導(dǎo)電插塞的形成方法
【專利摘要】一種導(dǎo)電插塞的形成方法，導(dǎo)電插塞與金屬柵極晶體管的金屬柵極電連接，該形成方法包括：提供襯底；在襯底上形成金屬柵極，金屬柵極包括鋁層；形成位于襯底上的第一層間介質(zhì)層，第一層間介質(zhì)層的上表面與鋁層的上表面齊平；在第一層間介質(zhì)層及金屬柵極上形成第二層間介質(zhì)層；進(jìn)行第一干法刻蝕，以在第二層間介質(zhì)層內(nèi)形成底部露出鋁層的接觸孔；進(jìn)行第二干法刻蝕，以去除第一干法刻蝕步驟在接觸孔底部和側(cè)壁上所形成的聚合物；第二干法刻蝕之后，向接觸孔內(nèi)填充金屬，形成導(dǎo)電插塞。本發(fā)明的技術(shù)方案解決了金屬柵極與導(dǎo)電插塞無法電連接的問題。
【專利說明】導(dǎo)電插塞的形成方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種導(dǎo)電插塞的形成方法，該導(dǎo)電插塞與金屬柵極晶體管的金屬柵極電連接。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路集成度的提高，半導(dǎo)體制造工藝的特征尺寸也越來越小，傳統(tǒng)的多晶硅柵極因其電性能的缺陷而逐漸被金屬柵極替代。目前，柵極結(jié)構(gòu)基本都采用高k介質(zhì)層作為柵介質(zhì)層、金屬層作為柵極，以滿足器件電學(xué)性能的要求。
[0003]圖1是現(xiàn)有一種金屬柵極晶體管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該金屬柵極晶體管包括:襯底I ;位于襯底I上的高k介質(zhì)層2 ;位于高k介質(zhì)層2上的金屬柵極3,金屬柵極3包括功函數(shù)金屬層31和位于功函數(shù)金屬層31上的鋁層32 ;位于金屬柵極3兩側(cè)、并位于襯底I內(nèi)的源極4和漏極5 ;位于金屬柵極3和高k介質(zhì)層2周圍的側(cè)墻6 ;位于襯底I上的第一層間介質(zhì)層7，第一層間介質(zhì)層7的上表面與鋁層32的上表面齊平。
[0004]金屬柵極晶體管的金屬柵極3上方形成有導(dǎo)電插塞(未圖不),使金屬柵極3與導(dǎo)電插塞電連接，以布金屬連接線?，F(xiàn)有在金屬柵極上方形成導(dǎo)電插塞的方法包括:
[0005]如圖2所示，在第一層間介質(zhì)層7及金屬柵極3上形成第二層間介質(zhì)層8 ;對第二層間介質(zhì)層8進(jìn)行干法刻蝕，以在第二層間介質(zhì)層8內(nèi)形成接觸孔9，接觸孔9的底部露出鋁層32 ；
[0006]如圖3所示，進(jìn)行干法刻蝕之后，對接觸孔9進(jìn)行濕法清洗，以去除所述干法刻蝕步驟在接觸孔9的底部和側(cè)壁所形成的聚合物10 (如圖2所示)；
[0007]如圖5所示，進(jìn)行濕法清洗之后，向接觸孔9 (如圖3所示)內(nèi)填充金屬，以形成導(dǎo)電插塞12。
[0008]但是，利用現(xiàn)有方法在金屬柵極晶體管的金屬柵極上方形成導(dǎo)電插塞時(shí)，會出現(xiàn)金屬柵極與導(dǎo)電插塞無法電連接的問題出現(xiàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明要解決的問題是:利用現(xiàn)有方法在金屬柵極晶體管的金屬柵極上方形成導(dǎo)電插塞時(shí)，會出現(xiàn)金屬柵極與導(dǎo)電插塞無法電連接的問題出現(xiàn)。
[0010]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種導(dǎo)電插塞的形成方法，所述導(dǎo)電插塞與金屬柵極晶體管的金屬柵極電連接，所述形成方法包括:
[0011]提供襯底；
[0012]在所述襯底上形成金屬柵極，所述金屬柵極包括鋁層；
[0013]形成位于所述襯底上的第一層間介質(zhì)層，所述第一層間介質(zhì)層的上表面與鋁層的上表面齊平；
[0014]在所述第一層間介質(zhì)層及金屬柵極上形成第二層間介質(zhì)層；
[0015]進(jìn)行第一干法刻蝕，以在所述第二層間介質(zhì)層內(nèi)形成底部露出鋁層的接觸孔；
[0016]進(jìn)行第二干法刻蝕，以去除所述第一干法刻蝕步驟在接觸孔底部和側(cè)壁上所形成的聚合物；
[0017]所述第二干法刻蝕之后，向所述接觸孔內(nèi)填充金屬，形成導(dǎo)電插塞。
[0018]可選地，所述第二干法刻蝕之后、導(dǎo)電插塞形成之前，還包括對接觸孔進(jìn)行濕法清洗的步驟。
