專利名稱：一種半導(dǎo)體器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝，具體而言涉及一種接觸孔蝕刻后處理方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)半導(dǎo)體制造工藝來到45nm及以下節(jié)點(diǎn)時(shí)，作為位線(BL)的接觸孔與作為字線(WL)的多晶硅柵極之間的間距變得更窄。如此窄的間距將迫近半導(dǎo)體制造工藝的邊際，當(dāng)接觸孔的特征尺寸(CD)隨機(jī)變大或者圖形轉(zhuǎn)移過程發(fā)生時(shí)，這一問題變得尤為突出。傳統(tǒng)的接觸孔制造工藝是在已形成柵極結(jié)構(gòu)和自對(duì)準(zhǔn)硅化物的半導(dǎo)體襯底上形成一接觸孔蝕刻停止層(CESL)，其材料通常為氮化硅；然后蝕刻所述氮化硅，以露出形成在所述半導(dǎo)體襯底上的自對(duì)準(zhǔn)硅化物；接下來，采用濕法清洗工藝去除蝕刻所述氮化硅過程中殘留在形成的所述接觸孔側(cè)壁上的含氟物質(zhì)，其來源于所述蝕刻工藝所采用的蝕刻等離子體。在所述濕法清洗過程中，具有高應(yīng)力的氮化硅會(huì)受到所述含氟物質(zhì)以及濕法腐蝕液中含有的氫離子的聯(lián)合攻擊，即使在不含有所述含氟物質(zhì)的情況下，所述濕法腐蝕液也會(huì)對(duì)所述氮化硅造成破壞，由此造成所述接觸孔的側(cè)壁局部出現(xiàn)向內(nèi)收縮的尖刺。隨后，在所述接觸孔中沉積氮化鈦?zhàn)钃鯇訒r(shí)，會(huì)在上述出現(xiàn)尖刺的部位出現(xiàn)缺失；接下來，填充在所述接觸孔中的鎢(W)會(huì)通過所述尖刺部位進(jìn)一步攻擊所述氮化硅，造成所述接觸孔的突出現(xiàn)象，如圖1所示，進(jìn)一步加大接觸孔與多晶硅柵極之間的間距迫近工藝邊際的風(fēng)險(xiǎn)。所述接觸孔的突出現(xiàn)象是所述接觸孔蝕刻與所述濕法清洗聯(lián)合引起的，只有在所述濕法清洗結(jié)束以后才能被發(fā)現(xiàn) 。為了解決這一問題，傳統(tǒng)的接觸孔蝕刻后處理采用O2或者N2/H2，其中存在的問題是采用O2時(shí)，會(huì)造成暴露出的自對(duì)準(zhǔn)硅化物NiSi的氧化，進(jìn)而影響電性合格測(cè)試(WAT);采用N2/H2時(shí)，雖不會(huì)影響自對(duì)準(zhǔn)硅化物NiSi，但其中的氫會(huì)攻擊所述氮化硅。因此，需要提出一種方法，在解決上述問題的同時(shí)，將產(chǎn)生的負(fù)效應(yīng)減小到最低程度。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵極結(jié)構(gòu)，并且在所述柵極結(jié)構(gòu)的頂部以及所述半導(dǎo)體襯底的源/漏區(qū)分別形成有自對(duì)準(zhǔn)硅化物；在所述半導(dǎo)體襯底上形成一接觸孔蝕刻停止層，以至少覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)；蝕刻所述接觸孔蝕刻停止層，以形成接觸孔；對(duì)所述接觸孔進(jìn)行蝕刻后處理，采用co/n2進(jìn)行所述蝕刻后處理。進(jìn)一步，在所述蝕刻后處理之后，對(duì)所述接觸孔進(jìn)行濕法清洗，并填充金屬塞于所述接觸孔中。進(jìn)一步，所述接觸孔蝕刻停止層的材料為氮化硅。進(jìn)一步，所述蝕刻為干法蝕刻。進(jìn)一步,所述CO的流量為20_200sccm。
進(jìn)一步，所述N2的流量為20_100sccm。進(jìn)一步，所述蝕刻后處理是在壓力20-100mTorr，功率100-300W的條件下進(jìn)行的。進(jìn)一步，所述蝕刻后處理的持續(xù)時(shí)間為10-30s。進(jìn)一步，在所述金屬塞與所述接觸孔的側(cè)壁和底部之間還形成有一層阻擋層金屬。根據(jù)本發(fā)明，可以將所述接觸孔的突出現(xiàn)象減小到最低程度，從而不影響接觸孔與多晶硅柵極之間的間距的特征尺寸。


本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。附圖中
