專利名稱：通孔形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種通孔形成方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制程中，為了使半導(dǎo)體器件與外部電路有效地聯(lián)系起來，通 常在半導(dǎo)體器件和金屬連線之間形成歐姆接觸。在理想的歐姆接觸中，
歐姆接觸的接觸電阻(Rc)應(yīng)當(dāng)盡可能地低。此外，為了將盡可能多的 電流從器件傳輸給電路中的各種電容充電，接觸電阻占器件電阻的比例 也必須盡可能地小。
實(shí)際生產(chǎn)中，半導(dǎo)體器件的接觸電阻主要體現(xiàn)在金屬前介質(zhì)層 (PMD)內(nèi)的通孔填充后與器件基底間的連接處。傳統(tǒng)技術(shù)中，為減小 器件的接觸電阻，通常在所述通孔與器件基底間形成接觸層；即，形成 通孔的步驟通常包括在半導(dǎo)體基底上形成接觸層，所述半導(dǎo)體基底內(nèi) 已形成摻雜擴(kuò)散區(qū)；在所述接觸層上形成介質(zhì)層；圖形化所述介質(zhì)層， 以暴露部分所述接觸層，以形成通孔。
然而，實(shí)際生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，如圖l所示，填充應(yīng)用上述方法形成的通孔， 以形成金屬連線后，對(duì)具有N型摻雜半導(dǎo)體器件，其接觸電阻11相比于P 型摻雜半導(dǎo)體器件的接觸電阻12,阻值明顯增加。如何減小所述接觸電 阻的阻值成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。
2005年5月11日/>告的公告號(hào)為"CN 1201393C"的中國專利^是供了一 種通孔形成方法，可降低半導(dǎo)體器件的接觸電阻。如圖2所示，形成所述 通孔的步驟包括在半導(dǎo)體襯底1上形成導(dǎo)電層3;在導(dǎo)電層3的表層形成 的硅化鈷膜4;在硅半導(dǎo)體襯底1上形成層間絕緣膜5;有選擇地刻蝕層間 絕纟彖膜5，以形成通孔6;以及填充所述通孔6;在所述通孔6內(nèi)形成鈷膜； 執(zhí)行退火操作，以形成硅化鈷膜7，使位于通孔6底部的硅化鈷膜4和7的 膜厚厚于位于其它區(qū)域的硅化鈷膜4的膜厚；去除未反應(yīng)的鈷膜。即，上述方法通過使位于通孔底部的硅化鈷膜的膜厚厚于位于其它區(qū)域的硅化 鈷膜的膜厚以減小接觸電阻。 .
但是，為減小接觸電阻，應(yīng)用上述方法形成通孔時(shí)，需包含兩次形成 硅化鈷膜的步驟，以使位于通孔底部的硅化鈷膜的膜厚厚于位于其它區(qū)
域的硅化鈷膜的膜厚；操作繁雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種通孔形成方法，可減小接觸電阻，且操作筒單。
本發(fā)明提供的一種通孔形成方法，包括
在半導(dǎo)體基底上形成接觸層，所述半導(dǎo)體基底內(nèi)已形成摻雜擴(kuò)散
區(qū)；
在所述接觸層上形成介質(zhì)層；
圖形化所述介質(zhì)層，以形成暴露部分接觸層的接觸孔；
去除暴露的所述部分接觸層的表層，剩余的所述部分接觸層具有滿 足產(chǎn)品要求的厚度；
填充所述4^觸孔，以形成通孔。
可選地，所述接觸層包含CoSi、 NiSi或TiSi。
可選地，在所述接觸層上形成介質(zhì)層的步驟包括
在所述接觸層上形成刻蝕停止層；
在所述刻蝕停止層上形成介質(zhì)層。
可選地，圖形化所述介質(zhì)層，以暴露部分所述接觸層的步驟包括 圖形化所述介質(zhì)層，并暴露部分刻蝕停止層； 去除所述部分刻蝕停止層，以暴露部分所述"t妄觸層。 可選地，所述刻獨(dú)停止層為氮化硅或氮氧化硅；可選地，執(zhí)行去除 部分所述接觸層的操作時(shí)采用等離子體工藝；可選地，執(zhí)行去除部分所 述接觸層的操作時(shí)包含反應(yīng)氣體，所述反應(yīng)氣體包括Ar;可選地，所述，Ar的流量范圍為10 - 300sccm;可選 地，02的流.量范圍為10-100sccm;可選地，03的流量范圍為10 ~ 100sccm;可選地，執(zhí)行去除部分所述接觸層的才喿作時(shí)，反應(yīng)功率范圍 為100 500W;可選地，執(zhí)行去除部分所述接觸層的操作時(shí)，反應(yīng)壓力 范圍為10 100mW。