[0019]可選地，所述第一干法刻蝕與第二干法刻蝕在同一反應(yīng)腔室中進(jìn)行。
[0020]可選地，利用含N2的氣體進(jìn)行所述第二干法刻蝕。
[0021]可選地，所述第二干法刻蝕的工藝參數(shù)包括:壓強(qiáng)為50至200mtorr，射頻功率為200至500w，偏置功率為50至300w。
[0022]可選地，所述氣體還包括H2。
[0023]可選地，所述第二干法刻蝕的工藝參數(shù)包括:壓強(qiáng)為50至200mtorr，射頻功率為200至500w，偏置功率為50至300w，N2與H2的流量比為1:1至1:2。
[0024]可選地，利用含O2及CO的氣體進(jìn)行所述第二干法刻蝕。
[0025]可選地，所述第二干法刻蝕的工藝參數(shù)包括:壓強(qiáng)為50至200mtorr，射頻功率為200至500w，偏置功率為50至300w，O2與CO的流量比小于1:4。
[0026]可選地，所述接觸孔的形成方法包括:
[0027]在所述第二層間介質(zhì)層上形成圖形化光刻膠層，所述圖形化光刻膠層定義所述接觸孔的位置；
[0028]以所述圖形化光刻膠層為掩模，對所述第二層間介質(zhì)層進(jìn)行第一干法刻蝕，以在所述第二層間介質(zhì)層內(nèi)形成所述接觸孔；
[0029]形成接觸孔之后，去除所述圖形化光刻膠層。
[0030]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0031]本發(fā)明的技術(shù)方案在利用第一干法刻蝕步驟，形成底部露出金屬柵極的鋁層的接觸孔之后，進(jìn)行了第二干法刻蝕，該第二干法刻蝕步驟能夠較為干凈地去除所述第一干法刻蝕步驟在接觸孔底部和側(cè)壁所形成聚合物，在進(jìn)行第二干法刻蝕之后排隊(duì)等待形成導(dǎo)電插塞的過程中，由于覆蓋在接觸孔底部和側(cè)壁上的聚合物已經(jīng)去除干凈了，因此，不會出現(xiàn)聚合物中的活性氟離子與鋁層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并對鋁層造成腐蝕，以及化學(xué)反應(yīng)的生成物延伸至接觸孔內(nèi)導(dǎo)致接觸孔無法被金屬完全填滿的問題，解決了金屬柵極與導(dǎo)電插塞無法電連接的問題。
[0032]進(jìn)一步地，所述第一干法刻蝕與第二干法刻蝕步驟在同一反應(yīng)腔室中進(jìn)行。一方面，第一干法刻蝕步驟之后，可以直接進(jìn)行第二干法刻蝕步驟，節(jié)省了排隊(duì)等待的時(shí)間，防止在排隊(duì)等待進(jìn)行第二干法刻蝕期間，覆蓋在接觸孔底部和側(cè)壁上的聚合物的活性氟離子與鋁層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，對鋁層造成損傷；另一方面，由于鋁的電學(xué)遷移能力很強(qiáng)，在第一干法刻蝕及第二干法刻蝕步驟中都很容易對反應(yīng)腔室造成污染，將第一干法刻蝕與第二干法刻蝕設(shè)置在同一反應(yīng)腔室中進(jìn)行，可以避免對其他反應(yīng)腔室造成污染。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1是現(xiàn)有一種金屬柵極晶體管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2至圖5是利用現(xiàn)有方法在金屬柵極晶體管的金屬柵極上方形成導(dǎo)電插塞的各個(gè)階段中半導(dǎo)體器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖6至圖14是本發(fā)明的第一實(shí)施例中在金屬柵極晶體管的金屬柵極上方形成導(dǎo)電插塞的各個(gè)階段中半導(dǎo)體器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖15是分別利用四種技術(shù)方案在12寸晶圓上同等數(shù)量(數(shù)百萬個(gè))的金屬柵極、及金屬柵極上方的導(dǎo)電插塞時(shí)，晶圓上與金屬柵極無法電連接的導(dǎo)電插塞的密度直方圖。

【具體實(shí)施方式】
[0037]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，利用現(xiàn)有方法在金屬柵極晶體管的金屬柵極上方形成導(dǎo)電插塞時(shí)，造成金屬柵極與導(dǎo)電插塞無法電連接的原因?yàn)?
