專利名稱：穿透硅的通孔填充鎢塞的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路制造工藝方法，特別是涉及一種穿透硅的通孔填充鎢塞的工藝方法。
背景技術(shù)：
在一些半導(dǎo)體器件工藝中會(huì)需要使用到穿透娃的通孔(Through SiliconVias,TSV)的工藝。常規(guī)的TSV做法為首先把TSV圖形刻蝕到所需要的深度，通常在100微米以上。由于所需要刻蝕的深度很大，因此TSV通孔的尺寸都比較大，通常是微米量級(jí)的，比如說(shuō)在2微米左右。但是由于TSV的深寬比還是很高，因此TSV的填充還是需要采用金屬鎢化學(xué)氣相沉積的方式來(lái)進(jìn)行。但是，TSV與常規(guī)半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)的接觸孔尺寸相差很大，現(xiàn)有接觸孔可能是深亞微米的尺寸，比如O. 2微米 O. 3微米，這么小的接觸孔是無(wú)法和TSV一起進(jìn)行填充的。現(xiàn)有工藝中集成TSV和接觸孔的做法是，首先把TSV刻蝕出來(lái)，然后進(jìn)行TSV的鎢填充。TSV的鎢填充采用回刻的辦法。由于每次鎢填充厚度有限，通常厚度小于I微米，防止鎢的應(yīng)力對(duì)硅片造成損傷。因此對(duì)于大尺寸的TSV來(lái)說(shuō)，需要多次填充，每次鎢填充后做一次鎢的回刻，停留在鎢的襯墊層氮化鈦上。等最后TSV中填滿鎢以后，通過(guò)鎢的化學(xué)機(jī)械研磨把表面殘余的鎢和襯墊層去除。然后對(duì)接觸孔進(jìn)行光刻和刻蝕形成圖形，并淀積鎢的襯墊層和鎢，然后進(jìn)行鎢的化學(xué)機(jī)械研磨把硅片表面多余的鎢都去除。如圖1至圖8所示，為現(xiàn)有穿透硅的通孔填充鎢塞的工藝方法的各步驟中的示意圖，現(xiàn)有工藝方法包括如下步驟如圖1所示，首先，提供一表面形成有絕緣層2的硅襯底1，采用光刻刻蝕工藝對(duì)所述絕緣層2和所述硅襯底I進(jìn)行刻蝕形成穿透硅的通孔3，所述穿透硅的通孔3穿透所述絕緣層2并進(jìn)入到所述硅襯底I中。如圖2所示，淀積鎢的襯墊層4，該襯墊層4 一般為氮化鈦。如圖3所示，在所述襯墊層4上淀積鎢層5。該鎢層5的厚度通常小于I微米，防止鶴的應(yīng)力對(duì)娃襯底I造成損傷。如圖4所示，對(duì)所述鎢層5進(jìn)行回刻并停留在所述襯墊層4上。如圖5所示，重復(fù)進(jìn)行鎢淀積使形成的所述鎢層5將所述穿透硅的通孔3填滿。如圖6所示，采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝將所述絕緣層表面的鎢和所述襯墊層4全部去除。最后，填充于所述穿透硅的通孔3的鎢的表面與所述絕緣層表面相平。如圖7所示，采用光刻刻蝕工藝對(duì)所述絕緣層2刻蝕形成接觸孔6，所述接觸孔6位于所述絕緣層2中并和所述硅襯底I表面接觸。如圖8所示，并淀積鎢的襯墊層和鎢對(duì)所述接觸孔6進(jìn)行填充，采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝將所述絕緣層表面的多余的鎢和鎢的襯墊層去除。

由于現(xiàn)有工藝中接觸孔和TSV需要分別進(jìn)行填充，導(dǎo)致工藝復(fù)雜度增加，成本也聞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種穿透硅的通孔填充鎢塞的工藝方法，能實(shí)現(xiàn)穿透硅的通孔和接觸孔的一并填充，從而能使工藝簡(jiǎn)化并降低工藝成本。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的穿透硅的通孔填充鎢塞的工藝方法包括如下步驟步驟一、提供一表面形成有絕緣層的硅襯底，采用光刻刻蝕工藝對(duì)所述絕緣層刻蝕形成接觸孔，所述接觸孔位于所述絕緣層中并和所述硅襯底表面接觸；然后，采用光刻刻蝕工藝對(duì)所述絕緣層和所述硅襯底進(jìn)行刻蝕形成穿透硅的通孔，所述穿透硅的通孔穿透所述絕緣層并進(jìn)入到所述硅襯底中。