一種半導(dǎo)體器件的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵極和側(cè)墻結(jié)構(gòu)，所述柵極和側(cè)墻結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源/漏區(qū)上形成有自對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物；在所述半導(dǎo)體襯底上依次形成第一層間介電層、覆蓋層和圖案化的光刻膠層；根據(jù)所述圖案化的光刻膠層依次刻蝕所述覆蓋層和所述第一層間介電層，以形成露出所述自對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物的接觸孔；在所述接觸孔中填充金屬；采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝除去多余的金屬；其中，在刻蝕形成所述接觸孔和接觸孔金屬化學(xué)機(jī)械研磨的過程中不會(huì)造成所述第一層間介電層的損失。根據(jù)本發(fā)明的制造工藝可以簡(jiǎn)化刻蝕工藝、形成結(jié)構(gòu)良好的接觸孔，并且形成的接觸孔滿足集成電路的要求。
【專利說明】一種半導(dǎo)體器件的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝，具體而言涉及一種形成接觸孔的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路的制作向超大規(guī)模集成電路⑶131)發(fā)展，內(nèi)部的電路密度越來越大，所含元件數(shù)量不斷增減，使得晶片的表面無法提供足夠的面積來制作所需要的互連線。因此，為了配合元件縮小后所增加的互連線需求，兩層以上的多層金屬互連線的設(shè)計(jì)，便成為超大規(guī)模集成電路技術(shù)所必須采用的方法。目前，不同金屬層之間的導(dǎo)通，是通過在兩層金屬層之間的絕緣層挖一開口并填入導(dǎo)電材料，形成導(dǎo)通兩金屬層的接觸孔結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)的。該接觸孔的形成質(zhì)量對(duì)于電路的性能影響很大，如果接觸孔的形成質(zhì)量較差、會(huì)導(dǎo)致電路整體電阻值上升，嚴(yán)重時(shí)影響器件不能正常工作。
[0003]對(duì)于更先進(jìn)的技術(shù)節(jié)點(diǎn)，所形成的接觸孔具有較小的關(guān)鍵尺寸(1111161181011,⑶)，當(dāng)對(duì)所述接觸孔進(jìn)行金屬鶴(1)填充時(shí)會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量較差的間隙填充(職？￡111)的問題。例如，當(dāng)形成的接觸孔的底部關(guān)鍵尺寸小于30=1頂部關(guān)鍵尺寸小于40=0時(shí)，在進(jìn)行金屬鎢間隙填充之后在接觸孔的底部會(huì)出現(xiàn)空洞“01(0，影響半導(dǎo)體器件的性倉泛。
[0004]第一銅金屬層(11-(311)和金屬柵極(或多晶娃柵極)之間的擊穿電壓差?^011:叫6131~6成胍找丨!!)決定最終形成接觸孔的高度。但是，在制作接觸孔的工藝過程形成的層間介電層的高度高于最終形成的接觸孔的高度，因?yàn)?，在形成最終接觸孔的工藝過程會(huì)對(duì)層間介電層產(chǎn)生損耗，如圖1所示，例如，層間介電層100，其包括用于刻蝕第一金屬(11)刻蝕停止層損耗的層間介電層102、金屬鎢的化學(xué)機(jī)械研磨⑴即)損耗的層間介電層103等，刻蝕接觸孔刻蝕停止層損耗的層間介電層100、層間介電層104為用于滿足擊穿電壓差，因此需要形成高的層間介電層。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)采用光刻工藝形成具有目標(biāo)關(guān)鍵尺寸的接觸孔，通常包括以下步驟:如圖2八-2？所示，提供在半導(dǎo)體襯底200，在半導(dǎo)體襯底上形成接觸有源區(qū)的金屬硅化物201，在半導(dǎo)體襯底上從下至上依次形成接觸孔刻蝕停止層202、層間介電層203、非晶碳層(八?？)204、電介質(zhì)抗反射涂層(0^0 205、底部抗反射涂層206和圖案化的光刻膠層207。然后，根據(jù)圖案化的光刻膠采用干法刻蝕工藝進(jìn)行刻蝕以形成接觸孔208，在該刻蝕過程中只有對(duì)電介質(zhì)抗反射涂層的刻蝕才能產(chǎn)生縮小接觸孔關(guān)鍵尺寸的效果，其他刻蝕步驟均不能縮小接觸孔的關(guān)鍵尺寸。同時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生消耗較多的層間介電層、具有隨機(jī)較小關(guān)鍵尺寸的接觸孔和擴(kuò)大接觸孔的問題。
[0006]在不同有源區(qū)注入的條件下，化學(xué)機(jī)械研磨金屬鎢會(huì)導(dǎo)致在接觸孔中產(chǎn)生鎢損失的問題，如電化腐蝕。因此，較厚的11-刻蝕停止層將形成在填充鎢之后的接觸孔上以解決該問題。但是，形成的11-刻蝕停止層會(huì)產(chǎn)生負(fù)載效應(yīng)。
