金属填充塞的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种金属填充塞的制备方法。
【背景技术】
[0002] 由于集成电路的制作向超大规模集成电路发展，其内部的电路密度越来越大，随 着芯片中所含元件数量不断增加，实际上就减少了表面连线的可用空间。这一问题的解决 方法是采用多层金属导线设计，也就是利用多层介质层和导电层相互叠加的多层连接，利 用大量的金属填充塞填充的接触开孔（例如接触孔contact hole或通孔via hole等），在 两层金属之间形成电通路。
[0003] 随着半导体元件高度集成化的发展，接触开孔的尺寸减小，深度增加，深宽比不断 增加，使得制备金属填充塞的难度越来越大。例如，在接触开孔中填充金属钨以形成钨塞， 如果将钨直接填充入，接触开孔（此时为接触孔）时，钨会直接沉积在半导体基底（一般材 料为硅）表面上，反应物六氟化钨（WF 6)会直接与硅发生反应，导致对硅的消耗。
[0004] 在现有技术中，在钨填充之前，先在接触开孔的内壁沉积一粘附层和一阻挡层，粘 附层与介质层之间具有良好的粘附性，阻挡层用于防止六氟化钨与底层的硅发生反应。然 而，现有技术的方法并不能保证最终形成的半导体器件具有较好的良率，在钨塞和半导体 基底之间很容易出现缝隙等缺陷。参考图1所不，在图1中，鹤塞10和半导体基底17之间 具有缝隙20,缝隙20影响半导体器件的电学性能。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于，提供一种可靠性高的金属填充塞的制备方法，从而提高器件 的性能。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供一种金属填充塞的制备方法，包括：
[0007] 提供半导体基底，所述半导体基底上形成有一介质层，所述介质层中形成有至少 一接触开孔；
[0008] 在第一压力下，在所述接触开孔的内壁形成一第一保护层；
[0009] 以所述第一保护层为消耗材料形成第一成核层；
[0010] 在第二压力下，在所述第一成核层上形成一第二保护层，所述第二压力大于所述 第一压力；
[0011]以所述第二保护层为消耗材料形成第二成核层；
[0012] 通过填充所述接触开孔在所述第二成核层上形成金属填充塞。
[0013] 可选的，所述第一保护层的材料为硅。
[0014] 可选的，通过提供硅烷气体形成所述第一保护层。
[0015] 可选的，所述第一保护层的厚度为5人~50人。
[0016] 可选的，所述第一压力为2托~10托。
[0017] 可选的，所述第二保护层的材料为硅。
[0018] 可选的，通过提供硅烷气体形成所述第二保护层。
[0019] 可选的，所述第二保护层的厚度为5人~50人。
[0020] 可选的，所述第二压力为15托~45托。
[0021 ] 可选的，所述第一成核层的材料和第二成核层的材料均为钨。
[0022] 可选的，通过提供硅烷气体和六氟化硅气体形成所述第一成核层和第二成核层。
[0023] 可选的，在所述第一压力下，形成所述第一成核层。
[0024] 可选的，在所述第二压力下，形成所述第二成核层。
[0025] 可选的，所述第一保护层和第二保护层均采用化学气相沉积形成。
[0026] 可选的，在所述接触开孔的内壁和所述第一保护层之间，制备一粘附层和一阻挡 层，所述粘附层位于所述阻挡层和介质层之间。
[0027] 可选的，所述粘附层为钛粘附层，所述阻挡层为氮化钛阻挡层。
[0028] 与现有技术相比，本发明提供的金属填充塞的制备方法具有以下优点：
[0029] 在金属填充塞的制备方法中，在第一压力下形成所述第一保护层，所述第一保护 层的均匀性好，形成所述第一成核层的过程不会损伤所述半导体基底，在第二压力下形成 所述第二保护层，所述第二保护层的致密性好，形成所述第二成核层的过程不会损伤所述 半导体基底，在后再形成金属填充塞，可以使得在整个制备方法中都不会损伤所述半导体 基底，从而提高工艺的可靠性。
【附图说明】
[0030] 图1为现有技术中的钨塞的透射电子显微镜图片；
[0031] 图2为本发明一实施例中金属填充塞的制备方法的流程图；
[0032] 图3至图10为本发明一实施例中金属填充塞的制备方法中器件结构的示意图；
[0033] 图11为本发明一实施例中的钨塞的透射电子显微镜图片。
【具体实施方式】
[0034] 发明人对现有技术进行研究发现，虽然现有技术中在半导体基底与钨塞之间形成 一粘附层和一阻挡层，所述粘附层的材料一般为钛，所述阻挡层的材料一般为氮化钛。当在 形成钨的成核层时，需要将六氟化钨气体通入反应腔中，六氟化钨会与钛发生反应，消耗所 述粘附层和阻挡层。当将所述粘附层和阻挡层消耗完后，六氟化钨会进一步与所述半导体 基底的硅发生反应，从而使得在最终形成的器件中，所述半导体基底和钨塞之间存在缝隙。 [0035] 发明人进一步研究发现，可以在形成钨的成核层之间，先在所述阻挡层上形成一 保护层，但仅进行成一层保护层无法保证工艺的可靠性。发明人通过深入研究发现，如果先 在较低的压力下形成第一保护层，以所述第一保护层为消耗材料形成第一成核层；之后，在 较高的压力下，在所述第一成核层上形成一第二保护层，以所述第二保护层为消耗材料形 成第二成核层，可以避免六氟化钨与钛和硅发生反应，从而提出了本发明的金属填充塞的 制备方法。
[0036] 下面将结合示意图对本发明的金属填充塞的制备方法进行更详细的描述，其中表 示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然 实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而 并不作为对本发明的限制。
[0037] 为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能 和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开 发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的 限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费 时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
[0038] 在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要 求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非 精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0039] 本发明提供一种金属填充塞的制备方法，包括如下步骤：
[0040] 步骤S11，提供半导体基底，所述半导体基底上形成有一介质层，所述介质层中形 成有至少一接触开孔；
[0041] 步骤S12,在第一压力下，在所述接触开孔的内壁形成一第一保护层；
[0042] 步骤S13,以所述第一保护层为消耗材料形成第一成核层；
[0043] 步骤S14,在第二压力下，在所述第一成核层上形成一第二保护层，所述第二压力 大于所述第一压力；
[0044] 步骤S15,以所述第二保护层为消耗材料形成第二成核层；
[0045] 步骤S16,通过填充所述接触开孔在所述第二成核层上形成金属填充塞。
[0046] 采用上述制备方法，不会损伤所述半导体基底，可以提高工艺的可靠性。。
[0047] 以下结合图2和图3至图10,具体说明本发明的金属填充塞的制备方法。其中，图 2为本发明一实施例中金属填充塞的制备方法的流程图；图3至图10为本发明一实施例中 金属填充塞的制备方法中器件结构的示意图。
[0048] 首先，进行步骤S11，如图3所示，提供半导体基底100,所述半导体基底100上形 成有一介质层110,所述介质层1〇〇中形成有至少一接触开孔111。在本实施例中，以形成金 属填充塞为钨塞为例进行说明，其中，所述半导体基底100为硅基底，所述半导体基底100 中可以包括有源区和隔离区等结构，所述接触开孔111为接触孔。
[0049] 较佳的，如图4所示，在所述步骤S11和步骤S12之间，制备一粘附层和一阻挡层 120 (所述粘附层为本领域的普通技术人员可以理解的，在图3中未具体示出），所述粘附层 位于所述阻挡层120和介质层110之间。所述粘附层与介质层110之间具有良好的粘附性， 所述阻挡层120