本發(fā)明提供的一種通孔形成方法，包括
在半導(dǎo)體基底上形成接觸層，所述半導(dǎo)體基底內(nèi)已形成摻雜擴(kuò)散 區(qū)，所述接觸層具有高于產(chǎn)品要求的厚度；
在所述接觸層上形成介質(zhì)層；
圖形化所述介質(zhì)層，以形成暴露部分接觸層的接觸孔；
去除暴露的所述部分接觸層的表層，剩余的所述部分接觸層具有滿 足產(chǎn)品要求的厚度；
填充所述4妄觸孔，以形成通孔。
可選地，所述4妄觸層為CoSi、 NiSi或TiSi。
可選地，在所述4妄觸層上形成介質(zhì)層的步驟包括
在所述接觸層上形成刻蝕停止層；
在所述刻蝕停止層上形成介質(zhì)層。
可選地，圖形化所述介質(zhì)層，以暴露部分所述接觸層的步驟包括 圖形化所述介質(zhì)層，以暴露部分刻蝕停止層； 去除所述部分刻蝕停止層，以暴露部分所述接觸層。 可選地，所述刻蝕停止層為氮化石圭或氮氧化硅；可選地，執(zhí)行去除 部分所述接觸層的操作時(shí)采用等離子體工藝；可選地，執(zhí)行去除部分所 述接觸層的操作時(shí)包含反應(yīng)氣體，所述反應(yīng)氣體包括Ar;可選地，所述 反應(yīng)氣體還包括02或03;可選地，Ar的流量范圍為10~ 300sccm;可選 地，02的流量范圍為10 100sccm;可選地，03的流量范圍為10-所述接觸層的操作時(shí)，反應(yīng)功率范圍 為100 - 500W;可選地，執(zhí)行去除部分所述接觸層的操作時(shí)，反應(yīng)壓力 范圍為10~100mW。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)
上述技術(shù)方案提供的通孔形成方法，通過去除部分所述接觸層，以去 除經(jīng)歷為形成所述接觸層時(shí)引入的熱處理操作后，形成的所述接觸層與 擴(kuò)散至其表層的摻雜擴(kuò)散層中的摻雜粒子形成的高阻相，可減小接觸電 阻；
上述技術(shù)方案提供的通孔形成方法，通過預(yù)先形成厚度高于產(chǎn)品要求 的接觸層，再去除部分所述接觸層，以獲得接觸層的厚度滿足產(chǎn)品要求 的通孔，可在不改變金屬連線結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，減小接觸電阻。


圖1為說明現(xiàn)有技術(shù)中接觸電阻阻值偏大的檢測結(jié)果示意圖； 圖2為說明現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用為減小接觸電阻而采用的方法形成的通 孔的結(jié)構(gòu)示意圖3為說明本發(fā)明第一實(shí)施例的通孔形成方法的流程示意圖； 圖4為說明本發(fā)明第一實(shí)施例的在半導(dǎo)體基底形成接觸層后的結(jié)構(gòu) 示意圖5為說明本發(fā)明第一實(shí)施例的在所述接觸層上形成介質(zhì)層后的結(jié) 構(gòu)示意圖6為說明本發(fā)明第一實(shí)施例的圖形化所述介質(zhì)層后的結(jié)構(gòu)示意
圖7為說明本發(fā)明第一實(shí)施例的形成通孔后的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8為說明本發(fā)明第一實(shí)施例的N型摻雜半導(dǎo)體器件的接觸電阻的 檢測結(jié)果示意圖9為說明本發(fā)明第一實(shí)施例的P型摻雜半導(dǎo)體器件的接觸電阻的
8;險(xiǎn)測結(jié)果示意圖10為說明本發(fā)明第二實(shí)施例的通孔形成方法的流程示意圖11為說明本發(fā)明第二實(shí)施例的在半導(dǎo)體基底形成接觸層后的結(jié) 構(gòu)示意圖12為說明本發(fā)明第二實(shí)施例的在所述接觸層上形成介質(zhì)層后的 結(jié)構(gòu)示意圖13為說明本發(fā)明第二實(shí)施例的圖形化所述介質(zhì)層后的結(jié)構(gòu)示意
圖14為說明本發(fā)明第二實(shí)施例的形成通孔后的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
