專利名稱：接觸孔的制作工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及接觸孔的制作工藝。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的飛速發(fā)展，為了達(dá)到更快的運(yùn)算速度、更大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量 以及更多的功能，半導(dǎo)體芯片朝著高集成度方向發(fā)展，器件尺寸越來(lái)越小。在小尺寸的半導(dǎo)體器件制作工藝中(例如0. 13um及其以下)，存在不同器件之間 或者同一器件的源漏極與柵極共享接觸孔的情況，參考附圖1所示，即為同一器件的源漏 極與柵極共享接觸孔的情況。附圖1中所示的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體襯底100以及位 于半導(dǎo)體襯底100上的柵極結(jié)構(gòu)，所述的柵極結(jié)構(gòu)包括部分覆蓋半導(dǎo)體襯底100的柵氧化 層110以及位于柵氧化層110上的柵極120 ；位于所述柵極120上的第一導(dǎo)電層130，用于 電連接第一導(dǎo)電層130 ；完全覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)以及第一導(dǎo)電層130的絕緣材料層140，如 圖1中所示的，絕緣材料層140覆蓋第一導(dǎo)電層130的上表面和側(cè)壁，柵極120的側(cè)壁以及 部分柵氧化層110(即附圖中未被柵極覆蓋的那一部分)；位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底 內(nèi)的源極和漏極(圖中未示出)，以及位于半導(dǎo)體襯底上柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的第二導(dǎo)電層150， 用于電連接源極/漏極；完全覆蓋絕緣材料層140和第二導(dǎo)電層150的硬掩膜層160，所述 硬掩膜的材料例如氮化硅等。在所述半導(dǎo)體襯底以及上述的半導(dǎo)體器件上，通常形成有層 間介質(zhì)層170，用于層與層之間以及器件之間的絕緣隔離?，F(xiàn)有技術(shù)中，通常采用如下的工藝制作共享接觸孔在所述的層間介質(zhì)層上形成 光阻圖形，所述光阻圖形的開口位置位于所述半導(dǎo)體器件的部分柵極結(jié)構(gòu)以及部分源/漏 極結(jié)構(gòu)的上方，以所述光阻圖形為掩膜，依次刻蝕層間介質(zhì)層，硬掩膜層160，絕緣材料層， 直至完全暴露出第二導(dǎo)電層，形成附圖2中所示的接觸孔190，所述的刻蝕工藝中，需要完 全去除接觸孔位置的硬掩膜層，因此，通常都會(huì)過(guò)刻蝕，以保證接觸孔位置的第二導(dǎo)電層上 沒(méi)有硬掩膜層的殘留。所采用的刻蝕氣體例如可以采用CF4，CHF3，N2，Ar的混合氣體流量可 根據(jù)具體工藝進(jìn)行調(diào)整，為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。從圖2中可以看出，接觸孔的底部對(duì)柵氧化層甚至源漏極都會(huì)造成一定的過(guò)刻 蝕，這是由于在上述的共享接觸孔制作工藝中，硬掩膜層的材料為氮化硅，而硬掩膜層下對(duì) 應(yīng)源漏區(qū)域的膜層(絕緣材料層和柵氧化層)材料為氧化硅，而上述的刻蝕氣體對(duì)氮化硅 和氧化硅的選擇比差別不大，為(1.0 1.3) 1，因此，會(huì)造成源漏極對(duì)應(yīng)區(qū)域柵氧化層甚 至源漏極的過(guò)刻蝕，從而導(dǎo)致器件失效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種接觸孔的制作工藝，以避免現(xiàn)有刻蝕工藝中由于刻 蝕氣體對(duì)硬掩膜層和絕緣材料層以及柵氧化層的刻蝕選擇比差別不大，刻蝕過(guò)程中造成源 漏極對(duì)應(yīng)區(qū)域的過(guò)刻蝕，導(dǎo)致器件失效的缺陷。本發(fā)明提供了一種接觸孔的制作工藝，包括