步驟二、淀積第一襯墊層，所述第一襯墊層位于所述接觸孔和所述穿透硅的通孔的側(cè)壁和底部表面、以及其它區(qū)域的絕緣層表面。步驟三、在所述第一襯墊層上淀積第一層鎢，所述第一層鎢將所述接觸孔完全填充。步驟四、對(duì)所述第一層鎢進(jìn)行第一次回刻，所述第一次回刻停留在所述第一襯墊層上。步驟五、在所述第一次 回刻后形成的表面上淀積第二襯墊層。步驟六、在所述第二襯墊層上淀積第二層鎢；對(duì)所述第二層鎢進(jìn)行第二次回刻，所述第二次回刻停留在所述第二襯墊層上。 步驟七、重復(fù)步驟六直至所述穿透硅的通孔被鎢完全填滿。步驟八、采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝將所述硅襯底上的所述絕緣層表面的鎢、所述第一襯墊層和所述第二襯墊層全部去除。進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟二中淀積的所述第一襯墊層由依次淀積的鈦和氮化鈦組成，所述第一襯墊層的鈦的厚度為50A 500A，所述第一襯墊層的氮化鈦的厚度為
iooA 500A。進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟三中所述第一層鎢的厚度為2000A 4000A。進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟五中所述第二襯墊層為氮化鈦，所述第二襯墊層的厚度為
500 A ιοοοΑ。進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟六中所述第二層鎢的厚度為8000A。本發(fā)明方法能實(shí)現(xiàn)穿透硅的通孔和接觸孔的一并填充，不需要為常規(guī)的接觸孔多進(jìn)行一次鎢的填充，從而能使工藝簡(jiǎn)化并降低工藝成本。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明圖1至圖8是現(xiàn)有穿透硅的通孔填充鎢塞的工藝方法的各步驟中的示意圖；圖9是本發(fā)明實(shí)施例方法流程圖；圖10-圖17是本發(fā)明實(shí)施例方法的各步驟中的示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖9所示，是本發(fā)明實(shí)施例方法流程圖；如圖10至圖17所示，是本發(fā)明實(shí)施例方法的各步驟中的示意圖。本發(fā)明實(shí)施例穿透硅的通孔104填充鎢塞的工藝方法包括如下步驟步驟一、如圖10所示，提供一表面形成有絕緣層102的硅襯底101，采用光刻刻蝕工藝對(duì)所述絕緣層102刻蝕形成接觸孔103，所述接觸孔103位于所述絕緣層102中并和所述硅襯底101表面接觸；然后，采用光刻刻蝕工藝對(duì)所述絕緣層102和所述硅襯底101進(jìn)行刻蝕形成穿透硅的通孔104，所述穿透硅的通孔104穿透所述絕緣層102并進(jìn)入到所述硅襯底101中。步驟二、淀積第一襯墊層105，所述第一襯墊層105位于所述接觸孔103和所述穿透硅的通孔104的側(cè)壁和底部表面、以及其它區(qū)域的絕緣層102表面。所述第一襯墊層105由依次淀積的鈦和氮化鈦組成，所述第一襯墊層105的鈦的厚度為50A 500A，所述第一襯墊層105的氮化鈦的厚度為IOOA 500A。步驟三、在所述第一襯墊層105上淀積第一層鎢106，所述第一層鎢106將所述接觸孔103完全填充。所述第一層鎢106的厚度為2000A 4000A。
·
步驟四、對(duì)所述第一層鎢106進(jìn)行第一次回刻，所述第一次回刻停留在所述第一襯墊層105上。步驟五、在所述第一次回刻后形成的表面上淀積第二襯墊層107。所述第二襯墊層107為氮化鈦，所述第二襯墊層107的厚度為500 A 1000A。步驟六、在所述第二襯墊層107上淀積第二層鎢108 ;對(duì)所述第二層鎢108進(jìn)行第二次回刻，所述第二次回刻停留在所述第二襯墊層107上。所述第二層鎢108的厚度為
