在半导体器件中形成钨插头的方法
专利汇可以提供在半导体器件中形成钨插头的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 揭示在通路孔内形成一个钨插头的一个方法，在包含有通路孔的绝缘膜上顺序形成一个阻挡金属层和一个钨层，在通路孔上边的钨层上形成一个光致抗蚀剂保护层它的大小足够 覆盖 通路孔，用光致抗蚀剂作蚀刻保护层顺序用 各向同性蚀刻 工艺和 各向异性 蚀刻 工艺蚀刻这个钨层，将光致抗蚀剂保护层去掉后，用各向异性蚀刻工艺蚀刻这个钨层的突起部分。，下面是在半导体器件中形成钨插头的方法专利的具体信息内容。
1.一种在半导体器件中形成钨插头的方法，在半导体器件中下部金属 线和上部金属线通过通路孔连接，通路孔是通过蚀刻在半导体器件中的绝 缘膜的一些部分所形成的，此方法包括：
A、在包括有所说通路孔的所说绝缘膜上顺序形成一个阻挡金属层和 一个钨层；
B、在通路孔上边的钨层上形成一个大小足够覆盖所说通路孔的光致 抗蚀剂覆盖层；
C、首先用所说光致抗蚀剂作为蚀刻保护层，用各向同性蚀刻工艺蚀 刻所说钨层；
D、其次用所说光致抗蚀剂作为蚀刻保护层，用各向异性蚀刻工艺蚀 刻第一次刻过的钨层直到阻挡层露出；
E、去掉所说光致抗蚀剂保护层后，再去掉所说钨层上的位于所说通 路孔的上部由于用所说各向同性蚀刻工艺和用所说各向异性蚀刻工艺所 产生的突起部分，这样就在所说通路孔内形成了一个钨插头。
2.如权利要求1所说在半导体器件中形成钨插头的方法，其特征在 于：所说各向同性蚀刻工艺执行时使用的溶剂为HF，HNO3，CH3COOH和极纯的水的混合物。
3.如权利要求1所说在半导体器件中形成钨插头的方法，其特征在 于：所说各向同性蚀刻工艺蚀刻到的厚度超过整个所说钨层厚度的50％ 直到所说钨层被蚀刻到。
4.如权利要求1所说在半导体器件中形成钨插头的方法，其特征在 于：所说各向异性蚀刻工艺执行时使用SF6气体。
5.如权利要求1所说在半导体器件中形成钨插头的方法，其特征在 于：所说钨插头的所说突起部分用各向异性蚀刻工艺除去。
6.如权利要求5所说在半导体器件中形成钨插头的方法，其特征在 于：所说各向异性蚀刻工艺执行时使用SF6气体。
7.一种在半导体器件中形成钨插头的方法，在半导体器件中下部金属 线和上部金属线通过通路孔连接，通路孔是通过蚀刻在半导体器件中的绝 缘膜的一些部分所形成的，所述方法包含：
A、在包括有所说通路孔的所说绝缘膜上顺序形成一个阻挡金属层和 一个钨层；
B、在通路孔上边的所说钨层上形成一个大小足够覆盖所说通路孔的 光致抗蚀剂覆盖层；
C、首先用光致抗蚀剂作为蚀刻保护层，用各向同性蚀刻工艺蚀刻所 说钨层；
D、去掉光致抗蚀剂保护层后，用各向异性蚀刻工艺蚀刻第一次刻过 的钨层直到所说阻挡金属层露出，这样就在所说通路孔内形成了一个钨插 头；
8.如权利要求7所说在半导体器件中形成钨插头的方法，其特征在 于：所说各向同性蚀刻工艺执行时使用的溶剂为HF，HNO3，CH3COOH和极纯的水的混合物。
9.如权利要求7所说在半导体器件中形成钨插头的方法，其特征在 于：所说各向同性蚀刻工艺蚀刻到的厚度超过整个所说钨层厚度的50％ 直到所说钨层被蚀刻到。
10.如权利要求7所说在半导体器件中形成钨插头的方法，其特征在 于：所说各向异性蚀刻工艺执行时使用SF6气体。
本发明涉及在半导体器件中形成钨插头的一种方法，特别是在这样一 种半导体器件中形成一个钨插头，这种半导体器件在其制造程中能使钨填 充在一个通路孔中形成一个小于亚微米的金属线。
