專利名稱：一種降低接觸孔電阻的接觸孔形成方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體制備技術領域，具體來說是涉及一種降低接觸孔電阻的接觸孔形成方法。
背景技術：
在半導體的生產工藝中，由于例如包括M0SFETS (金屬氧化物半導體場效應晶體管)并且借助MOS或CMOS工藝制造的器件集成度的不斷提高，半導體器件的小型化也正正面臨著挑戰(zhàn)。不僅器件的尺寸和區(qū)域需要降低其大小，而且在質量和成品率上仍有很高的期望。此種類型的器件的結深涉及到摻雜的高活性，結深的良好控制等等。同時，為了通過背面相接觸，通常需要與金屬硅化物之間的低電阻接觸。圖1示出了現(xiàn)有技術中的一種接觸孔結構，其具體的形成工藝包括以下的步驟 首先，在硅襯底上襯底10上沉積有刻蝕阻擋層20和氧化物層30，然后進行光刻，形成開口， 并通過開口依次刻蝕氧化物層30和刻蝕阻擋層20，形成接觸孔，并在接觸孔的側壁和底部內形成一接觸孔阻擋層01，而后進行金屬鎢的生長，并進行化學機械研磨形成填充在接觸孔中的鎢栓02，隨后，在氧化物層30之上從下至上依次淀積一層阻擋層40、一低介電常數介質層50和一低介電常數覆蓋層60，而后在低介電常數覆蓋層之上涂覆一層光刻膠，并進行光刻工藝，形成開口，并以光刻膠為掩膜，通過所形成的開口刻蝕低介電常數覆蓋層60、 低介電常數介質層50和阻擋層40，形成溝槽，然后，在低介電常數覆蓋層60和溝槽的側壁和底部形成一層銅阻擋層03，并采用電化學鍍ECP工藝進行金屬銅04的生長，然后，進行第二次機械化學研磨，使得金屬銅04僅填充在具有銅阻擋層的溝槽內，低介電常數覆蓋層60 被磨完，且金屬銅04的上表面與低介電常數介質層50的上表面保持水平。通過上述接觸孔制備工藝所制得的結構中的金屬銅04到硅襯底10的有源區(qū)之間的電阻，為鎢栓02的電阻與接觸孔側壁上的接觸孔阻擋層01的電阻三者并聯(lián)后加上接觸孔底部的接觸孔阻擋層的電阻和溝槽底部的接觸孔阻擋層的電阻。通過電阻值的分析可知，鎢栓02的電阻值在決定接觸電阻方面占有主導地位，而且，相比較而言，由于金屬鎢具有較大的電阻，因此決定了接觸電阻也相應較大，嚴重影響了半導體器件的性能。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種降低接觸電阻的接觸孔形成方法，其降低接觸電阻， 提高了半導體器件的性能。為解決上述目的，本發(fā)明所提供的技術方案為
一種降低接觸電阻的接觸孔形成方法，其中，包括以下的步驟 步驟Sl 提供一硅襯底，所述硅襯底上形成有接觸有源區(qū)的金屬硅化物，在所述硅襯底上從下至上依次淀積有刻蝕阻擋層和氧化物層，其中，在刻蝕阻擋層和氧化物層中形成有在豎直方向上貫穿的接觸孔；
步驟S2 在氧化物層之上以及接觸孔的側壁和底部淀積一層接觸孔阻擋層，并生長金屬鎢，對所淀積的接觸孔阻擋層和金屬鎢進行化學機械研磨，暴露出氧化物層，使得金屬鎢僅填充在接觸孔中，且金屬鎢的上表面與氧化物層的上表面保持水平；
步驟S3 進行濕法刻蝕，去除接觸孔上部的接觸孔阻擋層和金屬鎢，形成鎢栓； 步驟S4 在氧化物層之上和接觸孔上部的側壁和底部淀積一第一銅阻擋層，并采用電化學鍍ECP工藝生長金屬銅，并對第一銅阻擋層和金屬銅進行化學機械研磨工藝，暴露出氧化物層，使得金屬銅的上表面與氧化物層的上表面保持水平；
步驟S5 在氧化物層之上淀積一層阻擋層，且阻擋層也同時覆蓋金屬銅和第一銅阻擋層，再在阻擋層之上依次淀積一低介電常數介質層和一低介電常數覆蓋層；
步驟S6:依次刻蝕低介電常數覆蓋層、低介電常數介質層和阻擋層，形成豎直方向上貫穿低介電常數覆蓋層、低介電常數介質層和阻擋層的溝槽；
步驟S7 在低介電常數覆蓋層之上以及溝槽的側壁和底部生長一層第二銅阻擋層，并采用電化學鍍ECP工藝生長金屬銅；
