專利名稱：在半導(dǎo)體器件中形成鎢插頭的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在半導(dǎo)體器件中形成鎢插頭的一種方法，特別是在這樣一種半導(dǎo)體器件中形成一個鎢插頭，這種半導(dǎo)體器件在其制造程中能使鎢填充在一個通路孔中形成一個小于亞微米的金屬線。
隨著半導(dǎo)體器件中的金屬線的逐漸微米化和多層化，通常形成鋁線的工藝就會產(chǎn)生問題，它不能在亞微米下充分填滿通路孔。為了克服這個問題，在通路孔內(nèi)形成鎢插頭的通常方法是在形成通路孔之后在整個結(jié)構(gòu)上覆蓋上一層鎢，然后用一種蝕刻工藝來蝕刻這層覆蓋的鎢。


圖1是一個器件的剖面圖用于解釋按通常方法形成鎢插頭時為了在通路孔中減少鎢的蝕刻損失鎢，沒有被過蝕刻的情況。
在薄片1上形成第一個絕緣膜2。在第一個絕緣膜2上形成許多下部金屬線3。在包含有許多下部金屬線3的第一個絕緣膜2上形成第二個絕緣膜4。第二個絕緣膜4的一些部位被蝕刻后露出下部金屬線3的任何一個表面，即形成一個通路孔。鈦(Ti)和氮化鈦(TiN)被順序放置以便在包含有通路孔的第二個絕緣膜4上，形成一個阻擋金屬層5。在通路孔內(nèi)將鎢覆在阻擋金屬層5上，然后用一般蝕刻工藝來蝕刻這層鎢，便在通路孔內(nèi)形成了一個鎢插頭6F。在圖1中，在一般蝕刻過程中，鎢沒有被過蝕刻，這是為了得到一個最佳的鎢插頭6F。其結(jié)果，盡管在通路孔中沒有鎢的蝕刻損失而能得到一個最佳鎢插頭6F，但是因為形狀的差異在第二絕緣膜4的表面凹槽上仍有殘留鎢6A。殘留鎢6A在相鄰的金屬線之間引起橋式效應(yīng)，對器件的可靠性產(chǎn)生不利影響。在第二絕緣膜4上形成一個與鎢插頭6F相連的上部金屬線7。
圖2是一個器件的剖面圖用于解釋按通常方法形成鎢插頭時，為了防止在相鄰的金屬線之間引起橋式效應(yīng)將鎢過蝕刻所帶來的問題。
在阻擋金屬層5形成之前的過程與在圖1中所解釋的過程是一樣的，通過鎢的層壓過程和一般蝕刻過程便在通路孔內(nèi)形成一個鎢插頭6F。然而，為了解決在圖1中所示的殘留鎢6A所引起的問題。在一般蝕刻工藝中采用過腐蝕，這使得鎢插頭6F的上部嚴(yán)重凹陷，因此導(dǎo)致與后來行成的上部金屬線7錯誤連接而降低器件的可靠性。此外，當(dāng)阻擋金屬層5被損壞成所示的5A而減弱第二絕緣膜4與上部金屬線7之間的粘接強度，由于上部金屬線7的提升效應(yīng)而降低器件的可靠性。
本發(fā)明的目的是提供在半導(dǎo)體器件中形成鎢插頭的一種方法該方法在去掉在絕緣膜表面凹槽中的殘留鎢的同時，能防止在通路孔中鎢的蝕刻損失。
為達到上述目的，就產(chǎn)生了在半導(dǎo)體器件中形成鎢插頭的一種方法，在半導(dǎo)體器件中下部金屬線和上部金屬線通過通路孔連接，通路孔是通過蝕刻在半導(dǎo)體器件中絕緣膜的一些部分所形成的，此方法由下組成A.在包含有通路孔的絕緣膜上順序形成一個阻擋金屬層和一個鎢層。
B.在通路孔上邊的鎢層上形成一個大小足夠覆蓋通路孔的光致抗蝕劑覆蓋層。
C.首先用光致抗蝕劑作為蝕刻保護層，用各向同性蝕刻工藝蝕刻鎢層。
D.其次用光致抗蝕劑作為蝕刻保護層，用各向異性蝕刻工藝蝕刻第一次刻過的鎢層直到阻擋層露出。
E.去掉光致抗蝕劑保護層后，再去掉鎢層上的位于通路孔的上部由于用各向同性蝕刻工藝和用各向異性蝕刻工藝所產(chǎn)生的突起部分，這樣就在通路孔內(nèi)形成了一個鎢插頭。
在半導(dǎo)體器件中形成鎢插頭的一種方法，在半導(dǎo)體器件中下部金屬線和上部金屬線通過通路孔連接，通路孔是通過蝕刻在半導(dǎo)體器件中的絕緣膜的一些部分所形成的，所述步驟包括A.在包含有通路孔的絕緣膜上順序形成一個阻擋金屬層和一個鎢層。
B.在通路孔上邊的鎢層上形成一個大小足夠覆蓋通路孔的光致抗蝕劑覆蓋層。
C.首先用光致抗蝕劑作為蝕刻保護層，用各向同性蝕刻工藝蝕刻鎢層。
