接触孔的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种接触孔的制造方法，包括步骤：步骤一、提供一形成有层间膜的半导体衬底；步骤二、在层间膜的表面形成一保护层；步骤三、光刻定义出接触孔的形成区域并将接触孔的形成区域中的保护层和层间膜打开形成开口；步骤四、沉积接触孔的金属层；步骤五、进行金属层的化学机械研磨工艺并停止在保护层的表面；步骤六、去除保护层形成由填充于开口中且具有突出于层间膜表面的突出结构的金属层组成的接触孔。本发明专利技术能消除接触孔的金属层的CMP对层间膜的表面产生刮痕和微粒残留缺陷，同时还能精确控制接触孔突出于层间膜的高度。

Manufacturing method of contact hole

The invention discloses a manufacturing method of contact holes, including steps: step 1, providing a semiconductor substrate with an interlayer film; step 2, forming a protective layer on the surface of the interlayer film; step 3, defining the forming area of the contact holes by photolithography and opening the protective layer and the interlayer film in the forming area of the contact holes. Step 4. Deposit the metal layer of the contact pore; Step 5. Conduct the chemical mechanical grinding process of the metal layer and stop on the surface of the protective layer; Step 6. Remove the protective layer to form a contact pore consisting of a metal layer filled in the opening and with a projecting structure protruding from the surface of the interlayer film. The invention can eliminate the scratch and particle residue defects on the surface of the interlayer film caused by the CMP of the metal layer of the contact hole, and can also accurately control the height of the contact hole protruding from the interlayer film.