提供半導(dǎo)體襯底，位于半導(dǎo)體襯底上的半導(dǎo)體器件以及覆蓋半導(dǎo)體襯底和所述半 導(dǎo)體器件的層間介質(zhì)層，其中，所述的半導(dǎo)體器件包括位于半導(dǎo)體襯底上的柵極結(jié)構(gòu)，位于 所述柵極結(jié)構(gòu)上的第一導(dǎo)電層，完全覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)以及第一導(dǎo)電層的絕緣材料層，位 于半導(dǎo)體襯底上柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的第二導(dǎo)電層，以及完全覆蓋絕緣材料層和第二導(dǎo)電層的硬 掩膜層，在層間介質(zhì)層上形成掩膜圖形，掩膜圖形的每一開口的位置都與部分第一導(dǎo)電層 和部分第二導(dǎo)電層的位置對(duì)應(yīng)；依次刻蝕所述層間介質(zhì)層，硬掩膜層，絕緣材料層直至暴露出部分第二導(dǎo)電層；繼續(xù)刻蝕，直至完全去除第二導(dǎo)電層上的硬掩膜層，所述刻蝕氣體包括CHF3， CH2F2，02，其中CHF3與CH2F2的流量比小于等于5，且CHF3與CH2F2的流量之和小于等于 lOOsccm, 02 的流量為 3-9sccm ；去除層間介質(zhì)層上的掩膜圖形。本發(fā)明由于將刻蝕形成接觸孔的工藝分為兩步進(jìn)行，第一步去除大部分的需刻蝕 物質(zhì)，尤其是大部分的硬掩膜層，一直到第一導(dǎo)電層暴露出來(lái)，此時(shí)采用第二步，采用對(duì)硬 掩膜層和柵氧化層以及源/漏極選擇比高的刻蝕氣體(刻蝕選擇比大于2. 0)，在保證完全 去除硬掩膜層的情況下，保證最小的柵氧化層以及源/漏極損失。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)接觸孔的制作工藝的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)接觸孔的制作工藝形成的接觸孔結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明具體實(shí)施方式
接觸孔的制作工藝的工藝流程圖；圖4至圖8為本發(fā)明具體實(shí)施方式
接觸孔的制作工藝的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。參考附圖3所示，本實(shí)施例提供了一種接觸孔的制作工藝，包括步驟S100，提供半導(dǎo)體襯底，位于半導(dǎo)體襯底上的半導(dǎo)體器件以及覆蓋半導(dǎo)體襯 底和所述半導(dǎo)體器件的層間介質(zhì)層，其中，所述的半導(dǎo)體器件包括位于半導(dǎo)體襯底上的柵 極結(jié)構(gòu)，位于所述柵極結(jié)構(gòu)上的第一導(dǎo)電層，完全覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)以及第一導(dǎo)電層的絕 緣材料層，位于半導(dǎo)體襯底上柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的第二導(dǎo)電層，以及完全覆蓋絕緣材料層和第 二導(dǎo)電層的硬掩膜層，參考附圖4，提供半導(dǎo)體襯底200以及位于半導(dǎo)體襯底200上的半導(dǎo)體器件以及覆 蓋半導(dǎo)體襯底200和所述半導(dǎo)體器件的層間介質(zhì)層270，所述的半導(dǎo)體襯底為硅，絕緣體上 硅，硅鍺等半導(dǎo)體材料形成。所述的層間介質(zhì)層主要用于層與層之間以及器件之間的絕緣 隔離，形成方法例如化學(xué)氣相沉積工藝，材料例如氧化硅等。具體的，所述的半導(dǎo)體器件包括位于半導(dǎo)體襯底200上的柵極結(jié)構(gòu)，所述的柵極 結(jié)構(gòu)包括位于半導(dǎo)體襯底200上的柵氧化層210以及位于柵氧化層210上的柵極220，所 述的柵氧化層的材料例如氧化硅或者其它常規(guī)的低K(介電常數(shù))值材料，例如氧化鋁等， 柵極材料例如是多晶硅(poly)等；位于所述柵極220上的第一導(dǎo)電層230，用于電連接第一導(dǎo)電層230，所述的第一導(dǎo)電層230材料通常為金屬硅化物，例如硅化鎳等；完全覆蓋所 述柵極結(jié)構(gòu)以及第一導(dǎo)電層230的絕緣材料層240，如圖3中所示的，絕緣材料層240覆蓋 第一導(dǎo)電層230的上表面和側(cè)壁，柵極220的側(cè)壁以及部分柵氧化層210(即附圖中未被柵 極覆蓋的那一部分，其作用在于保護(hù)柵極結(jié)構(gòu)，材料通常為氧化硅，也可以是氮氧化硅或者 氧化硅和氮氧化硅的混合物；位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)通常還有源極和漏極，由 