专利名称：一种降低接触孔电阻的接触孔形成方法
技术领域：
本发明涉及半导体制备技术领域，具体来说是涉及一种降低接触孔电阻的接触孔形成方法。
背景技术：
在半导体的生产工艺中，由于例如包括M0SFETS (金属氧化物半导体场效应晶体管)并且借助MOS或CMOS工艺制造的器件集成度的不断提高，半导体器件的小型化也正正面临着挑战。不仅器件的尺寸和区域需要降低其大小，而且在质量和成品率上仍有很高的期望。此种类型的器件的结深涉及到掺杂的高活性，结深的良好控制等等。同时，为了通过背面相接触，通常需要与金属硅化物之间的低电阻接触。图1示出了现有技术中的一种接触孔结构，其具体的形成工艺包括以下的步骤 首先，在硅衬底上衬底10上沉积有刻蚀阻挡层20和氧化物层30，然后进行光刻，形成开口， 并通过开口依次刻蚀氧化物层30和刻蚀阻挡层20，形成接触孔，并在接触孔的侧壁和底部内形成一接触孔阻挡层01，而后进行金属钨的生长，并进行化学机械研磨形成填充在接触孔中的钨栓02，随后，在氧化物层30之上从下至上依次淀积一层阻挡层40、一低介电常数介质层50和一低介电常数覆盖层60，而后在低介电常数覆盖层之上涂覆一层光刻胶，并进行光刻工艺，形成开口，并以光刻胶为掩膜，通过所形成的开口刻蚀低介电常数覆盖层60、 低介电常数介质层50和阻挡层40，形成沟槽，然后，在低介电常数覆盖层60和沟槽的侧壁和底部形成一层铜阻挡层03，并采用电化学镀ECP工艺进行金属铜04的生长，然后，进行第二次机械化学研磨，使得金属铜04仅填充在具有铜阻挡层的沟槽内，低介电常数覆盖层60 被磨完，且金属铜04的上表面与低介电常数介质层50的上表面保持水平。通过上述接触孔制备工艺所制得的结构中的金属铜04到硅衬底10的有源区之间的电阻，为钨栓02的电阻与接触孔侧壁上的接触孔阻挡层01的电阻三者并联后加上接触孔底部的接触孔阻挡层的电阻和沟槽底部的接触孔阻挡层的电阻。通过电阻值的分析可知，钨栓02的电阻值在决定接触电阻方面占有主导地位，而且，相比较而言，由于金属钨具有较大的电阻，因此决定了接触电阻也相应较大，严重影响了半导体器件的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降低接触电阻的接触孔形成方法，其降低接触电阻， 提高了半导体器件的性能。为解决上述目的，本发明所提供的技术方案为
一种降低接触电阻的接触孔形成方法，其中，包括以下的步骤 步骤Sl 提供一硅衬底，所述硅衬底上形成有接触有源区的金属硅化物，在所述硅衬底上从下至上依次淀积有刻蚀阻挡层和氧化物层，其中，在刻蚀阻挡层和氧化物层中形成有在竖直方向上贯穿的接触孔；
步骤S2 在氧化物层之上以及接触孔的侧壁和底部淀积一层接触孔阻挡层，并生长金属钨，对所淀积的接触孔阻挡层和金属钨进行化学机械研磨，暴露出氧化物层，使得金属钨仅填充在接触孔中，且金属钨的上表面与氧化物层的上表面保持水平；
步骤S3 进行湿法刻蚀，去除接触孔上部的接触孔阻挡层和金属钨，形成钨栓； 步骤S4 在氧化物层之上和接触孔上部的侧壁和底部淀积一第一铜阻挡层，并采用电化学镀ECP工艺生长金属铜，并对第一铜阻挡层和金属铜进行化学机械研磨工艺，暴露出氧化物层，使得金属铜的上表面与氧化物层的上表面保持水平；
步骤S5 在氧化物层之上淀积一层阻挡层，且阻挡层也同时覆盖金属铜和第一铜阻挡层，再在阻挡层之上依次淀积一低介电常数介质层和一低介电常数覆盖层；
步骤S6:依次刻蚀低介电常数覆盖层、低介电常数介质层和阻挡层，形成竖直方向上贯穿低介电常数覆盖层、低介电常数介质层和阻挡层的沟槽；
步骤S7 在低介电常数覆盖层之上以及沟槽的侧壁和底部生长一层第二铜阻挡层，并采用电化学镀ECP工艺生长金属铜；
