[發明專利]形成接觸孔的方法及半導體器件

無效

• 申請號: 200810202831.1
• 申請日: 2008-11-17
• 公開（公告）號: CN101740470A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 宋偉基;趙簡
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L21/28;H01L23/522;H01L29/40
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李麗

技術領域

本申請涉及半導體器件的制造領域，尤其涉及形成接觸孔的方法及半導體器件。

背景技術

制造接觸孔的工藝是半導體制造領域不斷改進的工藝之一，在申請號為02143275.9的中國專利申請中，詳細介紹了形成接觸孔的方法。

而為了降低金屬與源極/漏極的接觸電阻，通常會在接觸孔內的金屬與源極/漏極之間形成一層金屬硅化物層。

現有的包含金屬硅化物層的接觸孔的制作工藝，參考圖1至圖4。如圖1所示，在包含源極/漏極區110的半導體襯底101上形成金屬硅化物層102；在硅化物層102上形成電介質層103，用于膜層間的隔離；在電介質層103表面形成抗反射層104，用以后續曝光工藝中防止光的反射；在抗反射層104上形成光刻膠層106。

如圖2所示，將光掩模版10上的接觸孔圖案12通過光刻技術轉移至光刻膠層106上，形成接觸孔開口圖形105。

如圖3所示，以光刻膠層106為掩膜，用干法刻蝕法沿接觸孔開口圖形105刻蝕抗反射層104和電介質層103至露出金屬硅化物層102，形成接觸孔107。

并且，為了保證刻蝕過程中，處于晶圓不同位置的各接觸孔都被完全穿透，需要在形成接觸孔107時適當延長刻蝕時間，因而對金屬硅化物層102有少量的過刻蝕，形成如圖4所示的結構。

而隨著超大規模集成電路ULSI(Ultra?Large?Scale?Integration)的飛速發展，集成電路制造工藝變得越來越復雜和精細，為了提高集成度，降低制造成本，元件的關鍵尺寸不斷變小，芯片單位面積內的元件數量不斷增加。因此，在接觸孔內連接源極/漏極和金屬層的硅化物層也越來越薄。尤其是在45納米工藝以下，金屬硅化物層的厚度減小，因此在過刻蝕金屬硅化物層時，過刻蝕量難以精確掌握，容易導致金屬硅化物層的剩余厚度過小，進而導致金屬層與源極/漏極的接觸電阻增大。因此，在對MOS管進行靜態電流(IDDQ)測試時，會遇到電流過大的問題。對現有技術制造的半導體器件進行IDDQ測試的結果如圖5所示，圖中圈出的部分501為IDDQ測試失效的結果。

發明內容

本申請解決的問題是：如何提供對金屬硅化物層的保護，使得金屬硅化物層免受過刻蝕或減少過刻蝕量。

為解決上述問題，本申請提供一種形成接觸孔的方法，包括步驟：在襯底上形成金屬硅化物層；使用含氮等離子體處理所述金屬硅化物層，從而在所述金屬硅化物層上形成刻蝕停止薄膜層；在所述刻蝕停止薄膜上形成堆棧層；刻蝕所述堆棧層至至少暴露刻蝕停止薄膜層，形成接觸孔。

可選地，形成所述含氮等離子體的氣體源包括氮氣或氨氣或者這兩者的混合氣體。

可選地，所述金屬硅化物為硅化鈷。

根據本發明的另一方面，還提供一種半導體器件，包括金屬硅化物層，其特征在于：所述金屬硅化物層之上覆有使用含氮等離子體與所述金屬硅化物層反應形成的刻蝕停止薄膜層。

與現有技術相比，本申請在形成金屬硅化物層之后，用含氮的等離子體處理該金屬硅化物層，使含氮等離子與金屬硅化物反應生成一層刻蝕停止薄膜。在后續形成接觸孔的過程中，刻蝕停止薄膜可以保護其下的金屬硅化物層，使得金屬硅化物層被免于過刻蝕或是減少過刻蝕量。

附圖說明

圖1至圖4為現有工藝形成接觸孔的示意圖；

圖5為對現有技術制造的半導體器件進行IDDQ測試的結果；

圖6為本申請形成接觸孔的方法一個實施例的流程圖；

圖7至圖12為按照圖6的流程制造接觸孔的示意圖；

圖13為按照圖6的流程制造的含接觸孔的半導體器件的SEM圖。

具體實施方式

為解決如何提供對金屬硅化物層的保護，使得金屬硅化物層免受過刻蝕或減少過刻蝕量的技術問題，在具體實施方式內所描述的形成接觸孔的方法中，在形成金屬硅化物層之后，用含氮的等離子體處理該金屬硅化物層，使含氮等離子與金屬硅化物反應生成一層刻蝕停止薄膜。在后續形成接觸孔的過程中，刻蝕停止薄膜可以保護其下的金屬硅化物層，使得金屬硅化物層被免于過刻蝕或是減少過刻蝕量，從而防止金屬層與源極/漏極的接觸電阻增大，在對MOS管進行靜態電流(IDDQ)測試時，不再遭遇到電流過大的問題。

下面以通向源極/漏極的接觸孔為例，結合附圖對本申請的具體實施方式進行詳細的說明。

如圖6所示，根據本申請的一個實施例，形成接觸孔的方法包括以下步驟：

S201，提供半導體襯底；

S202，在半導體襯底上形成金屬硅化物層；