于此結(jié)構(gòu)為本領(lǐng)域技術(shù)人員都熟知的結(jié)構(gòu)，為了附圖的簡(jiǎn)便清晰，圖中未畫出；半導(dǎo)體襯底 200上柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)還有第二導(dǎo)電層250，其位置與源極和漏極的位置相對(duì)應(yīng)，用于電連接 源極/漏極，所述的第二導(dǎo)電層250材料通常為金屬硅化物，例如硅化鎳等；此外，所述半導(dǎo) 體器件還包括完全覆蓋絕緣材料層240和第二導(dǎo)電層250的硬掩膜層260，所述硬掩膜的材 料例如氮化硅等，作為層間介質(zhì)層270氧化硅層蝕刻的停止層。步驟S200，參考附圖5所示，在層間介質(zhì)層270上形成掩膜圖形280，所述的掩膜 可以是光刻膠掩膜，通過(guò)曝光，顯影的方法形成掩膜圖形280，由于掩膜圖形的開口用于刻 蝕形成共享接觸孔，所述的共享，是指柵極與源極或者漏極共享接觸孔，最終實(shí)現(xiàn)柵極與源 極或者漏極連接線的共享，因此，掩膜圖形的每一開口的位置都與部分第一導(dǎo)電層和部分 第二導(dǎo)電層的位置對(duì)應(yīng)，即可實(shí)現(xiàn)在接觸孔中互連線之后，互連線能夠?qū)⒂糜陔娺B接?xùn)艠O 的第一導(dǎo)電層和電連接源極或者漏極的第二導(dǎo)電層連接起來(lái)。步驟S300，參考附圖6示，以掩膜圖形280為保護(hù)，在掩膜圖形開口位置依次刻蝕 所述層間介質(zhì)層270，硬掩膜層260，絕緣材料層240直至暴露出部分第二導(dǎo)電層250，形成 附圖中所示的接觸孔290A ；本步驟對(duì)應(yīng)的刻蝕氣體包括CH2F2,，CHF3，CF4，Ar, 02。所述的刻 蝕氣體還可以采用包括CF4，CHF3，N2，Ar的混合氣體，流量可根據(jù)具體工藝進(jìn)行調(diào)整，為本領(lǐng) 域技術(shù)人員熟知的現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。本步驟中，為了避免現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)柵氧化層造成的過(guò)刻蝕，一旦刻蝕至暴露出第 二介電層250的表面，就立即停止刻蝕。因此，在接觸孔290A底部，第二介電層250上仍然 存在部分硬掩膜層260。步驟S400，參考附圖7所示，繼續(xù)刻蝕，直至完全去除第二導(dǎo)電層上的硬掩膜層 260，形成接觸孔290B。所述刻蝕氣體包括CHF3，CH2F2，02，其中CHF3與CH2F2的流量比小于 等于5，且CHF3與CH2F2的流量之和小于等于lOOsccm，02的流量為3-9sCCm，其中，本發(fā)明 中所描述的seem是氣體流量單位，lsccm等于1標(biāo)準(zhǔn)立方厘米每分鐘。本工藝步驟的本質(zhì)是繼續(xù)去除第二導(dǎo)電層上殘留的部分硬掩膜層，并對(duì)其進(jìn)行過(guò) 刻蝕，以保證硬掩膜層被完全去除。由于所述的刻蝕氣體對(duì)氮化硅和氧化硅的刻蝕選擇比 大于2. 0，在2. 0到3. 0之間，因此，刻蝕氣體對(duì)氮化硅的刻蝕速率快，而對(duì)源極/漏極上的 柵氧化層以及源/漏極的刻蝕速率很低，避免在過(guò)刻蝕硬掩膜層的過(guò)程中對(duì)柵氧化層以及 源/漏極造成較大的損失，從而避免了現(xiàn)有技術(shù)由于柵氧化層以及源/漏極損失導(dǎo)致的半 導(dǎo)體器件的失效問(wèn)題。在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，所采用的刻蝕氣體包括CHF3，CH2F2，02，其中，CHF3 的流量為50sccm，CH2F2的流量為17sccm，02的流量為4sccm。在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例中，所采用的刻蝕氣體包括CHF3，CH2F2，02，其中， CHF3的流量為60sccm，CH2F2的流量為30sccm，02的流量為8sccm。在本發(fā)明的又一個(gè)具體實(shí)施例中，所采用的刻蝕氣體包括CHF3，CH2F2，02，其中CHF3的流量為70sccm，CH2F2的流量為15sccm，02的流量為9sccm。步驟S500，參考附圖8示，去除層間介質(zhì)層上的掩膜圖形。所述掩膜圖形可以采用 灰化法處理。