[0038]如圖2所示，在對第二層間介質(zhì)層8進(jìn)行干法刻蝕以形成接觸孔9時(shí)，所采用的刻蝕氣體為碳氟化合物，因此，所述干法刻蝕步驟在接觸孔9底壁和側(cè)壁所形成的聚合物10中會含有活性氟離子；
[0039]如圖3所示，在對接觸孔9進(jìn)行濕法清洗，以去除所述干法刻蝕步驟在接觸孔9的底部和側(cè)壁所形成的聚合物10 (如圖2所示)時(shí)，為了避免清洗溶液會損傷鋁層32，清洗溶液不能為強(qiáng)溶劑，但這會導(dǎo)致無法將覆蓋在接觸孔9底部和側(cè)壁上的聚合物10 (如圖2所示)去除干凈，換言之，對接觸孔9進(jìn)行濕法清洗之后，接觸孔9的底部和側(cè)壁上會有聚合物1a殘留；
[0040]如圖4所示，殘留的聚合物1a (如圖3所示)中含有活性氟離子，而鋁是活潑金屬，因此，聚合物1a中的活性氟離子會與鋁層32發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(I)，并生成氟化鋁11 ；
[0041]繼續(xù)參照圖4所示，對接觸孔進(jìn)行濕法清洗的步驟與向接觸孔內(nèi)填充金屬以形成導(dǎo)電插塞的步驟之間，存在一段很長的間隔時(shí)間，在排隊(duì)等待形成導(dǎo)電插塞的過程中，半導(dǎo)體器件會暴露在空氣中，使半導(dǎo)體器件有可能與空氣中的水接觸，生成的氟化鋁11會與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(2)，并生成氫氧化鋁及氫氟酸，生成的氫氟酸又會與鋁層32發(fā)生化學(xué)反應(yīng)
(1)，因此，在排隊(duì)等待形成導(dǎo)電插塞的過程中，會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(I)和(2)的循環(huán)化學(xué)反應(yīng)，使鋁層32不斷地被腐蝕，并生成越來越多的氟化鋁11，生成的氟化鋁11會延伸至接觸孔9 (如圖3所示)內(nèi)；
[0042]如圖5所示，在向接觸孔9 (如圖4所示)內(nèi)填充金屬以形成導(dǎo)電插塞12時(shí)，由于生成的氟化鋁11延伸至接觸孔9內(nèi)，使金屬不能將接觸孔9完全填滿，而氟化鋁11的導(dǎo)電性能很差，造成金屬柵極3與導(dǎo)電插塞12無法電連接。
[0043]Α1+3Γ —AlF3 (I)
[0044]A1F3+3H20 — Al (OH) 3+3HF (2 )
[0045]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種改進(jìn)的導(dǎo)電插塞的形成方法，該方法在利用第一干法刻蝕步驟形成底部露出金屬柵極的鋁層的接觸孔之后，進(jìn)行了第二干法刻蝕，該第二干法刻蝕步驟能夠較為干凈地去除所述第一干法刻蝕步驟在接觸孔底部和側(cè)壁所形成的聚合物，使鋁層不會被腐蝕、接觸孔能被金屬完全填滿，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)電插塞與金屬柵極的電連接。
[0046]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說明。
[0047]第一實(shí)施例
[0048]如圖6所示，提供襯底100。
[0049]襯底100可為娃襯底、娃鍺襯底、絕緣體上娃(silicon on insulator,簡稱SOI)襯底等常規(guī)的半導(dǎo)體襯底。
[0050]然后，在襯底上形成金屬柵極，所述金屬柵極包括鋁層。
[0051]在本實(shí)施例中，利用后柵極工藝(gate last)形成金屬柵極晶體管的金屬柵極，在形成金屬柵極之前，先形成金屬柵極晶體管的源極和漏極，該金屬柵極晶體管的具體形成方法包括:
