專利名稱：接觸孔的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制造領(lǐng)域，尤其涉及接觸孔的形成方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體器件制作技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體器件已經(jīng)具有深亞微米結(jié)構(gòu)。由于 集成電路中所含器件的數(shù)量不斷增加，器件的尺寸也因集成度的提升而不斷地縮小。為了 提高集成度，降低制造成本，元件的關(guān)鍵尺寸不斷變小，芯片單位面積內(nèi)的元件數(shù)量不斷增 加，平面布線已難以滿足元件高密度分布的要求，只能采用多層布線技術(shù)，利用芯片的垂直 空間，進一步提高器件的集成密度。在各層布線之間如申請?zhí)枮?0031012^60的中國專利 申請的提及的需要用導(dǎo)電接觸孔進行電連接?，F(xiàn)有制作接觸孔的工藝參考圖1至圖4。如圖1所示，提供半導(dǎo)體襯底100，所述 半導(dǎo)體襯底100上已包含有驅(qū)動電路等結(jié)構(gòu)；所述半導(dǎo)體襯底100分為器件密集區(qū)I、器件 非密集區(qū)II和切割區(qū)III。在半導(dǎo)體襯底100上形成布線層102，其中布線層102的材料 可以為鋁或鋁銅合金或多晶硅；在布線層102上形成刻蝕阻擋層104，所述刻蝕阻擋層104 的材料為氮化硅或氮氧化硅等，其作用為在刻蝕過程中保護其下方的布線層不被影響；在 刻蝕阻擋層104上形成低k(介電常數(shù))介質(zhì)層106，用于增強膜層間的粘附力；在低k介 質(zhì)層106上形成絕緣介質(zhì)層108 ；在絕緣介質(zhì)層108上形成阻擋層110，所述阻擋層110的 作用在于后續(xù)光刻膠曝光顯影過程中避免光線透過；在阻擋層110上旋涂光刻膠層112，經(jīng) 過曝光顯影工藝后，在光刻膠層112上定義出光刻膠接觸孔圖形。如圖2所示，以光刻膠層112為掩膜，用干法刻蝕法沿光刻膠接觸孔圖形刻蝕阻擋 層110、絕緣介質(zhì)層108和低k介質(zhì)層106至露出刻蝕阻擋層104，形成接觸孔開口圖形。由 于器件密集區(qū)I、器件非密集區(qū)II和切割區(qū)III的器件密集度不同，刻蝕氣體對各區(qū)域的膜 層刻蝕程度也不同；因此，在器件密集區(qū)I形成接觸孔開口圖形IHa時正好刻蝕至刻蝕阻 擋層104表面，而在器件非密集區(qū)II形成的接觸孔圖形114b和在切割區(qū)III形成的接觸 孔開口圖形114c，其刻蝕深度已至刻蝕阻擋層104內(nèi)。如圖3所示，繼續(xù)以光刻膠層112為掩膜，用干法刻蝕法沿接觸孔開口圖形114a、 114b、IHc刻蝕刻蝕阻擋層104至露出布線層102，在器件密集區(qū)I形成接觸孔116a，在器 件非密集區(qū)II形成接觸孔116b，在切割區(qū)III形成接觸孔116c，其中器件非密集區(qū)II和 切割區(qū)III的接觸孔116b、116c已深入至布線層102內(nèi)?，F(xiàn)有技術(shù)在形成接觸孔的過程，由于器件密集區(qū)、器件非密集區(qū)和切割區(qū)的器件 密集度不同，導(dǎo)致刻蝕過程中氣體對三個區(qū)域的接觸孔影響也會不同，最終形成的接觸孔 深度也不同，如果器件密集區(qū)的接觸孔正好露出布線層，那么器件非密集區(qū)和切割區(qū)的接 觸孔會深入布線層甚至穿透布線層，導(dǎo)致斷路現(xiàn)象產(chǎn)生，影響半導(dǎo)體器件的電性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種接觸孔的形成方法，改善器件密集區(qū)、器件非密集區(qū)和切割區(qū)接觸孔深度不一致。