[0007]由于現(xiàn)有技術(shù)在形成接觸孔的工藝過程中，只有刻蝕電介質(zhì)抗反射涂層才能產(chǎn)生縮小接觸孔關(guān)鍵尺寸的效應(yīng)，如果在刻蝕層間介電層的步驟中縮小接觸孔的關(guān)鍵尺寸會(huì)引起刻蝕停止的問題。而且，在采用[咖的校準(zhǔn)方式進(jìn)行刻蝕形成接觸孔時(shí)會(huì)產(chǎn)生較多的層間介電層損耗。
[0008]因此，需要提出一種形成接觸孔的方法，以解決上述問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]在
【發(fā)明內(nèi)容】
部分中引入了一系列簡(jiǎn)化形式的概念，這將在【具體實(shí)施方式】部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
[0010]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括:提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵極和側(cè)墻結(jié)構(gòu)，所述柵極和所述側(cè)墻結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源/漏區(qū)上形成有自對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物；在所述半導(dǎo)體襯底上依次形成第一層間介電層、覆蓋層和圖案化的光刻膠層，以覆蓋所述柵極和所述側(cè)墻結(jié)構(gòu)；根據(jù)所述圖案化的光刻膠層依次刻蝕所述覆蓋層和所述第一層間介電層，以形成露出所述自對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物的接觸孔；去除所述圖案化的光刻膠層；在所述接觸孔中填充金屬；采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝除去多余的金屬，以使所述接觸孔中的金屬層與所述覆蓋層的頂部齊平；其中，在刻蝕形成所述接觸孔和接觸孔金屬化學(xué)機(jī)械研磨的過程中不會(huì)造成所述第一層間介電層的損失。
[0011]優(yōu)選地，所述覆蓋層的材料為冊(cè)或者氮化硅。
[0012]優(yōu)選地，所述覆蓋層的厚度范圍為500埃至5000埃。
[0013]優(yōu)選地，還包括在形成所述覆蓋層之后在所述覆蓋層上形成氧化物層的步驟。
[0014]優(yōu)選地，在所述氧化物層和所述圖案化的光刻膠層之間還依次形成有硬掩膜層、電介質(zhì)抗反射涂層、底部抗反射涂層。
[0015]優(yōu)選地，在所述覆蓋層和所述圖案化的光刻膠層之間還依次形成有硬掩膜層、電介質(zhì)抗反射涂層、底部抗反射涂層。
[0016]優(yōu)選地，還包括在形成所述第一層間介電層之后進(jìn)行平坦化的步驟。
[0017]優(yōu)選地，還包括在所述覆蓋層上形成第二層間介電層的步驟，蝕刻所述第二層間介電層形成露出所述金屬插塞的金屬溝槽的步驟，其中所述覆蓋層作為上述蝕刻步驟的蝕刻停止層。
[0018]優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體襯底和所述第一層間介電層之間還形成有接觸孔刻蝕停止層。
[0019]綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的制造工藝可以有效地避免在制作半導(dǎo)體器中的接觸孔時(shí)，出現(xiàn)的層間介電層的損耗、刻蝕停止以及接觸孔頂部的關(guān)鍵尺寸產(chǎn)生隨機(jī)變小的問題，以簡(jiǎn)化刻蝕工藝、形成結(jié)構(gòu)良好的接觸孔，并且形成的接觸孔滿足集成電路的要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。附圖中:
[0021]圖1為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)形成接觸孔的層間介電層的示意性剖面圖；
[0022]圖2八-圖2？為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)形成接觸孔的方法的相關(guān)步驟的示意性剖面圖；
[0023]圖3八-圖3(}為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的實(shí)施例形成接觸孔的方法的相關(guān)步驟的示意性剖面圖；
[0024]圖4為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的實(shí)施例形成接觸孔的方法的流程圖；
[0025]圖5八-圖5(}為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)方面的實(shí)施例形成接觸孔的方法的相關(guān)步驟的示意性剖面圖；
[0026]圖6為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)方面的實(shí)施例形成接觸孔的方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027]在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。
