[发明专利]接触孔的形成方法

说明书

本发明公开了一种接触孔的形成方法，在二氧化硅层与APF层之间增加一层介质层，并通过在形成接触孔深槽之后，利用圆角化工艺使接触孔深槽顶部的介质层顶角圆化，形成圆角，在后续去除介质层之后，圆角转移至二氧化硅层顶部，使得最终形成的接触孔具有圆角顶部。这样，在后续钨填充的工艺过程中，接触孔顶部不会过早封口，提升了钨的填充能力，从而提高器件的性能，降低器件失效的可能。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种接触孔的形成方法。

背景技术

半导体制作工艺正在快步进入22nm节点时代。由于关键尺寸减小，在半导体器件中所形成的接触孔也越来越小，传统的金属铝已不能很好地沉积在接触孔中，因而人们利用钨替代铝以制作金属互连线，因为钨的gap filling(沟槽填充)能力较佳。

但随着接触孔关键尺寸的越来越小，接触孔刻蚀后的钨填充工艺难度也变得越来越大，其主要原因就是因为在钨的填充过程中，接触孔的顶部更容易堆积更厚的钨，随着接触孔关键尺寸越来越小，极易出现孔的顶部已经被钨封口而孔内还没有被填充的状态，这将会给芯片带来极大的负面影响，会严重的损伤芯片的良率。

图1A至1D显示了现有接触孔刻蚀的工艺方法。图1A是刻蚀前的示意图，图案化光刻胶并露出待刻蚀的下层结构；如图1B所示，进行ME(也称为主刻蚀，main etch)，在这一步刻蚀至底下的CESL层上(接触刻蚀停止层，Contact Etch Stop Layer，材质为SiN)；如图1C所示，进行Strip(剥离)工艺，将残留的光刻胶和APF材料层全部去除干净；如图1D所示，进行SiN刻蚀，将底部的CESL全部刻蚀干净。

经过上述步骤后接触孔的刻蚀成型工艺已经完成，后续会进行钨的填充工艺。由于接触孔刻蚀结束后，接触孔顶部的SiO2会形成如图2所示的凸起。这主要是因为随着器件的关键尺寸越来越小，接触孔的尺寸也会越来越小，在刻蚀过程中伴随产生的副产品将越来越不容易在反应过程中被气流带走，因此会有部分副产品附着在接触孔的顶部周围，如图2所示。这样会严重影响后续钨的填充能力，使得钨会在接触孔顶部优先闭合，而接触孔内还存在缝隙，如图3所示，这种结构会严重影响芯片的电性能，是芯片失效的主要缺陷之一。

因此，如何提供一种新的接触孔的形成方法，以解决上述现有技术中由于刻蚀工艺后接触孔顶部凸起，而造成的钨填充时接触孔内留有缝隙的技术问题，是本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种接触孔的形成方法，以改善刻蚀工艺后接触孔的形貌，提高后续钨填充的能力，从而提高器件性能，降低器件失效可能。

本发明提供的接触孔的形成方法，其包括以下步骤：

提供一待制作接触孔的半导体器件的衬底；

在所述衬底上依次形成CESL层(接触刻蚀停止层，Contact Etch Stop Layer)、SiO2层、介质层、APF层(先进图案膜，Advanced Patterning Film)、抗反射层和光刻胶；

图形化所述光刻胶以在待制作接触孔的位置形成光刻胶凹槽；

主刻蚀，刻蚀所述衬底并停留在所述CESL层，形成接触孔深槽；

去除残留的光刻胶、抗反射层和APF层；

圆角化所述接触孔深槽顶部的介质层顶角，以形成圆角；

刻蚀去除接触孔深槽底部的CESL层以及顶部的介质层，圆角转移至所述SiO2层顶部，形成具有圆角顶部的接触孔。

进一步地，所述圆角化包括利用等离子体轰击所述介质层顶角，以形成圆角。