專利名稱：半導(dǎo)體器件和用于形成半導(dǎo)體器件的互連線的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件和用于形成半導(dǎo)體器件的金屬互連線的方法。
在傳統(tǒng)的集成電路中，一般是采用鋁來連接各種半導(dǎo)件器件。半導(dǎo)體器件埋在絕緣層之下，并且用來構(gòu)成所需電路的互連線是通過設(shè)置在絕緣層上的與該半導(dǎo)體器件相應(yīng)的接觸孔實現(xiàn)的。在形成互連線的工藝中最好是用鋁金屬層，這是因為鋁的電阻率低，并且鋁可以與其下層的絕緣層形成牢固的連接。
但是，由于半導(dǎo)體器件的高密度化，從而使接觸孔尺寸減小，而高寬比(Aspect Ratio)增大。因為鋁的高度差包覆性不好，在金屬互連線形成的工藝中，在接觸孔中可能會發(fā)生短路，使器件的可靠性降低。
一種改進的方法，是使用高度差包覆性好的鎢取代鋁，以作為接觸孔的填埋材料。這時，一般是以SiH4、WF6、H2及Ar氣體的環(huán)境下的化學(xué)氣相沉積法來形成鎢膜。
但是，由于鎢本身的電阻率(約6μΩ·cm至12μΩ·cm)很大，所以器件的響應(yīng)周期的延遲時間增大，即器件的操作速度降低。另外由于鎢的電阻率約高至鋁的6倍至7倍左右，所以鎢一般被用作插塞，即形成鎢插塞后，再在鎢的上部蒸鍍鋁，形成雙重構(gòu)造的金屬互連線，這樣會使工藝變得復(fù)雜。
本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供一種半導(dǎo)體器件的金屬互連線及其形成方法，在使用鎢膜作為傳導(dǎo)的半導(dǎo)體器件的金屬互連線時，可形成具有低電阻率的鎢膜，而能減小響應(yīng)周期的延遲時間。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面提供一種半導(dǎo)體器件，包括一個具有一絕緣層的半導(dǎo)體基底；一個形成于絕緣層中的接觸孔；一個填埋所述接觸孔的第一鎢層，其具有摻雜物以減小其電阻率；一個覆蓋所述第一鎢層的第二鎢層，其具有摻雜物以減小其電阻率。
本發(fā)明另一方面提供一種用于形成半導(dǎo)體器件的互連線的方法，包括以下步驟在一基層上形成一絕緣層；穿過所述絕緣層形成一接觸孔，在所述接觸孔中并在低于450℃溫度的具有硼和磷的氣氛下形成一個第一鎢層；以及在所述第一鎢層之上并在高于450℃的具有硼和磷的氣氛下形成一個第二鎢層。
本發(fā)明的金屬互連線是采用雙層鎢層，并且通過摻雜而使鎢層的電阻率降低，從而使器件的速度得到提高。相對于形成鎢插塞再形成鋁層的方式，其制作工藝也大大簡化。
通過以下結(jié)合附圖的描述，本發(fā)明的上述以及其它目的、優(yōu)點、特征會更清楚。附圖中

圖1A至1C是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的金屬互連線形成方法的剖視圖；圖2表示為實現(xiàn)本發(fā)明的方法所采用的化學(xué)氣相沉積設(shè)備的示意圖；圖3是表示本發(fā)明的鎢互連線形成過程的示意圖。
以下將參照附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。應(yīng)當(dāng)注意到，附圖所示的結(jié)構(gòu)是簡化的形式。實際的器件結(jié)構(gòu)和互連線將在同一基底上包括很多附圖所示的結(jié)構(gòu)。
首先參照圖1A-1C，其表示根據(jù)本發(fā)明形成互連線的方法的一個優(yōu)選實施例。圖1A示出了一個將在其上形成互連線的接觸孔11。上述接觸孔穿過一絕緣層12形成，該絕緣層可形成在一基底(例如硅基底)10上?；?0上可以形成有很多器件。這里，絕緣層12最好是二氧化硅。接觸孔11是采用傳統(tǒng)的光刻和腐蝕技術(shù)形成在絕緣層12內(nèi)的。接著，采用傳統(tǒng)的鈦沉積工藝沉積一鈦層13，其均勻地覆蓋絕緣層12和基底10的被接觸孔11露出的部分。鈦沉積工藝可采用例如物理或化學(xué)氣體相沉積法。采用傳統(tǒng)的鈦沉積工藝，例如物理或化學(xué)氣相沉積法，在鈦層13上沉積一氮化鈦層14。氮化鈦層14沉積之后，隨之進行退火工藝，例如快速熱退火(RTA---rapid thermalannealing)，一般的溫度范圍在500℃至700℃。氮化鈦層14為鈦層13在化學(xué)氣相沉積鎢期間提供一保護阻擋層，并有利于鎢接觸孔的形成。
如圖1B所示，接觸孔11被填埋第一鎢層15a，其覆蓋整個氮化鈦層14。第一鎢層15a由化學(xué)氣相沉積法選擇性地形成，用以選擇性地形成鎢插塞。第二鎢層15b形成在第一鎢層15a之上。由化學(xué)氣相沉積法形成的第二鎢層15b用來形成鎢的互連線。第一鎢層15a的沉積溫度最好低于450℃，而第二鎢層15b的沉積溫度最好高于450℃，以便獲得低電阻和低應(yīng)力。