步骤S8 对步骤S7中淀积的第二金属阻挡层和金属铜进行化学机械研磨，并且研磨完低介电常数覆盖层，使得金属铜的上表面与低介电常数介质层的上表面保持水平。上述的方法，其中，在所述步骤S3中，采用包含有NH40H、H202和H20所形成的混合溶液进行湿法刻蚀。上述的方法，其中，构成阻挡层的材料为SiCN。上述的方法，其中，构成低介电常数覆盖层的材料为Si02。上述的方法，其中，构成接触孔阻挡层的材料为Ti或者TiN或两种材料的组合。上述的方法，其中，构成铜阻挡层的材料为Ta或者TaN或两种材料的组合。本发明公开了一种降低电阻的接触孔形成方法，采用一种的混合液体和其他碱性化合物，进行湿法刻蚀去除部分钨栓和接触孔阻挡层，降低钨栓和接触孔阻挡层的高度，并用金属铜和铜阻挡层进行替代，因为金属铜与钨栓相比具有较低的电阻值，因而可以达到有效降低接触孔的接触电阻的目的，进而提高了半导体器件性能，工艺过程简单易控制。
图1为现有技术中的一种接触孔结构的结构示意图2为本发明的一种降低接触电阻的接触孔形成方法的流程图； 图2A-2I为图2示的本发明的一种降低接触电阻的接触孔形成方法的各个步骤所形成的器件结构的剖面结构示意图。
具体实施例方式下面结合说明书附图和具体实施方式
来对本发明的降低接触孔电阻的接触孔形成方法做进一步详细地说明。如图2和图2A-2I所示，本发明的一种降低接触电阻的接触孔形成方法，其包括以下的步骤
步骤Sl 提供一硅衬底101，硅衬底101上形成有接触有源区的金属硅化物101a，在硅衬底101上从下至上依次淀积有刻蚀阻挡层102和氧化物层103，其中，在刻蚀阻挡层102 和氧化物层103中形成有在竖直方向上贯穿的接触孔100 ；其中，在本步骤中，接触孔100
4的具体形成工艺可以包括以下的步骤首先，在氧化物层103之上采用旋涂法涂覆一层光刻胶，并进行光刻工艺，形成于接触孔100相对应的开口，然后，以光刻胶为掩膜，通过开口刻蚀氧化物层103，且刻蚀停止于刻蚀阻挡层102，并用灰化法移除光刻胶，用刻蚀法去除刻蚀阻挡层102，从而形成位于有源区的金属硅化物上方的接触孔100 ；
步骤S2 在氧化物层103之上以及接触孔100的侧壁和底部淀积一层接触孔阻挡层， 并生长金属钨，对所淀积的接触孔阻挡层和金属钨进行化学机械研磨，暴露出氧化物层 103，使得研磨后的接触孔阻挡层104仅生长于接触孔100的侧壁和底部，研磨后的金属钨 105仅填充在接触孔100中，且研磨后的金属钨105的上表面与氧化物层103的上表面保持水平；
步骤S3 用含有NH40H、H202和H20所形成的混合溶液对于研磨后的接触孔阻挡层104 和研磨后的金属钨105进行湿法刻蚀，去除接触孔上部的接触孔阻挡层和金属钨，形成钨栓 105a ；
步骤S4 在氧化物层103之上和接触孔100上部的侧壁和底部淀积一第一铜阻挡层 106，并采用电化学镀ECP工艺生长金属铜107，并对第一铜阻挡层106和金属铜107进行化学机械研磨工艺，暴露出氧化物层103，使得研磨后的金属铜107’的上表面与氧化物层103 的上表面保持水平；
步骤S5 在氧化物层103之上淀积一层阻挡层108，且阻挡层108也同时覆盖金属铜 107和第一铜阻挡层106，再在阻挡层108之上依次淀积一低介电常数介质层109和一低介电常数覆盖层110;
步骤S6 依次刻蚀低介电常数覆盖层110、低介电常数介质层109和阻挡层108，形成竖直方向上贯穿低介电常数覆盖层110、低介电常数介质层109和阻挡层108的沟槽200 ； 其中，沟槽200的形成工艺可以包括以下的步骤首先，在低介电常数覆盖层110上涂覆一层光刻胶，并进行光刻工艺，形成开口，其中开口的宽度定义了后续形成的沟槽200的宽度，随后，以光刻胶为掩膜，通过开口依次刻蚀低介电常数覆盖层110、低介电常数介质层 109和阻挡层108，最终形成沟槽200 ；
步骤S7 在低介电常数覆盖层110之上以及沟槽200的侧壁和底部生长一层第二铜阻挡层111，并采用电化学镀ECP工艺生长金属铜112 ；