步驟S8 對步驟S7中淀積的第二金屬阻擋層和金屬銅進行化學機械研磨，并且研磨完低介電常數覆蓋層，使得金屬銅的上表面與低介電常數介質層的上表面保持水平。上述的方法，其中，在所述步驟S3中，采用包含有NH40H、H202和H20所形成的混合溶液進行濕法刻蝕。上述的方法，其中，構成阻擋層的材料為SiCN。上述的方法，其中，構成低介電常數覆蓋層的材料為Si02。上述的方法，其中，構成接觸孔阻擋層的材料為Ti或者TiN或兩種材料的組合。上述的方法，其中，構成銅阻擋層的材料為Ta或者TaN或兩種材料的組合。本發(fā)明公開了一種降低電阻的接觸孔形成方法，采用一種的混合液體和其他堿性化合物，進行濕法刻蝕去除部分鎢栓和接觸孔阻擋層，降低鎢栓和接觸孔阻擋層的高度，并用金屬銅和銅阻擋層進行替代，因為金屬銅與鎢栓相比具有較低的電阻值，因而可以達到有效降低接觸孔的接觸電阻的目的，進而提高了半導體器件性能，工藝過程簡單易控制。


圖1為現(xiàn)有技術中的一種接觸孔結構的結構示意圖2為本發(fā)明的一種降低接觸電阻的接觸孔形成方法的流程圖； 圖2A-2I為圖2示的本發(fā)明的一種降低接觸電阻的接觸孔形成方法的各個步驟所形成的器件結構的剖面結構示意圖。
具體實施例方式下面結合說明書附圖和具體實施方式
來對本發(fā)明的降低接觸孔電阻的接觸孔形成方法做進一步詳細地說明。如圖2和圖2A-2I所示，本發(fā)明的一種降低接觸電阻的接觸孔形成方法，其包括以下的步驟
步驟Sl 提供一硅襯底101，硅襯底101上形成有接觸有源區(qū)的金屬硅化物101a，在硅襯底101上從下至上依次淀積有刻蝕阻擋層102和氧化物層103，其中，在刻蝕阻擋層102 和氧化物層103中形成有在豎直方向上貫穿的接觸孔100 ；其中，在本步驟中，接觸孔100
4的具體形成工藝可以包括以下的步驟首先，在氧化物層103之上采用旋涂法涂覆一層光刻膠，并進行光刻工藝，形成于接觸孔100相對應的開口，然后，以光刻膠為掩膜，通過開口刻蝕氧化物層103，且刻蝕停止于刻蝕阻擋層102，并用灰化法移除光刻膠，用刻蝕法去除刻蝕阻擋層102，從而形成位于有源區(qū)的金屬硅化物上方的接觸孔100 ；
步驟S2 在氧化物層103之上以及接觸孔100的側壁和底部淀積一層接觸孔阻擋層， 并生長金屬鎢，對所淀積的接觸孔阻擋層和金屬鎢進行化學機械研磨，暴露出氧化物層 103，使得研磨后的接觸孔阻擋層104僅生長于接觸孔100的側壁和底部，研磨后的金屬鎢 105僅填充在接觸孔100中，且研磨后的金屬鎢105的上表面與氧化物層103的上表面保持水平；
步驟S3 用含有NH40H、H202和H20所形成的混合溶液對于研磨后的接觸孔阻擋層104 和研磨后的金屬鎢105進行濕法刻蝕，去除接觸孔上部的接觸孔阻擋層和金屬鎢，形成鎢栓 105a ；
步驟S4 在氧化物層103之上和接觸孔100上部的側壁和底部淀積一第一銅阻擋層 106，并采用電化學鍍ECP工藝生長金屬銅107，并對第一銅阻擋層106和金屬銅107進行化學機械研磨工藝，暴露出氧化物層103，使得研磨后的金屬銅107’的上表面與氧化物層103 的上表面保持水平；
步驟S5 在氧化物層103之上淀積一層阻擋層108，且阻擋層108也同時覆蓋金屬銅 107和第一銅阻擋層106，再在阻擋層108之上依次淀積一低介電常數介質層109和一低介電常數覆蓋層110;
步驟S6 依次刻蝕低介電常數覆蓋層110、低介電常數介質層109和阻擋層108，形成豎直方向上貫穿低介電常數覆蓋層110、低介電常數介質層109和阻擋層108的溝槽200 ； 其中，溝槽200的形成工藝可以包括以下的步驟首先，在低介電常數覆蓋層110上涂覆一層光刻膠，并進行光刻工藝，形成開口，其中開口的寬度定義了后續(xù)形成的溝槽200的寬度，隨后，以光刻膠為掩膜，通過開口依次刻蝕低介電常數覆蓋層110、低介電常數介質層 109和阻擋層108，最終形成溝槽200 ；
步驟S7 在低介電常數覆蓋層110之上以及溝槽200的側壁和底部生長一層第二銅阻擋層111，并采用電化學鍍ECP工藝生長金屬銅112 ；