盡管下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表示了本發(fā) 明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明 而仍然實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列的描述應(yīng)當(dāng)^^皮理解為對(duì)于本 領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛教導(dǎo)，而并不作為對(duì)本發(fā)明的限制。
為了清楚，不描述實(shí)際實(shí)施例的全部特征。在下列描述中，不詳細(xì) 描述公知的功能和結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗鼈儠?huì)使本發(fā)明由于不必要的細(xì)節(jié)而混 亂。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為在任何實(shí)際實(shí)施例的開發(fā)中，必須做出大量實(shí)施細(xì)節(jié)以實(shí) 現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如^l要照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的限制，由一個(gè)實(shí) 施例改變?yōu)榱硪粋€(gè)實(shí)施例。另外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和 耗費(fèi)時(shí)間的，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說僅僅是常規(guī)工作。
在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下列 說明和權(quán)利要求書本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均 采用非常簡化的形式且均^f吏用非精準(zhǔn)的比率，l叉用以方i"更、明晰地輔助 說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
如圖3所示，作為本發(fā)明的第一實(shí)施例，應(yīng)用本發(fā)明提供的方法形 成通孔的具體步驟包括
9步驟301:結(jié)合圖3和圖4，在半導(dǎo)體基底100上形成接觸層140， 所述半導(dǎo)體基底100內(nèi)已形成摻雜擴(kuò)散區(qū)120。 .
在半導(dǎo)體襯底(substrate)上定義器件有源區(qū)并完成淺溝槽隔離、 繼而形成柵極結(jié)構(gòu)(圖中均為示出)及摻雜擴(kuò)散區(qū)120后形成半導(dǎo)體基底 100。所述半導(dǎo)體襯底包含但不限于包括半導(dǎo)體元素的硅材料，例如單晶、 多晶或非晶結(jié)構(gòu)的硅或硅鍺(SiGe)，也可以是絕緣體上硅(SOI)。所 述柵極結(jié)構(gòu)包含柵極、環(huán)繞柵極的側(cè)墻及柵氧化層。所述柵極結(jié)構(gòu)還可 包含覆蓋所述柵;fe和側(cè)墻的阻擋層。
所述摻雜擴(kuò)散層120可利用傳統(tǒng)的離子注入工藝獲得，所述離子注 入工藝包含離子注入操作完成后執(zhí)行的退火工藝；所述摻雜擴(kuò)散層120 中摻入的雜質(zhì)包括但不限于硼(B)、氟化亞硼(BF2)、砷(As)、磷(P) 或其它可摻雜材料中的一種。
所述接觸層140包含CoSi、 NiSi或TiSi;用以減少后續(xù)形成的金 屬連線與半導(dǎo)體基底間的接觸電阻。形成所述接觸層140的步驟包括 在所述半導(dǎo)體基底100上形成接觸金屬層；對(duì)具有接觸金屬層的所述半 導(dǎo)體基底100執(zhí)行退火操作。
執(zhí)行上述退火操作的步驟包括對(duì)具有接觸金屬層的所述半導(dǎo)體基 底100執(zhí)行第一退火過程，形成接觸基層；對(duì)所述第一接觸層執(zhí)行第二 退火過程，形成接觸層。具體地，所述第一退火過程溫度范圍為250 ~ 350攝氏度，所述第一退火過程持續(xù)時(shí)間范圍為10~30秒；所述第二退 火過程溫度范圍為350 - 500攝氏度，所述第二退火過程持續(xù)時(shí)間范圍 為10~30秒。
