TiN膜，所述第二 TiN膜對(duì)所述第一 TiN膜加襯。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中形成所述第二 TiN膜包括將 TiN層定向?yàn)R射到所述第一 TiN膜上，所述TiN層在所述接觸開(kāi)口的 底部處具有范圍從約10 A至約150 A的厚度，并且在所述接觸開(kāi)口 的側(cè)壁上具有從約5 A至約25A的厚度。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的方法，其中形成所述第二TiN膜包 括將Ti層定向?yàn)R射到所述第一 TiN膜上，以及隨后通過(guò)淀積后工藝 將所述Ti層轉(zhuǎn)化為所述第二TiN膜，并且a)所述淀積后工藝包括形成氣體退火處理，所述處理使用約 5 10原子％的112和90 95原子％的N2的氣體混合物，在約50(TC至 約650'C的溫度下，處理約15分鐘~約1小時(shí)，或者b )所述淀積后工藝包括執(zhí)行約5秒至約30秒的112和N2的形成 氣體等離子體處理。
8. 如權(quán)利要求5、 6或7所述的方法，進(jìn)一步包括在形成所述第 一 TiN膜之前在所述接觸開(kāi)口中淀積Ti襯墊，所述Ti襯墊具有范圍 從約20 A至400 A的厚度。
9. 如權(quán)利要求5~8中的任何一個(gè)所述的方法，進(jìn)一步包括用導(dǎo) 電材料，優(yōu)選地是鎢(W)，填充所述接觸開(kāi)口，以形成接觸突柱， 其中所述接觸突柱與所述半導(dǎo)體器件的至少 一個(gè)接觸區(qū)域接觸。
10. 如權(quán)利要求5~9中的任何一個(gè)所述的方法，其中所述半導(dǎo)體 器件是有源半導(dǎo)體器件，諸如FET晶體管、雙極型晶體管、二極管、 電容器、或者存儲(chǔ)器器件。
11. 如權(quán)利要求5~10中的任何一個(gè)所述的方法，其中所述后端 工藝互連包括通孔和溝槽，至少一個(gè)所述通孔與所述接觸結(jié)構(gòu)接觸。
12. —種制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括 制造至少一個(gè)半導(dǎo)體器件；以及制造與所述半導(dǎo)體器件的一個(gè)或多個(gè)接觸區(qū)域界面連接的一個(gè) 或多個(gè)突柱接觸結(jié)構(gòu)，其中所述制造一個(gè)或多個(gè)突柱接觸結(jié)構(gòu)包括 在電介質(zhì)材料層中形成一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口應(yīng)用化學(xué)氣相淀積(CVD)工藝以在至少一個(gè)所述開(kāi)口上生成 第一 TiN襯墊；應(yīng)用物理氣相淀積(PVD)工藝在所述第一 TiN襯墊上生成第 二TiN襯墊；以及在所述第二 TiN襯墊上面用導(dǎo)電材料填充所述至少一個(gè)所述開(kāi)o 。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種在半導(dǎo)體器件和后端工藝互連之間的電介質(zhì)材料層中制造接觸結(jié)構(gòu)的方法。該方法包括在所述電介質(zhì)材料層中生成至少一個(gè)接觸開(kāi)口；通過(guò)化學(xué)氣相淀積工藝形成第一TiN膜，所述第一TiN膜對(duì)所述接觸開(kāi)口加襯；以及通過(guò)物理氣相淀積工藝形成第二TiN膜，所述第二TiN膜對(duì)所述第一TiN膜加襯。還提供了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例制造的接觸結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01L21/68GK101542710SQ200780031776
公開(kāi)日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2007年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月6日
發(fā)明者A·馬丹, P·W·德哈文, S·V·德什潘德, 黃洸漢 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司