专利名称：一种提高金属前介质层pmd空隙填充特性的工艺集成方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体制造工艺，特别是涉及一种提高金属前介质层PMD空隙填充特性的工艺集成方法。
背景技术：
在半导体制造领域，随着最小特征尺寸(CD)的不断减小，高密度等离子体化学气相淀积(HDP CVD)工艺自20世纪90年代中期开始被先进的芯片工厂采用以来，以其卓越的填孔能力，稳定的淀积质量，可靠的电学特性等诸多优点而迅速成为0. 25微米以下先进工艺的主流。但随着CD尺寸的进一步减小，当其进入60纳米及其以下节点时，半导体器件间需填充的空隙的最小间距已小至25纳米，此时通过HDP CVD工艺制造直接覆盖半导体器件的金属前介质层(PMD)时会在金属前介质层(PMD)中产生空洞。在填充能力、淀积质量和电学特性等综合性能优于HDP CVD工艺的绝缘介质填充工艺出现前，只能通过优化半导体器件各部件的尺寸或优化位于半导体器件与金属前介质层(PMD)间的接触抗蚀层(CESL)来改善金属前介质层(PMD)中的空洞。金属前介质层(Pre-Metal Dieletric, PMD)作为器件和互连金属层间的隔离层以及使器件免受杂质粒子污染的保护层，其膜层沉积效果的好坏直接影响器件的性能。随着半导体器件尺寸的逐渐减小，金属前介质层(PMD)沉积时所要填充的线缝宽度也越来越小，深宽比越来越大，填孔能力成为金属前介质层(PMD)沉积工艺的优选目标。随着集成电路特定尺寸的逐渐缩小，需要PMD (Pre Metal Dieletric)填充的空间尺寸也越来越小，越来越有挑战性。在实际生产中，填充之后，非常容易产生空洞。空洞的存在很容易导致在后续钨塞工艺中，金属钨进入相邻栅极之间的长空洞从而造成栅极之间的导通，造成良率损失。专利号为CN101197272的中国专利涉及一种金属前介质层形成方法，包括在半导体衬底上形成金属前介质层沉积基底；在所述沉积基底上利用第一 CVD方法沉积第一金属前介质层；在所述第一金属前介质层上利用第二 CVD方法沉积第二金属前介质层。可形成无沉积孔洞产生且通过改变器件内应力状态以改善器件性能的金属前介质层，利用HARP SACVD工艺沉积第一介质层，以降低后续制程的线缝深宽比，继而应用HDPCVD、SACVD或 PECVD等传统工艺沉积第二介质层，以完成介质层的沉积。专利号为CN101451272A的中国专利涉及一种可减小金属前介质层中空洞形成概率的氮化硅制作方法，该氮化硅制作在已制成半导体器件的硅衬底上，且其在制作金属前介质层前制作。该氮化硅制作方法的主沉积工艺步骤包括第二预沉积工艺步骤、氮化硅沉积工艺步骤和氮气处理工艺步骤。专利号为CN101202226B的中国专利涉及一种改善金属前介质PMD填充特性的集成方法，该发明方法包括首先在硅基板上生长一层热氧化膜；再淀积一层多晶硅并进行刻蚀；淀积氮化硅或氧化硅，刻蚀后形成侧墙；形成侧墙后淀积SiN或SiON作为衬垫，最后淀积BPSG ；但该发明形成侧墙的形貌为倾斜的；形成侧墙的形貌为倾斜的可以通过改变多晶硅的刻蚀条件，使多晶硅底部带有角度为80度左右的倾斜形貌；还通过侧墙刻蚀中增加各向异性刻蚀的比率，使侧墙肩膀位置下降形成侧墙的形貌倾斜。该发明方法可应用于 0. 18微米及以下的半导体集成工艺。本发明提供一种提高金属前介质层PMD空隙填充特性的工艺集成方法。本发明所提供并仅仅作为示例但不对发明构成限制的优选实施例在具体实施方式
中有所体现。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种提高金属前介质层PMD空隙填充特性的工艺集成方法，本方法降低特定区域的PMD填充空间的高宽比，从而提高PMD制程在特定区域的无隙填充能力，并在栅极成型之后，加入图形化将栅极加工成需要的最终形状。本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本发明提出的一种提高金属前介质层PMD空隙填充特性的工艺集成方法。1)在半导体硅衬底的有源区上形成栅极结构；