[0052]繼續(xù)參照圖6所示，在襯底100上形成偽柵極結(jié)構(gòu)110，偽柵極結(jié)構(gòu)110包括:高k介質(zhì)層111和位于高k介質(zhì)層111上的偽柵極112，高k介質(zhì)層111可以為氧化鉿、氮氧化鉿、氧化鋯、氮氧化鋯等介電常數(shù)為7?20的介電材料，高k介質(zhì)層111可以利用原子層沉積、金屬有機(jī)氣相沉積、分子束外延、化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積等方法形成；偽柵極112的材料可以為多晶硅或氮化硅等，偽柵極112可以利用化學(xué)氣相沉積等方法形成；
[0053]如圖7所示，在偽柵極結(jié)構(gòu)110的周圍形成側(cè)墻130，具體方法包括:在襯底100及偽柵極結(jié)構(gòu)110上形成側(cè)墻材料層；對該側(cè)墻材料層進(jìn)行回刻，殘留在偽柵極結(jié)構(gòu)110周圍的側(cè)墻材料層構(gòu)成側(cè)墻130，該側(cè)墻材料層的材料可以為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等；
[0054]繼續(xù)參照圖7所示，在偽柵極結(jié)構(gòu)110兩側(cè)的襯底100內(nèi)形成源極121和漏極122，具體方法包括:以偽柵極結(jié)構(gòu)110及側(cè)墻130為掩模進(jìn)行離子注入，以在襯底100內(nèi)形成源極121和漏極122 ；
[0055]如圖8所不,形成第一層間介質(zhì)層140,第一層間介質(zhì)層140的上表面與偽柵極112的上表面齊平，第一層間介質(zhì)層140的形成方法包括:在襯底100、偽柵極結(jié)構(gòu)110及側(cè)墻130上形成層間介質(zhì)層；對該層間介質(zhì)層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨直至露出偽柵極112，形成平坦化的第一層間介質(zhì)層140 ；
[0056]如圖9所示，去除偽柵極112(如圖8所示)，在偽柵極112所在位置形成溝槽113，去除偽柵極112的方法可以為濕法刻蝕；
[0057]在溝槽內(nèi)形成金屬柵極，在本實(shí)施例中，金屬柵極除了包括鋁層之外，還包括位于鋁層下方的功函數(shù)金屬層，金屬柵極的形成方法包括:如圖10所示，形成覆蓋在第一層間介質(zhì)層140上、并填充在溝槽113 (如圖9所示)內(nèi)的功函數(shù)金屬材料層151a，功函數(shù)金屬材料層151a并未將溝槽113填充滿；在功函數(shù)金屬材料層151a上形成鋁材料層152a ;如圖11所示，對鋁材料層152a及功函數(shù)金屬材料層151a (如圖10所示)進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨直至露出第一層間介質(zhì)層140，剩余的填充在溝槽113 (如圖9所示)內(nèi)的功函數(shù)金屬材料層為功函數(shù)金屬層151，剩余的填充在溝槽113 (如圖9所示)內(nèi)的鋁材料層為鋁層152，鋁層152的上表面與第一層間介質(zhì)層140的上表面齊平。
[0058]然后，如圖12所示，在第一層間介質(zhì)層140及金屬柵極150上形成第二層間介質(zhì)層 160。
[0059]在本實(shí)施例中，第二層間介質(zhì)層160的材料為氧化硅。
[0060]然后，繼續(xù)參照圖12所示，進(jìn)行第一干法刻蝕，以在第二層間介質(zhì)層160內(nèi)形成底部露出鋁層152的接觸孔170。
[0061]在本實(shí)施例中，接觸孔170的形成方法包括:在第二層間介質(zhì)層160上形成圖形化光刻膠層，所述圖形化光刻膠層定義接觸孔170的位置；以所述圖形化光刻膠層為掩模，對第二層間介質(zhì)層160進(jìn)行第一干法刻蝕，以在第二層間介質(zhì)層160內(nèi)形成接觸孔170 ;形成接觸孔170之后，去除所述圖形化光刻膠層。
[0062]所述第一干法刻蝕步驟所采用的刻蝕氣體為碳氟化合物，如CF4、C3F8, C4F8, CHF3>NF3 等。
[0063]在第一干法刻蝕步驟中，會在接觸孔170的底部和側(cè)壁形成聚合物180，聚合物180會影響半導(dǎo)體器件的成品率和可靠性，因此，必須將聚合物180去除干凈。