步驟302:結(jié)合圖3和圖5，在所述^t矣觸層140上形成介質(zhì)層160。
可采用PECVD (等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積)、SACVD (亞常壓化學(xué)氣 相淀積)或LPCVD (低壓化學(xué)氣相淀積)等工藝形成所述介質(zhì)層160。所 述介質(zhì)層160材料包含但不限于未摻雜的二氧化硅(Si02)、磷硅玻璃
10(phosphosilicate glass, PSG)、硼硅玻璃(borosilicate , BSG)、 硼磷硅玻璃(bor.ophosphosilicate , BPSG)、氟硅玻璃(FSG)或具有 低介電常數(shù)材料中的一種或其組合。所述具有低介電常數(shù)材料包括但不 限于黑鉆石(Black Diamond, BD)或coral等。
在所述接觸層上形成介質(zhì)層的步驟可包括在所述接觸層上形成刻 蝕停止層；在所述刻蝕停止層上形成介質(zhì)層。所述刻蝕停止層為氮化硅 或氮氧化;圭。
步驟303:結(jié)合圖3和圖6，圖形化所述介質(zhì)層160,以形成暴露部分接 觸層140的^t妄觸孔180。
執(zhí)行所述圖形化操作時(shí)可釆用刻蝕工藝，如濕式刻蝕工藝或等離子體 刻蝕工藝。
圖形化所述介質(zhì)層160，以形成暴露部分接觸層140的接觸孔180 的步驟可包括圖形化所述介質(zhì)層160，并暴露部分刻蝕停止層；去除 所述部分刻蝕停止層，以暴露部分所述接觸層140。所述刻蝕停止層為 氮化硅或氮氧化硅。
實(shí)踐中，圖形化部分所述刻蝕停止層可為所述刻蝕停止層的主刻蝕 操作；作為示例，若需執(zhí)行所述圖形化的鈍化層的厚度為100nm，可先 圖形化80nm的所述刻蝕停止層，再對(duì)剩余的厚度為20nm的所述刻蝕停 止層完成圖形化操作?？稍鰪?qiáng)去除所述部分刻蝕停止層的效果。
傳統(tǒng)工藝中，完成步驟303后即形成接觸孔。繼而，填充所述接觸孔、 并繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)步驟，以形成通孔；進(jìn)而，經(jīng)歷后續(xù)操作形成金屬連線。
然而，對(duì)形成金屬連線后的半導(dǎo)體器件進(jìn)行性能檢測后發(fā)現(xiàn)，對(duì)具有 N型摻雜半導(dǎo)體基底的器件，其接觸電阻的阻值增加。而為了使半導(dǎo)體器 件與外部電路有效地連接，半導(dǎo)體器件和金屬連線之間形成的接觸電阻 (Rc)應(yīng)當(dāng)盡可能地低，且接觸電阻占器件電阻的比例也必須盡可能地 小。如何減小所述接觸電阻的阻值成為本發(fā)明解決的主要問題。
ii明人分析后認(rèn)為，接觸電阻的阻值增加的原因在于在半 導(dǎo)體基底上形成所述接觸層時(shí)，需引入熱處理操作，而所述半導(dǎo)體基底 包含摻雜擴(kuò)散層，即所述半導(dǎo)體基底內(nèi)包含注入雜質(zhì)離子，經(jīng)歷所述熱 處理操作時(shí)，所述注入雜質(zhì)離子將發(fā)生擴(kuò)散，發(fā)生擴(kuò)散的所述注入雜質(zhì) 離子進(jìn)入所述接觸層，并在所述接觸層中進(jìn)一步擴(kuò)散至其表層，在所述 熱處理操作中，擴(kuò)散至所述接觸層表層的注入雜質(zhì)離子與所述接觸層發(fā) 生反應(yīng)形成了高阻相。
如何去除所述高阻相成為減小所述接觸電阻的阻值的指導(dǎo)方向。 步驟304:結(jié)合圖3和圖7，去除暴露的所述部分接觸層140的表層，剩 余的所述部分接觸層140具有滿足產(chǎn)品要求的厚度。
具體地，以產(chǎn)品要求所述接觸層140的厚度為50士2nm為例，若在半導(dǎo) 體基底上形成的所述接觸層140的厚度為51nm,則去除的暴露的所述部分 接觸層140的厚度應(yīng)小于或等于3nm。實(shí)踐中，通過控制去除操作持續(xù)的 時(shí)間控制被去除的所述表層的厚度。作為示例，去除厚度為3nm的暴露的 所述部分接觸層14O的表層，所述去除操作持續(xù)的時(shí)間可為10秒。