圖1為接觸孔的突出現(xiàn)象的示意 圖2A-圖2D為本發(fā)明提出的接觸孔蝕刻后處理方法的各步驟的示意性剖面 圖3為本發(fā)明提出的接觸孔蝕刻后處理方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟，以便闡釋本發(fā)明提出的接觸孔蝕刻后處理方法。顯然，本發(fā)明的施行并不限定于半導(dǎo)體領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語(yǔ)“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或附加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組合。下面，僅以PMOS晶體管為例，參照?qǐng)D2A-圖2D和圖3來描述本發(fā)明提出的接觸孔蝕刻后處理方法的詳細(xì)步驟。參照?qǐng)D2A-圖2D，其中示出了本發(fā)明提出的接觸孔蝕刻后處理方法的各步驟的示意性剖面圖。首先，如圖2A所示，提供半導(dǎo)體襯底200，所述半導(dǎo)體襯底200的構(gòu)成材料可以采用未摻雜的單晶硅、摻雜有雜質(zhì)的單晶硅、絕緣體上硅(SOI)等。作為示例，在本實(shí)施例中，半導(dǎo)體襯底200選用單晶硅材料構(gòu)成。在所述半導(dǎo)體襯底200中還可以形成有隔離槽、埋層(圖中未示出)等。此外，對(duì)于PMOS晶體管而言，所述半導(dǎo)體襯底200中還可以形成有N阱(圖中未示出)，并且在形成柵極結(jié)構(gòu)之前，可以對(duì)整個(gè)N阱進(jìn)行一次小劑量硼注入，用于調(diào)整PMOS晶體管的閾值電壓Vth。在所述半導(dǎo)體襯底200上形成有柵極結(jié)構(gòu)，作為一個(gè)示例，所述柵極結(jié)構(gòu)可包括依次層疊的柵極介電層201和柵極材料層202。柵極介電層201的材料可包括氧化物，如，二氧化硅(Si02)。柵極材料層202的材料可包括多晶硅。作為另一示例，所述柵極結(jié)構(gòu)可以是半導(dǎo)體-氧化物-氮化物-氧化物-半導(dǎo)體(SONOS)層疊柵結(jié)構(gòu)。此外，作為示例，在所述半導(dǎo)體襯底200上還可以形成有位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)且緊靠柵極結(jié)構(gòu)的間隙壁結(jié)構(gòu)203。其中，間隙壁結(jié)構(gòu)203可以包括至少一層氧化物層和/或至少一層氮化物層。在所述柵極結(jié)構(gòu)的頂部以及所述半導(dǎo)體襯底200的源/漏區(qū)分別形成有自對(duì)準(zhǔn)硅化物204和205。所述自對(duì)準(zhǔn)硅化物204和205通常為NiSi。接著，如圖2B所示，在所述半導(dǎo)體襯底200上形成接觸孔蝕刻停止層(CESL) 206，至少覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)。所述接觸孔蝕刻停止層的材料通常為氮化硅(SiN)。形成所述接觸孔蝕刻停止層206的工藝可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的工藝方法，在此不再加以贅述。接下來，蝕刻所述接觸孔蝕刻停止層206，以形成接觸孔207，用于后續(xù)填充與所述自對(duì)準(zhǔn)硅化物204和205接觸的金屬塞。所述蝕刻采用干法蝕刻工藝，向蝕刻反應(yīng)室中通入包括含氟氣體、氯氣、·氦氣等的混合氣體作為蝕刻氣體，以及惰性氣體(例如氬氣、氖氣等)作為保護(hù)氣體，完成所述蝕刻過程。接著，如圖2C所示，采用C0/N2對(duì)形成的所述接觸孔207進(jìn)行蝕刻后處理208。CO可以去除所述蝕刻過程中殘留在形成的所述接觸孔207側(cè)壁上的含氟物質(zhì)，N2可以在所述接觸孔蝕刻停止層206的表面形成保護(hù)層。所述蝕刻后處理208的工藝條件為壓力 20-100mTorr，功率 100-300W，CO 的流量 20_200sccm，N2 的流量 20_100sccm，持續(xù)時(shí)間10_30s o接下來，采用濕法清洗工藝去除所述蝕刻過程留下的污染物及殘?jiān)?。由于?jīng)過所述蝕刻后處理208的所述接觸孔207的側(cè)壁不再含有含氟物質(zhì)，所述接觸孔蝕刻停止層206的表面形成了一層保護(hù)層，因此可以最大限度地避免所述濕法清洗工藝對(duì)所述接觸孔蝕刻停止層206以及所述接觸孔207的破壞。接著，如圖2D所示，在所述接觸孔207中填充金屬塞209，完成整個(gè)歐姆接觸的制作。所述金屬塞209的材料通常為鎢。在所述金屬塞209與所述接觸孔207的側(cè)壁和底部之間有一層鈦/鈦鉭阻擋層金屬，圖中未予示出。形成所述阻擋層金屬以及金屬塞的工藝可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的工藝方法，在此不再加以贅述。至此，完成了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的方法實(shí)施的全部工藝步驟。接下來，可以通過后續(xù)工藝完成整個(gè)半導(dǎo)體器件的制作，所述后續(xù)工藝與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體器件加工工藝完全相同。根據(jù)本發(fā)明，可以將所述接觸孔的突出現(xiàn)象減小到最低程度，從而不影響接觸孔與多晶硅柵極之間的間距的特征尺寸。參照?qǐng)D3，其中示出了本發(fā)明提出的接觸孔蝕刻后處理方法的流程圖，用于簡(jiǎn)要示出整個(gè)制造工藝的流程。在步驟301中，提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵極結(jié)構(gòu)，并且在所述柵極結(jié)構(gòu)的頂部以及所述半導(dǎo)體襯底的源/漏區(qū)分別形成有自對(duì)準(zhǔn)硅化物；
