接觸孔刻蝕方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種接觸孔刻蝕方法，根據(jù)工藝需求來增加沉積的介質(zhì)層厚度和/或減小正常的介質(zhì)層去除厚度，以補(bǔ)償在工藝進(jìn)行中介質(zhì)層出現(xiàn)的非必要損耗，減小工藝完成后的介質(zhì)層與標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)層厚度的差異性。本發(fā)明在接觸孔刻蝕工藝中，通過增加介質(zhì)層沉積厚度和/或減小化學(xué)機(jī)械研磨的厚度，來使得最終得到的介質(zhì)層厚度等于標(biāo)準(zhǔn)的層間介質(zhì)層厚度，有利于器件性能的提升；同時(shí)無需對現(xiàn)有制程做出調(diào)整，具有較強(qiáng)的可行性。
【專利說明】接觸孔刻蝕方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制備領(lǐng)域，確切的說，涉及一種接觸孔刻蝕方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的邏輯/閃存等CMOS接觸孔刻蝕方案如專利(CMOS structurefabrication, US5154946A)，具體的:在形成PMOS和NMOS的硅基片上覆蓋未摻雜或者摻雜型二氧化硅作為層間介質(zhì)層，之后通過光刻和等離子刻蝕等方法在此薄膜層上形成通孔結(jié)構(gòu)，以連通源/漏/柵極和第一層金屬。
[0003]干法刻蝕的步驟如圖1?8所示，在襯底內(nèi)形成有淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)(STI)，在襯底上方形成有柵極結(jié)構(gòu)，柵極表面覆蓋有一阻擋層(即側(cè)墻表面覆蓋的陰影部分)，在介質(zhì)層上方涂覆一層抗反射層(BARC層)和光阻(PR)，如圖1所示；然后借助一掩膜板進(jìn)行曝光顯影工藝，在光阻中形成通孔圖案，如圖2所示；然后使用干法刻蝕工藝?yán)^續(xù)向下刻蝕抗反射層，在抗反射層中形成通孔圖案，并移除剩余光阻，如圖3所示；利用該圖案繼續(xù)采用干法刻蝕工藝去除層間介質(zhì)層(ILD, inter-layer dielectric,以下簡稱為介質(zhì)層)至一定深度，如圖4所示；繼續(xù)向下進(jìn)行干法刻蝕至柵極表面的阻擋層停止，如圖5所示；灰化去除介質(zhì)層上方剩余的抗反射層，如圖6所示；采用干法刻蝕工藝去除通孔下方的阻擋層，如圖7所示；在通孔填充金屬層并進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨工藝，如圖8所示。
[0004]其中灰化去膠步驟之前，介質(zhì)層因受光刻膠或者其他研磨保護(hù)而不會(huì)有所損失；但是在打開刻蝕阻擋層時(shí)，不可避免的會(huì)造成曝露在等離子體的ILD層的厚度損失。當(dāng)接觸孔刻蝕阻擋層(CESL)的成分為SiON或者SiOC之類與介質(zhì)層(ILD)的成分近似時(shí)，ILDloss (介質(zhì)層損失)則越來越影響器件的整體性能(如讀寫時(shí)間，Re指標(biāo)等等)。
[0005]如圖9所示，經(jīng)過灰化去膠后，介質(zhì)層(ILD)的厚度一般不會(huì)受到影響，但是在采用干法刻蝕刻蝕工藝打開阻擋層時(shí)，在干法刻蝕中等離子的去除作用下，會(huì)有一定厚度的介質(zhì)層(ILD)消耗，從原先厚度Hl變薄為H2，而理想的情況是保證介質(zhì)層一直保持在Hl的厚度，以保證器件性能。
[0006]例如在某55nm的CIS產(chǎn)品為例，理想的標(biāo)準(zhǔn)ILD厚度為2500A (T0),第一次沉
積的ILD層厚度為5000A (Ti)，經(jīng)過化學(xué)機(jī)械研磨消耗了2500A的ild層(Li)，然后再
沉積一層厚度為600A ( T2)的ILD層；在后續(xù)采用干法刻蝕移除接觸孔下方的阻擋層時(shí)，
由于ILD層頂部表面沒有保護(hù)結(jié)構(gòu)，在等離子的作用下產(chǎn)生了非必要消耗600A(T3);最
后，在通孔填充完成后的CMP工藝中也要消耗掉800A (T3)的ILD層。理想的ILD厚度T0=T1-L1+T2-L3，但是由于在去除阻擋層時(shí)，會(huì)產(chǎn)生非必要消耗，因此得到最終ILD層厚度為:
[0007]T0=T1-L1+T2-L2-L3=5000-2500+800-600-800=1900A，離理想的的標(biāo)準(zhǔn)ild厚度2500A有較大差距。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供了一種接觸孔刻蝕方法，其中，根據(jù)工藝需求來增加沉積的介質(zhì)層厚度和/或減小正常的介質(zhì)層去除厚度，以補(bǔ)償在工藝進(jìn)行中介質(zhì)層出現(xiàn)的非必要損耗，減小工藝完成后的介質(zhì)層與標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)層厚度的差異性；
[0009]其中，制備的每層介質(zhì)層厚度的總和根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)層總厚度而設(shè)定。
[0010]上述的接觸孔刻蝕方法，其中，介質(zhì)層的非必要損耗為在采用干法刻蝕工藝中，去除接觸孔下方的阻擋層形成。
[0011]上述的接觸孔刻蝕方法，其中，通過增加其中一層介質(zhì)層的厚度或同時(shí)改變多層介質(zhì)層厚度來實(shí)現(xiàn)對損耗介質(zhì)層的補(bǔ)償。
[0012]上述的接觸孔刻蝕方法，其中，當(dāng)只增加其中一層介質(zhì)層的厚度時(shí)，該介質(zhì)層增加的厚度等于非必要損耗厚度；
[0013]當(dāng)改變多層介質(zhì)層厚度時(shí)，各介質(zhì)層變化的厚度總和等于非必要損耗厚度。
[0014]上述的接觸孔刻蝕方法，其中，采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝進(jìn)行正常的介質(zhì)層去除。
[0015]上述的接觸孔刻蝕方法，其中，通過減小化學(xué)機(jī)械研磨工藝的研磨厚度來補(bǔ)償在工藝進(jìn)行中介質(zhì)層出現(xiàn)的非必要損耗。
[0016]上述的接觸孔刻蝕方法，其中，減小化學(xué)機(jī)械研磨工藝的研磨厚度為介質(zhì)層所產(chǎn)生的非必要損耗厚度。
[0017]上述的接觸孔刻蝕方法，其中，當(dāng)同時(shí)增加沉積的介質(zhì)層厚度并減小正常的介質(zhì)層去除厚度時(shí)，增加的介質(zhì)層厚度與減小的介質(zhì)層去除厚度之和等于標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)層厚度。
[0018]上述的接觸孔刻蝕方法，其中，采用化學(xué)氣相沉積工藝沉積所述介質(zhì)層。
[0019]本發(fā)明在制備介質(zhì)層時(shí)，根據(jù)在工藝進(jìn)行中每層介質(zhì)層的損耗量來額外增加一定的厚度，即使隨著工藝的進(jìn)行會(huì)消耗一定量的介質(zhì)層，也會(huì)保證最終的介質(zhì)層厚度與理想狀態(tài)下的介質(zhì)層厚度較為接近，進(jìn)而有利于提升器件的性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明及其特征、夕卜形和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯。在全部附圖中相同的標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按照比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。
[0021]圖1-8為進(jìn)行接觸孔刻蝕的流程圖；
[0022]圖9為介質(zhì)層在干法刻蝕及化學(xué)機(jī)械研磨工藝前后過程的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的說明:
[0024]在接觸孔的刻蝕工藝中，在刻蝕形成接觸孔圖案后，需要移除上方的抗反射層，然后繼續(xù)向下進(jìn)行刻蝕去除接觸孔下方的阻擋層(可參照圖6-7)，由于介質(zhì)層頂部表面沒有掩膜層形成保護(hù)，在采用等離子向下進(jìn)行干法刻蝕時(shí)，不可避免會(huì)對介質(zhì)層造成一定量的消耗；進(jìn)而導(dǎo)致最終介質(zhì)層厚度要小于理想的標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)層厚度，從而影響器件的性能。