去除暴露的所述部分接觸層140的表層，用以去除擴(kuò)散至所述接觸層 14 O表層的注入雜質(zhì)離子與所述接觸層l 4 O發(fā)生反應(yīng)形成的高阻相。
執(zhí)行去除部分所述接觸層的操作時(shí)釆用等離子體工藝。執(zhí)行去除部分 所述接觸層的操作時(shí)包含反應(yīng)氣體，所述反應(yīng)氣體包括Ar; Ar的流量范 圍為10 ~ 300sccm, 如50sccm、 100sccm、 150sccm或200sccm; 所述反應(yīng) 氣體還包括02或03; 02的流量范圍為10~ 100sccm，如20sccm、 50sccm或80 sccm; 03的流量范圍為10 ~ 100sccm,如20sccm、 50sccm或80 sccm; 執(zhí)行 去除部分所述接觸層的操作時(shí)，反應(yīng)功率范圍為IOO ~ 500W，如200W、 300W 或400W;執(zhí)行去除部分所述接觸層的操作時(shí)，反應(yīng)壓力范圍為10-100mT, 如20mT、 50mT或80mT。作為示例，對(duì)于90nm工藝節(jié)點(diǎn)，Ar的流量為100sccm、 02的流量為 40sccm、反應(yīng)功率為300W、反應(yīng)壓力為50Mt，且去除部分所述接觸層的 操作持續(xù)時(shí)間為15秒時(shí)，測得的N型摻雜半導(dǎo)體器件的接觸電阻l3與應(yīng)用 傳統(tǒng)工藝獲得的N型摻雜半導(dǎo)體器件的接觸電阻11的對(duì)比關(guān)系如圖8所 示?？刹捎肁gilent 4700執(zhí)行所述接觸電阻的檢測。獲得的4企測曲線中 的橫坐標(biāo)為接觸電阻的阻值，單位為歐姆；縱坐標(biāo)為測得的數(shù)據(jù)中超過 對(duì)應(yīng)阻值的接觸電阻的百分率，即獲得的4全測曲線為測得接觸電阻的分 布函數(shù)。
如圖8所示，去除部分所述接觸層后，接觸電阻的端值由約15. 5歐降 為約12. 5歐，所述接觸電阻的檢測范圍由約15. 5 ~ 35. O歐減小至約 12. 5 ~ 16. 0歐。
此外，應(yīng)用相同條件，測得的P型摻雜半導(dǎo)體器件的接觸電阻14與應(yīng) 用傳統(tǒng)工藝獲得的P型摻雜半導(dǎo)體器件的接觸電阻12的對(duì)比關(guān)系如圖9所 示。如圖9所示，去除部分所述接觸層后，接觸電阻的端值由約13. 5歐降 為約12. 0歐，所述接觸電阻的4企測范圍由約13. 5 ~ 15. O歐減小至約 12, 0~ 13. 5歐。
即應(yīng)用本發(fā)明提供的技術(shù)方案形成通孔時(shí)，通過去除部分所述接觸 層，以去除經(jīng)歷為形成所述接觸層時(shí)引入的熱處理操作后，形成的所述 接觸層與擴(kuò)散至其表層的摻雜擴(kuò)散層中的摻雜粒子形成的高阻相，可減 小接觸電阻。
步驟305:填充所述接觸孔180，以形成通孔。
填充所述接觸孔180的材料可包含W或Cu?？舍娪肞VD(物理氣相沉積) 或MOCVD (金屬化學(xué)氣相沉積)工藝填充所述接觸孔180。
如圖10所示，作為本發(fā)明的第二實(shí)施例，應(yīng)用本發(fā)明提供的方法 形成通孔的具體步驟包括步驟1001:結(jié)合圖10和圖11,在半導(dǎo)體基底200上形成接觸層240,所 述半導(dǎo)體基底200內(nèi)已形成摻雜擴(kuò)散區(qū)220，所述接觸層24Q具有高于產(chǎn)品 要求的厚度。
在半導(dǎo)體襯底(substrate)上定義器件有源區(qū)并完成淺溝槽隔離、 繼而形成柵極結(jié)構(gòu)(圖中均為示出)及摻雜擴(kuò)散區(qū)220后形成半導(dǎo)體基底 200。所述半導(dǎo)體襯底包含但不限于包括半導(dǎo)體元素的硅材料，例如單晶、 多晶或非晶結(jié)構(gòu)的硅或硅鍺(SiGe)，也可以是絕緣體上硅(SOI)。所 述柵極結(jié)構(gòu)包含柵極、環(huán)繞柵極的側(cè)墻及柵氧化層。所述柵極結(jié)構(gòu)還可 包含覆蓋所述柵極和側(cè)墻的阻擋層。
所述摻雜擴(kuò)散層220可利用傳統(tǒng)的離子注入工藝獲得，所述離子注 入工藝包含離子注入操作完成后執(zhí)行的退火工藝；所述摻雜擴(kuò)散層220 中摻入的雜質(zhì)包括但不限于硼(B)、氟化亞硼(BF2)、砷(As)、磷(P) 或其它可摻雜材料中的一種。