在步驟302中，在所述半導(dǎo)體襯底上形成一接觸孔蝕刻停止層，以至少覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)；在步驟303中，蝕刻所述接觸孔蝕刻停止層，以形成接觸孔；
在步驟304中，對(duì)所述接觸孔進(jìn)行蝕刻后處理，采用CO/N2進(jìn)行所述蝕刻后處理； 在步驟305中，對(duì)所述接觸孔進(jìn)行濕法清洗，并填充金屬塞于所述接觸孔中。本發(fā)明已經(jīng)通過上述實(shí)施例進(jìn)行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實(shí)施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍 所界定。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括 提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵極結(jié)構(gòu)，并且在所述柵極結(jié)構(gòu)的頂部以及所述半導(dǎo)體襯底的源/漏區(qū)分別形成有自對(duì)準(zhǔn)硅化物； 在所述半導(dǎo)體襯底上形成一接觸孔蝕刻停止層，以至少覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)； 蝕刻所述接觸孔蝕刻停止層，以形成接觸孔； 對(duì)所述接觸孔進(jìn)行蝕刻后處理，采用co/n2進(jìn)行所述蝕刻后處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在所述蝕刻后處理之后，對(duì)所述接觸孔進(jìn)行濕法清洗，并填充金屬塞于所述接觸孔中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述接觸孔蝕刻停止層的材料為氮化硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述蝕刻為干法蝕刻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述CO的流量為20-200sCCm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述N2的流量為20-100sCCm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述蝕刻后處理是在壓力20-100mTorr，功率100-300W的條件下進(jìn)行的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述蝕刻后處理的持續(xù)時(shí)間為10-30S。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在所述金屬塞與所述接觸孔的側(cè)壁和底部之間還形成有一層阻擋層金屬。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵極結(jié)構(gòu)，并且在所述柵極結(jié)構(gòu)的頂部以及所述半導(dǎo)體襯底的源/漏區(qū)分別形成有自對(duì)準(zhǔn)硅化物；在所述半導(dǎo)體襯底上形成一接觸孔蝕刻停止層，以至少覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)；蝕刻所述接觸孔蝕刻停止層，以形成接觸孔；對(duì)所述接觸孔進(jìn)行蝕刻后處理，采用CO/N2進(jìn)行所述蝕刻后處理；對(duì)所述接觸孔進(jìn)行濕法清洗，并填充金屬塞于所述接觸孔中。根據(jù)本發(fā)明，可以將接觸孔的突出現(xiàn)象減小到最低程度，從而不影響接觸孔與多晶硅柵極之間的間距的特征尺寸。
文檔編號(hào)H01L21/768GK103066011SQ201110320509
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者符雅麗, 黃怡, 張海洋 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司