[0028]為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟，以便闡釋本發(fā)明提出的形成接觸孔的方法。顯然，本發(fā)明的施行并不限定于半導(dǎo)體領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。
[0029]應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或附加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組合。
[0030]下面，參照?qǐng)D3八-圖3(}和圖4來描述本發(fā)明提出的形成接觸孔的方法的詳細(xì)步驟。
[0031]參照?qǐng)D3八-圖3匕其中示出了本發(fā)明一個(gè)方面的實(shí)施例形成接觸孔的方法的相關(guān)步驟的示意性剖面圖。
[0032]首先，如圖3八所示，提供半導(dǎo)體襯底300，半導(dǎo)體襯底300可包括任何半導(dǎo)體材料，此半導(dǎo)體材料可包括但不限于:31、810, 8166, 81660? 66合金、(?八8、1—8、匕？，以及其它111-乂或11 -1/1族化合物半導(dǎo)體。半導(dǎo)體襯底300還可以包括有機(jī)半導(dǎo)體或者如31/31(?.絕緣體上硅(301^或者絕緣體上31(? (3(^01)的分層半導(dǎo)體。在本實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底300選用單晶硅材料構(gòu)成。在所述半導(dǎo)體襯底300中形成有隔離結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例中，所述隔離結(jié)構(gòu)為淺溝槽隔離(311)結(jié)構(gòu)，所述隔離結(jié)構(gòu)將所述半導(dǎo)體襯底300分為匪03區(qū)和？103區(qū)。所述半導(dǎo)體襯底300中還形成有各種阱0^611)結(jié)構(gòu)，為了簡(jiǎn)化，圖示中予以省略。
[0033]半導(dǎo)體襯底300上形成的匪03區(qū)域和？103區(qū)域，該匪03區(qū)域具有形成在均勻摻雜的溝道區(qū)上的第一柵極結(jié)構(gòu)3011 ？108區(qū)域具有形成在均勻摻雜的溝道區(qū)上的第二柵極結(jié)構(gòu)301？。所述第一柵極結(jié)構(gòu)30…包括柵極介質(zhì)層(未示出)和形成于柵極介質(zhì)層之上的柵極302八、以及在柵極介質(zhì)層和柵極302八兩側(cè)形成的柵極側(cè)墻結(jié)構(gòu)。所述第二柵極結(jié)構(gòu)301？包括柵極介質(zhì)層(未示出)和形成于柵極介質(zhì)層之上的柵極3028、以及在柵極介質(zhì)層和柵極3028兩側(cè)形成的柵極側(cè)墻結(jié)構(gòu)，在柵極302八和柵極3028的兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底300中形成有源/漏極(未示出在柵極結(jié)構(gòu)301隊(duì)301？?jī)蓚?cè)的源/漏極的上表面上形成自對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物層。自對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物層的材料為附31。柵極302八、3018的材料優(yōu)選多晶硅。
[0034]柵極側(cè)墻結(jié)構(gòu)可以為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中一種或者他們組合構(gòu)成。作為本實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)化實(shí)施方式，所述側(cè)墻結(jié)構(gòu)為氧化硅、氮化硅共同組成，具體工藝為:在半導(dǎo)體襯底上形成第一氧化硅層、氮氧化硅層以及第二氧化硅層，然后采用刻蝕方法形成側(cè)墻結(jié)構(gòu)。
[0035]在本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，去除所述柵極結(jié)構(gòu)301隊(duì)301？中的柵極介質(zhì)層和多晶硅柵極以形成溝槽，在所述溝槽中形成金屬柵極結(jié)構(gòu)。作為示例，所述金屬柵極結(jié)構(gòu)包括自下而上依次層疊的高X介電材料層、功函數(shù)金屬層、阻擋層、浸潤(rùn)層和填充金屬層。其中，高X介電材料層的材料可以選擇為但不限于把(^、把31勵(lì)X、高度大約為5?25埃。所述功函數(shù)金屬層可包括一層或多層金屬，其構(gòu)成材料包括氮化鈦、鈦鋁合金和氮化鎢；所述阻擋層的材料包括氮化鉭和氮化鈦；所述浸潤(rùn)層的材料包括鈦或鈦鋁合金；所述填充金屬層的材料包括鎢或鋁。形成所述金屬柵極結(jié)構(gòu)的工藝過程為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟習(xí)，例如，采用原子層沉積工藝或物理氣相沉積工藝形成所述功函數(shù)金屬層、所述阻擋層和所述浸潤(rùn)層，采用化學(xué)氣相沉積工藝或物理氣相沉積工藝形成所述金屬柵極材料層。優(yōu)選采用干法刻蝕進(jìn)行去除多晶硅柵極結(jié)構(gòu)。