δοοοΑο步驟七、重復(fù)步驟六直至所述穿透硅的通孔104被鎢完全填滿。所述鎢即為所述第一層鎢106和多次淀積的所述第二層鎢108。步驟八、采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝將所述硅襯底101上的所述絕緣層102表面的鎢、所述第一襯墊層105和所述第二襯墊層107全部去除?；瘜W(xué)機(jī)械研磨后，填充于所述接觸孔103和所述穿透硅的通孔104的鎢的表面和所述絕緣層102表面相平。以上通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但這些并非構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種穿透硅的通孔填充鎢塞的工藝方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟一、提供一表面形成有絕緣層的硅襯底，采用光刻刻蝕工藝對(duì)所述絕緣層刻蝕形成接觸孔，所述接觸孔位于所述絕緣層中并和所述硅襯底表面接觸；然后，采用光刻刻蝕工藝對(duì)所述絕緣層和所述硅襯底進(jìn)行刻蝕形成穿透硅的通孔，所述穿透硅的通孔穿透所述絕緣層并進(jìn)入到所述硅襯底中； 步驟二、淀積第一襯墊層，所述第一襯墊層位于所述接觸孔和所述穿透硅的通孔的側(cè)壁和底部表面、以及其它區(qū)域的絕緣層表面； 步驟三、在所述第一襯墊層上淀積第一層鎢，所述第一層鎢將所述接觸孔完全填充； 步驟四、對(duì)所述第一層鎢進(jìn)行第一次回刻，所述第一次回刻停留在所述第一襯墊層上； 步驟五、在所述第一次回刻后形成的表面上淀積第二襯墊層； 步驟六、在所述第二襯墊層上淀積第二層鎢；對(duì)所述第二層鎢進(jìn)行第二次回刻，所述第二次回刻停留在所述第二襯墊層上； 步驟七、重復(fù)步驟六直至所述穿透硅的通孔被鎢完全填滿； 步驟八、采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝將所述硅襯底上的所述絕緣層表面的鎢、所述第一襯墊層和所述第二襯墊層全部去除。
2.如權(quán)利要求1所述穿透硅的通孔填充鎢塞的工藝方法，其特征在于步驟二中淀積的所述第一襯墊層由依次淀積的鈦和氮化鈦組成，所述第一襯墊層的鈦的厚度為5OA 500A，所述第一襯墊層的氮化鈦的厚度為IOOA 500A。
3.如權(quán)利要求1所述穿透硅的通孔填充鎢塞的工藝方法，其特征在于步驟三中所述第一層鎢的厚度為2000A 4000A。
4.如權(quán)利要求1所述穿透硅的通孔填充鎢塞的工藝方法，其特征在于步驟五中所述第二襯墊層為氮化鈦，所述第二襯墊層的厚度為500 A ιοοοΑ。
5.如權(quán)利要求1所述穿透硅的通孔填充鎢塞的工藝方法，其特征在于步驟六中所述第二層鎢的厚度為8000A。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種穿透硅的通孔填充鎢塞的工藝方法，包括步驟在形成有絕緣層的硅襯底上形成接觸孔和穿透硅的通孔；淀積第一襯墊層；淀積第一層鎢并將接觸孔完全填充；進(jìn)行第一次回刻并停留在第一襯墊層上；淀積第二襯墊層；淀積第二層鎢，進(jìn)行第二次回刻并停留在第二襯墊層上；重復(fù)步驟六直至穿透硅的通孔被鎢完全填滿；采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝將絕緣層表面的鎢、第一襯墊層和第二襯墊層全部去除。本發(fā)明方法能實(shí)現(xiàn)穿透硅的通孔和接觸孔的一并填充，不需要為常規(guī)的接觸孔多進(jìn)行一次鎢的填充，從而能使工藝簡(jiǎn)化并降低工藝成本。
文檔編號(hào)H01L21/768GK103066009SQ20111031723
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月18日
發(fā)明者陳帆, 陳雄斌, 薛凱, 周克然, 潘嘉, 李 浩 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司