所述接觸層240包含CoSi、 NiSi或TiSi;用以減少后續(xù)形成的金 屬連線與半導(dǎo)體基底間的接觸電阻。形成所述接觸層240的步驟包括 在所述半導(dǎo)體基底200上形成接觸金屬層；對(duì)具有接觸金屬層的所述半 導(dǎo)體基底2QQ執(zhí)行退火操作。
執(zhí)行上述退火操作的步驟包括:對(duì)具有接觸金屬層的所述半導(dǎo)體基底 200執(zhí)行第一退火過程，形成接觸基層；對(duì)所述第一接觸層執(zhí)行第二退火 過程，形成接觸層。具體地，所述第一退火過程溫度范圍為250 350攝 氏度，如300攝氏度，所述第一退火過程持續(xù)時(shí)間范圍為10 30秒，如15 秒或20秒；所述第二退火過程溫度范圍為350 500攝氏度，如400攝氏度 或450攝氏度，所述第二退火過程持續(xù)時(shí)間范圍為10~30秒，如15秒或20 秒。
具體地，以產(chǎn)品要求所述接觸層140的厚度為50士2nm為例，在半導(dǎo)體 基底上形成的所述接觸層140的厚度應(yīng)大于52nm。步驟1002:結(jié)合圖10和圖12,在所述接觸層240上形成介質(zhì)層260。
可采用PECVD (等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積)、SACVD (亞常壓化學(xué)氣 相淀積)或LPCVD (低壓化學(xué)氣相淀積)等工藝形成所述介質(zhì)層260。所 述介質(zhì)層260材料包含但不限于未摻雜的二氧化硅(Si02)、磷硅玻璃 (phosphosilicate glass, PSG)、硼硅玻璃(borosilicate , BSG)、 硼磷珪玻璃(borophosphosilicate , BPSG)、氟硅玻璃(FSG)或具有 低介電常數(shù)材料中的一種或其組合。所述具有低介電常數(shù)材料包括但不 限于黑鉆石(Black Diamond, BD)或coral等。
在所述接觸層上形成介質(zhì)層的步驟可包括在所述接觸層上形成刻 蝕停止層；在所述刻蝕停止層上形成介質(zhì)層。所述刻蝕停止層為氮化硅 或氮氧化硅。
步驟1003:結(jié)合圖10和圖13，圖形化所述介質(zhì)層260，以形成暴 露部分接觸層240的接觸孔280。
圖形化所述介質(zhì)層260，以暴露部分所述接觸層240的步驟可包括 圖形化所述介質(zhì)層260，并暴露部分刻蝕停止層；去除所述部分刻獨(dú)停 止層，以暴露部分所述接觸層。所述刻蝕停止層為氮化硅或氮氧化硅。
步驟1004:結(jié)合圖10和圖14，去除暴露的所述部分接觸層240的表層， 剩余的所述部分接觸層240具有滿足產(chǎn)品要求的厚度。
具體地，以產(chǎn)品要求所述接觸層140的厚度為50士2nm為例，若在半導(dǎo) 體基底上形成的所述接觸層140的厚度為55nm,則去除的暴露的所述部分 接觸層140的厚度應(yīng)大于或等于3nm。實(shí)踐中，通過控制去除操作持續(xù)的 時(shí)間控制被去除的所述表層的厚度。作為示例，去除厚度為3nm的暴露的 所述部分接觸層14O的表層，所述去除操作持續(xù)的時(shí)間可為10秒。執(zhí)行去除部分所述接觸層的操作時(shí)采用等離子體工藝。執(zhí)行去除部分
所述接觸層的操作時(shí)包含反應(yīng)氣體，所述反應(yīng)氣體包括Ar; Ar的流量范 圍為IO ~ 300sccm,如50sccm、 100sccm、 150sccm或200sccm; 所述反應(yīng) 氣體還包括02或03; 02的流量范圍為10 100sccm，如20sccm、 50sccm或80 sccm; 03的流量范圍為10 ~ 100sccm，如20sccm、 50sccm或80 sccm;執(zhí)行 去除部分所述接觸層的操作時(shí)，反應(yīng)功率范圍為100 500W,如MOW、 300W 或400W;執(zhí)行去除部分所述接觸層的操作時(shí)，反應(yīng)壓力范圍為10 100mT, 如20mT、 50mT或80mT。
步驟1005:填充所述4妄觸孔180,以形成通孔。
填充所述接觸孔18 0的材料可包含W或Cu?？舍娪肞VD (物理氣相沉積) 或MOCVD (金屬化學(xué)氣相沉積)工藝填充所述接觸孔180。
