[发明专利]金属前介质层及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种金属前介质层及其制造方法。

背景技术

随着集成电路向超大规模集成电路发展，集成电路内部的电路密度越来越大，所包含的元件数量也越来越多。在半导体集成电路中，金属氧化物半导体(Metal Oxide Semiconductor，MOS)晶体管是其中最为重要的元件之一，随着半导体集成电路的进一步发展，半导体元件的尺寸也随之减小，MOS晶体管的工艺也有许多的改进。

现有的MOS晶体管工艺是在半导体衬底上形成栅极结构，在栅极结构相对两侧的衬底中形成轻掺杂漏极结构(Lightly Doped Drain，LDD)，接着在栅极结构侧壁形成侧墙，并以包括侧墙的栅极结构为掩膜，进行离子注入步骤，在半导体衬底中形成源区和漏区。

现有的半导体工艺中，为了在MOS晶体管上形成连接插塞，还包括在在栅极、源区、漏区上形成蚀刻停止层，以及位于所述蚀刻停止层上的金属前介质层；图形化所述金属前介质层，形成露出所述蚀刻停止层的开口；向所述开口中填充金属材料，以形成连接MOS晶体管与其他器件的连接插塞。

现有技术中，通常采用双层的介质层构成的金属前介质层作为金属介质层，参考图1，示出了现有技术介质层结一实施例的示意图。所述金属前介质层包括：硅磷酸盐玻璃(Phosphate-doped Silicon Glass，PSG)层101、位于硅磷酸盐玻璃层101上的正硅酸乙酯(TEOS)105，其中硅磷酸盐玻璃层101采用高密度等离子体化学气相沉积法形成，所述硅磷酸盐玻璃层101中包括磷离子103；所述正硅酸乙酯105采用等离子体增强化学气相沉积法(Plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)形成，受等离子体的损伤较小。

然而，硅磷酸盐玻璃层101和正硅酸乙酯105交界面的附着力较弱，钛或氮化钛等材料会渗透至硅磷酸盐玻璃层101和正硅酸乙酯105的界面，从而使金属前介质层的质量较低。

此外，如图2所示，所述硅磷酸盐玻璃层101中的磷离子103会扩散至正硅酸乙酯105中，并且所述磷离子103会聚集在硅磷酸盐玻璃层101和正硅酸乙酯105交界面处，这会使所述金属前介质层在湿法蚀刻中，交界面处的蚀刻速率较快，从而难以控制蚀刻量。

在公告号为CN101202226C的中国专利中就公开了一种金属前介质层的技术方案，但是没有解决上述问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种高质量的金属前介质层及其制造方法。为解决上述问题，一种金属前介质层，包括介质层、位于介质层上的保护层，其特征在于，还包括位于介质层和保护层之间的过渡层，所述过渡层与介质层、保护层之间附着力大于介质层和保护层之间的附着力。

所述介质层为硅磷酸盐玻璃层、所述保护层为二氧化硅层，所述过渡层为无掺杂二氧化硅层。

所述无掺杂二氧化硅层的厚度大于

所述硅磷酸盐玻璃层的厚度在的范围内。

所述二氧化硅层的厚度在的范围内。

相应地，本发明还提供一种金属前介质层的制造方法，提供衬底；在衬底上形成介质层；在介质层上形成过渡层；在过渡层上形成保护层，所述过渡层与介质层、保护层之间附着力大于介质层和保护层之间的附着力。

所述介质层为硅磷酸盐玻璃层，所述在衬底上形成介质层的步骤包括：向高密度等离子体化学气相沉积设备中通入磷化氢，以形成硅磷酸盐玻璃层。

所述硅磷酸盐玻璃层中磷的掺入浓度为3.5％～6％。

所述过渡层为无掺杂二氧化硅层，所述在介质层上形成过渡层的步骤包括：在同一反应腔室内，停止向高密度等离子体化学气相沉积设备中通入磷化氢，以形成无掺杂二氧化硅层。

形成无掺杂二氧化硅层的步骤包括：向高密度等离子体化学气相沉积设备中通入流量比例大于3∶1的氧气和甲烷。

所述保护层为二氧化硅层，在过渡层上形成保护层的步骤包括：通过等离子增强化学气相沉积方法或者次常压化学气相沉积方法形成二氧化硅层。

所述保护层为二氧化硅层，在过渡层上形成保护层的步骤包括：通过正硅酸乙酯或者甲烷形成二氧化硅层。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.所述过渡层的性质与介质层的性质接近，使层间附着力较大，从而提高了金属前介质层的质量；

2.由于过渡层较厚，磷离子的可扩散区域较大，从而不会造成磷离子聚集现象；