[发明专利]铝填孔的工艺方法

说明书

本发明公开了一种铝填孔的工艺方法，包括：步骤一、在半导体衬底表面形成层间膜。步骤二、将孔形成区域的层间膜去除形成位于层间膜中的第一开口。步骤三、在第一开口的内侧面形成由第二介质层组成的内侧墙，内侧墙在第一开口内围成第二开口；全面刻蚀工艺使内侧墙的顶角圆化，使第二开口的形貌为有利于铝填充的弧形开口形貌。步骤四、以层间膜和内侧墙为掩膜对第二开口底部的半导体衬底进行刻蚀形成第三开口。步骤五、在孔中填充铝层。本发明能提高铝填孔的填充能力，增加工艺窗口，提高填充质量。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种铝填孔的工艺方法。

背景技术

在半导体集成电路制造中，在完成半导体衬底上的器件层制造的前段工艺(FEOL)，需要进行中段工艺(MOL)，之后再进行后段工艺(BEOL)。中段工艺中包括接触孔(Contact，CT)的形成工艺，通过接触孔将半导体衬底上的器件的各掺杂区连接导电后段工艺中的第一层金属层。

接触孔的形成工艺包括对层间膜(ILD)进行刻蚀形成穿过层间膜的开口；有些工艺中，还需要对层间膜的开口底部的半导体衬底如硅衬底进行刻蚀。之后，在刻蚀形成的开口中填充金属层形成接触孔。

根据填充接触孔的材料不同，接触孔的填充工艺分为两种，一种是填充金属钨的接触孔，另一种则是填充铝的接触孔。由于后段工艺的金属互连结构中的金属线通常采用铝线，故采用铝填充接触孔时，能在接触孔的铝层填充后直接形成后续的金属线的铝层，这样能有效节约成本，简化工艺步骤。

铝填充开口形成接触孔的方法中，铝的主体层通常采用热铝工艺实现，热铝工艺是指工艺温度350℃～500℃的物理气相沉积的溅射工艺，射频功率通常为0.5kW～2kW的较低功率。热铝工艺对接触孔的开口的形貌要求较高，尤其是高深宽比的触孔的开口，容易在触孔的开口顶部提前收口，难以达到最佳的填充效果。

尤其在层间膜中没有采用硼磷硅玻璃(BPSG)膜层的工艺中，由于没有BPSG，故也无法通过BPSG回流(reflow)的工艺来对层间膜进行平坦化，这样层间膜的本来形貌就不佳，这样的层间膜在刻蚀形成开口后的形貌特别是顶部形貌不利于热铝的填充。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种铝填孔的工艺方法，能提高铝填孔的填充能力，增加工艺窗口，提高填充质量。

为解决上述技术问题，本发明提供的铝填孔的工艺方法包括如下步骤：

步骤一、提供一半导体衬底，在所述半导体衬底表面形成层间膜。

步骤二、光刻打开孔形成区域，将所述孔形成区域的所述层间膜去除形成位于所述层间膜中的第一开口。

步骤三、采用全面沉积加全面刻蚀工艺在所述第一开口的内侧面形成由第二介质层组成的内侧墙，所述内侧墙在所述第一开口内围成第二开口；所述全面刻蚀工艺使所述内侧墙的顶角圆化，使所述第二开口的形貌为有利于铝填充的弧形开口形貌。

步骤四、以所述层间膜和所述内侧墙为掩膜对所述第二开口底部的所述半导体衬底进行刻蚀形成第三开口。由所述第三开口和所述第二开口叠加形成所述孔。

步骤五、在所述孔中填充铝层。

进一步的改进是，所述半导体衬底包括硅衬底。

进一步的改进是，在所述半导体衬底上形成有功率器件。

进一步的改进是，所述功率器件包括沟槽栅MOSFET功率器件。

进一步的改进是，所述沟槽栅MOSFET功率器件包括：栅极结构。

所述栅极结构包括栅极沟槽、栅介质层和多晶硅栅，所述栅极沟槽形成于所述半导体衬底中，所述栅介质层形成于所述栅极沟槽的内侧表面，所述多晶硅栅填充于所述栅极沟槽中。