[0025]因此本發(fā)明提供了一種接觸孔刻蝕方法，根據(jù)工藝需求來增加沉積的介質(zhì)層厚度和/或減小正常的介質(zhì)層去除厚度，以補(bǔ)償在工藝進(jìn)行中介質(zhì)層出現(xiàn)的非必要損耗，減小工藝完成后的介質(zhì)層與標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)層厚度的差異性；在制備過程中，每層介質(zhì)層厚度的總和根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)層總厚度而設(shè)定。
[0026]首先，在對同一批次的多個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行平坦化工藝(化學(xué)機(jī)械研磨工藝)和/或刻蝕工藝時(shí)，記錄在進(jìn)行每次平坦化工藝和/或刻蝕工藝時(shí)介質(zhì)層的所產(chǎn)生的損耗厚度值，通過多次記錄取平均值計(jì)算出在平坦化工藝和刻蝕工藝中介質(zhì)層的消耗厚度。
[0027]然后增加沉積的介質(zhì)層厚度和/或減小正常的介質(zhì)層去除厚度來補(bǔ)償在工藝進(jìn)行中介質(zhì)層出現(xiàn)的非必要損耗，減小工藝完成后的介質(zhì)層與標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)層厚度的差異性。
[0028]①采用只增加沉積介質(zhì)層厚度的方法時(shí)，具體如下:1)當(dāng)只增加其中一層介質(zhì)層的厚度時(shí)，該介質(zhì)層增加的厚度即為介質(zhì)層在去除接觸孔時(shí)所產(chǎn)生的非必要損耗，因此在制備其他介質(zhì)層時(shí)的厚度不需要做出改變；2)當(dāng)增加多層介質(zhì)層的厚度時(shí)，各層介質(zhì)層增加的厚度等于介質(zhì)層在去除接觸孔時(shí)所產(chǎn)生的非必要損耗；
[0029]②通過減小化學(xué)機(jī)械研磨工藝的研磨厚度來補(bǔ)償在工藝進(jìn)行中介質(zhì)層出現(xiàn)的非必要損耗，當(dāng)采用該方案時(shí)，化學(xué)機(jī)械研磨工藝減小的研磨量等于介質(zhì)層在去除接觸孔時(shí)所產(chǎn)生的非必要損耗。
[0030]③同時(shí)增加沉積的介質(zhì)層厚度并減小正常的介質(zhì)層去除厚度，其中，增加的介質(zhì)層厚度與減小的介質(zhì)層去除厚度之和等于等于非必要消耗厚度。
[0031]下面就以上實(shí)施例提出幾種解決方案來進(jìn)行進(jìn)一步闡述，但不局限于以下方法:
[0032]①在第一次采用化學(xué)氣相沉積工藝沉積ILD層時(shí)，將第一次沉積的ILD層厚度變
為Tl'，其中，Tl' =T1+L2，即對第一層ILD層額外增加了 600A的厚度，因此進(jìn)行通孔填
充和CMP工藝后，剩余的介質(zhì)層總厚度為:
[0033]Tl' -L1+T2-L2-L3= (T1+L2)-L1+T2-L2-L3
[0034]= (5000+600) -2500+800-600-800=2500A,與理想的標(biāo)準(zhǔn) ILD 厚度相
同；同理，可不增加第一次ILD層的厚度，在第二次沉積ILD層厚度時(shí)，通過調(diào)整工藝條件來增加600A的厚度，同樣也達(dá)到相同的技術(shù)效果，在此不予贅述。
[0035]②采用化學(xué)機(jī)械研磨來調(diào)整ILD層的厚度。在第一次沉積厚度為5000A的ILD層后進(jìn)行CMP工藝，通過將CMP的研磨厚度減小為LI'，其中，LI' =L1_L2，即將第一次CMP的掩膜厚度減小600A，因此進(jìn)行最后的通孔填充和CMP工藝后，剩余的介質(zhì)層總厚度為；
[0036]Tl-Ll' +T2-L3=T1- (L1-L2)+T2-L2-L3
[0037]=5000- (2500-600) +800-600-800=2500A,與理想的標(biāo)準(zhǔn) ILD 厚度相
同；同理，可不減小第一次CMP的研磨厚度，在進(jìn)行第二次CMP時(shí)，通過調(diào)整CMP的掩膜條件來減小600A的研磨厚度，同樣也達(dá)到相同的技術(shù)效果，在此不予贅述。
[0038]③進(jìn)一步的，可結(jié)合增加ILD的沉積厚度與減小CMP的研磨厚度來共同達(dá)到其技術(shù)效果，例如增加第一層(或第二層)ILD層的厚度300A，同時(shí)減小CMP的總研磨厚度