D.去掉光致抗蝕劑保護層后，用各向異性蝕刻工藝蝕刻第一次刻過的鎢層直到阻擋金屬層露出，這樣就在通路孔內(nèi)形成了一個鎢插頭。
為了更詳細地理解本發(fā)明的本質(zhì)和目的，本說明書下面根據(jù)附圖詳細描述圖1和圖2表示一個器件的剖面圖用于解釋形成一個通常鎢插頭的工藝過程所產(chǎn)生的問題。
圖3A到圖3D表示一個器件的剖面圖用于解釋按本發(fā)明的一個實施例在一個半導(dǎo)體器件中形成一個鎢插頭的一個方法。
圖4A和圖4B表示一個器件的剖面圖用于解釋按本發(fā)明的另一個實施例在一個半導(dǎo)體器件中形成一個鎢插頭的一個方法。
在附圖的幾個視圖中，相對相似的部分有相似的參考特征。
下面參照附圖將對本發(fā)明作詳細解釋。
圖3A到圖3D表示一個器件的剖面圖用于解釋按本發(fā)明的一個實施例在一個半導(dǎo)體器件中形成一個鎢插頭的一個方法。
如圖3A，在薄片11上形成第一個絕緣膜12。在第一個絕緣膜12上形成許多下部金屬線13。在包含有許多下部金屬線13的第一個絕緣膜12上形成第二個絕緣膜14。為了露出許多下部金屬線13的表面中的一個，第二個絕緣膜14的一些部分被蝕刻成一個通路孔。鈦(Ti)和氮化鈦(TiN)被順序覆蓋。以便在含有通路孔第二個絕緣膜14上形成一個阻擋金屬層15。在阻擋金屬層15上覆蓋一層鎢其厚度足夠填滿通路孔以形成一個鎢層16。在通路孔上邊的鎢層16上形成一個大小足夠覆蓋通路孔的光致抗蝕劑覆蓋層30。
圖3B表示一個器件的剖面圖，此圖中用光致抗蝕劑覆蓋層30作為蝕刻保護層，用各向同性蝕刻工藝蝕刻鎢層，直到鎢層16被蝕刻到的厚度超過整個鎢層厚度的50％。各向同性蝕刻工藝使用的溶劑為HF，HNO3，CH3COOH和極純的水按一定的比例混合，鎢的蝕刻速度應(yīng)保持在大約300到500A/min。
圖3C表示一個器件的剖面圖，經(jīng)第一次用各向同性蝕刻工藝蝕刻后遺留下來的鎢層16，用光致抗蝕劑覆蓋層30作為蝕刻保護層，被第二次蝕刻直到阻擋金屬層15被第二次用各向異性蝕刻工藝蝕刻露出，各向異性蝕刻工藝使用SF6氣體。
參看圖3D，去掉光致抗蝕劑覆蓋層30后，再去掉鎢層16上的位于通路孔的上部由于用各向同性蝕刻工藝和用各向異性蝕刻工藝所產(chǎn)生的突起部分，在通路孔內(nèi)就形成了一個鎢插頭16F。鎢層16上的另外一些突起部分用使用SF6氣體的另一各向同性蝕刻工藝來去掉。然后，將象鋁這樣的導(dǎo)電材料覆在上面，用石印工藝和蝕刻工藝使得上金屬線17連到鎢插頭16F上。
圖4A和圖4B表示一個器件的剖面圖用于解釋按本發(fā)明的另一個實施例在一個半導(dǎo)體器件中形成一個鎢插頭的一個方法。
圖4A表示一個器件的剖面圖，在此圖中與圖3B比較光致抗蝕劑覆蓋層30被去掉，它與本發(fā)明如圖3A和3B所示的實施例實行了相同的工藝操作。
圖4B表示一個器件的剖面圖，它表示經(jīng)第一次用各向同性蝕刻工藝蝕刻后的鎢層16用SF6氣體各向異性蝕刻工藝蝕刻鎢層直到阻擋金屬層15露出，將象鋁這樣的導(dǎo)電材料覆在上面，用石印工藝和蝕刻工藝使得上金屬線17連到鎢插頭16F上。
如上所述，按本發(fā)明的任一個實施例，可防止在通路孔內(nèi)鎢的蝕刻損失，同時減少存于絕緣膜表面上的凹槽內(nèi)的殘留鎢而形成最佳鎢插頭。因此，本發(fā)明有很好的效應(yīng)，它能防止在金屬線之間產(chǎn)生橋式效應(yīng)以及金屬線之間的提升效應(yīng)。
盡管在一定的程度上詳細描述了本發(fā)明的最佳實施例，前面的描述也只是作為本發(fā)明原理的例證。很顯然本發(fā)明并不限于這里所描述和圖例所示的最佳實施例。因此，所有在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi)可容易得出的變化，都應(yīng)包括在本發(fā)明的更進一步的實施例中。