[0064]如圖13所示，進(jìn)行第二干法刻蝕，以去除所述第一干法刻蝕步驟在接觸孔170底部和側(cè)壁上所形成的聚合物180。
[0065]在第二干法刻蝕步驟中，借助等離子體的物理轟擊作用，或者借助等離子體的物理轟擊以及化學(xué)反應(yīng)的共同作用，能較為干凈地去除覆蓋在接觸孔170底部和側(cè)壁上的聚合物180。
[0066]而現(xiàn)有方法是利用濕法清洗工藝來去除第一干法刻蝕步驟中在接觸孔底部和側(cè)壁上所形成的聚合物，但是，該方法并不能將覆蓋在接觸孔底部和側(cè)壁上的聚合物去除干凈。
[0067]在所述第二干法刻蝕步驟中，應(yīng)該慎重選擇刻蝕所采用的刻蝕氣體，防止刻蝕氣體與金屬柵極150中的鋁層152發(fā)生反應(yīng)，對鋁層152造成損傷。
[0068]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，利用含N2的氣體P進(jìn)行所述第二干法刻蝕時(shí)，不僅可以將覆蓋在接觸孔170底部和側(cè)壁上的聚合物180去除干凈，還不會對鋁層152造成損傷。
[0069]在所述第二干法刻蝕步驟中，應(yīng)該慎重選擇刻蝕所采用的工藝參數(shù)，使得在將覆蓋在接觸孔170底部和側(cè)壁上的聚合物180去除干凈的同時(shí)，還不會對鋁層152造成損傷。在具體實(shí)施例中，所述第二干法刻蝕的工藝參數(shù)設(shè)置為以下時(shí)可以實(shí)現(xiàn)上述目的，該工藝參數(shù)包括:壓強(qiáng)為50至200mtorr，射頻功率(產(chǎn)生等離子體的功率)為200至500w，偏置功率為50至300w。
[0070]在本實(shí)施例中，所述第一干法刻蝕與第二干法刻蝕步驟在同一反應(yīng)腔室中進(jìn)行。這樣能帶來以下有益效果:一方面，第一干法刻蝕步驟之后，可以直接進(jìn)行第二干法刻蝕步驟，節(jié)省了排隊(duì)等待的時(shí)間，防止在排隊(duì)等待進(jìn)行第二干法刻蝕期間，覆蓋在接觸孔底部和側(cè)壁上的聚合物的活性氟離子與鋁層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，對鋁層造成損傷；另一方面，由于鋁的電學(xué)遷移能力很強(qiáng)，在第一干法刻蝕及第二干法刻蝕步驟中都很容易對反應(yīng)腔室造成污染，將第一干法刻蝕與第二干法刻蝕設(shè)置在同一反應(yīng)腔室中進(jìn)行，可以避免對其他反應(yīng)腔室造成污染。
[0071]在本實(shí)施例中，利用第一干法刻蝕形成接觸孔170之后，繼續(xù)以所述圖形化光刻膠層為掩模，進(jìn)行所述第二干法刻蝕步驟，第二干法刻蝕步驟之后再去除所述圖形化光刻月父層O
[0072]繼續(xù)參照圖13所示，所述第二干法刻蝕之后，對接觸孔170進(jìn)行濕法清洗，以避免所述第二干法刻蝕之后接觸孔170內(nèi)還有少量的聚合物殘留。
[0073]在本步驟中，所述濕法清洗步驟所采用的溶液，與現(xiàn)有導(dǎo)電插塞形成方法中清洗接觸孔內(nèi)聚合物的溶液相同。
[0074]然后，如圖14所示，向接觸孔170 (如圖13所示)內(nèi)填充金屬，形成導(dǎo)電插塞190。
[0075]在本實(shí)施例中，導(dǎo)電插塞190的形成方法包括:形成覆蓋在第二層間介質(zhì)層160上、并填充在接觸孔170 (如圖13所示)內(nèi)的金屬層；對該金屬層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨直至露出第二層間介質(zhì)層160，剩余的填充在接觸孔170內(nèi)的金屬層構(gòu)成導(dǎo)電插塞190。
[0076]在具體實(shí)施例中，所述金屬層包括粘連層和粘連層上方的鎢層，所述粘連層的材料為 Ti/TiN。
[0077]在進(jìn)行第二干法刻蝕之后排隊(duì)等待形成導(dǎo)電插塞的過程中，由于覆蓋在接觸孔底部和側(cè)壁上的聚合物已經(jīng)去除干凈了，因此，不會出現(xiàn)聚合物中的活性氟離子與鋁層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并對鋁層造成腐蝕，以及化學(xué)反應(yīng)的生成物延伸至接觸孔內(nèi)導(dǎo)致接觸孔無法被金屬完全填滿的問題，解決了金屬柵極與導(dǎo)電插塞無法電連接的問題。