300A,即
[0039]Tl' -LI' +T2-L2-L3= (T1+L2) - (L1-L2)+T2-L2-L3[0040]= (5000+300) - C2500-300) +800-600-800=2500A,同樣可得到標(biāo)
準(zhǔn)的ILD層厚度，在此不予贅述。
[0041]同時(shí)，在本發(fā)明的實(shí)施例中，根據(jù)工藝所需求的ILD層厚度，來預(yù)先調(diào)整設(shè)定好化學(xué)機(jī)械研磨程序(以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的掩膜厚度)和/或預(yù)先調(diào)整設(shè)定好化學(xué)氣相沉積程序(以實(shí)現(xiàn)沉積的ILD厚度為預(yù)定值)，進(jìn)而直接達(dá)到ILD層厚度調(diào)整的目的，極大簡化了工藝流程，提聞了生廣效率。
[0042]綜上所述，由于本發(fā)明采用了以上技術(shù)方案，在接觸孔刻蝕工藝中，通過增加介質(zhì)層沉積厚度和/或減小化學(xué)機(jī)械研磨的厚度，來使得最終得到的介質(zhì)層厚度等于標(biāo)準(zhǔn)的介質(zhì)層厚度，有利于器件性能的提升；同時(shí)無需對現(xiàn)有制程做出調(diào)整，具有較強(qiáng)的可行性。
[0043]以上對本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，其中未盡詳細(xì)描述的設(shè)備和結(jié)構(gòu)應(yīng)該理解為用本領(lǐng)域中的普通方式予以實(shí)施；任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種接觸孔刻蝕方法，其特征在于，根據(jù)工藝需求來增加沉積的介質(zhì)層厚度和/或減小正常的介質(zhì)層去除厚度，以補(bǔ)償在工藝進(jìn)行中介質(zhì)層出現(xiàn)的非必要損耗，減小工藝完成后的介質(zhì)層與標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)層厚度的差異性； 其中，制備的每層介質(zhì)層厚度的總和根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)層總厚度而設(shè)定。
2.如權(quán)利要求1所述的接觸孔刻蝕方法，其特征在于，介質(zhì)層的非必要損耗為在采用干法刻蝕工藝中，去除接觸孔下方的阻擋層形成。
3.如權(quán)利要求1所述的接觸孔刻蝕方法，其特征在于，通過增加其中一層介質(zhì)層的厚度或同時(shí)改變多層介質(zhì)層厚度來實(shí)現(xiàn)對損耗介質(zhì)層的補(bǔ)償。
4.如權(quán)利要求3所述的接觸孔刻蝕方法，其特征在于，當(dāng)只增加其中一層介質(zhì)層的厚度時(shí)，該介質(zhì)層增加的厚度等于非必要損耗厚度； 當(dāng)改變多層介質(zhì)層厚度時(shí)，各介質(zhì)層變化的厚度總和等于非必要損耗厚度。
5.如權(quán)利要求1所述的接觸孔刻蝕方法，其特征在于，采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝進(jìn)行正常的介質(zhì)層去除。
6.如權(quán)利要求5所述的接觸孔刻蝕方法，其特征在于，通過減小化學(xué)機(jī)械研磨工藝的研磨厚度來補(bǔ)償在工藝進(jìn)行中介質(zhì)層出現(xiàn)的非必要損耗。
7.如權(quán)利要求6所述的接觸孔刻蝕方法，其特征在于，減小化學(xué)機(jī)械研磨工藝的研磨厚度為介質(zhì)層所產(chǎn)生的非必要損耗厚度。
8.如權(quán)利要求1所述的接觸孔刻蝕方法，其特征在于，當(dāng)同時(shí)增加沉積的介質(zhì)層厚度并減小正常的介質(zhì)層去除厚度時(shí)，增加的介質(zhì)層厚度與減小的介質(zhì)層去除厚度之和等于非必要消耗厚度。
9.如權(quán)利要求1所述的接觸孔刻蝕方法，其特征在于，采用化學(xué)氣相沉積工藝沉積所述介質(zhì)層。
【文檔編號】H01L21/768GK103681477SQ201310630330
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】李程, 吳敏, 楊渝書 申請人:上海華力微電子有限公司