一种接触孔结构的制备方法技术

本申请提供了一种接触孔结构的制备方法，包括：提供一基底，所述基底刻蚀有初始接触孔，初始接触孔具有刻蚀弯曲及缩颈；提供一扩孔光罩，其中，扩孔光罩的扩孔区域对应初始接触孔；以扩孔光罩为掩膜板对初始接触孔处氧化物层继续进行刻蚀，以扩大初始接触孔的顶部面积消除刻蚀弯曲及缩颈，形成目标接触孔；于目标接触孔内填充金属材料并平坦化，以形成接触孔结构。上述技术方案，消除了目标接触孔的刻蚀弯曲及缩颈，在后续对所述目标接触孔采用化学气相沉积工艺填充金属材料时，能够有效避免产生空洞，从而避免残留在空洞中的残余气体的释放，解决了由于残余气体的释放导致金属介质层与金属层接触的区域受到破坏，从而避免半导体器件的损坏。器件的损坏。器件的损坏。

【技术实现步骤摘要】
一种接触孔结构的制备方法


[0001]本申请涉及半导体制造领域，尤其涉及一种接触孔结构的制备方法。

技术介绍

[0002]随着对于高容量的半导体存储设备需求的日益增加，这些半导体存储设备的集成密度越来越受到人们的关注。为了增加半导体存储设备的集成密度，现有技术中采用了许多不同的方法，例如通过减小芯片尺寸和/或改变内结构单元而在单一芯片上形成多个存储单元。相比于功能简单的设备，多功能设备制作过程将更加复杂，比如需要在电路版上集成多个不同功能的芯片，因而出现了3D集成电路(integrated circuit，简称IC)技术。
[0003]密封环(Seal Ring)作为芯片的保护环，位于划线道与芯片工作区之间。请参阅图1，其为密封环的示意图。如图1中(a)部分所示金属层密封环俯视图，通过将密封环11接地可以屏蔽外界对芯片12的干扰；如图1中(b)部分所示接触孔(CT)密封环示意图及图1中(c)部分所示密封环剖视图，通过密封环11还可以防止潮气从接触孔13侧面断口侵入有源区AA；密封环11所在区域110可作为切割应力缓冲带，以缓冲划线道区域(scribe area)190的切割应力对器件区域(device area)180的影响。请参阅图2，其为接触槽的密封环示意图，如图2所示接触槽16为长条状沟槽。
[0004]但是，无论是对于设置有接触孔13的密封环11或设置有接触槽16的密封环11，在密封环11所在区域110，顶部的金属介质层经常受到破坏，进一步导致半导体器件损坏。
[0005]因此，如何减少在密封环所在区域顶部的金属介质层的损坏，是现有技术亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本申请所要解决的技术问题是提供一种接触孔结构的制备方法，以减少在密封环所在区域顶部的金属介质层的损坏。
[0007]为了解决上述问题，本申请提供了一种接触孔结构的制备方法，包括：提供一基底，所述基底刻蚀有初始接触孔，所述初始接触孔具有刻蚀弯曲及缩颈；提供一扩孔光罩，其中，所述扩孔光罩的扩孔区域对应所述初始接触孔；以所述扩孔光罩为掩膜板对所述初始接触孔处氧化物层继续进行刻蚀，以扩大所述初始接触孔的顶部面积消除刻蚀弯曲及缩颈，形成目标接触孔；于所述目标接触孔内填充金属材料并平坦化，以形成接触孔结构。
[0008]在一些实施例中，所述扩孔光罩的扩孔区域的关键尺寸为所述初始接触孔的关键尺寸的1.2～1.5倍。
[0009]在一些实施例中，当相邻所述目标接触孔之间的间距大于90nm时，采用曝光区为围绕一目标接触孔的圆形的扩孔光罩。
[0010]在一些实施例中，当相邻所述目标接触孔之间的间距小于或等于90nm时，采用曝光区为围绕多个目标接触孔的矩形的扩孔光罩。
[0011]在一些实施例中，所述提供一基底的步骤进一步包括：提供一衬底；于所述衬底上
沉积氧化物以形成氧化物层；于所述氧化物层远离所述衬底的一侧形成硬掩膜层；于所述硬掩膜层上形成光阻层；以所述光阻层为掩膜板对所述硬掩膜层进行曝光；以曝光后的所述硬掩膜层为掩膜板刻蚀所述氧化物层至所述衬底上表面后去除所述硬掩膜层，以形成所述初始接触孔。
[0012]在一些实施例中，所述提供一扩孔光罩的步骤进一步包括：于所述氧化物层远离所述衬底的一侧旋涂光阻材料并进行曝光，以形成扩孔区域对应所述初始接触孔的所述扩孔光罩。
[0013]在一些实施例中，所述于所述目标接触孔内填充金属材料并平坦化，以形成接触孔结构的步骤进一步包括：采用化学气相沉积工艺于所述目标接触孔内填充金属材料，以形成金属层；采用化学机械平坦化工艺对所述金属层顶部及剩余的所述氧化层顶部进行平坦化。
[0014]在一些实施例中，所述金属材料为钨。
[0015]在一些实施例中，所述接触孔结构制备于密封环所在区域。