步驟S8 對步驟S7中淀積的第二金屬阻擋層111和金屬銅112進行化學機械研磨，并且研磨完低介電常數覆蓋層110，使得研磨后的金屬銅112’的上表面與低介電常數介質層 109的上表面保持水平。進一步地，構成阻擋層和第二阻擋層的材料分別為SiCN。進一步地，構成低介電常數覆蓋層的材料為Si02。進一步地，構成接觸孔阻擋層的材料為Ti或者TiN或兩種材料的組合。進一步地，構成銅阻擋層的材料為Ta或者TaN或兩種材料的組合。綜上所述，本發(fā)明公開了一種降低電阻的接觸孔形成方法，采用濕法刻蝕去除接觸孔上部的鎢栓和接觸孔阻擋層，降低了鎢栓(降低至現(xiàn)有技術中的鎢栓高度的90%到 10% )和接觸孔阻擋層的高度，并用金屬銅和銅阻擋層進行替代，因為金屬銅與鎢栓相比具有較低的電阻值，因而可以達到有效降低接觸孔的接觸電阻的目的，進而提高了半導體器件性能，工藝過程簡單易控制。
應當指出的是，上述內容只是本發(fā)明的具體實施例的列舉，其中未盡詳細描述的設備和結構應該理解為用本領域中的普通方式予以實施；且上述具體實施例并非用來限制本發(fā)明的實施范圍，即凡依本發(fā)明專利申請內容所作的等效變換與修飾，都落入本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種降低接觸電阻的接觸孔形成方法，其特征在于，包括以下的步驟步驟Sl 提供一硅襯底，所述硅襯底上形成有接觸有源區(qū)的金屬硅化物，在所述硅襯底上從下至上依次淀積有刻蝕阻擋層和氧化物層，其中，在刻蝕阻擋層和氧化物層中形成有在豎直方向上貫穿的接觸孔；步驟S2 在氧化物層之上以及接觸孔的側壁和底部淀積一層接觸孔阻擋層，并生長金屬鎢，對所淀積的接觸孔阻擋層和金屬鎢進行化學近些研磨，暴露出氧化物層，使得金屬鎢僅填充在接觸孔中，且金屬鎢的上表面與氧化物層的上表面保持水平；步驟S3 進行濕法刻蝕，去除接觸孔上部的接觸孔阻擋層和金屬鎢，形成鎢栓； 步驟S4 在氧化物層之上和接觸孔上部的側壁和底部淀積一第一銅阻擋層，并采用電化學鍍ECP工藝生長金屬銅，并對第一銅阻擋層和金屬銅進行化學機械研磨工藝，暴露出氧化物層，使得金屬銅的上表面與氧化物層的上表面保持水平；步驟S5 在氧化物層之上淀積一層阻擋層，且阻擋層也同時覆蓋金屬銅和第一銅阻擋層，再在阻擋層之上依次淀積一低介電常數介質層和一低介電常數覆蓋層；步驟S6:依次刻蝕低介電常數覆蓋層、低介電常數介質層和阻擋層，形成豎直方向上貫穿低介電常數覆蓋層、低介電常數介質層和阻擋層的溝槽；步驟S7 在低介電常數覆蓋層之上以及溝槽的側壁和底部生長一層第二銅阻擋層，并采用電化學鍍ECP工藝生長金屬銅；步驟S8 對步驟S7中淀積的第二金屬阻擋層和金屬銅進行化學機械研磨，暴露出低介電常數覆蓋層，使得金屬銅的上表面與低介電常數覆蓋層的上表面保持水平。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟S3中，采用包含有NH40H、H202 和H20所形成的混合溶液進行濕法刻蝕。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，構成阻擋層的材料為SiCN。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，構成低介電常數覆蓋層的材料為Si02。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，構成接觸孔阻擋層的材料為Ti或者TiN或兩種材料的組合。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，構成銅阻擋層的材料為Ta或者TaN或兩種材料的組合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種降低電阻的接觸孔形成方法，其通過采用濕法刻蝕去除接觸孔上部的鎢栓和接觸孔阻擋層，降低了鎢栓和接觸孔阻擋層的高度，并用金屬銅和銅阻擋層進行替代，因為金屬銅與鎢栓相比具有較低的電阻值，因而可以達到有效降低接觸孔的接觸電阻的目的，進而提高了半導體器件性能，工藝過程簡單易控制。
文檔編號H01L21/311GK102437098SQ20111026528
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月8日 優(yōu)先權日2011年9月8日
發(fā)明者傅昶, 張亮, 胡友存, 鄭春生 申請人:上海華力微電子有限公司