采用本實(shí)施例所述的工藝方法，由于將刻蝕形成接觸孔的工藝分為兩步進(jìn)行，第 一步去除大部分的需刻蝕物質(zhì)，尤其是大部分的硬掩膜層，一直到第一導(dǎo)電層暴露出來(lái)，此 時(shí)采用第二步，采用對(duì)硬掩膜層和柵氧化層以及源/漏極選擇比高的刻蝕氣體，在保證完 全去除硬掩膜層的情況下，保證最小的柵氧化層以及源/漏極損失。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù) 人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng) 當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種接觸孔的制作工藝，包括提供半導(dǎo)體襯底，位于半導(dǎo)體襯底上的半導(dǎo)體器件以及覆蓋半導(dǎo)體襯底和所述半導(dǎo)體器件的層間介質(zhì)層，其中，所述的半導(dǎo)體器件包括位于半導(dǎo)體襯底上的柵極結(jié)構(gòu)，位于所述柵極結(jié)構(gòu)上的第一導(dǎo)電層，完全覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)以及第一導(dǎo)電層的絕緣材料層，位于半導(dǎo)體襯底上柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的第二導(dǎo)電層，以及完全覆蓋絕緣材料層和第二導(dǎo)電層的硬掩膜層，其特征在于，還包括步驟在層間介質(zhì)層上形成掩膜圖形，掩膜圖形的每一開口的位置都與部分第一導(dǎo)電層和部分第二導(dǎo)電層的位置對(duì)應(yīng)；依次刻蝕所述層間介質(zhì)層，硬掩膜層，絕緣材料層直至暴露出部分第二導(dǎo)電層；繼續(xù)刻蝕，直至完全去除第二導(dǎo)電層上的硬掩膜層，所述刻蝕氣體包括CHF3，CH2F2，O2，其中CHF3與CH2F2的流量比小于等于5，且CHF3與CH2F2的流量之和小于等于100sccm，O2的流量為3-9sccm；去除層間介質(zhì)層上的掩膜圖形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸孔的制作工藝，其特征在于，所述的依次刻蝕所述層間 介質(zhì)層，硬掩膜層，絕緣材料層直至暴露出部分第二導(dǎo)電層的工藝步驟中所用的刻蝕氣體 包括 CH2F2，CHF3, CF4, Ar, 02。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸孔的制作工藝，其特征在于，所述的硬掩膜層為氮化硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸孔的制作工藝，其特征在于，所述的柵氧化層為氧化硅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸孔的制作工藝，其特征在于，所述的第一導(dǎo)電層或者第 二導(dǎo)電層材料為金屬硅化物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸孔的制作工藝，其特征在于，所述絕緣材料層的材料為 氧化硅或者氮氧化硅或者氧化硅和氮氧化硅的混合物。
全文摘要
一種接觸孔的制作工藝，包括提供半導(dǎo)體襯底，位于半導(dǎo)體襯底上的半導(dǎo)體器件以及覆蓋半導(dǎo)體襯底和所述半導(dǎo)體器件的層間介質(zhì)層；在層間介質(zhì)層上形成掩膜圖形，掩膜圖形的每一開口的位置都與半導(dǎo)體器件的部分第一導(dǎo)電層和部分第二導(dǎo)電層的位置對(duì)應(yīng)；依次刻蝕所述層間介質(zhì)層，半導(dǎo)體器件的硬掩膜層，絕緣材料層直至暴露出部分第二導(dǎo)電層；繼續(xù)刻蝕，直至完全去除第二導(dǎo)電層上的硬掩膜層，所述刻蝕氣體包括CHF3，CH2F2，O2，其中CHF3與CH2F2的流量比小于等于5，且CHF3與CH2F2的流量之和小于等于100sccm，O2的流量為3-9sccm；去除層間介質(zhì)層上的掩膜圖形。
文檔編號(hào)H01L21/311GK101866876SQ200910049279
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2009年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月14日
發(fā)明者王新鵬, 韓秋華 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司