專利名稱：一種降低接觸孔電阻的接觸孔結(jié)構(gòu)形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制備技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)是涉及一種降低接觸孔電阻的接觸孔結(jié)構(gòu)形成方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體的生產(chǎn)工藝中，由于例如包括M0SFETS并且借助MOS或CMOS工藝制造的器件集成度的不斷提高，半導(dǎo)體器件的小型化也正正面臨著挑戰(zhàn)。不僅器件的尺寸和區(qū)域需要降低其大小，而且在質(zhì)量和成品率上仍有很高的期望。此種類型的器件的結(jié)深涉及到摻雜的高活性，結(jié)深的良好控制等等。同時(shí)，為了通過(guò)背面相接觸，通常需要與金屬硅化物之間的低電阻接觸。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的一種接觸孔結(jié)構(gòu)，其具體的形成工藝包括以下的步驟 首先，在硅襯底上襯底10上沉積有刻蝕阻擋層20和氧化物層30，然后進(jìn)行光刻，形成開口， 并通過(guò)開口依次刻蝕氧化物層30和刻蝕阻擋層20，形成接觸孔，并在接觸孔的側(cè)壁和底部?jī)?nèi)形成一接觸孔阻擋層01，而后進(jìn)行金屬鎢的生長(zhǎng)，并進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨形成填充在接觸孔中的鎢栓02，隨后，在氧化物層30之上從下至上依次淀積一層阻擋層40、一低介電常數(shù)介質(zhì)層50和一低介電常數(shù)覆蓋層60，而后在低介電常數(shù)覆蓋層之上涂覆一層光刻膠，并進(jìn)行光刻工藝，形成開口，并以光刻膠為掩膜，通過(guò)所形成的開口刻蝕低介電常數(shù)覆蓋層60、 低介電常數(shù)介質(zhì)層50和阻擋層40，形成溝槽，然后，在低介電常數(shù)覆蓋層60和溝槽的側(cè)壁和底部形成一層銅阻擋層03，并采用電化學(xué)鍍ECP工藝進(jìn)行金屬銅04的生長(zhǎng)，然后，進(jìn)行第二次機(jī)械化學(xué)研磨，使得金屬銅04僅填充在具有銅阻擋層的溝槽內(nèi)，低介電常數(shù)覆蓋層60 被磨完，且金屬銅04的上表面與低介電常數(shù)介質(zhì)層50的上表面保持水平。通過(guò)上述接觸孔制備工藝所制得的結(jié)構(gòu)中的金屬銅04到硅襯底10的有源區(qū)之間的電阻，為鎢栓02的電阻與接觸孔側(cè)壁上的接觸孔阻擋層01的電阻三者并聯(lián)后加上接觸孔底部的接觸孔阻擋層的電阻和溝槽底部的接觸孔阻擋層的電阻。通過(guò)電阻值的分析可知，鎢栓02的電阻值在決定接觸電阻方面占有主導(dǎo)地位，而且，相比較而言，由于金屬鎢具有較大的電阻，因此決定了接觸電阻也相應(yīng)較大，嚴(yán)重影響了半導(dǎo)體器件的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種降低接觸電阻的接觸孔結(jié)構(gòu)形成方法，其降低接觸電阻，提高了半導(dǎo)體器件的性能。為解決上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為
一種降低接觸電阻的接觸孔結(jié)構(gòu)形成方法，其中，包括以下的步驟 步驟Sl 提供一硅襯底，所述硅襯底上形成有接觸有源區(qū)的金屬硅化物，在所述硅襯底上從下至上依次沉積有刻蝕阻擋層、氧化物層、阻擋層、低介電常數(shù)介質(zhì)層以及低介電常數(shù)覆蓋層，一溝槽在豎直方向上貫穿低介電常數(shù)覆蓋層、低介電常數(shù)介質(zhì)層和阻擋層，一接觸孔在豎直方向上貫穿氧化物層和刻蝕阻擋層，且接觸孔位于溝槽的下方；步驟S2 在氧化物層之上以及溝槽和接觸孔的內(nèi)壁和底部生長(zhǎng)一層接觸孔阻擋層，并生長(zhǎng)金屬鎢，對(duì)所淀積的接觸孔阻擋層和金屬鎢進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨工藝，去除部分金屬鎢和接觸孔阻擋層，暴露出低介電常數(shù)覆蓋層，并使得金屬鎢的上表面與低介電常數(shù)覆蓋層的上表面保持水平；
步驟S3 對(duì)剩余的金屬鎢和接觸孔阻擋層進(jìn)行濕法刻蝕，去除溝槽內(nèi)以及接觸孔上部的金屬鎢和接觸孔阻擋層，形成鎢栓；
步驟S4 在低介電常數(shù)覆蓋層之上、溝槽和接觸孔上部的側(cè)壁和底部以及鎢栓和接觸孔阻擋層之上生長(zhǎng)一層銅阻擋層，并采用電化學(xué)鍍ECP工藝在銅阻擋層之上以及生長(zhǎng)有銅阻擋層的溝槽和接觸孔的上部生長(zhǎng)金屬銅；