步骤S8 对步骤S7中淀积的第二金属阻挡层111和金属铜112进行化学机械研磨，并且研磨完低介电常数覆盖层110，使得研磨后的金属铜112’的上表面与低介电常数介质层 109的上表面保持水平。进一步地，构成阻挡层和第二阻挡层的材料分别为SiCN。进一步地，构成低介电常数覆盖层的材料为Si02。进一步地，构成接触孔阻挡层的材料为Ti或者TiN或两种材料的组合。进一步地，构成铜阻挡层的材料为Ta或者TaN或两种材料的组合。综上所述，本发明公开了一种降低电阻的接触孔形成方法，采用湿法刻蚀去除接触孔上部的钨栓和接触孔阻挡层，降低了钨栓(降低至现有技术中的钨栓高度的90%到 10% )和接触孔阻挡层的高度，并用金属铜和铜阻挡层进行替代，因为金属铜与钨栓相比具有较低的电阻值，因而可以达到有效降低接触孔的接触电阻的目的，进而提高了半导体器件性能，工艺过程简单易控制。
应当指出的是，上述内容只是本发明的具体实施例的列举，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；且上述具体实施例并非用来限制本发明的实施范围，即凡依本发明专利申请内容所作的等效变换与修饰，都落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种降低接触电阻的接触孔形成方法，其特征在于，包括以下的步骤步骤Sl 提供一硅衬底，所述硅衬底上形成有接触有源区的金属硅化物，在所述硅衬底上从下至上依次淀积有刻蚀阻挡层和氧化物层，其中，在刻蚀阻挡层和氧化物层中形成有在竖直方向上贯穿的接触孔；步骤S2 在氧化物层之上以及接触孔的侧壁和底部淀积一层接触孔阻挡层，并生长金属钨，对所淀积的接触孔阻挡层和金属钨进行化学近些研磨，暴露出氧化物层，使得金属钨仅填充在接触孔中，且金属钨的上表面与氧化物层的上表面保持水平；步骤S3 进行湿法刻蚀，去除接触孔上部的接触孔阻挡层和金属钨，形成钨栓； 步骤S4 在氧化物层之上和接触孔上部的侧壁和底部淀积一第一铜阻挡层，并采用电化学镀ECP工艺生长金属铜，并对第一铜阻挡层和金属铜进行化学机械研磨工艺，暴露出氧化物层，使得金属铜的上表面与氧化物层的上表面保持水平；步骤S5 在氧化物层之上淀积一层阻挡层，且阻挡层也同时覆盖金属铜和第一铜阻挡层，再在阻挡层之上依次淀积一低介电常数介质层和一低介电常数覆盖层；步骤S6:依次刻蚀低介电常数覆盖层、低介电常数介质层和阻挡层，形成竖直方向上贯穿低介电常数覆盖层、低介电常数介质层和阻挡层的沟槽；步骤S7 在低介电常数覆盖层之上以及沟槽的侧壁和底部生长一层第二铜阻挡层，并采用电化学镀ECP工艺生长金属铜；步骤S8 对步骤S7中淀积的第二金属阻挡层和金属铜进行化学机械研磨，暴露出低介电常数覆盖层，使得金属铜的上表面与低介电常数覆盖层的上表面保持水平。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S3中，采用包含有NH40H、H202 和H20所形成的混合溶液进行湿法刻蚀。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，构成阻挡层的材料为SiCN。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，构成低介电常数覆盖层的材料为Si02。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，构成接触孔阻挡层的材料为Ti或者TiN或两种材料的组合。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，构成铜阻挡层的材料为Ta或者TaN或两种材料的组合。
全文摘要
本发明公开了一种降低电阻的接触孔形成方法，其通过采用湿法刻蚀去除接触孔上部的钨栓和接触孔阻挡层，降低了钨栓和接触孔阻挡层的高度，并用金属铜和铜阻挡层进行替代，因为金属铜与钨栓相比具有较低的电阻值，因而可以达到有效降低接触孔的接触电阻的目的，进而提高了半导体器件性能，工艺过程简单易控制。
文档编号H01L21/311GK102437098SQ20111026528
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月8日 优先权日2011年9月8日
发明者傅昶, 张亮, 胡友存, 郑春生 申请人:上海华力微电子有限公司