在上述化學(xué)氣相沉積工藝中，鎢沉積在基底的表面包括把基底放入化學(xué)氣相沉積室中并加熱基底的過程。鎢的沉積過程要利用SiH4、WF6和載體氣體如H2或Ar的混合物。為了減小鎢層15a和15b的電阻率，將B2H6和PH3氣體加入上述SiH4、WF6和載體氣體的混合氣體中。由于硼和磷在鎢層中的均勻分布，使鎢層的電阻率減小一半，即低于約6μΩ·cm。
圖2示意性地表示出實現(xiàn)上述工藝的裝置結(jié)構(gòu)。晶片22放入沉積工藝室20內(nèi)，放在一加熱的臺座21之上。通過一水冷噴射頭23將混有B2H6和PH3的反應(yīng)氣體SiH4、WF6和載體氣體如H2或Ar通入沉積工藝室20內(nèi)。
圖3表示用本發(fā)明的方法形成鎢互連線的過程的示意圖。如圖3所示，當(dāng)晶片22進入裝卸密封室(load lock chamber)31之后，通過一緩沖室32進入一第一沉積室33，并且接觸孔中的第一鎢層15a在低于450℃的沉積溫度下沉積形成。接著，晶片22沉積完第一鎢層之后，通過緩沖室32進入一第二沉積室34，并且第一鎢層15a之上的第二鎢層在高于450℃不溫度下沉積形成。然后，沉積了第二鎢層15b的晶片22再通過緩沖室32回到裝卸密封室31。
最后，如圖1C所示，由于用于形成金屬互連線的光刻工藝中會發(fā)生散射，所以可在第二鎢層15b上沉積一作為防散射層的氮化鈦層16。
以上僅結(jié)合一優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于上述實施例。本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)所附權(quán)利要求及其等效變化來限定。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括一個具有一絕緣層的半導(dǎo)體基底；一個形成于絕緣層中的接觸孔；一個填埋所述接觸孔的第一鎢層，其具有摻雜物以減小其電阻率；一個覆蓋所述第一鎢層的第二鎢層，其具有摻雜物以減小其電阻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中在所述絕緣層和所述第一鎢層之間具有一金屬阻擋層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述第二鎢層的表面具有一防散射層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述第一和第二鎢層的摻雜物包括硼和磷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，形成所述第一和第二鎢層的氣氛包括B2H6和PH3。
6.一種用于形成半導(dǎo)體器件的互連線的方法，包括以下步驟在一基底上形成一絕緣層；穿過所述絕緣層形成一接觸孔，在所述接觸孔中并在低于450℃溫度的具有硼和磷的氣氛下形成一個第一鎢層；以及在所述第一鎢層之上并在高于450℃的具有硼和磷的氣氛下形成一個第二鎢層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，在形成所述第一鎢層之前還包括形成一金屬阻擋層并對所述阻擋層退火的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，在所述第二鎢層上形成有一防散射層。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，形成所述第一和第二鎢層的步驟是在具有B2H6和PH3的氣氛下進行的。
全文摘要
一種半導(dǎo)體器件,包括:一個具有一絕緣層的半導(dǎo)體基底;一個形成于絕緣層中的接觸孔;一個填埋所述接觸孔的第一鎢層,其具有摻雜物以減小其電阻率;一個覆蓋所述第一鎢層的第二鎢層,其具有摻雜物以減小其電阻率。本發(fā)明還涉及這種半導(dǎo)體器件的制造方法。本發(fā)明的金屬互連線采用雙層鎢層,并且通過摻雜而使鎢層的電阻率降低,從而使器件的速度得到提高。相對于形成鎢插塞再形成鋁層的方式,其制作工藝也大大簡化。
文檔編號H01L21/70GK1184335SQ9712298
公開日1998年6月10日 申請日期1997年11月28日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月28日
發(fā)明者張玹珍, 文永和, 權(quán)赫晉 申請人:現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)株式會社