层间介质层的制作方法技术

本发明专利技术涉及一种层间介质层的制作方法，层间介质层制作在晶圆器件层表面上，结合化学机械抛光制作。本发明专利技术层间介质层的制作方法包括以下步骤：ａ．在器件层表面形成第一介质层；ｂ．在第一介质层上形成与第一介质层材料相异的第二介质层；ｃ．主抛光第二介质层，至第二介质层与第一介质层界面；ｄ．过抛光第一介质层，形成厚度与预设接触孔深度相同的层间介质层。本发明专利技术通过制作两层相异材料的介质层，利用相异材料的界面实现主抛光去除第二介质层，可有效克服传统层间介质层的制作时利用较长抛光时间控制单一材料的介质层抛光量易导致的各晶圆上层间介质层厚度不等的弊端。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制程中化学机械抛光领域，尤其涉及化学机械抛光层间介质层(Iner-LayerDielectric:以下简称ILD)的制作方法。
技术介绍
目前，半导体器件的集成度不断增大，因此其制作工艺也日趋复杂。根据 半导体芯片的类型功能的不同，会引起制作的半导体芯片的器件或布线层数有 所区别。半导体芯片通常包括位于半导体衬底上以及半导体衬底内的器件层、 位于器件层之上的层间介质层以及位于层间介质层内用于连接器件层内的有源 器件和无源器件的布线结构。层间介质层通常由绝缘材料构成，可避免有源器 件或者无源器件以及构成布线结构的连线之间发生短;洛。传统层间介质层均是采用单一绝缘材料制作。在器件层上制作完层间介质 层之后，需采用化学机械抛光工艺对层间介质层表面进行抛光实现层间介质层 表面的平坦化。传统请参见附图说明图1，首先在器件层l上制作 厚度为H0的层间介质层2，随后对层间介质层2进行化学机械抛光，抛光完成 之后，层间介质层2的厚度由原H0下降至H1。抛光去除的层间介质层2的厚 度依据抛光速率的不同，通过抛光时间来控制。如上所述，化学机械抛光去除的层间介质层的厚度主要是通过化学机械抛 光的时间来控制，然而化学机械抛光装置的抛光速率不恒定，易受外界干扰因 素，因此通过控制化学机械抛光时间来控制化学机械抛光去除的层间介质层厚 度会导致不同的晶圆去除的层间介质层厚度不一或不同批次的晶圆之间去除的层间介质层的厚度相异u后续制程需在制作的层间介质层内制作接触孔，并在接触孔内制作钨塞， 以实现晶圓器件层与布线层连接。所制作的层间介质层的厚度和钨塞的长度都 等于预制作的接触孔的深度。若层间介质层厚度大于预设接触孔的深度就会导3致接触孔没有打通层间介质层，即后续制作的钨塞未与器件层进行连接；若层下的器件层上的硅化物，即增大了后续制作的鴒塞与器件层的接触电阻。若依 据层间介质层的厚度调整制作的接触孔的深度解决布线层与器件层接触问题或 接触孔以下器件层硅化物蚀刻问题，但是接触孔深度的相异会引起各接触孔内 的钨塞长度不等而导致不同芯片的布线层与器件层之间接触电阻均匀性差的问 题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供，以解决现有方法 制作的层间介质层厚度不均的缺陷。为解决上述技术问题，本专利技术的，层间介质层制作 在晶圆器件层上，用于制作预设深度的接触孔。层间介质层的制作结合化学机 械抛光制作，该包括以下步骤a、在器件层表面形成第 一介质层；b、在第一介质层上形成与第一介质层材料相异的第二介质层；c、 主抛光第二介质层，至第二介质层与第一介质层界面；d、过抛光第一介质层， 形成厚度与预设接触孔深度相同的第一介质层作为层间介质层。其中，第一介 质层的厚度大于接触孔的预设深度，并且第 一介质层厚度与接触孔预设深度的 差值为所述步骤d过抛光去除的第一介质层厚度。可选地，第一介质层的材料 为掺磷氧化硅材料，第二介质层的材料为非掺杂氧化硅材料。可选地，步骤a 形成的第一介质层或步骤b形成的第二介质层采用高密度等离子体化学气相沉 积法沉积形成。可选地，步骤a形成的第一介质层或步骤b形成的第二介质层 采用等离子增强化学气相沉积法沉积形成。可选地，步骤a形成的第一介质层 或步骤b形成的第二介质层采用低压化学气相沉积法沉积形成。可选地，步骤a 形成的第一介质层或步骤b形成的第二介质层采用常压化学气相法沉积形成。 可选地，各晶圆器件层表面形成的第一介质层厚度相等。可选地，形成在各晶 圆第 一层介质层表面的第二介质层厚度相等。