本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，具體涉及涉及28納米及28納米以下的接觸孔的制備技術(shù)領(lǐng)域和工藝制程；更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于鎢沉積前的接觸孔表面的處理方法。

背景技術(shù)：

為了滿足器件集成度要求，28納米邏輯電路設(shè)計(jì)中接觸孔(contact)的關(guān)鍵尺寸減低到了40納米以下，接觸孔的深寬比(Aspect Ratio,AR)超過了4:1，這對接觸孔金屬化工藝提出了極大的挑戰(zhàn)。接觸孔金屬化工藝包含鈦襯墊層/氮化鈦?zhàn)钃鯇映练e和鎢化學(xué)氣相沉積兩部分。

具體地，目前，接觸孔段的工藝大致分為以下幾個步驟：1)接觸孔刻蝕；2)接觸孔表面清洗；3)接觸孔金屬填充，其中接觸孔金屬化工藝包含如下六步：

1.沉積前脫氣處理(degas)；

2.表面原位預(yù)清潔處理(pre-clean)；

3.通過離子化金屬等離子(Ionized Metal Plasma,IMP)方式淀積一層鈦膜，形成襯墊層；

4.通過金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積(Metal-Organic,MOCVD)方式淀積一層氮化鈦膜，形成阻擋層；

5.通過脈沖成核法(Pulsed Nucleation Layer,PNL)沉積成核層鎢(nucleation W)；

6.通過化學(xué)氣相沉積生成大塊鎢(bulk W)。

盡管化學(xué)氣相沉積具有優(yōu)良的臺階覆蓋率以及對高深寬比接觸孔無空洞填充能力，但是在28納米技術(shù)節(jié)點(diǎn)由于關(guān)鍵尺寸變小，受接觸孔表面的雜質(zhì)(如含碳聚合物等殘留物)的影響，后續(xù)的沉積前脫氣處理和表面原位預(yù)清潔處理無法完全去除這些雜質(zhì)，在鎢沉積時(shí)觸孔表面有揮發(fā)物析出，阻止鎢沉積的WF6等工藝氣體進(jìn)入接觸孔，從而導(dǎo)致鎢填充的鎢空洞(W void)缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在上述缺陷，提供一種能夠減少接觸孔表面的雜質(zhì)，從而降低鎢沉積后的鎢空洞的用于鎢沉積前的接觸孔表面的處理方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于鎢沉積前的接觸孔表面的處理方法，包括：

第一步驟：對半導(dǎo)體器件晶圓的硅襯底執(zhí)行接觸孔干法刻蝕，形成接觸孔；

第二步驟：對形成的接觸孔進(jìn)行第一次濕法清洗以去除接觸孔表面的雜質(zhì)；

第三步驟：通過離子注入，在接觸孔表面形成的非晶態(tài)層；

第四步驟：對接觸孔進(jìn)行第二次濕法清洗以去除接觸孔表面的殘留雜質(zhì)和接觸孔表面的非晶態(tài)層；

第五步驟：對接觸孔進(jìn)行接觸孔金屬填充。

優(yōu)選地，離子注入通過調(diào)節(jié)注入能量、注入劑量、注入角度和注入旋轉(zhuǎn)次數(shù)中的一種或多種來控制非晶態(tài)層的厚度；其中注入角度介于0～25度之間，注入旋轉(zhuǎn)次數(shù)為2～12。

優(yōu)選地，非晶態(tài)層的厚度介于10～30埃之間。

優(yōu)選地，離子注入中使用的注入離子為Ar+、Xe+、N+和N2+中的一種或多種。

優(yōu)選地，離子注入的溫度為零下100℃至26℃。

優(yōu)選地，第一次濕法清洗使用的化學(xué)試劑為HF、SPM和SC1。

優(yōu)選地，第一次濕法清洗包括：利用HF清洗2分鐘，利用SPM清洗10分鐘，利用SC1清洗5分鐘。

優(yōu)選地，第二次濕法清洗使用的化學(xué)試劑為HF、SPM和SC1。

優(yōu)選地，第二次濕法清洗包括：利用HF清洗2分鐘，利用SPM清洗10分鐘，利用SC1清洗5分鐘。

優(yōu)選地，對接觸孔進(jìn)行接觸孔金屬填充的步驟包括：執(zhí)行沉積前脫氣處理；執(zhí)行表面原位預(yù)清潔處理；通過離子化金屬等離子方式淀積一層鈦膜，形成襯墊層；通過金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積的方式淀積一層氮化鈦膜，形成阻擋層；通過脈沖成核法沉積成核層鎢；通過化學(xué)氣相沉積生成大塊鎢。

本發(fā)明的用于鎢沉積前的接觸孔表面的處理方法能降低鎢沉積后的鎢空洞，從而改善器件的WAT(wafer acceptance test，晶片可接受性測試)和可靠性。

附圖說明

結(jié)合附圖，并通過參考下面的詳細(xì)描述，將會更容易地對本發(fā)明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優(yōu)點(diǎn)和特征，其中：

圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于鎢沉積前的接觸孔表面的處理方法的流程圖。

需要說明的是，附圖用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。注意，表示結(jié)構(gòu)的附圖可能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類似的元件標(biāo)有相同或者類似的標(biāo)號。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚和易懂，下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)描述。