為解決上述問題，本發(fā)明提供一種接觸孔的形成方法，包括在半導(dǎo)體襯底上形成 布線層，所述半導(dǎo)體襯底分為器件密集區(qū)、器件非密集區(qū)和切割區(qū)；在布線層上依次形成第 一刻蝕阻擋層和第二刻蝕阻擋層；在第二刻蝕阻擋層上形成絕緣介質(zhì)層；刻蝕絕緣介質(zhì)層 和第二刻蝕阻擋層，形成接觸孔圖形，其中至少一個區(qū)域的接觸孔圖形內(nèi)殘留有第二刻蝕 阻擋層；沿接觸孔圖形刻蝕剩余第二刻蝕阻擋層和第一刻蝕阻擋層，形成接觸孔開口圖形， 使器件密集區(qū)、器件非密集區(qū)和切割區(qū)的接觸孔開口圖形內(nèi)殘留第一刻蝕阻擋層的厚度接 近一致；沿接觸孔開口圖形刻蝕去除第一刻蝕阻擋層，形成接觸孔。可選的，所述第一刻蝕阻擋層和第二刻蝕阻擋層的材料為氮化硅或氮氧化硅?？蛇x的，所述第一刻蝕阻擋層和第二刻蝕阻擋層的厚度為500埃 1500埃?？蛇x的，形成第一刻蝕阻擋層和第二刻蝕阻擋層的方法為化學(xué)氣相沉積法或物理 氣相沉積法?？蛇x的，在第二刻蝕阻擋層和第一刻蝕阻擋層之間還形成有低k介質(zhì)層。所述低 k介質(zhì)層的材料為氧化硅或正硅酸乙酯，厚度為500埃 1500埃?？蛇x的，在絕緣介質(zhì)層上還形成有阻擋層。所述阻擋層的材料為氮氧化硅或氮碳
氧化硅?？蛇x的，所述絕緣介質(zhì)層的材料為碳氧化硅或氟化硅玻璃或氧化硅，厚度為10000 埃 20000埃。形成絕緣介質(zhì)層的方法為化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點形成兩層刻蝕阻擋層，在刻蝕形成接觸孔 過程中，刻蝕第二刻蝕阻擋層時，器件密集區(qū)、器件非密集區(qū)和切割區(qū)的接觸孔圖形內(nèi)殘留 的第二刻蝕阻擋層厚度差別減??；在刻蝕第一刻蝕阻擋層時，這種厚度差別進一步得到緩 沖，使最終器件密集區(qū)、器件非密集區(qū)和切割區(qū)的接觸孔開口圖形內(nèi)剩余第一刻蝕阻擋層 的厚度接近一致；使后續(xù)三個區(qū)域形成的接觸孔正好露出布線層表面或深入布線層內(nèi)的深 度很淺，且三個區(qū)域的接觸孔深度接近一致，避免了斷路情況的產(chǎn)生，提高了半導(dǎo)體器件的 電性能。


圖1至圖3是現(xiàn)有工藝形成接觸孔的示意圖；圖4是本發(fā)明形成接觸孔的具體實施方式
流程圖；圖5至圖8是本發(fā)明形成接觸孔的實施例示意圖。
具體實施例方式現(xiàn)有工藝在形成接觸孔的過程，由于器件密集區(qū)、器件非密集區(qū)和切割區(qū)的器件 密集度不同，導(dǎo)致刻蝕過程中氣體對三個區(qū)域的接觸孔影響也會不同，最終形成的接觸孔 深度也不同，如果器件密集區(qū)的接觸孔正好露出布線層，那么器件非密集區(qū)和切割區(qū)的接 觸孔會深入布線層甚至穿透布線層，導(dǎo)致斷路現(xiàn)象產(chǎn)生，影響半導(dǎo)體器件的電性能。本發(fā)明通過實驗對工藝進行了改進，形成接觸孔的流程如圖4所示，執(zhí)行步驟 S101，在半導(dǎo)體襯底上形成布線層，所述半導(dǎo)體襯底分為器件密集區(qū)、器件非密集區(qū)和切 割區(qū)；執(zhí)行步驟S102，在布線層上依次形成第一刻蝕阻擋層和第二刻蝕阻擋層；執(zhí)行步驟S103，在第二刻蝕阻擋層上形成絕緣介質(zhì)層；執(zhí)行步驟S104，刻蝕絕緣介質(zhì)層和第二刻蝕 阻擋層，形成接觸孔圖形，其中至少一個區(qū)域的接觸孔圖形內(nèi)殘留有第二刻蝕阻擋層；執(zhí)行 步驟S105，沿接觸孔圖形刻蝕剩余第二刻蝕阻擋層和第一刻蝕阻擋層，形成接觸孔開口圖 形，使器件密集區(qū)、器件非密集區(qū)和切割區(qū)的接觸孔開口圖形內(nèi)殘留第一刻蝕阻擋層的厚 度接近一致；執(zhí)行步驟S106，沿接觸孔開口圖形刻蝕去除第一刻蝕阻擋層，形成接觸孔。