接触孔及其形成方法_2

文档序号:8363130阅读:来源:国知局
本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0060]参考图2,执行步骤1,提供衬底(图中未示出),在所述衬底上形成栅极110 ;在本实施例中,所述栅极110为多晶硅栅极,但是,本发明对此不作任何限制。
[0061]并在衬底中形成源区以及漏区(图中未示出)。此步骤为本领域常用技术手段,本发明在此不做赘述。
[0062]需要说明的是,在本实施例中,在形成所述栅极110时,还在所述栅极110的顶面以及源区、漏区上分别形成有硅化物层112以及113,且栅极110的侧壁还形成有侧墙111。
[0063]所述侧墙111采用氮化硅作为材料,但是,本发明对此不作限定。
[0064]所述侧墙111、硅化物层112以及113可以采用现有的材料以及形成方法形成。
[0065]需要说明的是,所述侧墙111将在后续形成接触孔的步骤中被部分地去除。
[0066]继续执行步骤2,在所述衬底以及栅极110上形成层间介质层130。
[0067]在本实施例中,所述层间介质层130为二氧化硅介质层,但是本发明对此不作限制。
[0068]形成所述层间介质层130也是本领域的现有技术,本发明对层间介质层130的形成方法以及所采用的材料不作任何限制。
[0069]在本实施例中,在形成所述层间介质层130之前,还包括以下分步骤:
[0070]在所述衬底以及栅极110上覆盖一层接触孔蚀刻停止层(CESL) 120,以在后续形成接触孔的步骤中保护所述栅极110不受蚀刻影响。
[0071]在本实施例中,所述接触孔蚀刻停止层采用氮化硅作为材料,但是,本发明对此不作限定。
[0072]继续参考图2,执行步骤S3,在所述层间介质层130中形成接触孔131以暴露出所述源区或者漏区。
[0073]在本实施例中,由于形成所述接触孔131需要去除部分层间介质层、接触孔蚀刻停止层以及栅极110的侧墙,在本实施例中,所述接触孔蚀刻停止层以及栅极110的侧墙均采用氮化硅作为材料,在本实施例中,分两步形成所述接触孔131:
[0074]步骤S31,去除部分层间介质层,暴露出所述接触孔蚀刻停止层120 ;
[0075]步骤S32,去除所述的部分接触孔蚀刻停止层120以及栅极110的侧墙。
[0076]但是,本发明对如何去除层间介质层、接触孔蚀刻停止层以及栅极110的侧墙以形成所述接触孔131不作限定。
[0077]所述接触孔131的尺寸不大于两个栅极110之间的间距,否则将对栅极本身造成损伤。
[0078]在本实施例中,所述接触孔131露出所述栅极110的侧壁,以获得较大的尺寸,尽量减小形成于接触孔中的导电插塞断开的几率,同时,较大的接触孔131尺寸可以降低对光刻解析度的要求,得到较好的光刻图形;此外,在蚀刻中,因为接触孔131较小的高宽比,副产物容易被带走,获得较大的工艺窗口(process window)。
[0079]参考图3,执行步骤S4,在所述接触孔131的内壁以及底面形成介质材料层140。
[0080]此步骤的目的在于,在后续形成导电插塞后(所述导电插塞在步骤S9形成于所述接触孔131中),所述介质材料层140可以对栅极110以及导电插塞起到隔离作用,一方面,介质材料层140可以将栅极110与导电插塞隔离开来以防止发生短路,另一方面,增大栅极110与导电插塞之间的间距,以减小栅极110与导电插塞之间的寄生电容。
[0081]在本实施例中,所述介质材料层140采用K值小于3的低K材料,较低的K值能够进一步减小栅极110与导电插塞之间的寄生电容。
[0082]在本实施例中,所述低K材料包含硅,还包括氧或者碳元素的至少一种。但是,本发明对此不做限制。
[0083]需要说明的是,采用低K材料仅为本实施例中采用的材料,在本发明的其他实施例中,也可以采用其它能够起到隔离作用的材料形成所述介质材料层140。
