專利名稱：接觸孔中的阻隔層及其制造方法
技術領域：
本發明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種接觸孔中的阻隔層及其制造方法。
背景技術：
在半導體制造中接觸孔工藝是非常重要的一環，接觸孔工藝主要分三個步驟，首先在半導體襯底上形成接觸孔開口，之后形成阻隔層，最后形成金屬層。對于半導體器件而言，接觸孔的接觸電阻是一項重要的電氣特性參數。眾所周知，半導體器件要有良好的電氣特性，接觸孔的接觸電阻要求小，而接觸孔中的阻隔層對接觸孔的接觸電阻有很大的影響。目前，接觸孔中的阻隔層工藝中通常采用Ti/TiN作為接觸孔中的阻隔層，接觸孔中的阻隔層分為兩層，第一層Ti為粘合層，第二層TiN為阻擋層，Ti和TiN均使用物理氣相沉積(PVD)的方式形成。其中，Ti與Si的黏附性好，而且Ti與Si反應生成TiSi2，接觸電阻小，而阻擋層TiN能夠防止Ti在后續的工藝過程中與其他材料發生反應。請參考圖1，其為現有技術中接觸孔中的阻隔層的結構示意圖。如圖1所示，現有技術中接觸孔中的阻隔層I包括Ti層11和TiN層12，其中，Ti層11生長在具有接觸孔開口的半導體基底上，TiN層12生長在Ti層11的上面。接觸孔中的阻隔層I的工藝流程如下:首先，在高真空度的Ti生長腔室中完成Ti沉積，之后，經過緩沖腔到達TiN生長腔室中完成TiN的沉積。在半導體器件的制造過程中發現，接觸孔的接觸電阻并不穩定，經常出現接觸電阻增大的情況，嚴重時甚至出現接觸電阻漂移，影響了半導體器件的電氣特性。為了改善半導體器件的性能，提高半導體器件的可靠性，本領域技術人員一直在尋找導致接觸孔的接觸電阻增大甚至接觸電阻漂移的原因以及其解決方法。
發明內容
本發明的目的在于提供一種接觸孔中的阻隔層及其制造方法，以解決現有的半導體器件的接觸孔的接觸電阻不穩定，影響半導體器件的性能的問題。為解決上述技術問題，本發明提供一種接觸孔中的阻隔層的制造方法，所述接觸孔中的阻隔層的制造方法包括:提供半導體基底，所述半導體基底上具有開口 ；在所述開口上形成Ti層；等離子體轟擊所述Ti層,形成第一 TiN層； 在所述第一 TiN層上形成第二 TiN層。可選的，在所述的接觸孔中的阻隔層的制造方法中，所述Ti層是通過物理氣相沉積工藝形成的。可選的，在所述的接觸孔中的阻隔層的制造方法中，所述物理氣相沉積的溫度為200 O。
可選的，在所述的接觸孔中的阻隔層的制造方法中，形成所述第一 TiN層的腔室與形成所述Ti層的腔室是同一個腔室。可選的，在所述的接觸孔中的阻隔層的制造方法中，所述等離子體為氮氣等離子體。可選的，在所述的接觸孔中的阻隔層的制造方法中，所述第二 TiN層是通過金屬有機化合物化學氣相沉積工藝形成的。本發明還提供一種接觸孔中的阻隔層，所述接觸孔中的阻隔層，包括:Ti 層;形成于所述Ti層上的第一 TiN層；形成于所述第一 TiN層上的第二 TiN層。可選的，在所述的接觸孔中的阻隔層中，所述第一 TiN層的厚度小于50埃。可選的，在所述的接觸孔中的阻隔層中，所述第二 TiN層的厚度為50埃 90埃。發明人研究發現，造成現有的半導體器件的接觸電阻增大的原因在于，接觸孔中的阻隔層中Ti層因破真空暴露在空氣中，導致Ti發生氧化或者吸收水分，使得接觸孔的接觸電阻增大，影響半導體器件的電氣特性。在本發明提供的接觸孔中的阻隔層及其制造方法中，Ti層形成之后，通過等離子體轟擊所述Ti層形成第一 TiN層，從而在所述Ti層表面緊密地覆蓋了一層TiN薄膜，TiN薄膜能夠保護Ti層，避免Ti層在后續的制造工藝中發生氧化或者吸收水分。由此，接觸孔中的阻隔層中的Ti層的性能能夠保持穩定，接觸孔的接觸電阻也不會增大，從而改善了半導體器件的電氣特性，提高了半導體器件的可靠性。
