一种半导体元件的制备方法及半导体元件技术

本发明专利技术提供了一种半导体元件的制备方法及半导体元件，其中，所述制备方法包括：在介质层上形成与衬底连通的第一接触孔，其中，所述介质层位于所述衬底上；在所述第一接触孔的表面形成氮化硅层，且在位于所述第一接触孔的底部的所述氮化硅层上形成与所述衬底连通的第二接触孔，其中，所述第二接触孔的直径小于所述第一接触孔的直径；在所述介质层上形成金属层，所述金属层通过第二接触孔与所述衬底接触。本发明专利技术通过对接触孔的制备过程进行优化，通过在直径较大的第一接触孔内制作直径较小的第二接触孔，能够更加方便的对直径较小的第二接触孔进行刻蚀，并且能够更加容易的对直径较小的第二接触孔进行金属填充。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体芯片领域，尤其是涉及一种半导体元件的制备方法及半导体元件。
技术介绍
在半导体芯片制备工艺流程中，小尺寸接触孔的制备以及孔内金属的填充是一个难点。接触孔越小，光刻及刻蚀就越困难，此外，接触孔越小，向接触孔内填充金属也越困难。对此下面举例进行说明。如图1所示，为不同尺寸的接触孔之一，第一尺寸接触孔11的尺寸最小，光刻及刻蚀越困难，第五尺寸接触孔15的尺寸最大，光刻及刻蚀最容易。如图2所示，为不同尺寸的接触孔之二，第一尺寸接触孔11无法有效填充金属，第二尺寸接触孔12可以部分填充金属，第三尺寸接触孔13、第四尺寸接触孔14及第五尺寸接触孔15可以完全填充金属。综上所述，接触孔的大小对光刻及刻蚀的难易程度及向填充金属的难易程度有很大影响。
技术实现思路
为了使得接触孔能够更加方便的进行光刻及刻蚀，且使得接触孔能够更加容易的进行金属填充，本专利技术提供了一种半导体元件的制备方法及半导体元件。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种半导体元件的制备方法，所述制备方法包括：在介质层上形成与衬底连通的第一接触孔，其中，所述介质层位于所述衬底上；在所述第一接触孔的表面形成氮化硅层，且在位于所述第一接触孔的底部的所述氮化硅层上形成与所述衬底连通的第二接触孔，其中，所述第二接触孔的直径小于所述第一接触孔的直径；在所述介质层上形成金属层，所述金属层通过第二接触孔与所述衬底接触。可选的，在所述第一接触孔的表面形成氮化硅层，且在位于所述第一接触孔的底部的所述氮化硅层上形成与所述衬底连通的第二接触孔，具体包括：在所述介质层及所述第一接触孔的表面依次形成氮化硅层和二氧化硅层，其中，所述氮化硅层与所述二氧化硅层的厚度之和分别小于所述第一接触孔的深度和直径；刻蚀位于所述氮化硅层上的至少部分二氧化硅层，在所述第一接触孔内的氮化硅层表面形成二氧化硅内侧墙，并露出所述第一接触孔底部的至少部分氮化硅层；刻蚀位于所述介质层表面的氮化硅层和所述第一接触孔底部漏出的至少部分氮化硅层，在所述第一接触孔内、介质层与所述二氧化硅内侧墙之间形成氮化硅外侧墙，并在所述第一接触孔的底部形成与所述衬底连通的第二接触孔，其中，所述第二接触孔的直径小于所述第一接触孔的直径；刻蚀所述二氧化硅内侧墙。可选的，所述第二接触孔的直径为：D＝a-2×(b+c)，其中，D表示第二接触孔的直径，a表示第一接触孔的直径，b表示氮化硅层的厚度，c表示二氧化硅层的厚度。可选的，形成所述氮化硅层的温度为600～900℃，所述氮化硅层的厚度范围为0.05～0.5um；形成所述二氧化硅层的温度为800～1100℃。可选的，所述刻蚀位于所述氮化硅层上的至少部分二氧化硅层，具体为：采用各向异性干法刻蚀，刻蚀位于所述氮化硅层上的至少部分二氧化硅层。可选的，所述刻蚀位于所述介质层表面的氮化硅层和所述第一接触孔底部漏出的至少部分氮化硅层，具体为：采用湿法腐蚀或干法腐蚀，刻蚀位于所述介质层表面的氮化硅层和所述第一接触孔底部漏出的至少部分氮化硅层。可选的，所述刻蚀所述二氧化硅内侧墙，具体为：采用湿法腐蚀或干法腐蚀，刻蚀所述二氧化硅内侧墙。依据本专利技术的另一个方面，本专利技术还提供了一种半导体元件，所述半导体元件由上述的半导体元件的制备方法制备，所述半导体元件包括：衬底；位于所述衬底一侧的介质层；位于所述介质层上的与所述衬底连通的第一接触孔；位于所述第一接触孔的表面的氮化硅层；位于所述第一接触孔的底部的所述氮化硅层上的、与所述衬底连通的第二接触孔，其中，所述第二接触孔的直径小于所述第一接触孔的直径；位于所述介质层上的金属层，其中，所述金属层通过所述第二接触孔与所述衬底接触。可选的，所述第二接触孔的直径为：D＝a-2×(b+c)，其中，D表示第二接触孔的直径，a表示第一接触孔的直径，b表示氮化硅层的厚度，c表示二氧化硅层的厚度。可选的，所述氮化硅层的厚度范围为0.05～0.5um。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种半导体元件的制备方法，首先在介质层上形成与衬底连通的第一接触孔，然后在第一接触孔的表面形成氮化硅层，并在位于第一接触孔的底部的氮化硅层上形成与衬底连通的第二接触孔，其中，第二接触孔的直径小于第一接触孔的直径，最后在介质层上形成金属层，金属层通过第二接触孔与衬底接触。本专利技术通过对接触孔的制备过程进行优化，通过在直径较大的第一接触孔内制作直径较小的第二接触孔，能够更加方便的对直径较小的第二接触孔进行刻蚀，并且能够更加容易的对直径较小的第二接触孔进行金属填充。