[發明專利]接觸孔及其制作方法、半導體器件

有效

• 申請號: 201210051721.6
• 申請日: 2012-03-01
• 公開（公告）號: CN102569182A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 汪洋
• 申請（專利權）人: 上海宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及接觸孔、接觸孔的制作方法，及包含該接觸孔的半導體器件。

背景技術

隨著集成電路向超大規模集成電路發展，集成電路內部的電路密度越來越大，所包含的元件數量也越來越多，這種發展使得晶圓表面無法提供足夠的面積來制作所需的互連線。

為了滿足元件縮小后的互連線需求，兩層及兩層以上的多層金屬互連線的設計成為超大規模集成電路技術常用的一種方法。目前，金屬層與襯底間的導通是通過接觸孔結構實現的。

接觸孔結構的形成目的是在有源區形成金屬接觸。該金屬接觸可以使硅和隨后淀積的導電材料更加密切的結合起來，從而降低接觸電阻。鈦(Ti)是做金屬接觸的理想材料，鈦的電阻很低，同時可以與硅能發生充分反應生成鈦的硅化物。Ti和介質層(二氧化硅)不發生反應，因而這兩種物質不會發生化學鍵合和物理聚集。

然而，本發明人發現，在介質層選擇BPSG時，在對該具有該接觸孔的半導體襯底進行退火以形成鈦的硅化物時，介質層BPSG由于與導電材料存在應力差別，導致該介電層內經常出現一些裂痕1(crack)，其SEM測試結果如圖1所示，該裂痕1會影響該BPSG介質層的絕緣性，導致該接觸孔漏電，不利于半導體器件的性能。

有鑒于此，實有必要提出一種新的接觸孔的形成方法，以解決上述問題。

發明內容

本發明實現的目的是提供一種接觸孔的形成方法，從而在包覆接觸孔的介質層選擇BPSG時，在對該具有該接觸孔的半導體襯底進行退火時，避免介質層BPSG內出現裂痕。

為實現上述目的，本發明提供的一種接觸孔的制作方法，所述制作方法包括：

提供半導體襯底，所述半導體襯底上形成有包括源區、漏區及柵極的MOS晶體管；

在所述源區、漏區及柵極上淀積介質層，所述介質層材質為BPSG；

在所述介質層內形成分別暴露源區、漏區及柵極表面的第一溝槽、第二溝槽與第三溝槽；

在所述第一溝槽、第二溝槽與第三溝槽內依次形成Ti金屬層、TiN擴散阻擋層，其中，TiN擴散阻擋層通過N₂與Ar的混合氣體與Ti靶材進行物理氣相沉積生成；

對所述半導體襯底進行快速熱退火以形成Ti的金屬硅化物；

在所述TiN擴散阻擋層上形成填充各自溝槽的金屬層。

可選地，通入的N₂與Ar的比例根據TiN中Ti與N含量比調節。

可選地，通入的N₂與Ar的比例的范圍為：2.5∶1到3.5∶1。

可選地，通入N₂與Ar的混合氣體與Ti金屬進行反應步驟中，功率范圍為：3000W-5000W。

可選地，所述快速熱退火工藝的溫度范圍為：600℃～800℃。

可選地，形成Ti金屬層通過Ar轟擊Ti靶材進行物理氣相沉積生成。

可選地，所述MOS晶體管為溝槽MOS晶體管。

此外，本發明還提供了上述任一方法形成的接觸孔及包含該接觸孔的半導體器件。

本發明的接觸孔的形成方法為：在BPSG介質層內的暴露源區、漏區及柵極表面的第一溝槽、第二溝槽與第三溝槽內依次形成Ti金屬層、TiN擴散阻擋層，其中，TiN擴散阻擋層通過N₂與Ar的混合氣體與Ti靶材進行物理氣相沉積生成；通過改變TiN的應力特性達到在為生成Ti的硅化物所進行的退火過程中，該BPSG介質層內不易出現裂痕。

附圖說明

通過參照附圖更詳細地描述示范性實施例，以上和其它的特征以及優點對于本領域技術人員將變得更加明顯，附圖中：

圖1是現有接觸孔在退火過程后BPSG介質層內出現裂痕的SEM圖。

圖2是本發明實施例一提供的接觸孔的形成方法的流程圖。

圖3至圖5是按照圖2流程形成的中間結構示意圖。

圖6是按照圖2流程形成的最終結構示意圖。

圖7是本發明實施例一提供的接觸孔在退火過程后的SEM圖。

圖8至圖11是本發明實施例二提供的接觸孔的形成方法中的結構示意圖。

具體實施方式

在下文將參照附圖更全面地描述示例性實施例；然而，它們可以以不同的形式實施，而不應被解釋為限于這里闡述的實施例。而是，提供這些實施例使得本公開透徹和完整，并將本發明的范圍充分傳達給本領域技術人員。