本發(fā)明形成兩層刻蝕阻擋層，在刻蝕形成接觸孔過程中，刻蝕第二刻蝕阻擋層時， 器件密集區(qū)、器件非密集區(qū)和切割區(qū)的接觸孔圖形內(nèi)殘留的第二刻蝕阻擋層厚度差別差別 減??；在刻蝕第一刻蝕阻擋層時，這種厚度差別進一步得到緩沖，使最終器件密集區(qū)、器件 非密集區(qū)和切割區(qū)的接觸孔開口圖形內(nèi)剩余第一刻蝕阻擋層的厚度接近一致；使后續(xù)三個 區(qū)域形成的接觸孔正好露出布線層表面或深入布線層內(nèi)的深度很淺，且三個區(qū)域的接觸孔 深度接近一致，避免了斷路情況的產(chǎn)生，提高了半導(dǎo)體器件的電性能。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細的說明。圖5至圖8是本發(fā)明形成接觸孔的實施例示意圖。如圖5所示，提供半導(dǎo)體襯底 200，所述半導(dǎo)體襯底200上已包含有晶體管或存儲器或金屬連線等結(jié)構(gòu)；所述半導(dǎo)體襯底 200分為器件密集區(qū)I、器件非密集區(qū)II和切割區(qū)III。在半導(dǎo)體襯底200上形成布線層 202，其中布線層202的材料可以為鋁或鋁銅合金或多晶硅，如果布線層202的材料為鋁、銅 或鋁銅合金的話，則形成方法為濺鍍法或電鍍法等；如果布線層202的材料為多晶硅，則形 成方法為化學(xué)氣相沉積法或等離子體增強化學(xué)氣相沉積法等。繼續(xù)參考圖5，用化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法在布線層202上形成厚度為 500埃 1500埃的第一刻蝕阻擋層204，所述第一刻蝕阻擋層204的材料為氮化硅或氮氧 化硅等，其作用為在刻蝕過程中保護其下方的布線層不被影響；用化學(xué)氣相沉積法或物理 氣相沉積法在第一刻蝕阻擋層204上形成厚度為500埃 1500埃的第二刻蝕阻擋層206， 所述第二刻蝕阻擋層206的材料為氮化硅或氮氧化硅等，其作用為在刻蝕過程中保護其下 方的布線層不被影響，且與第一刻蝕阻擋層204組合，使后續(xù)在器件密集區(qū)I、器件非密集 區(qū)II和切割區(qū)III三個區(qū)域形成的接觸孔正好露出布線層202表面或深入布線層202內(nèi) 的深度很淺，且三個區(qū)域的接觸孔深度接近一致，避免了斷路情況的產(chǎn)生，提高了半導(dǎo)體器 件的電性能。另一實施例，還可以用化學(xué)氣相沉積法在第二刻蝕阻擋層206和第一刻蝕阻擋層 204之間形成厚度為500埃 1500埃的低k (介電常數(shù))介質(zhì)層205，所述低k介質(zhì)層205 的材料為氧化硅或正硅酸乙酯等，其作用為增強膜層之間的粘著力。再參考圖5，用化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法在第二刻蝕阻擋層206上形成 厚度為10000埃 20000埃的絕緣介質(zhì)層208，用于膜層間的絕緣隔離以及互連結(jié)構(gòu)的形 成，所述絕緣介質(zhì)層208的材料可以是未摻雜的硅玻璃或其它低介電常數(shù)材料，所述低介 電常數(shù)材料例如碳氧化硅(SiCO)或氟化硅玻璃(FSG)等。用化學(xué)氣相沉積法或物理氣相 沉積法在絕緣介質(zhì)層208旋涂光刻膠層212，經(jīng)過曝光顯影工藝后，在光刻膠層212上定義 出光刻膠接觸孔圖形。