【技术实现步骤摘要】
接触孔的制造方法
本专利技术涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种接触孔的制造方法。
技术介绍
如图1A至图1B所示，是现有接触孔的制造方法各步骤中的结构图，现有接触孔的制造方法包括如下步骤：步骤一、如图1A所示，提供一半导体衬底101，在所述半导体衬底101上形成有层间膜102。通常，所述半导体衬底101为硅衬底。所述层间膜102的材料为氧化膜。在所述半导体衬底101上形成有多个MOS晶体管，各所述MOS晶体管包括栅极结构，源区和漏区；所述接触孔103的底部和对应的所述栅极结构、所述源区和所述漏区接触。所述栅极结构由栅介质层和金属栅(MG)204叠加而成，所述金属栅204的组成材料为Al，所述栅介质层采用高介电材料即HK材料，整个栅极结构称为HKMG，实际上在HK材料为金属栅204之间还包括多层叠加结构，如：界面层、阻障层和功函数层，这里不展开详细介绍。在其它结构中也能为：所述栅极结构由栅介质层和多晶硅栅叠加而成，此时，栅介质层通常采用栅氧化层。所述MOS晶体管包括PMOS和NMOS。图1A中显示了同时形成于半导体衬底101上的两个MOS晶体管，场氧如浅沟槽场氧201在半导体衬底101中隔离出多个有源区，NMOS形成于由P阱(PW)202组成的有源区中，PMOS形成于由N阱(NW)203组成的有源区中；源区和漏区形成于栅极结构两侧的有源区中，其中PMOS的源区和漏区由外延层205组成。步骤二、如图1A所示，光刻定义出接触孔103的形成区域，采用刻蚀工艺在接触孔103的形成区域中形成由所述层间膜102被去除后的开口。步骤三、如图1A所示，沉积所述接触孔103的金属层，所述金属层将所述开口完全填充并延伸到所述开口外的所述层间膜102的表面。所述金属层的材料为钨。步骤四、如图1B所示，进行所述金属层的化学机械研磨工艺(CMP)，CMP需要将开口外的所述层间膜102表面的金属都去除，同时需要控制CMP工艺将所述开口区域的所述金属层会有突出于所述层间膜102表面的突出部分，突出部分如虚线圈107所示。由于CMP直接停止在所述层间膜102表面上，故在所述层间膜102的表面容易产生由CMP带来的刮伤和微粒残留缺陷；图1B中，标记104表示刮伤缺陷，标记105表示微粒残留。由图1B所示可知，现有接触孔的形成方法容易在所述层间膜102的表面产生刮伤和形成微粒残留；同时，采用CMP工艺控制所述接触孔103的突出部分的高度的难度较大，且会使得所述接触孔103的突出部分的高度容易产生变化，使各位置处的所述接触孔103的突出部分的高度不均匀。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种接触孔的制造方法，能消除接触孔的金属层的CMP对层间膜的表面产生刮痕和微粒残留缺陷，同时还能精确控制接触孔突出于层间膜的高度。为解决上述技术问题，本专利技术提供的接触孔的制造方法包括如下步骤：步骤一、提供一半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有层间膜。步骤二、在所述层间膜的表面形成一保护层，所述保护层的材料和所述层间膜的材料不同。步骤三、光刻定义出接触孔的形成区域，采用刻蚀工艺在接触孔的形成区域中形成由所述保护层和所述层间膜被去除后的开口。步骤四、沉积所述接触孔的金属层，所述金属层将所述开口完全填充并延伸到所述开口外的所述保护层的表面。步骤五、进行所述金属层的化学机械研磨工艺并停止在所述保护层的表面，通过所述保护层的保护防止所述化学机械研磨工艺在所述层间膜的表面产生刮伤和微粒残留缺陷。步骤六、去除所述保护层，形成由填充于所述开口中且具有突出于所述层间膜表面的突出结构的金属层组成的所述接触孔，所述接触孔突出于所述层间膜的高度由所述保护层的厚度控制。进一步的改进是，所述半导体衬底为硅衬底。进一步的改进是，所述层间膜的材料为氧化膜。进一步的改进是，所述保护层的材料为氮化膜。进一步的改进是，所述金属层的材料为钨。进一步的改进是，步骤二中所述保护层的厚度根据所述接触孔的突出于所述层间膜的高度确定。进一步的改进是，在所述半导体衬底上形成有多个MOS晶体管，各所述MOS晶体管包括栅极结构，源区和漏区；所述接触孔的底部和对应的所述栅极结构、所述源区和所述漏区接触。进一步的改进是，所述栅极结构由栅介质层和多晶硅栅叠加而成。进一步的改进是，所述栅极结构由栅介质层和金属栅叠加而成。进一步的改进是，所述MOS晶体管包括PMOS和NMOS。本专利技术在形成层间膜之后，并不直接打开接触孔的形成区域的层间膜形成接触孔的开口，而是先在层间膜的表面形成一个保护层再打开接触孔的开口，这样，之后进行接触孔的金属填充时，延伸到开口外的金属层直接接触保护层的表面，保护层在进行接触孔的金属层的CMP时能够作为CMP的停止层并对底部的层间膜的表面进行保护，从而能防止CMP对层间膜的表面产生刮伤和形成微粒残留；另外，本专利技术的保护层在CMP完成之后被去除，这样接触孔的突出于层间膜的顶部的突出部分的高度完全由保护层的厚度控制，克服了现有技术中需要对CMP工艺进行控制来调节接触孔的突出部分的高度所产生的突出部分的高度不易控制的缺陷，所以本专利技术能精确控制接触孔突出于层间膜的高度，保证接触孔的突出部分的高度的稳定。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：图1A-图1B是现有接触孔的制造方法各步骤中的结构图；图2是本专利技术实施例接触孔的制造方法的流程图；图3A-图3C是本专利技术实施例接触孔的制造方法各步骤中的结构图。具体实施方式如图2所示，是本专利技术实施例接触孔103的制造方法的流程图；如图3A至图3C所示，是本专利技术实施例接触孔103的制造方法各步骤中的结构图，本专利技术实施例接触孔103的制造方法包括如下步骤：步骤一、如图3A所示，提供一半导体衬底101，在所述半导体衬底101上形成有层间膜102。本专利技术实施例中，所述半导体衬底101为硅衬底。所述层间膜102的材料为氧化膜。在所述半导体衬底101上形成有多个MOS晶体管，各所述MOS晶体管包括栅极结构，源区和漏区；所述接触孔103的底部和对应的所述栅极结构、所述源区和所述漏区接触。本专利技术实施例中，所述栅极结构由栅介质层和金属栅(MG)204叠加而成，所述金属栅204的组成材料为Al，所述栅介质层采用高介电材料即HK材料，整个栅极结构称为HKMG，实际上在HK材料为金属栅204之间还包括多层叠加结构，如：界面层、阻障层和功函数层，这里不展开详细介绍。在其它实施例中也能为：所述栅极结构由栅介质层和多晶硅栅叠加而成，此时，栅介质层通常采用栅氧化层。所述MOS晶体管包括PMOS和NMOS。图3A中显示了同时形成于半导体衬底101上的两个MOS晶体管，场氧如浅沟槽场氧201在半导体衬底101中隔离出多个有源区，NMOS形成于由P阱(PW)202组成的有源区中，PMOS形成于由N阱(NW)203组成的有源区中；源区和漏区形成于栅极结构两侧的有源区中，其中PMOS的源区和漏区由外延层205组成。步骤二、在所述层间膜102的表面形成一保护层301，所述保护层301的材料和所述层间膜102的材料不同。所述保护层301的材料为氮化膜。所述保护层301的厚度根据后续所述接触孔103的突出于所述层间膜102的高度确定，一般将所述保护层301的厚度设置为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种接触孔的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、提供一半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有层间膜；步骤二、在所述层间膜的表面形成一保护层，所述保护层的材料和所述层间膜的材料不同；步骤三、光刻定义出接触孔的形成区域，采用刻蚀工艺在接触孔的形成区域中形成由所述保护层和所述层间膜被去除后的开口；步骤四、沉积所述接触孔的金属层，所述金属层将所述开口完全填充并延伸到所述开口外的所述保护层的表面；步骤五、进行所述金属层的化学机械研磨工艺并停止在所述保护层的表面，通过所述保护层的保护防止所述化学机械研磨工艺在所述层间膜的表面产生刮伤和微粒残留缺陷；步骤六、去除所述保护层，形成由填充于所述开口中且具有突出于所述层间膜表面的突出结构的金属层组成的所述接触孔，所述接触孔突出于所述层间膜的高度由所述保护层的厚度控制。

【技术特征摘要】
1.一种接触孔的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、提供一半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有层间膜；步骤二、在所述层间膜的表面形成一保护层，所述保护层的材料和所述层间膜的材料不同；步骤三、光刻定义出接触孔的形成区域，采用刻蚀工艺在接触孔的形成区域中形成由所述保护层和所述层间膜被去除后的开口；步骤四、沉积所述接触孔的金属层，所述金属层将所述开口完全填充并延伸到所述开口外的所述保护层的表面；步骤五、进行所述金属层的化学机械研磨工艺并停止在所述保护层的表面，通过所述保护层的保护防止所述化学机械研磨工艺在所述层间膜的表面产生刮伤和微粒残留缺陷；步骤六、去除所述保护层，形成由填充于所述开口中且具有突出于所述层间膜表面的突出结构的金属层组成的所述接触孔，所述接触孔突出于所述层间膜的高度由所述保护层的厚度控制。2.如权利要求1所述的接触孔的制造方法，其特征在于：所述半导体衬底为硅衬底。3.如权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚昌鸿，
申请(专利权)人：上海华力集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31