權(quán)利要求
1.在半導(dǎo)體器件中形成鎢插頭的一種方法，在半導(dǎo)體器件中下部金屬線和上部金屬線通過通路孔連接，通路孔是通過蝕刻在半導(dǎo)體器件中的絕緣膜的一些部分所形成的，此方法包括A.在包括有所說通路孔的所說絕緣膜上順序形成一個阻擋金屬層和一個鎢層；B.在通路孔上邊的鎢層上形成一個大小足夠覆蓋所說通路孔的光致抗蝕劑覆蓋層；C.首先用所說光致抗蝕劑作為蝕刻保護層，用各向同性蝕刻工藝蝕刻所說鎢層；D.其次用所說光致抗蝕劑作為蝕刻保護層，用各向異性蝕刻工藝蝕刻第一次刻過的鎢層直到阻擋層露出；E.去掉所說光致抗蝕劑保護層后，再去掉所說鎢層上的位于所說通路孔的上部由于用所說各向同性蝕刻工藝和用所說各向異性蝕刻工藝所產(chǎn)生的突起部分，這樣就在所說通路孔內(nèi)形成了一個鎢插頭。
2.如權(quán)利要求1所說在一個半導(dǎo)體器件中形成一個鎢插頭的方法，其特征在于所說各向同性蝕刻工藝執(zhí)行時使用的溶劑為HF，HNO3，CH3COOH和極純的水的混合物。
3.如權(quán)利要求1所說在一個半導(dǎo)體器件中形成一個鎢插頭的方法，其特征在于所說各向同性蝕刻工藝蝕刻到的厚度超過整個所說鎢層厚度的50％直到所說鎢層被蝕刻到。
4.如權(quán)利要求1所說在一個半導(dǎo)體器件中形成一個鎢插頭的方法，其特征在于所說各向異性蝕刻工藝執(zhí)行時使用SF6氣體。
5.如權(quán)利要求1所說在一個半導(dǎo)體器件中形成一個鎢插頭的方法，其特征在于所說鎢插頭的所說突起部分用各向異性蝕刻工藝除去。
6.如權(quán)利要求5所說在一個半導(dǎo)體器件中形成一個鎢插頭的方法，其特征在于所說各向異性蝕刻工藝執(zhí)行時使用SF6氣體。
7.在半導(dǎo)體器件中形成鎢插頭的一種方法，在半導(dǎo)體器件中下部金屬線和上部金屬線通過通路孔連接，通路孔是通過蝕刻在半導(dǎo)體器件中的絕緣膜的一些部分所形成的，所述方法包含A.在包括有所說通路孔的所說絕緣膜上順序形成一個阻擋金屬層和一個鎢層；B.在通路孔上邊的所說鎢層上形成一個大小足夠覆蓋所說通路孔的光致抗蝕劑覆蓋層；C.首先用光致抗蝕劑作為蝕刻保護層，用各向同性蝕刻工藝蝕刻所說鎢層；D.去掉光致抗蝕劑保護層后，用各向異性蝕刻工藝蝕刻第一次刻過的鎢層直到所說阻擋金屬層露出，這樣就在所說通路孔內(nèi)形成了一個鎢插頭；
8.如權(quán)利要求7所說在一個半導(dǎo)體器件中形成一個鎢插頭的方法，其特征在于所說各向同性蝕刻工藝執(zhí)行時使用的溶劑為HF，HNO3，CH3COOH和極純的水的混合物。
9.如利要求7所說在一個半導(dǎo)體器件中形成一個鎢插頭的方法，其特征在于所說各向同性蝕刻工藝蝕刻到的厚度超過整個所說鎢層厚度的50％直到所說鎢層被蝕刻到。
10.如權(quán)利要求7所說在一個半導(dǎo)體器件中形成一個鎢插頭的方法，其特征在于所說各向異性蝕刻工藝執(zhí)行時使用SF6氣體。
全文摘要
本發(fā)明揭示在通路孔內(nèi)形成一個鎢插頭的一個方法，在包含有通路孔的絕緣膜上順序形成一個阻擋金屬層和一個鎢層，在通路孔上邊的鎢層上形成一個光致抗蝕劑保護層它的大小足夠覆蓋通路孔，用光致抗蝕劑作蝕刻保護層順序用各向同性蝕刻工藝和各向異性蝕刻工藝蝕刻這個鎢層，將光致抗蝕劑保護層去掉后，用各向異性蝕刻工藝蝕刻這個鎢層的突起部分。
文檔編號H01L23/522GK1140332SQ9610558
公開日1997年1月15日 申請日期1996年2月24日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月24日
發(fā)明者樸相勛, 金東錫, 李柱日 申請人:現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)株式會社