[發明專利]接觸孔的形成方法

有效

• 申請號: 201510144276.1
• 申請日: 2015-03-30
• 公開（公告）號: CN104733380B
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 黃海;黃君;蓋晨光
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;陳慧弘

本發明公開了一種接觸孔的形成方法，在二氧化硅層與APF層之間增加一層介質層，并通過在形成接觸孔深槽之后，利用圓角化工藝使接觸孔深槽頂部的介質層頂角圓化，形成圓角，在后續去除介質層之后，圓角轉移至二氧化硅層頂部，使得最終形成的接觸孔具有圓角頂部。這樣，在后續鎢填充的工藝過程中，接觸孔頂部不會過早封口，提升了鎢的填充能力，從而提高器件的性能，降低器件失效的可能。

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種接觸孔的形成方法。

背景技術

半導體制作工藝正在快步進入22nm節點時代。由于關鍵尺寸減小，在半導體器件中所形成的接觸孔也越來越小，傳統的金屬鋁已不能很好地沉積在接觸孔中，因而人們利用鎢替代鋁以制作金屬互連線，因為鎢的gap filling(溝槽填充)能力較佳。

但隨著接觸孔關鍵尺寸的越來越小，接觸孔刻蝕后的鎢填充工藝難度也變得越來越大，其主要原因就是因為在鎢的填充過程中，接觸孔的頂部更容易堆積更厚的鎢，隨著接觸孔關鍵尺寸越來越小，極易出現孔的頂部已經被鎢封口而孔內還沒有被填充的狀態，這將會給芯片帶來極大的負面影響，會嚴重的損傷芯片的良率。

圖1A至1D顯示了現有接觸孔刻蝕的工藝方法。圖1A是刻蝕前的示意圖，圖案化光刻膠并露出待刻蝕的下層結構；如圖1B所示，進行ME(也稱為主刻蝕，main etch)，在這一步刻蝕至底下的CESL層上(接觸刻蝕停止層，Contact Etch Stop Layer，材質為SiN)；如圖1C所示，進行Strip(剝離)工藝，將殘留的光刻膠和APF材料層全部去除干凈；如圖1D所示，進行SiN刻蝕，將底部的CESL全部刻蝕干凈。

經過上述步驟后接觸孔的刻蝕成型工藝已經完成，后續會進行鎢的填充工藝。由于接觸孔刻蝕結束后，接觸孔頂部的SiO2會形成如圖2所示的凸起。這主要是因為隨著器件的關鍵尺寸越來越小，接觸孔的尺寸也會越來越小，在刻蝕過程中伴隨產生的副產品將越來越不容易在反應過程中被氣流帶走，因此會有部分副產品附著在接觸孔的頂部周圍，如圖2所示。這樣會嚴重影響后續鎢的填充能力，使得鎢會在接觸孔頂部優先閉合，而接觸孔內還存在縫隙，如圖3所示，這種結構會嚴重影響芯片的電性能，是芯片失效的主要缺陷之一。

因此，如何提供一種新的接觸孔的形成方法，以解決上述現有技術中由于刻蝕工藝后接觸孔頂部凸起，而造成的鎢填充時接觸孔內留有縫隙的技術問題，是本領域技術人員亟待解決的技術問題之一。

發明內容

為了解決上述現有技術存在的問題，本發明提供一種接觸孔的形成方法，以改善刻蝕工藝后接觸孔的形貌，提高后續鎢填充的能力，從而提高器件性能，降低器件失效可能。

本發明提供的接觸孔的形成方法，其包括以下步驟：

提供一待制作接觸孔的半導體器件的襯底；

在所述襯底上依次形成CESL層(接觸刻蝕停止層，Contact Etch Stop Layer)、SiO2層、介質層、APF層(先進圖案膜，Advanced Patterning Film)、抗反射層和光刻膠；

圖形化所述光刻膠以在待制作接觸孔的位置形成光刻膠凹槽；

主刻蝕，刻蝕所述襯底并停留在所述CESL層，形成接觸孔深槽；

去除殘留的光刻膠、抗反射層和APF層；

圓角化所述接觸孔深槽頂部的介質層頂角，以形成圓角；

刻蝕去除接觸孔深槽底部的CESL層以及頂部的介質層，圓角轉移至所述SiO2層頂部，形成具有圓角頂部的接觸孔。

進一步地，所述圓角化包括利用等離子體轟擊所述介質層頂角，以形成圓角。