改善中段金属接触通孔尺寸过大的方法与流程

本申请涉及半导体，具体涉及一种改善中段金属接触通孔尺寸过大的方法。

背景技术：

1、鳍式场效应晶体管(finfet)技术的引入是次22纳米技术世代半导体产业的一大进展，通过finfet技术，晶体管的栅极可以更有效地控制源/漏之间的电流。但是，随着尺寸的缩小，晶体管的制作变得愈发困难。finfet技术的流程主要包括fin(鳍状硅衬底)、poly(多晶硅栅)、epi(源/漏外延生长)、mg(金属栅)、contact(中段金属接触)和beol(后段连线)。

2、中段金属接触由m0a和m0p组成，其中，m0a是接到源/漏极的一条条凹槽，作用是把源/漏极连出去，与后段连线相连；m0p是接到栅极的通孔，作用是把栅极连出去，与后段连线相连。金属接触通孔尺寸指m0p cd(critical dimension)，m0p cd不管是局域的变化还是全局的cdu(cd uniformity，尺寸均匀度)都是很重要的，m0p cdu过差会导致m0p的开口过小或者m0p与m0a之间的间距过小。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种改善中段金属接触通孔尺寸过大的方法，用于解决现有技术中m0p cdu过差的问题。

2、为实现上述目的及其它相关目的，本申请提供一种改善中段金属接触通孔尺寸过大的方法，包括：

3、步骤s1，提供一衬底，衬底上形成有浅沟槽隔离、栅极结构和层间介质层，在层间介质层上依次形成覆盖层和牺牲材料层；

4、步骤s2，形成连接器件源/漏极的接触凹槽；

5、步骤s3，在接触凹槽的侧壁形成保护层；

6、步骤s4，形成具有接触通孔图案的光刻胶层；

7、步骤s5，形成连接栅极结构的接触通孔；

8、步骤s6，对接触凹槽和接触通孔实施预清洗处理；

9、步骤s7，在接触凹槽和接触通孔中形成金属层。

10、优选的，步骤s7包括：通过沉积工艺在接触凹槽和接触通孔的侧壁和底部形成ti/tin粘合层；在接触凹槽和接触通孔中填充金属层；通过研磨工艺去除牺牲材料层和牺牲材料层中的金属层，直至露出覆盖层。

11、优选的，覆盖层的厚度为205埃-215埃。

12、优选的，覆盖层的材料为氮化硅，牺牲材料层的材料为氧化物。

13、优选的，保护层的材料为氮化硅。

14、优选的，步骤s4包括：在牺牲材料层上依次形成旋涂碳层、抗反射涂层和光刻胶层；通过光刻工艺在光刻胶层中形成接触通孔图案。

15、优选的，步骤s5包括：以具有接触通孔图案的光刻胶层为掩模，刻蚀抗反射涂层、旋涂碳层、牺牲材料层、覆盖层和部分层间介质层，露出栅极结构的顶部；去除光刻胶层、抗反射涂层和旋涂碳层。

16、优选的，覆盖层作为该刻蚀的刻蚀停止层，确保刻蚀的最后阶段一步露出所有栅极结构的顶部，防止刻蚀对栅极结构中的功函数金属层的损伤。

17、优选的，采用siconi工艺实施预清洗处理。

18、优选的，栅极结构包括自下而上层叠的高k介电层、功函数金属层和金属栅，栅极结构的侧壁形成有侧墙结构。

19、如上所述，本申请提供的改善中段金属接触通孔尺寸过大的方法，具有以下有益效果：可以有效防止预清洗处理对接触通孔侧壁的损耗所导致的cd扩大现象，还可以最大程度防止刻蚀对栅极结构中的功函数金属层的损伤，并大幅改善形成中段金属接触后实施的研磨的负荷。

技术特征：

1.一种改善中段金属接触通孔尺寸过大的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s7包括：通过沉积工艺在所述接触凹槽和所述接触通孔的侧壁和底部形成ti/tin粘合层；在所述接触凹槽和所述接触通孔中填充金属层；通过研磨工艺去除所述牺牲材料层和所述牺牲材料层中的金属层，直至露出所述覆盖层。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述覆盖层的厚度为205埃-215埃。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述覆盖层的材料为氮化硅，所述牺牲材料层的材料为氧化物。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保护层的材料为氮化硅。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s4包括：在所述牺牲材料层上依次形成旋涂碳层、抗反射涂层和光刻胶层；通过光刻工艺在光刻胶层中形成接触通孔图案。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤s5包括：以具有所述接触通孔图案的光刻胶层为掩模，刻蚀所述抗反射涂层、所述旋涂碳层、所述牺牲材料层、所述覆盖层和部分所述层间介质层，露出所述栅极结构的顶部；去除所述光刻胶层、所述抗反射涂层和所述旋涂碳层。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述覆盖层作为所述刻蚀的刻蚀停止层，确保所述刻蚀的最后阶段一步露出所有所述栅极结构的顶部，防止所述刻蚀对所述栅极结构中的功函数金属层的损伤。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用siconi工艺实施所述预清洗处理。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述栅极结构包括自下而上层叠的高k介电层、功函数金属层和金属栅，所述栅极结构的侧壁形成有侧墙结构。

技术总结
本申请提供一种改善中段金属接触通孔尺寸过大的方法，包括：步骤S1，提供一衬底，衬底上形成有浅沟槽隔离、栅极结构和层间介质层，在层间介质层上依次形成覆盖层和牺牲材料层；步骤S2，形成连接器件源/漏极的接触凹槽；步骤S3，在接触凹槽的侧壁形成保护层；步骤S4，形成具有接触通孔图案的光刻胶层；步骤S5，形成连接栅极结构的接触通孔；步骤S6，对接触凹槽和接触通孔实施预清洗处理；步骤S7，在接触凹槽和接触通孔中形成金属层。通过本申请，可以有效防止预清洗处理对接触通孔侧壁的损耗所导致的CD扩大现象，还可以最大程度防止刻蚀对栅极结构中的功函数金属层的损伤，并大幅改善形成中段金属接触后实施的研磨的负荷。

技术研发人员：潘瑞,伏广才
受保护的技术使用者：上海华力集成电路制造有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15