應(yīng)用上述技術(shù)方案提供的方法形成通孔，通過預(yù)先形成厚度高于產(chǎn)品 要求的接觸層，再去除部分所述接觸層，以獲得接觸層的厚度滿足產(chǎn)品 要求的通孔，可在不改變金屬連線結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，減小接觸電阻。
本文件中，術(shù)語"等于"意指比較雙方的差值在工藝允許范圍內(nèi)。
需強(qiáng)調(diào)的是，未加說明的步驟均可采用傳統(tǒng)的方法獲得，且具體的工 藝參數(shù)根據(jù)產(chǎn)品要求及工藝條件確定。
盡管通過在此的實(shí)施例描述說明了本發(fā)明，和盡管已經(jīng)足夠詳細(xì)地描 述了實(shí)施例，申請(qǐng)人不希望以任何方式將權(quán)利要求書的范圍限制在這種 細(xì)節(jié)上。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說另外的優(yōu)勢(shì)和改進(jìn)是顯而易見的。因 此，在較寬范圍的本發(fā)明不限于表示和描述的特定細(xì)節(jié)、表達(dá)的設(shè)備和 方法和說明性例子。因此，可以偏
權(quán)利要求
1. 一種通孔形成方法，其特征在于，包括在半導(dǎo)體基底上形成接觸層，所述半導(dǎo)體基底內(nèi)已形成摻雜擴(kuò)散區(qū)；在所述接觸層上形成介質(zhì)層；圖形化所述介質(zhì)層，以形成暴露部分接觸層的接觸孔；去除暴露的所述部分接觸層的表層，剩余的所述部分接觸層具有滿足產(chǎn)品要求的厚度；填充所述接觸孔，以形成通孔。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通孔形成方法，其特征在于所述接觸 層包含CoSi、 NiSi或TiSi。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通孔形成方法，其特征在于在所述接 觸層上形成介質(zhì)層的步驟包括在所述接觸層上形成刻蝕停止層； 在所述刻蝕停止層上形成介質(zhì)層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的通孔形成方法，其特征在于圖形化所 述介質(zhì)層，以暴露部分所述接觸層的步驟包括圖形化所述介質(zhì)層，并暴露部分刻蝕停止層； 去除所述部分刻蝕停止層，以暴露部分所述接觸層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的通孔形成方法，其特征在于所述刻蝕 停止層為氮化硅或氮氧化硅。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通孔形成方法，其特征在于執(zhí)行去除 部分所述接觸層的操作時(shí)采用等離子體工藝。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通孔形成方法，其特征在于執(zhí)行去除 部分所述接觸層的操作時(shí)包含反應(yīng)氣體，所述反應(yīng)氣體包括Ar。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的通孔形成方法，其特征在于所述反應(yīng)氣體還包括02或03。
9. -根據(jù)權(quán)利要求7所述的通孔形成方法，其特征在于Ar的流量 范圍為10 - 300sccm。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的通孔形成方法，其特征在于02的流量 范圍為10~ 100sccm。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的通孔形成方法，其特征在于03的流量 范圍為10~ 100sccm。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的通孔形成方法，其特征在于執(zhí)行去除 部分所述接觸層的操作時(shí)，反應(yīng)功率范圍為100~ 500W。
13. 4艮據(jù)權(quán)利要求1所述的通孔形成方法，其特征在于執(zhí)行去除 部分所述接觸層的操作時(shí)，反應(yīng)壓力范圍為10~100mW。