附图说明图1表示不同尺寸的接触孔之一；图2表示不同尺寸的接触孔之二；图3表示本专利技术的实施例中一种半导体元件的制备方法的主要步骤流程图；图4表示图3中步骤102的具体步骤流程图；图5表示本专利技术的实施例中一种半导体元件的制备方法的实现示意图之一；图6表示本专利技术的实施例中一种半导体元件的制备方法的实现示意图之二；图7表示本专利技术的实施例中一种半导体元件的制备方法的实现示意图之三；图8表示本专利技术的实施例中一种半导体元件的制备方法的实现示意图之四；图9表示本专利技术的实施例中一种半导体元件的制备方法的实现示意图之五；图10表示本专利技术的实施例中一种半导体元件的制备方法的实现示意图之六；图11表示本专利技术的实施例中一种半导体元件的制备方法的实现示意图之七。其中图中：11、第一尺寸接触孔；12、第二尺寸接触孔；13、第三尺寸接触孔；14、第四尺寸接触孔；15、第五尺寸接触孔；1、衬底；2、介质层；3、第一接触孔；4、第二接触孔；5、金属层；6、氮化硅层；7、二氧化硅层；8、二氧化硅内侧墙；9、氮化硅外侧墙。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。如图3所示，为本专利技术的实施例中一种半导体的制备方法的主要步骤流程图，主要包括如下步骤：步骤101，在介质层上形成与衬底连通的第一接触孔。在本步骤中，具体的，如图5所示，介质层2位于衬底1的一侧上，位于介质层2上的第一接触孔3与衬底1连通。可选的，衬底1可以为硅衬底，介质层2可以是不导电的绝缘层，诸如二氧化硅等，此外，介质层2的厚度可以根据不同的芯片工艺而不同。步骤102，在第一接触孔的表面形成氮化硅层，且在位于第一接触孔的底部的氮化硅层上形成与衬底连通的第二接触孔。在本步骤中，制备第二接触孔，具体的，在第一接触孔的表面形成氮化硅层，并在位于第一接触孔的底部的氮化硅层上形成与衬底连通的第二接触孔，其中，第二接触孔的直径小于第一接触孔的直径。步骤103，在介质层上形成金属层，金属层通过第二接触孔与衬底接触。在本步骤中，具体的，如图11所示，由于第二接触孔4为在第一接触孔3的基础上制备的，即在直径较大的第一接触孔3内制备直径较小的第二接触孔4，因此当在介质层2上形成金属层5时，金属层5可以很容易的通过第二接触孔4与衬底1相接触。在本实施例中，首先在介质层上形成与衬底连通的第一接触孔，然后在第一接触孔的表面形成氮化硅层，并在位于第一接触孔的底部的氮化硅层上形成与衬底连通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体元件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：在介质层上形成与衬底连通的第一接触孔，其中，所述介质层位于所述衬底上；在所述第一接触孔的表面形成氮化硅层，且在位于所述第一接触孔的底部的所述氮化硅层上形成与所述衬底连通的第二接触孔，其中，所述第二接触孔的直径小于所述第一接触孔的直径；在所述介质层上形成金属层，所述金属层通过第二接触孔与所述衬底接触。

【技术特征摘要】
1.一种半导体元件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：在介质层上形成与衬底连通的第一接触孔，其中，所述介质层位于所述衬底上；在所述第一接触孔的表面形成氮化硅层，且在位于所述第一接触孔的底部的所述氮化硅层上形成与所述衬底连通的第二接触孔，其中，所述第二接触孔的直径小于所述第一接触孔的直径；在所述介质层上形成金属层，所述金属层通过第二接触孔与所述衬底接触。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述第一接触孔的表面形成氮化硅层，且在位于所述第一接触孔的底部的所述氮化硅层上形成与所述衬底连通的第二接触孔，具体包括：在所述介质层及所述第一接触孔的表面依次形成氮化硅层和二氧化硅层，其中，所述氮化硅层与所述二氧化硅层的厚度之和分别小于所述第一接触孔的深度和直径；刻蚀位于所述氮化硅层上的至少部分二氧化硅层，在所述第一接触孔内的氮化硅层表面形成二氧化硅内侧墙，并露出所述第一接触孔底部的至少部分氮化硅层；刻蚀位于所述介质层表面的氮化硅层和所述第一接触孔底部漏出的至少部分氮化硅层，在所述第一接触孔内、介质层与所述二氧化硅内侧墙之间形成氮化硅外侧墙，并在所述第一接触孔的底部形成与所述衬底连通的第二接触孔，其中，所述第二接触孔的直径小于所述第一接触孔的直径；刻蚀所述二氧化硅内侧墙。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二接触孔的直径为：D＝a-2×(b+c)，其中，D表示第二接触孔的直径，a表示第一接触孔的直径，b表示氮化硅层的厚度，c表示二氧化硅层的厚度。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，形成所述氮化硅层的温度为600～900℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：马万里，
申请(专利权)人：北大方正集团有限公司，深圳方正微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11