[0036]接著，在所述半導(dǎo)體襯底300上依次形成接觸孔蝕刻停止層303和層間介電層304，以覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)，然后進(jìn)行平坦化工藝。形成所述接觸孔蝕刻停止層303和所述層間介電層304可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟習(xí)的各種適宜的工藝，例如化學(xué)氣相沉積工藝。接觸孔刻蝕停止層的材料可以為氧化硅、正硅酸乙酯、氮化硅、氮氧化硅中的一種或幾種，所述接觸孔蝕刻停止層303的材料優(yōu)選氮化硅，其厚度約為400埃。層間介電層可以使用例如3102、碳氟化合物(⑶)、摻碳氧化硅或碳氮化硅(義⑶)等。或者，也可以使用在碳氟化合物(⑶)上形成了薄膜的膜等。碳氟化合物以氟(的和碳(0為主要成分。碳氟化合物也可以使用具有非晶體(非結(jié)晶性)構(gòu)造的物質(zhì)。層間介電層還可以使用例如摻碳氧化硅(3100等多孔質(zhì)構(gòu)造。可以采用熱化學(xué)氣相沉積方法、等離子體工藝。層間介電層的材料優(yōu)選二氧化硅、其厚度約為2800埃。所述柵極結(jié)構(gòu)可以為多晶硅柵極結(jié)構(gòu)或者金屬柵極結(jié)構(gòu)。
[0037]然后在層間介電層304形成覆蓋層305，覆蓋層可能為一含娃層、一含碳層、一含氮層、一含氫層或一金屬或金屬化合物層。覆蓋層可以采用物理氣相沉積、原子層沉積、旋轉(zhuǎn)涂布(鄧化-如)沉積或其它適當(dāng)方法的制程所形成。所述覆蓋層的材料可以為含碳的氮化硅(冊(cè)0或者氮化硅，覆蓋層的厚度范圍為500埃至5000埃。覆蓋層用于縮小接觸孔經(jīng)刻蝕后檢查(仙1)的關(guān)鍵尺寸，覆蓋層經(jīng)刻蝕后可以形成錐形結(jié)構(gòu)有助于金屬的間隙填充。
[0038]在覆蓋層305上依次形成硬掩膜層306，硬掩膜層306為非晶碳層(仙？?、電介質(zhì)抗反射涂層(0^0 307、底部抗反射涂層308和圖案化的光刻膠層309。作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例，采用光刻工藝形成圖案化的光刻膠層，其厚度約為1300埃，所述光刻膠層定義了接觸孔的寬度、長(zhǎng)度以及位置等。電介質(zhì)抗反射涂層(1^%) 307的材料為無機(jī)材料，優(yōu)選氮氧化硅，采用化學(xué)氣相沉積的方法制備，其厚度約為350埃。電介質(zhì)抗反射涂層(1^%)的材料不用于底部抗反射涂層(8八80308的材料，底部抗反射涂層的材料為有機(jī)材料，其厚度約為4200埃。所述硬掩膜層306的厚度約為1900埃。
[0039]接著，如圖38所示，根據(jù)圖案化的光刻膠層309刻蝕底部抗反射涂層308和電介質(zhì)抗反射涂層307，以形成開口 310，其中開口的結(jié)構(gòu)為錐形的。因?yàn)?，在刻蝕電介質(zhì)抗反射涂層的過程中，能夠形成錐形的開口，以縮小后續(xù)將要形成的接觸孔的關(guān)鍵尺寸。接著，采用灰化工藝去除光刻膠層309和底部抗反射涂層308，以在電介質(zhì)抗反射涂層307中形成開口，開口為錐形結(jié)構(gòu)。
[0040]然后，如圖3(:所示，根據(jù)圖案化的電介質(zhì)抗反射涂層刻蝕硬掩膜層306，以形成開口 311。接著，如圖30所示，去除電介質(zhì)抗反射涂層，根據(jù)圖案化硬掩膜層的刻蝕覆蓋層305，以形成開口 312，其中開口 312的結(jié)構(gòu)為錐形的。因?yàn)?，在刻蝕覆蓋層305的過程中，能夠形成錐形的開口，以縮小后續(xù)將要形成的接觸孔的關(guān)鍵尺寸。
[0041]如圖32所示，去除硬掩膜層，根據(jù)圖案化的覆蓋層采用[應(yīng)校準(zhǔn)方法刻蝕層間介電層304，并停止在接觸孔蝕刻停止層303的表面上，以形成接觸孔313，優(yōu)選地，去除接觸孔露出的接觸孔蝕刻停止層，接觸孔313暴露出半導(dǎo)體襯底上有源區(qū)的自對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物層。在刻蝕形成接觸孔313的過程中沒有層間介電層的損耗。在形成接觸孔的過程中硬掩膜層、電介質(zhì)抗反射涂層和底部抗反射涂層可以在刻蝕過程中全部消耗或者也可以采用各種適用的手段去除。
[0042]在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，上述刻蝕工藝可以為干法蝕刻工藝包括但不限于:反應(yīng)離子蝕刻、離子束蝕刻、等離子體蝕刻或者激光切割。最好通過一個(gè)或者多個(gè)尺12步驟進(jìn)行干法蝕刻。作為一個(gè)實(shí)例，根據(jù)圖案化的覆蓋層，在通入％和的刻蝕條件下，對(duì)所述層間介電層303進(jìn)行刻蝕，在該步驟中所述蝕刻壓力:50-150111101^ ；功率:300-8001 ；時(shí)間:5-158 ；其中氣體流量:％，10-30800111 ；哪3，10-30800111,需要說明的是上述蝕刻方法僅僅是示例性的，并不局限與該方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以選用其他常用的方法。
