[发明专利]接触孔及其制作方法、半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及接触孔、接触孔的制作方法，及包含该接触孔的半导体器件。

背景技术

随着集成电路向超大规模集成电路发展，集成电路内部的电路密度越来越大，所包含的元件数量也越来越多，这种发展使得晶圆表面无法提供足够的面积来制作所需的互连线。

为了满足元件缩小后的互连线需求，两层及两层以上的多层金属互连线的设计成为超大规模集成电路技术常用的一种方法。目前，金属层与衬底间的导通是通过接触孔结构实现的。

接触孔结构的形成目的是在有源区形成金属接触。该金属接触可以使硅和随后淀积的导电材料更加密切的结合起来，从而降低接触电阻。钛(Ti)是做金属接触的理想材料，钛的电阻很低，同时可以与硅能发生充分反应生成钛的硅化物。Ti和介质层(二氧化硅)不发生反应，因而这两种物质不会发生化学键合和物理聚集。

然而，本发明人发现，在介质层选择BPSG时，在对该具有该接触孔的半导体衬底进行退火以形成钛的硅化物时，介质层BPSG由于与导电材料存在应力差别，导致该介电层内经常出现一些裂痕1(crack)，其SEM测试结果如图1所示，该裂痕1会影响该BPSG介质层的绝缘性，导致该接触孔漏电，不利于半导体器件的性能。

有鉴于此，实有必要提出一种新的接触孔的形成方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明实现的目的是提供一种接触孔的形成方法，从而在包覆接触孔的介质层选择BPSG时，在对该具有该接触孔的半导体衬底进行退火时，避免介质层BPSG内出现裂痕。

为实现上述目的，本发明提供的一种接触孔的制作方法，所述制作方法包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有包括源区、漏区及栅极的MOS晶体管；

在所述源区、漏区及栅极上淀积介质层，所述介质层材质为BPSG；

在所述介质层内形成分别暴露源区、漏区及栅极表面的第一沟槽、第二沟槽与第三沟槽；

在所述第一沟槽、第二沟槽与第三沟槽内依次形成Ti金属层、TiN扩散阻挡层，其中，TiN扩散阻挡层通过N₂与Ar的混合气体与Ti靶材进行物理气相沉积生成；

对所述半导体衬底进行快速热退火以形成Ti的金属硅化物；

在所述TiN扩散阻挡层上形成填充各自沟槽的金属层。

可选地，通入的N₂与Ar的比例根据TiN中Ti与N含量比调节。

可选地，通入的N₂与Ar的比例的范围为：2.5∶1到3.5∶1。

可选地，通入N₂与Ar的混合气体与Ti金属进行反应步骤中，功率范围为：3000W-5000W。

可选地，所述快速热退火工艺的温度范围为：600℃～800℃。

可选地，形成Ti金属层通过Ar轰击Ti靶材进行物理气相沉积生成。

可选地，所述MOS晶体管为沟槽MOS晶体管。

此外，本发明还提供了上述任一方法形成的接触孔及包含该接触孔的半导体器件。

本发明的接触孔的形成方法为：在BPSG介质层内的暴露源区、漏区及栅极表面的第一沟槽、第二沟槽与第三沟槽内依次形成Ti金属层、TiN扩散阻挡层，其中，TiN扩散阻挡层通过N₂与Ar的混合气体与Ti靶材进行物理气相沉积生成；通过改变TiN的应力特性达到在为生成Ti的硅化物所进行的退火过程中，该BPSG介质层内不易出现裂痕。

附图说明

通过参照附图更详细地描述示范性实施例，以上和其它的特征以及优点对于本领域技术人员将变得更加明显，附图中：

图1是现有接触孔在退火过程后BPSG介质层内出现裂痕的SEM图。

图2是本发明实施例一提供的接触孔的形成方法的流程图。

图3至图5是按照图2流程形成的中间结构示意图。

图6是按照图2流程形成的最终结构示意图。

图7是本发明实施例一提供的接触孔在退火过程后的SEM图。

图8至图11是本发明实施例二提供的接触孔的形成方法中的结构示意图。

具体实施方式

在下文将参照附图更全面地描述示例性实施例；然而，它们可以以不同的形式实施，而不应被解释为限于这里阐述的实施例。而是，提供这些实施例使得本公开透彻和完整，并将本发明的范围充分传达给本领域技术人员。