圖1是現有技術中接觸孔中的阻隔層的結構示意圖；圖2是本發明實施例的一種接觸孔中的阻隔層的結構示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施例對本發明提出的接觸孔中的阻隔層及其制造方法作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。現有的半導體器件中，接觸孔的接觸電阻非常不穩定，接觸電阻經常增大，嚴重時甚至導致接觸孔的接觸電阻漂移，影響了半導體器件的電氣特性。發明人對此進行了深入的研究，發現接觸孔的接觸電阻增大的原因在于，接觸孔中的阻隔層工藝中在Ti生長腔室中形成Ti層后需要經過緩沖腔進入TiN生長腔室中形成TiN層，在此過程中緩沖腔或TiN生長腔室發生微漏，以及傳送設備發生故障需要打開腔體，都會發生破真空，Ti層就會暴露在空氣中，而Ti非常容易與空氣中的氧反應生成化合物或者吸收空氣中的水氣，這樣就會改變Ti層的性能，使得接觸孔的接觸電阻增大，嚴重時甚至導致接觸孔的接觸電阻漂移，影響半導體器件的性能。為了解決上述問題，本申請提出了如下技術方案:請參考圖2，其為本發明實施例的一種接觸孔中的阻隔層的結構示意圖。如圖2所示，所述接觸孔中的阻隔層2的制造方法包括:提供半導體基底，所述半導體基底上具有開口 ；在所述開口上形成Ti層21 ;等離子體轟擊所述Ti層21，形成第一 TiN層22 ;在所述第一 TiN層22上形成第二 TiN層23。具體的，在半導體基底上形成開口之后，在具有開口的半導體基底上沉積阻隔層。接觸孔中的阻隔層2的工藝流程具體如下:首先，在高真空度的Ti生長腔室進行物理氣相沉積(PVD)工藝形成Ti層21，物理氣相沉積(PVD)的溫度為200°C。然后，Ti生長腔室通入氮氣(N2)，并使用400kHz的高頻發生器使得氮氣(N2)發生電離形成氮氣(N2)等離子體轟擊Ti層21的表面。在此過程中，氮氣(N2)等離子體和Ti反應生成TiN，由此，在Ti層21表面形成一層很薄的第一 TiN層
22。可見，形成第一 TiN層22的腔室與形成Ti層21的腔室是同一個腔室，在形成Ti層21之后Ti層21的表面立即被一層TiN薄膜緊密覆蓋。最后，經過緩沖腔后進入TiN生長腔室，在TiN生長腔室中通過金屬有機化合物化學氣相沉積(MOCVD)的方式形成第二 TiN層23，從而完成了接觸孔中的阻隔層2的工藝過程。其中，氮氣(N2)等離子體轟擊形成第一 TiN層22的時間是10秒到20秒，形成的第一 TiN層22是一層非常薄的膜層，其厚度一般在50埃以下。優選的，第一 TiN層22的厚度在10埃到30埃之間。第一 TiN層22覆蓋在Ti層21的表面，可以避免Ti發生氧化。同時，由于第一 TiN層22是通過使用氮氣(N2)等離子體轟擊Ti層21表面形成的，第一 TiN層22的均勻性非常好，這也為第二 TiN層23的生長提供了很好的平臺。金屬有機化合物化學氣相沉積(MOCVD)方式形成第二 TiN層23的工藝時間為260秒，第二 TiN層23比第一 TiN層22厚，其厚度為50埃到90埃。