[0043]接下來，在所述覆蓋層和接觸孔313的側(cè)壁和底部沉積一層接觸孔阻擋層，并生長(zhǎng)金屬，對(duì)所形成的接觸孔阻擋層和金屬進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，暴露出覆蓋層，使得金屬物僅填充在接觸孔中并且除去多余的金屬，以使金屬層與所述覆蓋層的頂部齊平，最終形成金屬插塞，其中所述金屬層材料優(yōu)選鎢，在對(duì)所形成的接觸孔阻擋層和金屬進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨的過程中沒有層間介電層的損耗，如圖3？所示。
[0044]如圖3(}所示，在后段制程中(8200，在接觸孔313中填充金屬鎢314之后，在覆蓋層305上形成層間介電層315。接著，刻蝕層間介電層315，以形成溝槽316，所述溝槽316位于接觸孔313的上方，并且溝槽316和接觸孔313互連，溝槽316為露出所述金屬插塞的金屬溝槽，其中所述覆蓋層305作為上述蝕刻步驟的蝕刻停止層。在形成溝槽316的過程中，沒有采用[應(yīng)校準(zhǔn)方法，簡(jiǎn)化了工藝步驟。
[0045]參照?qǐng)D4，其中示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例形成接觸孔的方法的流程圖，用于簡(jiǎn)要示出整個(gè)制造工藝的流程。
[0046]在步驟401中，提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)的兩側(cè)形成有側(cè)壁結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源/漏區(qū)上形成有自對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物；
[0047]在步驟402中，在所述半導(dǎo)體襯底上依次形成接觸孔蝕刻停止層、層間介電層、覆蓋層、硬掩膜層、電介質(zhì)抗反射涂層、底部抗反射涂層和圖案化的光刻膠層，以覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)；
[0048]在步驟403中，根據(jù)圖案化的光刻膠層刻蝕電介質(zhì)抗反射涂層和底部抗反射涂層，去除光刻膠層和底部抗反射涂層，以形成第一錐形開口 ；
[0049]在步驟404中，根據(jù)第一錐形開口刻蝕硬掩膜層，去除電介質(zhì)抗反射涂層，以形成第一開口 ；
[0050]在步驟405中，根據(jù)第一開口刻蝕覆蓋層，去除硬掩膜層，以形成第二錐形開口 ；
[0051]在步驟406中，根據(jù)第二錐形開口刻蝕層間介電層，以形成接觸孔；
[0052]在步驟407中，在接觸孔中填充金屬，采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝除去多余的金屬，以最終形成金屬插塞；
[0053]在步驟408中，在覆蓋層上形成另一層間介電層，刻蝕所述層間介電層以形成露出所述金屬插塞的金屬溝槽。
[0054]下面，參照?qǐng)D5八-圖5(}和圖6來描述本發(fā)明提出的形成接觸孔的方法的詳細(xì)步驟。
[0055]參照?qǐng)D5八-圖5匕其中示出了本發(fā)明另一個(gè)方面的實(shí)施例形成接觸孔的方法的相關(guān)步驟的示意性剖面圖。
[0056]首先，如圖5八所示，提供半導(dǎo)體襯底500，半導(dǎo)體襯底500可包括任何半導(dǎo)體材料，此半導(dǎo)體材料可包括但不限于:31、810, 8166, 81660? 66合金、(?八8、1—8、匕？，以及其它111- 乂或11 - VI族化合物半導(dǎo)體。半導(dǎo)體襯底500還可以包括有機(jī)半導(dǎo)體或者如31/31(?、絕緣體上硅(301^或者絕緣體上31(? (3(^01)的分層半導(dǎo)體。在本實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底500選用單晶硅材料構(gòu)成。在所述半導(dǎo)體襯底500中形成有隔離結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例中，所述隔離結(jié)構(gòu)為淺溝槽隔離(311)結(jié)構(gòu)，所述隔離結(jié)構(gòu)將所述半導(dǎo)體襯底500分為匪03區(qū)和？103區(qū)。所述半導(dǎo)體襯底500中還形成有各種阱0^611)結(jié)構(gòu)，為了簡(jiǎn)化，圖示中予以省略。