2)进行上光阻工艺，光阻通过喷嘴被喷涂在高速旋转的晶圆表面，并在离心力的作用下被均勻地涂布在表面，形成厚度均勻的光阻薄膜；
3)进行图形化处理，对半导体衬底的光刻胶层分别进行曝光，将布局图形转移至半导体衬底的光刻胶层上。4)使用干法刻蚀多晶硅栅极；
5)去除光阻，形成带有开槽的栅极结构。所述的提高金属前介质层PMD空隙填充特性的工艺，所述开槽栅极的开槽区域仅限于衬底为浅沟槽区域的栅极。所述的提高金属前介质层PMD空隙填充特性的工艺，所述开槽栅极的栅极剖面呈现槽形。所述的提高金属前介质层PMD空隙填充特性的工艺，所述开槽栅极底部是活性区隔离氧化物。所述的提高金属前介质层PMD空隙填充特性的工艺，所述开槽栅极的上部开槽宽度小于下部衬底的浅沟槽特征尺寸。所述的提高金属前介质层PMD空隙填充特性的工艺，所述开槽栅极的开槽形状为矩形或倒梯形。所述的提高金属前介质层PMD空隙填充特性的工艺，所述栅极成型之后，加入图形化将栅极加工成需要的最终形状。所述的提高金属前介质层PMD空隙填充特性的工艺，所述栅极的电阻值变化通过离子注入方式进行调整。本方法降低特定区域的PMD填充空间的高宽比，从而提高PMD制程在特定区域的无隙填充能力，减少了金属前介质层PMD形成空洞，在并在栅极成型之后，加入图形化将栅极加工成需要的最终形状，可提高相应产品的成品率和良率。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。图1绘示静态随机存取存储器(SRAM)版图结构图。图加绘示图1中静态随机存取存储器(SRAM)版图的B-B处剖面示意图。图2b绘示图1中静态随机存取存储器(SRAM)版图的C-C处剖面示意图。图3a绘示完成上光阻工艺后的B-B处剖面示意图。图北绘示完成上光阻工艺后的C-C处剖面示意图。图如绘示完成图形化处理后的B-B处剖面示意图。图4b绘示完成图形化处理后的C-C处剖面示意图。图fe绘示干法刻蚀多晶硅栅极后的B-B处剖面示意图。图恥绘示干法刻蚀多晶硅栅极后的C-C处剖面示意图。图6a绘示去除光阻后的B-B处剖面示意图。图6b绘示去除光阻后的C-C处剖面示意图。附图标记1.硅衬底，2.浅沟槽氧化物，3.多晶硅，4.光阻
具体实施例方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的提高金属前介质层PMD空隙填充特性的工艺集成方法，详细说明如下。本发明的不同实施例将详述如下，以实施本发明的不同的技术特征，可理解的是， 以下所述的特定实施例的单元和配置用以简化本发明，其仅为范例而不限制本发明的范围。如图1所示，图1是静态随机存取存储器(SRAM)版图结构图。其中2为浅沟槽氧化物，3为多晶硅。图加绘示图1中静态随机存取存储器(SRAM)版图的B-B处剖面示意图。图2b绘示图1中静态随机存取存储器(SRAM)版图的C-C处剖面示意图。金属前介质层(Pre-Metal Dieletric, PMD)作为器件和互连金属层间的隔离层以及使器件免受杂质粒子污染的保护层，其膜层沉积效果的好坏直接影响器件的性能。随着半导体器件尺寸的逐渐减小，金属前介质层(PMD)沉积时所要填充的线缝宽度也越来越小，深宽比越来越大， 填孔能力成为金属前介质层(PMD)沉积工艺的优选目标。在半导体硅衬底的有源区上形成栅极结构，实施本发明所涉及的提高金属前介质层PMD空隙填充特性的工艺集成方法。图3a绘示完成上光阻工艺后的B-B处剖面示意图。图北绘示完成上光阻工艺后的C-C处剖面示意图。