步驟S5 對(duì)金屬銅和銅阻擋層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨工藝，暴露出低介電常數(shù)介質(zhì)層，使得金屬銅的上表面與低介電常數(shù)介質(zhì)層的上表面保持水平。上述的方法，其中，構(gòu)成阻擋層的材料為SiCN。上述的方法，其中，構(gòu)成低介電常數(shù)覆蓋層的材料為Si02。上述的方法，其中，構(gòu)成接觸孔阻擋層的材料為Ti或者TiN或兩種材料的組合。上述的方法，其中，構(gòu)成銅阻擋層的材料為Ta或者TaN或兩種材料的組合。上述的方法，其中，在所述步驟S6中，采用溶液進(jìn)行濕法刻蝕。本發(fā)明公開了一種降低電阻的接觸孔結(jié)構(gòu)形成方法，采用一種的混合液體和其他堿性化合物，進(jìn)行濕法刻蝕去除部分鎢栓和接觸孔阻擋層，降低鎢栓和接觸孔阻擋層的高度，并用金屬銅和銅阻擋層進(jìn)行替代，因?yàn)榻饘巽~與鎢栓相比具有較低的電阻值，因而可以達(dá)到有效降低接觸孔的接觸電阻的目的，進(jìn)而提高了半導(dǎo)體器件性能，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單易控制。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種接觸孔結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的一種降低接觸電阻的接觸孔結(jié)構(gòu)形成方法的流程圖； 圖2A-2F為圖2示的本發(fā)明的一種降低接觸電阻的接觸孔結(jié)構(gòu)形成方法的各個(gè)步驟所形成的器件結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合說(shuō)明書附圖和具體實(shí)施方式
來(lái)對(duì)本發(fā)明的一種降低接觸電阻的接觸孔結(jié)構(gòu)形成方法做進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。如圖2和圖2A-2F所示，本發(fā)明的一種降低接觸電阻的接觸孔結(jié)構(gòu)形成方法，其中，包括以下的步驟
步驟Sl 提供一硅襯底101，硅襯底101上形成有接觸有源區(qū)的金屬硅化物101a，在硅襯底101上從下至上依次沉積有刻蝕阻擋層102、氧化物層103、阻擋層104、低介電常數(shù)介質(zhì)層105以及低介電常數(shù)覆蓋層116，一溝槽100在豎直方向上貫穿低介電常數(shù)覆蓋層 116、低介電常數(shù)介質(zhì)層105和阻擋層104，一接觸孔100在豎直方向上貫穿氧化物層103和刻蝕阻擋層102，且接觸孔200位于溝槽100的下方；
步驟S2 在氧化物層103之上以及溝槽100和接觸孔200的內(nèi)壁和底部生長(zhǎng)一層接觸孔阻擋層106，并生長(zhǎng)金屬鎢107，對(duì)所淀積的接觸孔阻擋層106和金屬鎢107進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨工藝，去除部分金屬鎢107和接觸孔阻擋層106，暴露出低介電常數(shù)覆蓋層116，并使得研磨后的金屬鎢107’的上表面與低介電常數(shù)覆蓋層116的上表面保持水平；
步驟S3 采用含有NH40H、H202和H20的溶液對(duì)研磨后的金屬鎢105’和接觸孔阻擋層 104’進(jìn)行濕法刻蝕，去除溝槽100內(nèi)以及接觸孔200上部的金屬鎢和接觸孔阻擋層，形成鎢栓 107a ；
步驟S4 在低介電常數(shù)覆蓋層116之上、溝槽100和接觸孔上200部的側(cè)壁和底部以及鎢栓107a和接觸孔阻擋層106’之上生長(zhǎng)一層銅阻擋層108，并采用電化學(xué)鍍ECP工藝在銅阻擋層108之上以及生長(zhǎng)有銅阻擋層108的溝槽100和接觸孔200的上部生長(zhǎng)金屬銅 109 ；
步驟S5 對(duì)金屬銅109和銅阻擋層108進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨工藝，去除部分金屬銅109和銅阻擋層108，暴露出低介電常數(shù)介質(zhì)層105，使得研磨后的金屬銅109’的上表面與在低介電常數(shù)介質(zhì)層105的上表面保持水平。進(jìn)一步地，構(gòu)成阻擋層的材料分別為SiCN。進(jìn)一步地，構(gòu)成低介電常數(shù)覆蓋層的材料為Si02。進(jìn)一步地，構(gòu)成接觸孔阻擋層的材料為Ti或者TiN或兩種材料的組合。進(jìn)一步地，構(gòu)成銅阻擋層的材料為Ta或者TaN或兩種材料的組合。