[0057]半導(dǎo)體襯底500上形成的匪03區(qū)域和區(qū)域，該匪03區(qū)域具有形成在均勻摻雜的溝道區(qū)上的第一柵極結(jié)構(gòu)5011 ？108區(qū)域具有形成在均勻摻雜的溝道區(qū)上的第二柵極結(jié)構(gòu)501？。所述第一柵極結(jié)構(gòu)50…包括柵極介質(zhì)層(未示出)和形成于柵極介質(zhì)層之上的柵極502八、以及在柵極介質(zhì)層和柵極502八兩側(cè)形成的柵極側(cè)墻結(jié)構(gòu)。所述第二柵極結(jié)構(gòu)501？包括柵極介質(zhì)層(未不出)和形成于柵極介質(zhì)層之上的柵極5028、以及在柵極介質(zhì)層和柵極5028兩側(cè)形成的柵極側(cè)墻結(jié)構(gòu)，在柵極結(jié)構(gòu)501隊(duì)501？的兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底500中形成有源/漏極(未示出在柵極結(jié)構(gòu)501隊(duì)501？的兩側(cè)的源/漏極的上表面上形成自對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物層。自對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物層的材料為附31。柵極502八、5028的材料為多晶硅。
[0058]柵極側(cè)墻結(jié)構(gòu)可以為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中一種或者他們組合構(gòu)成。作為本實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)化實(shí)施方式，所述側(cè)墻結(jié)構(gòu)為氧化硅、氮化硅共同組成，具體工藝為:在半導(dǎo)體襯底上形成第一氧化硅層、氮氧化硅層以及第二氧化硅層，然后采用刻蝕方法形成側(cè)墻結(jié)構(gòu)。
[0059]在本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，去除所述柵極結(jié)構(gòu)501隊(duì)501？中的柵極介質(zhì)層和多晶硅柵極以形成溝槽，在所述溝槽中形成金屬柵極結(jié)構(gòu)。作為示例，所述金屬柵極結(jié)構(gòu)包括自下而上依次層疊的高X介電材料層、功函數(shù)金屬層、阻擋層、浸潤(rùn)層和填充金屬層。其中，高X介電材料層的材料可以選擇為但不限于把(^、把31勵(lì)X、高度大約為5?25埃。所述功函數(shù)金屬層可包括一層或多層金屬，其構(gòu)成材料包括氮化鈦、鈦鋁合金和氮化鎢；所述阻擋層的材料包括氮化鉭和氮化鈦；所述浸潤(rùn)層的材料包括鈦或鈦鋁合金；所述填充金屬層的材料包括鎢或鋁。形成所述金屬柵極結(jié)構(gòu)的工藝過程為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟習(xí)，例如，采用原子層沉積工藝或物理氣相沉積工藝形成所述功函數(shù)金屬層、所述阻擋層和所述浸潤(rùn)層，采用化學(xué)氣相沉積工藝或物理氣相沉積工藝形成所述金屬柵極材料層。優(yōu)選采用干法刻蝕進(jìn)行去除多晶硅柵極結(jié)構(gòu)。
[0060]接著，在所述半導(dǎo)體襯底500上依次形成接觸孔蝕刻停止層503和層間介電層504，以覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)，然后執(zhí)行平坦化工藝。形成所述接觸孔蝕刻停止層503和所述層間介電層504可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟習(xí)的各種適宜的工藝，例如化學(xué)氣相沉積工藝。接觸孔刻蝕停止層的材料可以為氧化硅、正硅酸乙酯、氮化硅、氮氧化硅中的一種或幾種，所述接觸孔蝕刻停止層503的材料優(yōu)選氮化硅，其厚度約為400埃。層間介電層可以使用例如3102、碳氟化合物(⑶)、摻碳氧化硅或碳氮化硅(義⑶)等?；蛘?，也可以使用在碳氟化合物(⑶)上形成了薄膜的膜等。碳氟化合物以氟(的和碳(0為主要成分。碳氟化合物也可以使用具有非晶體(非結(jié)晶性)構(gòu)造的物質(zhì)。層間介電層還可以使用例如摻碳氧化硅(3100等多孔質(zhì)構(gòu)造?？梢圆捎脽峄瘜W(xué)氣相沉積方法、等離子體工藝。層間介電層的材料優(yōu)選二氧化硅、其厚度約為2800埃。所述柵極結(jié)構(gòu)可以為多晶硅柵極結(jié)構(gòu)或者金屬柵極結(jié)構(gòu)。
[0061]然后在層間介電層504形成覆蓋層505，覆蓋層可能為一含娃層、一含碳層、一含氮層、一含氫層或一金屬或金屬化合物層。金屬或金屬化合物層的材質(zhì)例如鉭、氮化鉭、鈦、氮化鈦、氮化鋯、氮化鈦鋯、鎢、氮化鎢、其合金或其組成物。覆蓋層借由如物理氣相沉積、原子層沉積、旋轉(zhuǎn)涂布($111-011)沉積或其它適當(dāng)方法的制程所形成。所述覆蓋層的材料優(yōu)選含碳的氮化硅(冊(cè)0或者氮化硅，覆蓋層的厚度范圍為500埃至5000埃。接著，在覆蓋層505上形成氧化物層506，其作為表面薄膜用于接觸孔刻蝕過程中的[應(yīng)校準(zhǔn)方法的實(shí)施，氧化物層506可以減少對(duì)覆蓋層505的消耗以保護(hù)覆蓋層505，因?yàn)樵诳涛g層間介電層形成接觸孔的過程中，該刻蝕工藝對(duì)氧化物的刻蝕速率大于對(duì)氮化物的刻蝕速率，氧化物層能夠減少對(duì)覆蓋層的選擇性刻蝕。
