[發(fā)明專利]功率MOS接觸孔的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210030429.6
• 申請日: 2012-02-10
• 公開（公告）號: CN102569180B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉憲周;張怡
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種先進(jìn)的接觸孔的制造方法，該制造方法用于功率MOS器件，且接觸孔為圓孔。

背景技術(shù)

功率MOS器件的制造過程中，在完成了功率MOS之后，將進(jìn)行接觸孔的制造。接觸孔的制造過程大致是：首先在襯底上沉積介質(zhì)層，所述介質(zhì)層通常為低介電常數(shù)的二氧化硅；其次，在介質(zhì)層上形成圖案化的光阻，以圖案化的光阻為掩模刻蝕介質(zhì)層，在介質(zhì)層中形成通孔；然后，通過通孔向襯底中進(jìn)行高劑量離子摻雜，去除剩余的光阻；接著，通過加熱并退火，激活摻雜離子并且修復(fù)刻蝕帶來的介質(zhì)層損傷；最后，在通孔中進(jìn)行導(dǎo)電材料的填充，形成接觸孔。

在上述制造過程中，退火工藝之后，通孔往往會(huì)變形形成香檳杯狀，即孔的頂部形成凹縮。尤其當(dāng)接觸孔為圓孔時(shí)，通孔的變形將十分嚴(yán)重，參見圖1中圓圈部分，退火工藝之后，介質(zhì)層中通孔變形情況實(shí)例；而對于長條形的接觸孔而言，則不存在該凹縮問題。對于該種結(jié)構(gòu)的通孔，后續(xù)導(dǎo)電材料的填充十分困難，容易形成空洞、影響導(dǎo)電性能。

現(xiàn)有工藝中，通常可以通過兩種方法改善上述通孔變形。其一是采用原位刻蝕(in-suit?etch)工藝，去除側(cè)壁部分的光阻，類似于后拉(pull?back)工藝，采用該方法雖然可以消除通孔的頂部凹縮，但是它也導(dǎo)致通孔的尺寸被擴(kuò)大，對接觸孔尺寸的縮小不利。其二是在刻蝕以及去除剩余光阻之后，采用濕法刻蝕工藝重定義通孔形狀，但它也具有副作用，會(huì)降低介質(zhì)層的厚度，而介質(zhì)層厚度降低之后，將使得后續(xù)對導(dǎo)電材料化學(xué)機(jī)械研磨時(shí)，必須考慮降低過刻蝕的厚度，同時(shí)，介質(zhì)層厚度降低使得器件的良率也受到影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是消除圓孔形狀的接觸孔制造過程中的通孔頂部凹縮情況。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種功率MOS接觸孔的制造方法，所述接觸孔為圓孔，該方法包括如下步驟：S1，準(zhǔn)備半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上已經(jīng)形成功率MOS；S2，在所述半導(dǎo)體襯底上沉積介質(zhì)層；S3，在介質(zhì)層上沉積硬掩模層；S4，對所述硬掩模層進(jìn)行圖案化，以圖案化的硬掩膜層為掩模刻蝕介質(zhì)層，在介質(zhì)層中形成通孔，并以圖案化的硬掩膜層為掩模對半導(dǎo)體襯底進(jìn)行離子注入；S5，對上述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行退火工藝；S6，在通孔內(nèi)進(jìn)行導(dǎo)電材料的填充，形成接觸孔。

本發(fā)明通過以硬掩膜層為掩模，對介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，能夠得到平直的通孔側(cè)壁，消除通孔頂部凹縮現(xiàn)象；并且，硬掩膜層與介質(zhì)層的刻蝕選擇比大，對通孔的頂部形成保護(hù)，能夠確保通孔的尺寸不被放大，不影響工藝窗口，當(dāng)然，也不會(huì)對介質(zhì)層的厚度造成影響，能夠確保產(chǎn)品良率。

附圖說明

通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中，退火工藝之后，介質(zhì)層中通孔變形情況實(shí)例；

圖2是本發(fā)明提出的一種接觸孔的制造方法流程圖；

圖3a～3g為接觸孔的制造方法示意圖。

具體實(shí)施方式

參見圖2，本發(fā)明提出的一種功率MOS接觸孔的制造方法，所述接觸孔為圓孔，該方法包括如下步驟：

S1，準(zhǔn)備半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上已經(jīng)形成功率MOS；

S2，在所述半導(dǎo)體襯底上沉積介質(zhì)層；

S3，在介質(zhì)層上沉積硬掩模層；

S4，對所述硬掩模層進(jìn)行圖案化，以圖案化的硬掩膜層為掩模刻蝕介質(zhì)層，在介質(zhì)層中形成通孔，并以圖案化的硬掩膜層為掩模對半導(dǎo)體襯底進(jìn)行離子注入；

S5，對上述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行退火工藝；

S6，在通孔內(nèi)進(jìn)行導(dǎo)電材料的填充，形成接觸孔。

以下通過示意圖對上述制造方法進(jìn)行詳細(xì)描述。

S1，準(zhǔn)備半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上已經(jīng)形成功率MOS；

參見圖3a，準(zhǔn)備已經(jīng)形成功率MOS的半導(dǎo)體襯底1，所述半導(dǎo)體襯底1包括外延層11，形成在外延層11之上的反型襯底層13。所述功率MOS包括形成在反型襯底層13中的溝道形狀的柵極、包圍在柵極外側(cè)的柵氧化層，包圍在柵氧化層外側(cè)且位于反型襯底層13頂部的源極，位于所述反型襯底層13底部并貼近外延層11的漏極12，所述柵極的底部被漏極12包圍。通常而言，功率MOS大多以陣列的形式出現(xiàn)，圖中僅顯示了一個(gè)陣列中的三個(gè)功率MOS器件。

S2，在所述半導(dǎo)體襯底上沉積介質(zhì)層；