[0016]上述技术方案，通过所述扩孔光罩为掩膜板对所述初始接触孔处氧化物层继续进行刻蚀，扩大了所述初始接触孔的顶部面积，从而消除了所述目标接触孔的刻蚀弯曲及缩颈。由于所述目标接触孔不存在刻蚀弯曲及缩颈，因此，在后续对所述目标接触孔采用化学气相沉积工艺填充金属材料时，不会影响化学气相沉积台阶覆盖能力，能够有效避免产生空洞，进一步避免了化学气相沉积使用的残余气体存在于空洞中，从而在对金属层顶部进行化学机械平坦化并进一步形成金属介质层后，没有残余气体的释放，解决了由于残余气体的释放导致金属介质层与金属层接触的区域受到破坏，从而避免半导体器件的损坏。
[0017]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请的具体实施方式中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是现有技术中密封环的示意图，其中，图1中(a)部分为金属层密封环俯视图，(b)部分为接触孔密封环示意图，(c)部分为密封环剖视图；
[0020]图2是现有技术中接触槽的密封环示意图；
[0021]图3是本申请一实施例中接触孔制备工艺示意图；
[0022]图4是本申请一实施例中接触孔结构的制备方法的流程图；
[0023]图5～图10是本申请一实施例中接触孔结构的制备方法的主要步骤形成的器件结构示意图；
[0024]图11是本申请一实施例中扩孔光罩的示意图。
具体实施方式
[0025]下面将结合附图对本申请具体实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的具体实施方式仅仅是本申请一部分具体实施方式，而不是全部的具体实施方式。基于本申请中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他具体实施方式，都属于本申请保护的范围。
[0026]研究发现，随着芯片尺寸微缩，接触孔(CT)尺寸以及深宽比增加，尤其是对于存储结构，对接触孔刻蚀时刻蚀弯曲(Bow)与缩颈(Necking)严重性增加。请参阅图3，其为本申请一实施例中接触孔制备工艺示意图。在该实施例中，对接触孔21刻蚀后存在刻蚀弯曲23与缩颈22，如图3中(a)部分所示；在采用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，简称CVD)工艺对所述接触孔21填充钨(W)金属时，刻蚀弯曲23及缩颈22会影响钨的化学气相沉积台阶覆盖能力，容易导致空洞(Void)24产生，如图3中(b)部分所示；而化学气相沉积使用的残余气体(例如氟)存在于空洞24中，在对钨金属顶部进行化学机械平坦化(Chemical Mechanical Planarization，简称CMP)并进一步形成金属介质层15后，随着残余气体的释放会导致本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种接触孔结构的制备方法，其特征在于，包括：提供一基底，所述基底刻蚀有初始接触孔，所述初始接触孔具有刻蚀弯曲及缩颈；提供一扩孔光罩，其中，所述扩孔光罩的扩孔区域对应所述初始接触孔；以所述扩孔光罩为掩膜板对所述初始接触孔处氧化物层继续进行刻蚀，以扩大所述初始接触孔的顶部面积消除刻蚀弯曲及缩颈，形成目标接触孔；于所述目标接触孔内填充金属材料并平坦化，以形成接触孔结构。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述扩孔光罩的扩孔区域的关键尺寸为所述初始接触孔的关键尺寸的1.2～1.5倍。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当相邻所述目标接触孔之间的间距大于90nm时，采用曝光区为围绕一目标接触孔的圆形的扩孔光罩。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当相邻所述目标接触孔之间的间距小于或等于90nm时，采用曝光区为围绕多个目标接触孔的矩形的扩孔光罩。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供一基底的步骤进一步包括：提供一衬底；...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷东光，常建光，
申请(专利权)人：上海积塔半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：