所述絕緣介質(zhì)層208和第二刻蝕阻擋層206的組合厚度與現(xiàn)有工藝形成的絕緣介 質(zhì)層的厚度一致，且由于刻蝕絕緣介質(zhì)層208的速度快于刻蝕第二刻蝕阻擋層206的速度， 因此，在后續(xù)刻蝕絕緣介質(zhì)層和第二刻蝕阻擋層形成接觸孔圖形時，各區(qū)域的接觸孔圖形深度差減小。另外，在形成絕緣介質(zhì)層208之后，涂覆光刻膠層212之間，還可以在絕緣介質(zhì) 層208表面形成阻擋層210，用以于后續(xù)光刻膠曝光顯影過程中避免光線透過，所述阻擋層 210的材料可以是氮化硅、氮氧化硅。如圖6所示，以光刻膠層212為掩膜，沿光刻膠接觸孔圖形，用干法刻蝕法刻蝕絕 緣介質(zhì)層208和第二刻蝕阻擋層206，分別在器件密集區(qū)I、器件非密集區(qū)II和切割區(qū)III 形成接觸孔圖形214a、214b、214c。由于器件密集區(qū)I、器件非密集區(qū)II和切割區(qū)III的器 件密集度不同，導(dǎo)致刻蝕過程中氣體對三個區(qū)域的接觸孔影響也會不同，但由于刻蝕絕緣 介質(zhì)層208的速度快于刻蝕第二刻蝕阻擋層206的速度，雖然最終去除第二刻蝕阻擋層206 的厚度不同，可是形成的接觸孔圖形2Ha、214b、2Hc之間深度相差減小。如圖7所示，繼續(xù)以光刻膠層212為掩膜，沿接觸孔圖形，用干法刻蝕法刻蝕剩余 的第二刻蝕阻擋層和第一刻蝕阻擋層204，分別在器件密集區(qū)I、器件非密集區(qū)II和切割區(qū) III形成接觸孔開口圖形216a、2imK216C。經(jīng)過對第一刻蝕阻擋層204的刻蝕，器件密集 區(qū)I、器件非密集區(qū)II和切割區(qū)II的接觸孔開口圖形內(nèi)剩余第一刻蝕阻擋層的厚度接近一 致。另一實施例，還可以是繼續(xù)以光刻膠層212為掩膜，沿接觸孔圖形，用干法刻蝕法 刻蝕剩余的第二刻蝕阻擋層、低k介質(zhì)層205和第一刻蝕阻擋層204，分別在器件密集區(qū)I、 器件非密集區(qū)II和切割區(qū)III形成接觸孔開口圖形216a、216b、216c。經(jīng)過對第一刻蝕阻 擋層204的刻蝕，器件密集區(qū)I、器件非密集區(qū)II和切割區(qū)II的接觸孔開口圖形內(nèi)剩余第 一刻蝕阻擋層的厚度接近一致。如圖8所示，繼續(xù)以光刻膠層212為掩膜，沿接觸孔開口圖形216a、216b、216c，用 干法刻蝕法刻蝕剩余的第一刻蝕阻擋層204至露出布線層202，在器件密集區(qū)I、器件非密 集區(qū)II和切割區(qū)III形成接觸孔218a、218b、218c。由于形成了兩層刻蝕阻擋層，在刻蝕 完成后，使刻蝕阻擋層的厚度差別得到緩沖，進而使器件密集區(qū)I、器件非密集區(qū)II和切割 區(qū)III三個區(qū)域形成的接觸孔218a、218b、218c正好露出布線層202表面或深入布線層202 內(nèi)的深度很淺，且三個區(qū)域的接觸孔218a、218b、218c深度接近一致，避免了斷路情況的產(chǎn) 生，提高了半導(dǎo)體器件的電性能。去除光刻膠層后，在接觸孔218a、218b、218c內(nèi)沉積金屬材料，形成金屬連線。所 述的金屬材料例如金屬鋁、銅等。本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，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)，都可以做出可能的變動修改，因此本發(fā)明的保護 范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種接觸孔的形成方法，其特征在于，包括在半導(dǎo)體襯底上形成布線層，所述半導(dǎo)體襯底分為器件密集區(qū)、器件非密集區(qū)和切割區(qū)；在布線層上依次形成第一刻蝕阻擋層和第二刻蝕阻擋層； 