随着半导体器件中的金属线的逐渐微米化和多层化，通常形成铝线的 工艺就会产生问题，它不能在亚微米下充分填满通路孔。为了克服这个问 题，在通路孔内形成钨插头的通常方法是在形成通路孔之后在整个结构上 覆盖上一层钨，然后用一种蚀刻工艺来蚀刻这层覆盖的钨。
图1是一个器件的剖面图用于解释按通常方法形成钨插头时为了在通 路孔中减少钨的蚀刻损失钨，没有被过蚀刻的情况。
在薄片1上形成第一个绝缘膜2。在第一个绝缘膜2上形成许多下部金 属线3。在包含有许多下部金属线3的第一个绝缘膜2上形成第二个绝缘膜 4。第二个绝缘膜4的一些部位被蚀刻后露出下部金属线3的任何一个表 面，即形成一个通路孔。钛(Ti)和氮化钛(TiN)被顺序放置以便在包含有 通路孔的第二个绝缘膜4上，形成一个阻挡金属层5。在通路孔内将钨覆在 阻挡金属层5上，然后用一般蚀刻工艺来蚀刻这层钨，便在通路孔内形成 了一个钨插头6F。在图1中， 在一般蚀刻过程中，钨没有被过蚀刻，这是为了得到一个最佳的钨插头 6F。其结果，尽管在通路孔中没有钨的蚀刻损失而能得到一个最佳钨插头 6F，但是因为形状的差异在第二绝缘膜4的表面凹槽上仍有残留钨6A。残 留钨6A在相邻的金属线之间引起桥式效应，对器件的可靠性产生不利影 响。在第二绝缘膜4上形成一个与钨插头6F相连的上部金属线7。
图2是一个器件的剖面图用于解释按通常方法形成钨插头时，为了防 止在相邻的金属线之间引起桥式效应将钨过蚀刻所带来的问题。
在阻挡金属层5形成之前的过程与在图1中所解释的过程是一样的， 通过钨的层压过程和一般蚀刻过程便在通路孔内形成一个钨插头6F。然 而，为了解决在图1中所示的残留钨6A所引起的问题，在一般蚀刻工艺 中采用过腐蚀，这使得钨插头6F的上部严重凹陷，因此导致与后来行成 的上部金属线7错误连接而降低器件的可靠性。此外，当阻挡金属层5被 损坏成所示的5A而减弱第二绝缘膜4与上部金属线7之间的粘接强度， 由于上部金属线7的提升效应而降低器件的可靠性。
本发明的目的是提供在一种半导体器件中形成钨插头的方法该方法 在去掉在绝缘膜表面凹槽中的残留钨的同时，能防止在通路孔中钨的蚀刻 损失。
为达到上述目的，就产生了在半导体器件中形成钨插头的一种方法， 在半导体器件中下部金属线和上部金属线通过通路孔连接，通路孔是通过 蚀刻在半导体器件中绝缘膜的一些部分所形成的，此方法由下组成：
A、在包含有通路孔的绝缘膜上顺序形成一个阻挡金属层和一个钨 层；
B、在通路孔上边的钨层上形成一个大小足够覆盖通路孔的光致抗蚀 剂覆盖层；
C、首先用光致抗蚀剂作为蚀刻保护层，用各向同性蚀刻工艺蚀刻钨 层；
D、其次用光致抗蚀剂作为蚀刻保护层，用各向异性蚀刻工艺蚀刻第 一次刻过的钨层直到阻挡层露出。
E、去掉光致抗蚀剂保护层后，再去掉钨层上的位于通路孔的上部由 于用各向同性蚀刻工艺和用各向异性蚀刻工艺所产生的突起部分，这样就 在通路孔内形成了一个钨插头。
一种在半导体器件中形成钨插头方法，在半导体器件中下部金属线和 上部金属线通过通路孔连接，通路孔是通过蚀刻在半导体器件中的绝缘膜 的一些部分所形成的，所述步骤包括：
A、在包含有通路孔的绝缘膜上顺序形成一个阻挡金属层和一个钨 层；
B、在通路孔上边的钨层上形成一个大小足够覆盖通路孔的光致抗蚀 剂覆盖层；
C、首先用光致抗蚀剂作为蚀刻保护层，用各向同性蚀刻工艺蚀刻钨 层；
D、去掉光致抗蚀剂保护层后，用各向异性蚀刻工艺蚀刻第一次刻过 的钨层直到阻挡金属层露出，这样就在通路孔内形成了一个钨插头；
