CN101017793B - 一种扩散阻挡层的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种扩散阻挡层的制作方法。现有的扩散阻挡层中的金属膜和该金属对应的氮化物膜均通过物理溅射方法生成，故难以形成良好的物理形貌，易导致后续制作的接触孔插塞形成孔洞而造成半导体器件的不良。采用本发明的扩散阻挡层的制作方法，其中，该扩散阻挡层由一金属膜和一该金属膜对应的氮化物膜组成，该方法先在具有接触孔的晶圆上淀积金属膜，接着利用氮等离子体对该金属膜进行氮化处理，以在该金属膜表面上生成一该金属膜对应的氮化物膜，最后进行退火处理。采用本发明的方法可形成具有良好物理形貌的扩散阻挡层，方便了后续接触孔插塞的制作，可大大提高半导体器件的性能。

Description

一种扩散阻挡层的制作方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种扩散阻挡层的制作方法。
背景技术
在填充接触孔形成金属插塞前，为避免金属扩散或迁移进硅或二氧化硅里形成深能级而影响半导体器件的性能，故需先在该接触孔上制成一可阻挡金属扩散至硅或二氧化硅中的扩散阻挡层。
钛/氮化钛膜为现今通常使用的扩散阻挡层，在制作该扩散阻挡层时，需先利用金属离化溅射技术，使钛离子在衬底底部偏压作用下，边淀积边轰击，从而形成具有较好物理形貌的钛膜；或者先使用普通物理气相沉积技术淀积钛膜，再利用惰性气体离子轰击钛膜，从而形成具有较好物理形貌的钛膜。然后，在该钛膜上制备氮化钛膜，在制备氮化钛膜时需先在氮气中将钛靶材氮化，然后通过普通的物理溅射方法溅射出氮化钛薄膜，并沉积在衬底硅片上。
通过上述普通物理溅射方法制备的扩散阻挡层易在接触孔的入口处形成如图1所示的悬垂物1，后续在接触孔中制作插塞时易形成如图2所示的空洞2，如此将会影响半导体器件的性能。另外制作步骤繁多，降低了生产效率。
为克服上述使用普通物理溅射方法制备的氮化钛膜时所遇到的问题，可使用金属氧化物化学气相沉积(MOCVD)制成具有良好物理形貌的氮化钛膜，但是，金属氧化物化学气相沉积所用到设备和原材料均十分昂贵，且其产能又低，无法满足大规模的工业生产的需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种扩散阻挡层的制作方法，通过所述方法可形成具有较佳物理形貌的扩散阻挡层。
本发明的目的是这样实现的：一种扩散阻挡层的制作方法，该扩散阻挡层由一金属膜和一该金属膜对应的氮化物膜组成，该方法包括以下步骤：(1)在具有接触孔的晶圆上淀积金属膜；(2)利用氮等离子体对该金属膜进行氮化处理，以在该金属膜表面上生成一该金属膜对应的氮化物膜；(3)进行退火处理。
在上述的扩散阻挡层的制作方法中，在步骤(1)中，通过金属离化溅射方法来进行。
在上述的扩散阻挡层的制作方法中，在步骤(1)中，通过普通物理溅射方法淀积金属膜，然后再通过惰性气体离子轰击该金属钛。
在上述的扩散阻挡层的制作方法中，在步骤(2)中，其处理温度低于100摄氏度，且在晶圆衬底上形成用于对氮离子进行定向的偏压。
在上述的扩散阻挡层的制作方法中，步骤(2)和步骤(3)在同一工艺腔体中进行。
在上述的扩散阻挡层的制作方法中，在步骤(3)中，退火温度低于400摄氏度，退火时间小于1分钟。
在上述的扩散阻挡层的制作方法中，该金属膜为钛膜。
在上述的扩散阻挡层的制作方法中，该金属膜对应的氮化物为氮化钛。
与现有的扩散阻挡层中金属膜和该金属膜对应的氮化物膜均使用物理溅射方法制作相比，本发明先通过物理溅射方法制成金属膜，然后对该金属膜进行氮化处理，最后进行退火处理形成了具有较佳物理形貌的扩散阻挡层，避免了后续制作接触孔插塞时产生孔洞，大大提高了半导体器件的性能，另可简化工艺步骤，提高生产效率。
附图说明
本发明的扩散阻挡层的制作方法由以下的实施例及附图给出。
图1为通过现有的扩散阻挡层的制作方法制成扩散阻挡层后晶圆的剖视图；
图2为在图1所示的扩散阻挡层上制成接触孔插塞后晶圆的剖视图；
图3为本发明的扩散阻挡层的制作方法的实施例的流程图。
具体实施方式
以下将对本发明的扩散阻挡层的制作方法作进一步的详细描述。
如图3所示，本发明的扩散阻挡层的制作方法首先进行步骤S30，在具有接触孔的晶圆上淀积钛膜。在本实施例中，可通过金属离化溅射方法来淀积钛膜，或者通过普通物理溅射方法淀积钛膜，然后再通过惰性气体离子轰击所述的钛膜。接着继续步骤S31。
在步骤S31中，对所述的钛膜进行氮化处理，以在所述的钛膜表面上生成一氮化钛膜。在本实施例中，氮化处理的温度低于100摄氏度，且在晶圆衬底上形成用于对氮离子进行定向的偏压。接着继续步骤S32。
在步骤S32中，进行在线退火处理。在本实施例中，退火温度低于400摄氏度，处理时间小于1分钟，且在和步骤S31同一工艺腔中进行。
综上所述，本发明的扩散阻挡层的制作方法先通过物理溅射方法制成金属膜，然后对所述的金属膜进行氮化处理，最后进行在线退火处理来形成具有较佳物理形貌的扩散阻挡层，避免了后续制作接触孔插塞时产生孔洞，大大提高了半导体器件的性能，另可简化工艺步骤，提高生产效率。

Claims (5)

1.一种扩散阻挡层的制作方法，该扩散阻挡层由一金属膜和一该金属膜对应的氮化物膜组成，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）在具有接触孔的晶圆上通过普通物理溅射方法来淀积金属膜，然后再通过惰性气体离子轰击该金属膜，所述金属膜为金属钛膜；
（2）利用氮等离子体对该金属膜进行氮化处理，以在该金属膜表面上生成一该金属膜对应的氮化物膜，所述氮化物膜为氮化钛膜；以及
（3）进行退火处理。
2.如权利要求1所述的扩散阻挡层的制作方法，其特征在于，在步骤（1）中，通过金属离化溅射方法来进行。
3.如权利要求1所述的扩散阻挡层的制作方法，其特征在于，在步骤（2）中，其处理温度低于100摄氏度，且在晶圆衬底上形成用于对氮离子进行定向的偏压。
4.如权利要求1所述的扩散阻挡层的制作方法，其特征在于，步骤（2）和步骤（3）在同一工艺腔体中进行。
5.如权利要求1所述的扩散阻挡层的制作方法，其特征在于，在步骤（3）中，退火温度低于400摄氏度，退火时间小于1分钟。 
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