在第二刻蝕阻擋層上形成絕緣介質(zhì)層；刻蝕絕緣介質(zhì)層和第二刻蝕阻擋層，形成接觸孔圖形，其中至少一個區(qū)域的接觸孔圖 形內(nèi)殘留有第二刻蝕阻擋層；沿接觸孔圖形刻蝕剩余第二刻蝕阻擋層和第一刻蝕阻擋層，形成接觸孔開口圖形，使 器件密集區(qū)、器件非密集區(qū)和切割區(qū)的接觸孔開口圖形內(nèi)殘留第一刻蝕阻擋層的厚度接近一致；沿接觸孔開口圖形刻蝕去除第一刻蝕阻擋層，形成接觸孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述接觸孔的形成方法，其特征在于，所述第一刻蝕阻擋層和第二 刻蝕阻擋層的材料為氮化硅或氮氧化硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述接觸孔的形成方法，其特征在于，所述第一刻蝕阻擋層和第二 刻蝕阻擋層的厚度為500埃 1500埃。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述接觸孔的形成方法，其特征在于，形成第一刻蝕阻擋層和第二 刻蝕阻擋層的方法為化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述接觸孔的形成方法，其特征在于，在第二刻蝕阻擋層和第一刻 蝕阻擋層之間還形成有低k介質(zhì)層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述接觸孔的形成方法，其特征在于，所述低k介質(zhì)層的材料為氧化 硅或正硅酸乙酯，厚度為500埃 1500埃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述接觸孔的形成方法，其特征在于，在絕緣介質(zhì)層上還形成有阻 擋層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述接觸孔的形成方法，其特征在于，所述阻擋層的材料為氮氧化硅或氮碳氧化硅。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述接觸孔的形成方法，其特征在于，所述絕緣介質(zhì)層的材料為碳 氧化硅或氟化硅玻璃或氧化硅，厚度為10000埃 20000埃。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述形成接觸孔的方法，其特征在于，形成絕緣介質(zhì)層的方法為化 學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法。
全文摘要
一種接觸孔的形成方法，包括在半導(dǎo)體襯底上形成布線層，所述半導(dǎo)體襯底分為器件密集區(qū)、器件非密集區(qū)和切割區(qū)；在布線層上依次形成第一刻蝕阻擋層和第二刻蝕阻擋層；在第二刻蝕阻擋層上形成絕緣介質(zhì)層；刻蝕絕緣介質(zhì)層和第二刻蝕阻擋層，形成接觸孔圖形，其中至少一個區(qū)域的接觸孔圖形內(nèi)殘留有第二刻蝕阻擋層；沿接觸孔圖形刻蝕剩余第二刻蝕阻擋層和第一刻蝕阻擋層，形成接觸孔開口圖形，使器件密集區(qū)、器件非密集區(qū)和切割區(qū)的接觸孔開口圖形內(nèi)殘留第一刻蝕阻擋層的厚度接近一致；沿接觸孔開口圖形刻蝕去除第一刻蝕阻擋層，形成接觸孔。本發(fā)明各區(qū)域的接觸孔深度接近一致，避免了斷路情況的產(chǎn)生，提高了半導(dǎo)體器件的電性能。
文檔編號H01L21/768GK102087992SQ200910199989
公開日2011年6月8日 申請日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者周俊卿, 孫武, 張海洋 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司