为了更详细地理解本发明的本质和目的，本说明书下面根据附图详细 描述；
图1和图2表示一个器件的剖面图用于解释形成一个通常钨插头的 工艺过程所产生的问题。
图3A到图3D表示一个器件的剖面图用于解释按本发明的一个实施 例在一个半导体器件中形成一个钨插头的一个方法。
图4A和图4B表示一个器件的剖面图用于解释按本发明的另一个实 施例在一个半导体器件中形成一个钨插头的一个方法。
在附图的几个视图中，相对相似的部分有相似的参考特征。
下面参照附图将对本发明作详细解释。
图3A到图3D表示一个器件的剖面图用于解释按本发明的一个实施 例在一个半导体器件中形成一个钨插头的一个方法。
如图3A，在薄片11上形成第一个绝缘膜12。在第一个绝缘膜12上 形成许多下部金属线13。在包含有许多下部金属线13的第一个绝缘膜 12上形成第二个绝缘膜14。为了露出许多下部金属线13的表面中的一 个，第二个绝 缘膜14的一些部分被蚀刻成一个通路孔。钛(Ti)和氮化钛(TiN)被顺序覆 盖，以便在包含有通路孔的第二个绝缘膜14上形成一个阻挡金属层15。在 阻挡金属层15上覆盖一层钨其厚度足够填满通路孔以形成一个钨层16。在 通路孔上边的钨层16上形成一个大小足够覆盖通路孔的光致抗蚀剂覆盖层 30。
图3B表示一个器件的剖面图，此图中用光致抗蚀剂覆盖层30作为蚀刻 保护层，用各向同性蚀刻工艺蚀刻钨层，直到钨层16被蚀刻到的厚度超过 整个钨层厚度的50％。各向同性蚀刻工艺使用的溶剂为HF，HNO3， CH3COOH和极纯的水按一定的比例混合，钨的蚀刻速度应保持在大约300到 500/分。
图3C表示一个器件的剖面图，经第一次用各向同性蚀刻工艺蚀刻后遗 留下来的钨层16，用光致抗蚀剂覆盖层30作为蚀刻保护层，被第二次蚀刻 直到阻挡金属层15被第二次用各向异性蚀刻工艺蚀刻露出，各向异性蚀刻 工艺使用SF6气体。
参看图3D，去掉光致抗蚀剂覆盖层30后，再去掉钨层16上的位于通路 孔的上部由于用各向同性蚀刻工艺和用各向异性蚀刻工艺所产生的突起部 分，在通路孔内就形成了一个钨插头16F。钨层16上的另外一些突起部分 用使用SF6气体的另一各向异性蚀刻工艺来去掉。然后，将象铝这样的导 电材料覆在上面，用石印工艺和蚀刻工艺使得上金属线17连到钨插头16F 上。
图4A和图4B表示一个器件的剖面图用于解释按本发明的另一个实施例 在一个半导体器件中形成一个钨插头的一个方法。
图4A表示一个器件的剖面图，在此图中与图3B比较光致抗蚀剂覆盖层 30被去掉，它与本发明如图3A和3B所示的实施例实行了相同的工艺操作。
图4B表示一个器件的剖面图，它表示经第一次用各向同性蚀刻工艺蚀 刻后的钨层16用SF6气体各向异性蚀刻工艺蚀刻钨层直到阻挡金属层15露 出，将象铝这样的导电材料覆在上面，用石印工艺和蚀刻工艺使得上金属 线17连到钨插头16F上。
如上所述，按本发明的任一个实施例，可防止在通路孔内钨的蚀刻损 失，同时减少存于绝缘膜表面上的凹槽内的残留钨而形成最佳钨插头。因 此，本发明有很好的效应，它能防止在金属线之间产生桥式效应以及金属 线之间的提升效应。
尽管在一定的程度上详细描述了本发明的最佳实施例，前面的描述也 只是作为本发明原理的例证。很显然本发明并不限于这里所描述和图例所 示的最佳实施例。因此，所有在本发明的实质精神范围内可容易得出的变 化，都应包括在本发明的更进一步的实施例中。
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