[发明专利]一种喇叭状接触的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制程中的金属互连工艺，特别是涉及防止铜扩散的喇叭状接触的制作方法。

背景技术

在半导体的后端制程中，在形成铜金属互连线之前，需要在第一层铜金属线和接触金属之间形成一个接触窗，在其中填充钨金属作为与金属线之间的电性连接。

如图1A～1E是现有技术的接触窗的形成过程。

在已经形成有源器件1和隔离2以及金属硅化物3的硅衬底上，形成氧化硅层作为层间电介质层4，氮氧化硅作为硬掩模层5，通过形成光刻胶并光刻、显影来形成接触孔图案，然后以光刻胶层为掩模刻蚀氧化硅层4和氮氧化硅层5形成接触孔，在接触孔中，填充钨金属形成钨金属层6。由于接触孔的顶部尖角处的沉积速度比侧壁的沉积速度大，所以化学气相沉积钨金属更容易从顶部尖角处封闭，这样就在接触孔的中部留下填充不良的孔洞61，如图1A所示。

平坦化钨金属层6，并去除硬掩模氮氧化硅层5，就在接触窗金属钨中形成开口的孔洞61，如图1B所示。

然后形成金属间电介质层7，进行第一金属线刻蚀和清洗的电化学效应时，将使钨金属接触中的孔洞61变大，如图1C中62所示。

当进行铜金属层8沉积时，将有部分铜填充到钨金属接触的孔洞62中，如图1D中的81。

在后续的高温退火制程中，铜81很容易通过钨金属接触中的孔洞沿着有源区域扩散，如图1E中的82所示。

其结果，很容易导致漏电等问题，使产品合格率下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能防止铜扩散的喇叭状接触孔的制作方法。

本发明的喇叭状接触孔的制作方法，包括如下步骤：

在已经形成了有源结构和隔离以及金属硅化物的硅衬底上形成第一绝缘层；

再形成第二绝缘层；

形成光刻胶，并光刻、显影形成光刻胶的接触孔图案；

刻蚀第二和第一绝缘层，形成接触孔；

回拉(Pull back)光刻胶；

刻蚀第二绝缘层和第一绝缘层形成喇叭状接触孔，所述刻蚀采用第二绝缘层/第一绝缘层选择性比高的气体进行刻蚀；

去除光刻胶；

填充接触金属，并平坦化；

形成金属间电介质层，并刻蚀出金属线图案；

填充第一金属，并平坦化；

继续其他制程。

根据本发明的一个实施方式，第一绝缘层以硅氧化物作为层间电介质层；第二绝缘层以氮氧化硅层作为硬掩模。

所述的光刻胶回拉(pull back)是指通过采用干法刻蚀等，使光刻胶图案的开口增大，但不刻蚀光刻胶下面的材料层。

在本发明中优选采用Ar/O₂干法刻蚀对光刻胶进行回拉，优选Ar和O₂的比例为10∶1，优选光刻胶回拉幅度是0.01～0.05μm。

然后，选择那些对刻蚀第二绝缘层和第一绝缘层的选择性比高的刻蚀剂进行刻蚀，使第一绝缘层被刻蚀掉得较少而第二绝缘层刻蚀掉得较多。在本发明中，优选第二绝缘层和第一绝缘层的刻蚀选择性比为1～5；更优选第二绝缘层和第一绝缘层的刻蚀选择性比为3～5。

因此优选刻蚀第二绝缘层和第一绝缘层采用的刻蚀气体为CHxFy，其中0≤x≤4，0＜y≤4，x+y＝4。更优选为CHF₃或者CF₄。

根据本发明，优选接触孔中填充的金属为钨。所形成的第一金属为铜。

根据本发明的方法，形成的喇叭状接触孔为90～150度开口，即与晶片的垂直方向呈45～75度，更优选为150度开口，即与晶片的垂直方向呈75度。

本发明的方法，形成的接触孔为呈喇叭状，因此在填充钨金属时就不会形成孔洞，由此可以防止形成金属线的铜通过接触孔的扩散。

附图说明

图1A～1E是现有技术的方法制作接触孔的过程示意图。

图2是现有技术的方法形成的具有铜扩散问题的结构的电子显微镜照片。

图3A～3I是本发明的方法制作喇叭状接触孔的过程示意图。

附图标记说明

1   有源区域

2   隔离

3   金属硅化物

4   层间电介质氧化硅

5   氮氧化硅硬掩模

6   钨金属沉积

61  孔洞

62  增大的孔洞

7   金属间电介质层

8   铜金属沉积

81  孔洞中的铜

82  扩散的铜

31  有源区域

32  隔离

33  金属硅化物