[0078]第二實(shí)施例
[0079]第二實(shí)施例與第一實(shí)施例之間的區(qū)別在于:在第二實(shí)施例中，利用包含N2及H2的混合氣體進(jìn)行所述第二干法刻蝕步驟。
[0080]在具體實(shí)施例中，所述第二干法刻蝕的工藝參數(shù)包括:壓強(qiáng)為50至200mtorr，射頻功率為200至500w，偏置功率為50至300w，N2與H2的流量比為1:1至1:2。
[0081 ] 研究發(fā)現(xiàn)，在利用包含N2及H2的混合氣體進(jìn)行所述第二干法刻蝕步驟時(shí)，采用以上工藝參數(shù)可以較為干凈地去除覆蓋在接觸孔底部和側(cè)壁上的聚合物。
[0082]第三實(shí)施例
[0083]第三實(shí)施例與第一實(shí)施例之間的區(qū)別在于:在第三實(shí)施例中，利用包含O2及CO的混合氣體進(jìn)行所述第二干法刻蝕步驟。
[0084]在具體實(shí)施例中，所述第二干法刻蝕的工藝參數(shù)包括:壓強(qiáng)為50至200mtorr，射頻功率為200至500w，偏置功率為50至300w，O2與CO的流量比小于1:4。
[0085]研究發(fā)現(xiàn)，在利用包含O2與CO的混合氣體進(jìn)行所述第二干法刻蝕步驟時(shí)，采用以上工藝參數(shù)可以較為干凈地去除覆蓋在接觸孔底部和側(cè)壁上的聚合物。
[0086]圖15是分別利用四種技術(shù)方案在12寸晶圓上形成同等數(shù)量(數(shù)百萬個(gè))的金屬柵極、及位于金屬柵極上方的導(dǎo)電插塞時(shí)，晶圓上與金屬柵極無法電連接的導(dǎo)電插塞的密度直方圖(縱坐標(biāo)單位為個(gè)/平方厘米)。第一種技術(shù)方案是:形成接觸孔之后，不去除聚合物直接形成導(dǎo)電插塞；第二種技術(shù)方案是第三實(shí)施例的技術(shù)方案；第三種技術(shù)方案是第二實(shí)施例的技術(shù)方案；第四種技術(shù)方案是第一實(shí)施例的技術(shù)方案。
[0087]圖15中第一至第^ 列直方圖表不:利用第一種技術(shù)方案在12寸晶圓上形成同等數(shù)量的金屬柵極、及金屬柵極上方的導(dǎo)電插塞時(shí)，晶圓上與金屬柵極無法電連接的導(dǎo)電插塞的密度；圖15中第十二至第十三列直方圖表示:利用第二種技術(shù)方案在12寸晶圓上形成同等數(shù)量的金屬柵極、及金屬柵極上方的導(dǎo)電插塞時(shí)，晶圓上與金屬柵極無法電連接的導(dǎo)電插塞的密度；圖15中第十四至第十五列直方圖表示:利用第三種技術(shù)方案在12寸晶圓上形成同等數(shù)量的金屬柵極、及金屬柵極上方的導(dǎo)電插塞時(shí)，晶圓上與金屬柵極無法電連接的導(dǎo)電插塞的密度；圖15中第十六至第二十列直方圖表示:利用第四種技術(shù)方案在12寸晶圓上形成同等數(shù)量的金屬柵極、及金屬柵極上方的導(dǎo)電插塞時(shí)，晶圓上與金屬柵極無法電連接的導(dǎo)電插塞的密度。
[0088]由圖15中可知，當(dāng)采用第一實(shí)施例的技術(shù)方案在金屬柵極晶體管的金屬柵極上方形成導(dǎo)電插塞時(shí)，晶圓上與金屬柵極無法電連接的導(dǎo)電插塞的密度最小。
[0089]需說明的是，金屬柵極晶體管中金屬柵極的結(jié)構(gòu)并不局限于所給實(shí)施例，只要保證金屬柵極中含有鋁層，且金屬柵極上方的接觸孔底部有露出鋁層即可。
[0090]所述第二干法刻蝕步驟中所采用的刻蝕氣體并不局限于所給實(shí)施例，只要使得覆蓋在接觸孔底部和側(cè)壁上的聚合物會被去除干凈即可。
[0091]在其他實(shí)施例中，也可以利用后柵極工藝以外的方法來形成金屬柵極晶體管的金屬柵極。在這種情況下，也可以先形成金屬柵極晶體管的金屬柵極，再形成第一層間介質(zhì)層。
