[发明专利]一种连接孔的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种连接孔的形成方法。

背景技术

在半导体工艺制程中，连接孔(contact)的形貌对后续的金属填充影响很大。对于金属填充工艺来说，理想的形貌应该是侧壁尽量倾斜的，顶部关键尺寸(CD)大，底部CD小的孔，这样可以提高金属的填充能力，避免金属填充产生空穴、悬突等缺陷。

然而，在集成电路关键尺寸不断缩小的情况下，连接孔的关键尺寸也随之缩小，并且要求连接孔的电阻值不能过大；如果连接孔的侧壁更为倾斜，则会显著增大电阻值；因此，连接孔的侧壁无法更加倾斜；在连接孔的关键尺寸缩小的条件下，将导致连接孔的金属填充变得越来越难。

发明内容

为了克服以上问题，本发明旨在提供一种连接孔的形成方法，改善金属填充的工艺。

为了实现上述目的，本发明提供了一种连接孔的形成方法，其包括：

步骤01：在半导体器件衬底上沉积介质层；

步骤02：在所述介质层上沉积覆盖层；所述覆盖层的材料与所述介质层的材料不同；

步骤03：经光刻和刻蚀工艺，在所述覆盖层和所述介质层中刻蚀出连接孔；

步骤04：采用湿法清洗工艺去除刻蚀残留物，同时，所述覆盖层中连接孔的侧壁被刻蚀，从而使所述覆盖层中连接孔的开口增大；其中，对所述覆盖层的刻蚀速率大于对所述介质层的刻蚀速率；

步骤05：向所述覆盖层和所述介质层中的连接孔中沉积刻蚀阻挡层，然后填充金属；

步骤06：进行平坦化工艺，将所述覆盖层、及所述覆盖层中的填充金属去除。

优选地，所述覆盖层为多层材料，所述多层材料中的每层材料各不相同；所述多层材料的每层材料的刻蚀速率从顶层向下递减。

优选地，所述覆盖层的形成包括：依次在所述介质层上沉积多层材料层。

优选地，所述覆盖层中连接孔的侧壁被刻蚀包括：刻蚀所述多层材料中的连接孔，所述多层材料中的连接孔的开口从顶层向下递减，从而在所述多层材料中的连接孔中形成倾斜侧壁。

优选地，所述多层材料中每一层的厚度大于5nm。

优选地，所述覆盖层为单层的相同元素组成的渐变材料，对所述渐变材料的刻蚀速率从顶部向下递减。

优选地，所述覆盖层的形成包括：在沉积过程中，逐渐改变反应物的比例以获得不同元素配比的渐变材料。

优选地，所述覆盖层中连接孔的侧壁被刻蚀包括：刻蚀所述渐变材料中的连接孔，所述渐变材料中的连接孔的开口从上向下递减，从而在所述渐变材料中形成倾斜侧壁。

优选地，所述单层的相同元素组成的渐变材料的厚度大于5nm。

优选地，所述湿法清洗工艺采用的药液为DHF。

本发明的连接孔的形成方法，通过在介质层上形成覆盖层，覆盖层的刻蚀速率大于介质层的刻蚀速率；在介质层和覆盖层中同时形成连接孔，并经湿法清洗，将覆盖层中连接孔的开口增大，而介质层中的连接孔的形貌不改变；并且采用平坦化工艺将覆盖层中增大的连接孔去除；因此，不仅确保了介质层中连接孔的尺寸不发生改变，还扩大了后续金属填充工艺窗口，提高了金属填充能力，克服了现有的金属填充困难的弊端。

附图说明

图1为本发明的一个较佳实施例的连接孔形成方法的流程示意图

图2～7为本发明的一个较佳实施例的连接孔形成方法的步骤示意图

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。

以下结合附图1～7和具体实施例对本发明的连接孔的形成方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。

请参阅图1，本实施例的连接孔的形成方法，包括以下步骤：

步骤01：请参阅图2，在半导体器件衬底上沉积介质层；

具体的，这里的连接孔可以为后道工艺中的连接孔，则半导体器件衬底可以但不限于包括：栅氧层、栅极、侧墙、源/漏区、浅沟槽隔离结构、金属硅化物等；介质层为层间隔离介质层(ILD)，可以但不限于采用化学气相沉积方法来形成该介质层，介质层的材料可以但不限于为氧化物，其主要成分可以为氧化硅，还可以包含少量的碳等元素。需要说明的是，在本发明中，连接孔还可以为前道工艺中的连接孔。

在介质层沉积之后，还可以包括：采用化学机械研磨将介质层表面磨平。