[0062]在氧化物層506上依次形成硬掩膜層507，硬掩膜層507優(yōu)選為為非晶碳層(八?？?、電介質(zhì)抗反射涂層(0^0 508、底部抗反射涂層509和圖案化的光刻膠層(^1^)510.作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例，采用光刻工藝形成圖案化的光刻膠層，其厚度約為1300埃，所述光刻膠層定義了接觸孔的寬度、長(zhǎng)度以及位置等。電介質(zhì)抗反射涂層(1^1^)508的材料為無機(jī)材料，優(yōu)選氮氧化硅，采用化學(xué)氣相沉積的方法制備，其厚度約為350埃。電介質(zhì)抗反射涂層(1^%)的材料不用于底部抗反射涂層(8八80509的材料，底部抗反射涂層的材料為有機(jī)材料，其厚度約為4200埃。所述硬掩膜層507的厚度約為1900埃。
[0063]接著，如圖58所示，根據(jù)圖案化的光刻膠層510刻蝕底部抗反射涂層509和電介質(zhì)抗反射涂層508，以形成開口 511，其中開口的結(jié)構(gòu)為錐形的。因?yàn)椋诳涛g電介質(zhì)抗反射涂層的過程中，能夠形成錐形的開口，以縮小后續(xù)將要形成的接觸孔的關(guān)鍵尺寸。采用灰化工藝去除光刻膠層510和底部抗反射涂層509，以在電介質(zhì)抗反射涂層508中形成開口，開口為錐形結(jié)構(gòu)。
[0064]然后，如圖5(:所示，根據(jù)圖案化的電介質(zhì)抗反射涂層刻蝕硬掩膜層507，以形成開口 512。接著，如圖50所示，去除電介質(zhì)抗反射涂層，根據(jù)圖案化硬掩膜層的刻蝕覆蓋層506和氧化物層505，以形成開口 513，其中開口 513的結(jié)構(gòu)為錐形的。因?yàn)?，在刻蝕覆蓋層和氧化物層的過程中，能夠形成錐形的開口，以縮小后續(xù)將要形成的接觸孔的關(guān)鍵尺寸。
[0065]如圖52所示，去除硬掩膜層和氧化物層，根據(jù)圖案化的覆蓋層采用[應(yīng)校準(zhǔn)方法刻蝕層間介電層504，并停止在接觸孔蝕刻停止層503的表面上，以形成接觸孔514，優(yōu)選地，去除接觸孔露出的接觸孔蝕刻停止層，接觸孔514暴露出半導(dǎo)體襯底上有源區(qū)的金屬硅化物層。在刻蝕形成接觸孔514的過程中沒有層間介電層和覆蓋層的損耗。在形成接觸孔的過程中氧化物層、硬掩膜層、電介質(zhì)抗反射涂層和底部抗反射涂層可以在刻蝕過程中全部消耗或者也可以采用各種適用的手段去除。
[0066]在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，上述刻蝕工藝可以為干法蝕刻工藝包括但不限于:反應(yīng)離子蝕刻、離子束蝕刻、等離子體蝕刻或者激光切割。最好通過一個(gè)或者多個(gè)尺12步驟進(jìn)行干法蝕刻。作為一個(gè)實(shí)例，根據(jù)圖案化的覆蓋層，在通入％和的刻蝕條件下，對(duì)所述層間介電層503進(jìn)行刻蝕，在該步驟中所述蝕刻壓力:50-150111101^ ；功率:300-8001 ；時(shí)間:5-158 ；其中氣體流量:％，10-30800111 ；哪3，10-30800111,需要說明的是上述蝕刻方法僅僅是示例性的，并不局限與該方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以選用其他常用的方法。
[0067]接下來，在所述覆蓋層和接觸孔514的側(cè)壁和底部沉積一層接觸孔阻擋層，并生長(zhǎng)金屬層，對(duì)所形成的接觸孔阻擋層和金屬層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，暴露出覆蓋層，使得金屬層僅填充在接觸孔中并且除去多余的金屬，以使金屬層與所述覆蓋層的頂部齊平，最終形成金屬插塞，其中所述金屬層材料優(yōu)選鎢，在對(duì)所形成的接觸孔阻擋層和金屬層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨的過程中沒有層間介電層的損失，如圖5？所示。
[0068]如圖5(}所示，在接觸孔514中填充金屬鎢515之后，在后段制程中(8200，在覆蓋層506上形成層間介電層516。接著，刻蝕層間介電層516，以形成溝槽517，所述溝槽517位于接觸孔514的上方，并且溝槽517和接觸孔514互連，溝槽517為露出所述金屬插塞的金屬溝槽，其中所述覆蓋層作為上述蝕刻步驟的蝕刻停止層。在形成溝槽517的過程中，沒有采用[應(yīng)校準(zhǔn)方法，簡(jiǎn)化了工藝步驟。
[0069]參照?qǐng)D6，其中示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面的實(shí)施例形成接觸孔的方法的流程圖，用于簡(jiǎn)要示出整個(gè)制造工藝的流程。
[0070]在步驟601中，提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)的兩側(cè)形成有側(cè)壁結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源/漏區(qū)上形成有自對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物；
