[发明专利]接触孔形成方法

说明书

本发明涉及接触孔形成方法，涉及半导体集成电路制造技术，通过多次试验获得光刻后接触孔形貌关键尺寸变化ΔD1与刻蚀后接触孔关键尺寸变化ΔD2的关系式及层间介质层厚度H_ILD与刻蚀后接触孔关键尺寸D2的关系式，进而获得光刻后接触孔形貌关键尺寸D1与层间介质层厚度H_ILD的关系，再根据光刻机光刻后接触孔形貌关键尺寸D1与曝光强度的关系，得到曝光强度与层间介质层厚度HILD之间的补偿关系，进而对晶圆上一曝光单元的曝光强度进行补偿，也即对不同的层间介质层厚度区域曝不同光刻后接触孔形貌关键尺寸D1的接触孔，最终使得该曝光单元内刻蚀后形成的接触孔的关键尺寸接近接触孔的目标关键尺寸。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造技术，尤其涉及接触孔形成方法。

背景技术

在半导体集成电路制造技术中，HKMG工艺为形成半导体器件的常用工艺。HKMG中需要同时形成高介电常数(HK)的栅介质层以及形成金属栅(MG)，如28nm的HKMG。

在半导体集成电路制造技术中，在完成HKMG工艺后形成半导体器件的栅极、源极和漏极，之后需进行接触孔工艺将半导体器件的栅极、源极和漏极引出。请参阅图1，图1为半导体器件制造过程之一的示意图，如图1所示，在半导体衬底上形成电极(栅极、源极和漏极)110之后，通过接触孔工艺形成接触孔120已将电极110引出。通常接触孔120形成于层间介质层(ILD)130中，层间介质层130充当半导体集成电路中各层金属间以及第一层金属与硅之间的介质材料，在层间介质层130中首先通过光刻工艺形成接触孔形貌，然后通过刻蚀工艺形成接触孔120，并在接触孔中填充金属(如钨，称为钨塞)以为相邻的金属层之间提供电学通路。因此接触孔120的关键尺寸(CD)及是否开路直接影响半导体器件的良率。

在接触孔工艺中，光刻工艺和刻蚀工艺中的刻蚀程式一般是固定的，层间介质层的厚度是影响接触孔性能的重要因数，同一晶圆上不同的层间介质层厚度区域在刻蚀工艺后形成的接触孔的尺寸会不同，因此也有部分接触孔关键尺寸偏离目标关键尺寸，从而影响了半导体器件电性能和良率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种接触孔形成方法，以使得曝光单元内刻蚀后形成的接触孔的关键尺寸接近接触孔的目标关键尺寸。

本发明提供的接触孔形成方法，包括：S1：获得光刻后接触孔形貌关键尺寸变化ΔD1与刻蚀后接触孔关键尺寸变化ΔD2的关系式；S2：获得层间介质层厚度H_ILD与刻蚀后接触孔关键尺寸D2的关系式；S3：根据步骤S1得到的光刻后接触孔形貌关键尺寸变化ΔD1与刻蚀后接触孔关键尺寸变化ΔD2的关系式，及步骤S2得到的层间介质层厚度H_ILD与刻蚀后接触孔关键尺寸D2的关系式，获得光刻后接触孔形貌关键尺寸D1与层间介质层厚度H_ILD的关系；S4：根据光刻机光刻后接触孔形貌关键尺寸D1与曝光强度的关系，得到曝光强度与层间介质层厚度H_ILD之间的补偿关系；以及S5：提供一晶圆，在晶圆衬底上形成有层间介质层，其中，层间介质层的厚度在晶圆面内不一致，检测获得晶圆面内的层间介质层厚度分布图，并根据步骤S4得到的曝光强度与层间介质层厚度H_ILD之间的补偿关系补偿晶圆上一曝光单元的曝光强度，得到该曝光单元内光刻后接触孔形貌，使得该曝光单元内经刻蚀后形成的接触孔的关键尺寸接近接触孔的目标关键尺寸。

更进一步的，步骤S1中，在同一层间介质层厚度的条件下，得到不同光刻条件下形成的接触孔形貌的关键尺寸D1，及对应每一光刻条件下采用相同的刻蚀工艺形成的接触孔的关键尺寸D2，根据多个接触孔形貌的关键尺寸D1及对应的多个接触孔的关键尺寸D2得到光刻后接触孔形貌关键尺寸变化ΔD1与刻蚀后接触孔关键尺寸变化ΔD2的关系式。

更进一步的，光刻后接触孔形貌关键尺寸变化ΔD1与刻蚀后接触孔关键尺寸变化ΔD2的关系式为ΔD2＝k1ΔD1，k1为根据多次试验拟合得到的系数。

更进一步的，k1的变化范围为1至1.5之间的任一值。