綜上，本發(fā)明公開了一種降低電阻的接觸孔結(jié)構(gòu)形成方法，采用濕法刻蝕去除接觸孔上部的鎢栓和接觸孔阻擋層，降低了鎢栓(降低至現(xiàn)有技術(shù)中的鎢栓高度的90%到 10% )和接觸孔阻擋層的高度，并用金屬銅和銅阻擋層進(jìn)行替代，因?yàn)榻饘巽~與鎢栓相比具有較低的電阻值，因而可以達(dá)到有效降低接觸孔的接觸電阻的目的，進(jìn)而提高了半導(dǎo)體器件性能，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單易控制。應(yīng)當(dāng)指出的是，上述內(nèi)容只是本發(fā)明的具體實(shí)施例的列舉，其中未盡詳細(xì)描述的設(shè)備和結(jié)構(gòu)應(yīng)該理解為用本領(lǐng)域中的普通方式予以實(shí)施；且上述具體實(shí)施例并非用來(lái)限制本發(fā)明的實(shí)施范圍，即凡依本發(fā)明專利申請(qǐng)內(nèi)容所作的等效變換與修飾，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種降低接觸電阻的接觸孔結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，包括以下的步驟步驟Sl 提供一硅襯底，所述硅襯底上形成有接觸有源區(qū)的金屬硅化物，在所述硅襯底上從下至上依次沉積有刻蝕阻擋層、氧化物層、阻擋層、低介電常數(shù)介質(zhì)層以及低介電常數(shù)覆蓋層，一溝槽在豎直方向上貫穿低介電常數(shù)覆蓋層、低介電常數(shù)介質(zhì)層和阻擋層，一接觸孔在豎直方向上貫穿氧化物層和刻蝕阻擋層，且接觸孔位于溝槽的下方；步驟S2 在氧化物層之上以及溝槽和接觸孔的內(nèi)壁和底部生長(zhǎng)一層接觸孔阻擋層，并生長(zhǎng)金屬鎢，對(duì)所淀積的接觸孔阻擋層和金屬鎢進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨工藝，去除部分金屬鎢和接觸孔阻擋層，暴露出低介電常數(shù)覆蓋層，并使得金屬鎢的上表面與低介電常數(shù)覆蓋層的上表面保持水平；步驟S3 對(duì)剩余的金屬鎢和接觸孔阻擋層進(jìn)行濕法刻蝕，去除溝槽內(nèi)以及接觸孔上部的金屬鎢和接觸孔阻擋層，形成鎢栓；步驟S4 在低介電常數(shù)覆蓋層之上、溝槽和接觸孔上部的側(cè)壁和底部以及鎢栓和接觸孔阻擋層之上生長(zhǎng)一層銅阻擋層，并采用電化學(xué)鍍ECP工藝在銅阻擋層之上以及生長(zhǎng)有銅阻擋層的溝槽和接觸孔的上部生長(zhǎng)金屬銅；步驟S5:對(duì)金屬銅和銅阻擋層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨工藝，暴露出低介電常數(shù)介質(zhì)層，使得金屬銅的上表面與低介電常數(shù)介質(zhì)層的上表面保持水平。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，構(gòu)成阻擋層的材料為SiCN。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，構(gòu)成低介電常數(shù)覆蓋層的材料為Si02。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，構(gòu)成接觸孔阻擋層的材料為Ti或者TiN或兩種材料的組合。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，構(gòu)成銅阻擋層的材料為Ta或者TaN或兩種材料的組合。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟S6中，采用溶液進(jìn)行濕法刻蝕。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種降低電阻的接觸孔結(jié)構(gòu)形成方法，其通過(guò)采用濕法刻蝕去除接觸孔上部的鎢栓和接觸孔阻擋層，降低了鎢栓和接觸孔阻擋層的高度，并用金屬銅和銅阻擋層進(jìn)行替代，因?yàn)榻饘巽~與鎢栓相比具有較低的電阻值，因而可以達(dá)到有效降低接觸孔的接觸電阻的目的，進(jìn)而提高了半導(dǎo)體器件性能，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單易控制。
文檔編號(hào)H01L21/768GK102437099SQ20111026528
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月8日
發(fā)明者傅昶, 張亮, 胡友存, 鄭春生 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司