与传统的层间介质层制作方法相比，本专利技术的层间介质层的方法通过制作 第一介质层和第二介质层，利用相异材料的第一介质层和第二介质的界面实现4主抛光去除第二介质层。进一步，通过过抛光可有效去除主抛光后残留在第一 介质层表面的第二介质层材料。因此，本专利技术层间介质层制作可有效克服传统 导致不同晶圆上层间介质层厚度不等的弊端。以下结合附图和具体实施例对本专利技术的作进一步详 细具体的描述。图l是传统层间介质层制作时化学机械抛光示意图。图2是层间介质层上制作接触孔示意图。 图3是本专利技术步骤a示意图。 图4是本专利技术步骤b示意图。 图5是本专利技术步骤c示意图。 图6是本专利技术步骤d示意图。具体实施例方式本专利技术的，请参见图2，层间介质层制作在晶圆器件 层1 (晶圆器件层指的是半导体衬底以及形成的有源器件和无源器件)上，厚度 为Hl的层间介质层用于制作预设深度为Hl的接触孔3。本专利技术的层间介质层的制作结合化学机械抛光进行制作，该制作方法包括 以下步骤请参阅图3所示步骤a、在器件层1表面形成第一介质层21。第一 介质层采用绝缘介质材料，例如掺磷氧化硅材料、掺磷掺硼氧化硅材料和非掺 杂氧化硅材料。为使层间介质层的制作与原层间介质层的制作工艺兼容，第一 介质层材料仍采用传统层间介质层材料一掺磷氧化硅材料。请参阅图4所示步骤b、在图3所示的第一介质层21上形成与第一介质层 材料相异的第二介质层22;第二介质层采用绝缘介质材料，例如非掺杂氧化硅 材料、掺磷氧化硅材料和掺磷掺硼氧化硅材料。只要第二介质层采用的材料与 图3所示第一层介质材料相异就可。针对，本实施例中第一介质层材料采用掺 磷氧化硅材料，第二介质层优选采用非掺杂氧化硅材料。图3和图4所示的步骤a和步骤b分别形成两层不同材料的介质层。步骤a形成的第一介质层或步骤b形成的第二介质层采用等离子增强化学气相沉积法沉积形成。或者，步骤a形成的第一介质层或步骤b形成的第二介质层采用4氐 压化学气相沉积法沉积形成。或者，步骤a形成的第一介质层或步骤b形成的 第二介质层采用常压化学气相法沉积形成。本实施例中，步骤a形成的第一介质层和步骤b形成的第二介质层均是采用常压化学气相沉积形成。请参阅图5所示步骤c、主抛光图4中所示的第二介质层22,当探测到第 二介质层与第一介质层界面时完成主抛光。主抛光完成后，此时剩余介质层表 面的平坦度与第二介质层的厚度相关。主抛光去除的第二介质层越厚，余下介 质层表面的平坦度就越高。因此，步骤b制作的第二介质层的厚度可依据层间 介质层的平坦度要求而确定。步骤c中探测第二介质层与第一介质层的界面可采用化学机械抛光装置界 面探测控制抛光的模块进行探测，当探测到相异材料的界面时就可结束当前抛 光。例如，化学机械抛光装置的抛光终点(CMPendpoint)模块就可实现当探测 到相异材料的界面时结束当前执行的抛光。因此，即使各晶圆器件层表面形成 的第二介质层厚度不等，只要第一介质层厚度相同，那么经过主抛光后各晶圓上剩余介质层(第一介质层)厚度均是相等的。为使得不同批次的晶圆可同时 进行相同时间的主抛光，同时使步骤b能批量在各晶圆第一介质层表面形成相 同厚度的第二介质层提高层间介质层的制作效率，本实施例优选方案是各晶圆 第一介质层表面形成的第二介质层厚度相等。各晶圓上制作的相同厚度介质层 的技术是本领域人员熟知的，因此不在这赘述。本专利技术的层间介质层的主抛光 可有效克服传统层间介质层抛光时控制抛光时间易导致各晶圆上层间介质层厚 度不等的弊端。请参阅图6所示步骤d、过抛光图5所示的第一介质层21，形成厚度H1与 预设接触孔3深度相同的层间介质层。过抛光是相对主抛光更为精细的一种抛 光，抛光持本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种层间介质层的制作方法，所述层间介质层内欲形成预设深度的接触孔，其特征在于，包括以下步骤：ａ、在所述的器件层表面形成第一介质层；ｂ、在所述的第一介质层上形成与所述第一介质层材料相异的第二介质层；ｃ、主抛光第二介质层，至第二介质层与第一介质层的界面；ｄ、过抛光第一介质层，形成厚度与预设接触孔深度相同的层间介质层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓永平，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[]