為了檢測鎢填充之后的缺陷，在鎢化學(xué)機(jī)械研磨后的對試驗(yàn)硅片進(jìn)行電子束掃描(Ebeam scan)，對產(chǎn)生鎢空洞的接觸孔數(shù)目進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)?；诮y(tǒng)計(jì)結(jié)果，本發(fā)明提出了一種用于鎢沉積前的接觸孔表面的處理方法，以減少接觸孔表面的雜質(zhì)，從而降低鎢沉積后的鎢空洞。

圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于鎢沉積前的接觸孔表面的處理方法的流程圖。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于鎢沉積前的接觸孔表面的處理方法包括：

第一步驟S1：對半導(dǎo)體器件晶圓的硅襯底執(zhí)行接觸孔干法刻蝕，形成接觸孔；

第二步驟S2：對形成的接觸孔進(jìn)行第一次濕法清洗以去除接觸孔表面的雜質(zhì)；

優(yōu)選地，第一次濕法清洗使用的化學(xué)試劑為HF、SPM和SC1。更優(yōu)選地，第一次濕法清洗包括：利用HF清洗2分鐘，利用SPM清洗10分鐘，利用SC1清洗5分鐘。

第三步驟S3：通過離子注入，在接觸孔表面形成的非晶態(tài)層；從而，使接觸孔表面殘留的聚合物的結(jié)構(gòu)變得疏松，在后續(xù)濕法清洗中易于剝落；

優(yōu)選地，離子注入通過調(diào)節(jié)注入能量、注入劑量、注入角度和注入旋轉(zhuǎn)次數(shù)中的一種或多種來控制非晶態(tài)層的厚度。其中，注入角度介于0～25度之間，注入旋轉(zhuǎn)次數(shù)為2～12。

優(yōu)選地，非晶態(tài)層的厚度介于10～30埃之間。

優(yōu)選地，離子注入中使用的注入離子為Ar+、Xe+、N+和N2+中的一種或多種。優(yōu)選地，離子注入的溫度為零下100℃至26℃。

第四步驟S4：對接觸孔進(jìn)行第二次濕法清洗以去除接觸孔表面的殘留雜質(zhì)和接觸孔表面的非晶態(tài)層；

優(yōu)選地，第二次濕法清洗使用的化學(xué)試劑為HF、SPM和SC1。更優(yōu)選地，第二次濕法清洗包括：利用HF清洗2分鐘，利用SPM清洗10分鐘，利用SC1清洗5分鐘。

第五步驟S5：對接觸孔進(jìn)行接觸孔金屬填充。

優(yōu)選地，對接觸孔進(jìn)行接觸孔金屬填充的步驟包括：1)執(zhí)行沉積前脫氣處理(例如，工藝溫度400℃，工藝時(shí)間5分鐘)；2)執(zhí)行表面原位預(yù)清潔處理(例如，藝時(shí)間2秒)；3)通過離子化金屬等離子方式淀積一層鈦膜，形成襯墊層(例如，工藝溫度180℃，厚度)；4)通過金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積的方式淀積一層氮化鈦膜，形成阻擋層(例如，工藝溫度400℃，厚度)；5)通過脈沖成核法沉積成核層鎢(例如，工藝溫度400℃，厚度)；6)通過化學(xué)氣相沉積生成大塊鎢(例如，工藝溫度400℃，厚度)。

本發(fā)明的用于鎢沉積前的接觸孔表面的處理方法能降低鎢沉積后的鎢空洞，從而改善器件的WAT(wafer acceptance test，晶片可接受性測試)和可靠性。

此外，需要說明的是，除非特別說明或者指出，否則說明書中的術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等描述僅僅用于區(qū)分說明書中的各個組件、元素、步驟等，而不是用于表示各個組件、元素、步驟之間的邏輯關(guān)系或者順序關(guān)系等。

可以理解的是，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而上述實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明。對于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。

而且還應(yīng)該理解的是，本發(fā)明并不限于此處描述的特定的方法、化合物、材料、制造技術(shù)、用法和應(yīng)用，它們可以變化。還應(yīng)該理解的是，此處描述的術(shù)語僅僅用來描述特定實(shí)施例，而不是用來限制本發(fā)明的范圍。必須注意的是，此處的以及所附權(quán)利要求中使用的單數(shù)形式“一個”、“一種”以及“該”包括復(fù)數(shù)基準(zhǔn)，除非上下文明確表示相反意思。因此，例如，對“一個元素”的引述意味著對一個或多個元素的引述，并且包括本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的它的等價(jià)物。類似地，作為另一示例，對“一個步驟”或“一個裝置”的引述意味著對一個或多個步驟或裝置的引述，并且可能包括次級步驟以及次級裝置。應(yīng)該以最廣義的含義來理解使用的所有連詞。因此，詞語“或”應(yīng)該被理解為具有邏輯“或”的定義，而不是邏輯“異或”的定義，除非上下文明確表示相反意思。此處描述的結(jié)構(gòu)將被理解為還引述該結(jié)構(gòu)的功能等效物。可被解釋為近似的語言應(yīng)該被那樣理解，除非上下文明確表示相反意思。

而且，本發(fā)明實(shí)施例的方法和/或系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)可包括手動、自動或組合地執(zhí)行所選任務(wù)。而且，根據(jù)本發(fā)明的方法和/或系統(tǒng)的實(shí)施例的實(shí)際器械和設(shè)備，可利用操作系統(tǒng)通過硬件、軟件或其組合實(shí)現(xiàn)幾個所選任務(wù)。