[0071]在步驟602中，在所述半導(dǎo)體襯底上依次形成接觸孔蝕刻停止層、層間介電層、覆蓋層、氧化物層、硬掩膜層、電介質(zhì)抗反射涂層、底部抗反射涂層和圖案化的光刻膠層，以覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)；
[0072]在步驟603中，根據(jù)圖案化的光刻膠層刻蝕電介質(zhì)抗反射涂層和底部抗反射涂層，去除光刻膠層和底部抗反射涂層，以形成第一錐形開口 ；
[0073]在步驟604中，根據(jù)第一錐形開口刻蝕硬掩膜層，去除電介質(zhì)抗反射涂層，以形成第一開口 ；
[0074]在步驟605中，根據(jù)第一開口刻蝕氧化物層和覆蓋層刻蝕，去除硬掩膜層和氧化物層，以形成第二錐形開口 ；
[0075]在步驟606中，根據(jù)第二錐形開口刻蝕層間介電層，以形成接觸孔；
[0076]在步驟607中，在接觸孔中填充金屬鎢，采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝除去多余的金屬鶴，以形成金屬插塞；
[0077]在步驟608中，在覆蓋層上形成另一層間介電層，刻蝕所述層間介電層以形成露出所述金屬插塞的金屬溝槽。
[0078]綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的制造工藝可以有效地避免在制作半導(dǎo)體器中的接觸孔時(shí)，出現(xiàn)的層間介電層損耗、刻蝕停止以及接觸孔頂部的關(guān)鍵尺寸產(chǎn)生隨機(jī)變小的問題，以簡(jiǎn)化刻蝕工藝、形成結(jié)構(gòu)良好的接觸孔，并且形成的接觸孔滿足集成電路的要求
[0079]本發(fā)明已經(jīng)通過上述實(shí)施例進(jìn)行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實(shí)施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括: 提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵極和側(cè)墻結(jié)構(gòu)，所述柵極和所述側(cè)墻結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源/漏區(qū)上形成有自對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物； 在所述半導(dǎo)體襯底上依次形成第一層間介電層、覆蓋層和圖案化的光刻膠層，以覆蓋所述柵極和所述側(cè)墻結(jié)構(gòu)； 根據(jù)所述圖案化的光刻膠層依次刻蝕所述覆蓋層和所述第一層間介電層，以形成露出所述自對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物的接觸孔； 去除所述圖案化的光刻膠層； 在所述接觸孔中填充金屬； 采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝除去部分的金屬，以使所述接觸孔中的金屬層與所述覆蓋層的頂部齊平； 其中，在刻蝕形成所述接觸孔和接觸孔金屬化學(xué)機(jī)械研磨的過程中不會(huì)造成所述第一層間介電層的損失。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述覆蓋層的材料為NDC或者氮化硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述覆蓋層的厚度范圍為500埃至5000埃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在形成所述覆蓋層之后在所述覆蓋層上形成氧化物層的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在所述氧化物層和所述圖案化的光刻膠層之間還依次形成有硬掩膜層、電介質(zhì)抗反射涂層、底部抗反射涂層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述覆蓋層和所述圖案化的光刻膠層之間還依次形成有硬掩膜層、電介質(zhì)抗反射涂層、底部抗反射涂層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在形成所述第一層間介電層之后進(jìn)行平坦化的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在所述覆蓋層上形成第二層間介電層的步驟，蝕刻所述第二層間介電層形成露出所述金屬插塞的金屬溝槽的步驟，其中所述覆蓋層作為上述蝕刻步驟的蝕刻停止層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體襯底和所述第一層間介電層之間還形成有接觸孔刻蝕停止層。
【文檔編號(hào)】H01L21/768GK104347485SQ201310340566
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月6日
【發(fā)明者】王新鵬 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司