14. 一種通孔形成方法，其特征在于，包括在半導(dǎo)體基底上形成接觸層，所述半導(dǎo)體基底內(nèi)已形成摻雜擴(kuò)散 區(qū)，所述接觸層具有高于產(chǎn)品要求的厚度；在所述接觸層上形成介質(zhì)層；圖形化所述介質(zhì)層，以形成暴露部分接觸層的接觸孔；去除暴露的所述部分接觸層的表層，剩余的所述部分接觸層具有滿 足產(chǎn)品要求的厚度；填充所述4妻觸孔，以形成通孔。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的通孔形成方法，其特征在于所述接 觸層為CoSi、 NiSi或TiSi。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的通孔形成方法，其特征在于在所述 接觸層上形成介質(zhì)層的步驟包括在所述接觸層上形成刻蝕停止層；在所述刻蝕停止層上形成介質(zhì)層。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的通孔形成方法，其特征在于圖形化 所述介質(zhì)層，以暴露部分所述接觸層的步驟包括圖形化所述介質(zhì)層，以暴露部分刻蝕停止層；去除所述部分刻蝕停止層，以暴露部分所述接觸層。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的通孔形成方法，其特征在于所述刻 蝕停止層為氮化硅或氮氧化硅。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的通孔形成方法，其特征在于執(zhí)行去 除部分所述接觸層的操作時(shí)采用等離子體工藝。
20. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的通孔形成方法，其特征在于執(zhí)行去 除部分所述接觸層的操作時(shí)包含反應(yīng)氣體，所述反應(yīng)氣體包括Ar。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的通孔形成方法，其特征在于所述反 應(yīng)氣體還包括02或03。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的通孔形成方法，其特征在于Ar的流 量范圍為10 - 300sccm。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的通孔形成方法，其特征在于02的流量 范圍為10~ 100sccm。
24. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的通孔形成方法，其特征在于03的流量 范圍為10~ 100sccm。
25. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的通孔形成方法，其特征在于執(zhí)行去 除部分所述接觸層的操作時(shí)，反應(yīng)功率范圍為100~ 500W。
26. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的通孔形成方法，其特征在于執(zhí)行去 除部分所述接觸層的操作時(shí)，反應(yīng)壓力范圍為10~100mW。
全文摘要
一種通孔形成方法，包括在半導(dǎo)體基底上形成接觸層，所述半導(dǎo)體基底內(nèi)已形成摻雜擴(kuò)散區(qū)；在所述接觸層上形成介質(zhì)層；圖形化所述介質(zhì)層，以形成暴露部分接觸層的接觸孔；去除暴露的所述部分接觸層的表層，剩余的所述部分接觸層具有滿足產(chǎn)品要求的厚度；填充所述接觸孔，以形成通孔?？蓽p小接觸電阻，且操作簡單。
文檔編號(hào)H01L21/768GK101459122SQ200710094499
公開日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2007年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月13日
發(fā)明者何德飚, 韓寶東, 韓秋華 申請(qǐng)人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司