进行上光阻工艺，光阻通过喷嘴被喷涂在高速旋转的晶圆表面，并在离心力的作用下被均勻地涂布在晶圆表面，形成厚度均勻的光阻薄膜。图如绘示完成图形化处理后的B-B处剖面示意图。图4b绘示完成图形化处理后的C-C处剖面示意图。进行图形化处理，对半导体衬底的光刻胶层分别进行曝光，将布局图形转移至半导体衬底的光刻胶层上。图fe绘示干法刻蚀多晶硅栅极后的B-B处剖面示意图。图恥绘示干法刻蚀多晶硅栅极后的C-C处剖面示意图。使用干法刻蚀多晶硅栅极。图6a绘示去除光阻后的B-B处剖面示意图。图6b绘示去除光阻后的C-C处剖面示意图。去除光阻，形成带有开槽的栅极结构。所述开槽栅极的开槽区域仅限于衬底为浅沟槽区域的栅极，开槽栅极底部是活性区隔离氧化物。开槽栅极的栅极剖面呈现槽形，上部开槽宽度小于下部衬底的浅沟槽特征尺寸，开槽形状为矩形或倒梯形。所述栅极成型之后，加入图形化将栅极加工成需要的最终形状。栅极的电阻值变化通过离子注入方式进行调整。本方法降低特定区域的PMD填充空间的高宽比，从而提高PMD制程在特定区域的无隙填充能力，减少了金属前介质层PMD形成空洞，在并在栅极成型之后，加入图形化将栅极加工成需要的最终形状，可提高相应产品的成品率和良率。通过说明和附图，给出了具体实施方式
的特定结构的典型实施例。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。
权利要求
1.一种提高金属前介质层PMD空隙填充特性的工艺集成方法，其特征在于，其工艺步骤如下1)在半导体硅衬底的有源区上形成栅极结构；2)进行上光阻工艺，光阻通过喷嘴被喷涂在高速旋转的晶圆表面，并在离心力的作用下被均勻地涂布在晶圆表面，形成厚度均勻的光阻薄膜；3)进行图形化处理，对半导体衬底的光刻胶层分别进行曝光，将布局图形转移至半导体衬底的光刻胶层上；4)使用干法刻蚀多晶硅栅极；5)去除光阻，形成带有开槽的栅极结构。
2.如权利要求1所述的提高金属前介质层PMD空隙填充特性的工艺，其特征在于，所述开槽栅极的开槽区域仅限于衬底为浅沟槽区域的栅极。
3.如权利要求1所述的提高金属前介质层PMD空隙填充特性的工艺，其特征在于，所述开槽栅极的栅极剖面呈现槽形。
4.如权利要求1所述的提高金属前介质层PMD空隙填充特性的工艺，其特征在于，所述开槽栅极底部是活性区隔离氧化物。
5.如权利要求1所述的提高金属前介质层PMD空隙填充特性的工艺，其特征在于，所述开槽栅极的上部开槽宽度小于下部衬底的浅沟槽特征尺寸。
6.如权利要求1所述的提高金属前介质层PMD空隙填充特性的工艺，其特征在于，所述开槽栅极的开槽形状为矩形或倒梯形。
7.如权利要求1所述的提高金属前介质层PMD空隙填充特性的工艺，其特征在于，所述栅极成型之后，加入图形化将栅极加工成需要的最终形状。
8.如权利要求1所述的提高金属前介质层PMD空隙填充特性的工艺，其特征在于，所述栅极的电阻值变化通过离子注入方式进行调整。
全文摘要
本发明提供一种提高金属前介质层PMD空隙填充特性的工艺集成方法。其工艺步骤如下1)在半导体硅衬底的有源区上形成栅极结构；2)进行上光阻工艺，光阻通过喷嘴被喷涂在高速旋转的晶圆表面，并在离心力的作用下被均匀地涂布在晶圆表面，形成厚度均匀的光阻薄膜；3)进行图形化处理，对半导体衬底的光刻胶层分别进行曝光，将布局图形转移至半导体衬底的光刻胶层上；4)使用干法刻蚀多晶硅栅极；5)去除光阻，形成带有开槽的栅极结构。本方法降低特定区域的PMD填充空间的高宽比，从而提高PMD制程在特定区域的无隙填充能力，减少了金属前介质层PMD形成空洞，可提高相应产品的成品率和良率，非常适于实用。
文档编号H01L21/3213GK102446740SQ20111025027
公开日2012年5月9日 申请日期2011年8月29日 优先权日2011年8月29日
发明者张文广, 徐强, 郑春生, 陈玉文 申请人:上海华力微电子有限公司