[0084]如果所述介质材料层140的厚度过大,较厚的介质材料层140容易使被覆盖的接触孔131的深宽比变得过大,不利于后续步骤中在所述接触孔131中继续形成底部抗反射涂层。所以,在本实施例中,所述介质材料层140的厚度不大于所述接触孔131孔径的三分之一 O
[0085]但是本发明对介质材料层140的最小厚度不做限制,所述厚度根据实际需要而定,只要所述介质材料层140能够实现栅极110与后续形成的导电插塞之间的有效绝缘即可。
[0086]此外,由于在本实施例中,形成所述接触孔131时将栅极110的侧壁暴露出,也就是说,形成接触孔131的步骤中,将介质材料层140与栅极110之间的侧墙111及接触孔蚀刻停止层120部分去除(或完全去除),在形成所述介质材料层140后,所述介质材料层140与露出部分的栅极110接触。但是,本发明对此不做限制,在本发明的其他实施例中,也可以是仅仅减薄所述侧墙111,这样也能够达到减小寄生电容的目的。
[0087]参考图4,执行步骤S5,在形成有所述介质材料层140的接触孔131中填充底部抗反射涂层150。
[0088]所述底部抗反射涂层150作为掩模层,其作用在于作为介质材料层140的蚀刻掩模,其原因如下:
[0089]本发明旨在保留位于所述接触孔131侧壁底部的介质材料层,而去除接触孔131侧壁上部的介质材料层140以及接触孔131底面的介质材料层140,由于接触孔131侧壁上部的介质材料层140与接触孔131底面的介质材料层140被去除的高度不同,所以需要形成所述底部抗反射涂层150以将介质材料层140的下半部分覆盖,先去除介质材料层140的上半部分,之后再将位于接触孔131底面的介质材料层140露出,进而去除。
[0090]需要说明的是,虽然在本实施例中采用有机物的底部抗反射涂层150,以提高光刻中的线宽解析度。但是本发明对此不作限制,在本发明的其他实施例中,所述底部抗反射涂层150可以被替换为其他材料,如还可以采用深紫外线吸收氧化物层(DUO)作为掩模层。
[0091]参考图5,执行步骤S6,以所述底部抗反射涂层150为掩模,去除位于接触孔131侧壁上部的介质材料层140。
[0092]由于剩余的介质材料层140在后续步骤中还需要进行刻蚀,同时最终保留的介质材料层140沿接触孔131侧壁方向的高度应大于所述栅极110的高度(否则达不到隔离栅极与后续形成的导电插塞的效果)。所以,在本步骤中,去除后剩余的介质材料层140沿接触孔131侧壁方向的高度超过栅极110至少50纳米。
[0093]此外,在本实施例中,采用干法蚀刻去除所述介质材料层140。但是本发明对于如何去除所述介质材料层140并不作限制。
[0094]参考图6,执行步骤S7,去除所述抗反射材料层150。此步骤的目的在于将剩余的介质材料层140完全露出,以便于在接下来的步骤中去除介质材料层140在接触孔131底部的部分。
[0095]在本实施例中,采用含有氮气以及氢气的等离子气体去除所述抗反射材料层150,这种气体能够较好的去除所述抗反射材料层150,同时减小对周围的介质材料层140影响。
[0096]但是,本发明对此并不做限制,还可以采用其他方法去除所述抗反射材料层150。比如,在本发明的其他实施例中,还可以采用湿法刻蚀去除所述抗反射材料层150,蚀刻剂可以采用四甲基氢氧化铵(TMAH)。
[0097]参考图7,执行步骤S8,去除位于所述接触孔131底面的介质材料层,使剩余的介质材料层140均位于所述接触孔131侧壁的下部,且所述剩余的介质材料层140沿接触孔131侧壁的方向覆盖所述栅极110。
[0098]由于在之前的形成接触孔131的步骤中,为了进一步增大接触孔131的尺寸,而使栅极I1露出,在本步骤中,剩余的介质材料层140能够在沿所述接触孔131侧壁的方向覆盖所述栅极110,防止在后续形成导电插塞的步骤中,栅极110与所述导电插塞发生短路。
[0099]在本实施例中,采用干法蚀刻去除所述介
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