[0092]本發(fā)明中，各實(shí)施例采用遞進(jìn)式寫法，重點(diǎn)描述與前述實(shí)施例的不同之處，各實(shí)施例中的相同部分可以參照前述實(shí)施例。
[0093]雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種導(dǎo)電插塞的形成方法，所述導(dǎo)電插塞與金屬柵極晶體管的金屬柵極電連接，其特征在于，所述形成方法包括: 提供襯底； 在所述襯底上形成金屬柵極，所述金屬柵極包括鋁層； 形成位于所述襯底上的第一層間介質(zhì)層，所述第一層間介質(zhì)層的上表面與鋁層的上表面齊平； 在所述第一層間介質(zhì)層及金屬柵極上形成第二層間介質(zhì)層； 進(jìn)行第一干法刻蝕，以在所述第二層間介質(zhì)層內(nèi)形成底部露出鋁層的接觸孔； 進(jìn)行第二干法刻蝕，以去除所述第一干法刻蝕步驟在接觸孔底部和側(cè)壁上所形成的聚合物； 所述第二干法刻蝕之后，向所述接觸孔內(nèi)填充金屬，形成導(dǎo)電插塞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電插塞的形成方法，其特征在于，所述第二干法刻蝕之后、形成導(dǎo)電插塞之前，還包括對接觸孔進(jìn)行濕法清洗的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電插塞的形成方法，其特征在于，所述第一干法刻蝕與第二干法刻蝕在同一反應(yīng)腔室中進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電插塞的形成方法，其特征在于，利用含N2的氣體進(jìn)行所述第二干法刻蝕。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的導(dǎo)電插塞的形成方法，其特征在于，所述第二干法刻蝕的工藝參數(shù)包括:壓強(qiáng)為50至200mtorr，射頻功率為200至500w，偏置功率為50至300w。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的導(dǎo)電插塞的形成方法，其特征在于，所述氣體還包括H2。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的導(dǎo)電插塞的形成方法，其特征在于，所述第二干法刻蝕的工藝參數(shù)包括:壓強(qiáng)為50至200mtorr，射頻功率為200至500w，偏置功率為50至300w，N2與H2的流量比為1:1至1:2。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電插塞的形成方法，其特征在于，利用含O2及CO的氣體進(jìn)行所述第二干法刻蝕。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的導(dǎo)電插塞的形成方法，其特征在于，所述第二干法刻蝕的工藝參數(shù)包括:壓強(qiáng)為50至200mtorr，射頻功率為200至500w，偏置功率為50至300w，02與CO的流量比小于1:4。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電插塞的形成方法，其特征在于，所述接觸孔的形成方法包括: 在所述第二層間介質(zhì)層上形成圖形化光刻膠層，所述圖形化光刻膠層定義所述接觸孔的位置； 以所述圖形化光刻膠層為掩模，對所述第二層間介質(zhì)層進(jìn)行第一干法刻蝕，以在所述第二層間介質(zhì)層內(nèi)形成所述接觸孔； 形成接觸孔之后，去除所述圖形化光刻膠層。
【文檔編號】H01L21/768GK104425355SQ201310379843
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月27日
【發(fā)明者】黃敬勇, 張城龍, 張海洋 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司