相應的，本實施例還提供了一種接觸孔中的阻隔層，請繼續參考圖2，所述接觸孔中的阻隔層2包括:Ti 層 21 ;形成于所述Ti層21上的第一 TiN層22 ；形成于所述第一 TiN層22上的第二 TiN層23。具體的，第一 TiN層22是一層非常薄的膜層，第一 TiN層22的厚度一般小于50埃，優選的，所述第一 TiN層22的厚度在10埃到30埃之間。第一 TiN層22覆蓋在Ti層21的表面上，能夠避免Ti被氧化。第二 TiN層23比第一 TiN層22厚，其厚度在50埃到90埃之間。在接觸孔中的阻隔層2的上面形成接觸孔的金屬層，接觸孔就此完成了。綜上，在本發明實施例提供的接觸孔中的阻隔層及其制造方法中，Ti層的上面增加了一層TiN薄膜，TiN薄膜能夠保護Ti層避免發生氧化，即使之后形成TiN層的工藝過程中設備發生異常導致破真空，也不會改變Ti層的性能。接觸孔的接觸電阻得以保持穩定，不會增大，從而改善了半導體器件的電氣特性，提高了半導體器件的可靠性。上述描述僅是對本發明較佳實施例的描述，并非對本發明范圍的任何限定，本發明領域的普通技術人員根據上述揭示內容做的任何變更、修飾，均屬于權利要求書的保護范圍。
權利要求
1.一種接觸孔中的阻隔層的制造方法，其特征在于，包括: 提供半導體基底，所述半導體基底上具有開口 ； 在所述開口中形成Ti層； 等離子體轟擊所述Ti層，形成第一 TiN層； 在所述第一 TiN層上形成第二 TiN層。
2.如權利要求1所述的接觸孔中的阻隔層的制造方法，其特征在于，所述Ti層是通過物理氣相沉積工藝形成的。
3.如權利要求2所述的接觸孔中的阻隔層的制造方法，其特征在于，所述物理氣相沉積工藝的溫度為200°C。
4.如權利要求1所述的接觸孔中的阻隔層的制造方法，其特征在于，形成所述第一TiN層的腔室與形成所述Ti層的腔室是同一個腔室。
5.如權利要求1所述的接觸孔中的阻隔層的制造方法，其特征在于，所述等離子體為氮氣等離子體。
6.如權利要求1所述的接觸孔中的阻隔層的制造方法，其特征在于，所述第二TiN層是通過金屬有機化合物化學氣相沉積工藝形成的。
7.一種接觸孔中的阻隔層，其特征在于，包括: Ti層； 形成于所述Ti層上的第一 TiN層； 形成于所述第一 TiN層上的第二 TiN層。
8.如權利要求7所述的接觸孔中的阻隔層，其特征在于，所述第一TiN層的厚度小于50埃。
9.如權利要求7所述的接觸孔中的阻隔層，其特征在于，所述第二TiN層的厚度為50埃 90埃。
全文摘要
本發明提供了一種接觸孔中的阻隔層及其制造方法，其中，所述接觸孔中的阻隔層的制造方法包括提供半導體基底，所述半導體基底上具有開口；在所述開口中形成Ti層；等離子體轟擊所述Ti層，形成第一TiN層；在所述第一TiN層上形成第二TiN層。在本發明提供的接觸孔中的阻隔層及其制造方法中，Ti層形成之后，通過等離子體轟擊所述Ti層形成第一TiN層，從而在所述Ti層表面緊密地覆蓋了一層TiN薄膜，TiN薄膜能夠保護Ti層，避免Ti層在后續的制造工藝中發生氧化或者吸收水分。由此，接觸孔中的阻隔層中的Ti層的性能能夠保持穩定，接觸孔的接觸電阻也不會增大，從而改善了半導體器件的電氣特性，提高了半導體器件的可靠性。
文檔編號H01L21/318GK103165439SQ201310085108
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月15日 優先權日2013年3月15日
發明者鐘飛, 陳建維, 韓曉剛 申請人:上海華力微電子有限公司