[发明专利]一种接触孔及其形成方法

说明书

本发明提供一种接触孔及其形成方法，方法包括：提供衬底，该衬底自下而上依次设有NiSi层、CESL层以及ILD层；在ILD层上形成介质层，介质层的刻蚀选择比高于ILD层；图案化介质层以形成接触孔，并且露出NiSi层上表面；去除接触孔中的刻蚀物；利用等离子体去除NiSi层上表面形成的自然氧化层；利用等离子体轰击接触孔顶部的ILD层顶角，形成具有圆角顶部的接触孔；形成覆盖接触孔和介质层上表面的TiN薄层。本发明改善了刻蚀工艺后接触孔的形貌，提高了后续钨填充的能力，提高了器件性能。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种接触孔及其形成方法。

背景技术

随着半导体技术的不断提高，接触孔(CT)关键尺寸(CD)越来越小，小尺寸工艺特别是进入40nm及以下的小尺寸工艺，接触孔工艺流程中的工艺窗口变得十分敏感，现有技术中的接触孔形貌往往无法做到理想的垂直状态。

图1至图3显示为现有接触孔刻蚀中的接触孔形貌的示意图。如图1所示，衬底自下而上依次设有NiSi层1、CESL层2以及ILD层3，在刻蚀形成接触孔、并对其进行湿法清洗之后，裸露在空气中的NiSi层1表面会形成较薄的自然氧化层4，在工艺流程中，为了去除自然氧化层4，在镀膜前会利用等离子体轰击该自然氧化层4，从而将自然氧化层4击碎，并且将接触孔孔开口撑大，如图2所示，撑大的接触孔孔开口5更利于后续钨填充，然而由于较强的轰击和后续镀膜产生的溅射效应的共同作用使得接触孔出现颈缩(necking)形貌6，在TiN薄层7沉积的过程中极易在颈缩形貌处形成TiN悬空8，使得后续钨的接触孔填充中钨会在接触孔顶部优先闭合，而接触孔内还存在缝隙9。

因此，如何提供一种新的接触孔的形成方法，以解决上述接触孔颈缩(necking)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及其形成方法，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。

本发明提供一种接触孔形成方法，包括以下步骤：

步骤一、提供衬底，所述衬底自下而上依次设有NiSi层、CESL层以及ILD层；

步骤二、在所述ILD层上形成介质层，所述介质层的刻蚀选择比高于所述ILD层；

步骤三、图案化所述介质层以形成接触孔，并且将所述NiSi层上表面暴露；

步骤四、去除所述接触孔中的刻蚀物；

步骤五、利用等离子体去除所述NiSi层上表面形成的自然氧化层；

步骤六、利用等离子体轰击所述接触孔顶部的所述ILD层顶角，形成具有圆角顶部的接触孔；

步骤七、形成覆盖所述接触孔和所述介质层上表面的TiN薄层。

优选地，步骤一中所述ILD层的材料为四乙基原硅酸酯。

优选地，步骤一中所述CESL层为氮化硅。

优选地，步骤二中所述介质层包括氮化硅、氮氧化硅、碳氮化硅中的至少一种。

优选地，步骤五中所述自然氧化层是由于所述NiSi层上表面裸露在空气中，被空气氧化形成的。

优选地，步骤四中采用湿法清洗工艺清洗所述衬底以去除所述接触孔中的刻蚀物。

优选地，步骤五和步骤六中的所述等离子体为含有Ar的等离子体。

优选地，步骤七中通过溅射沉积所述TiN薄层。

优选地，所述方法还包括步骤八：在所述接触孔中填充金属钨。

本发明还提供一种接触孔，包括：