导电插塞的形成方法技术

一种导电插塞的形成方法，导电插塞与金属栅极晶体管的金属栅极电连接，该形成方法包括：提供衬底；在衬底上形成金属栅极，金属栅极包括铝层；形成位于衬底上的第一层间介质层，第一层间介质层的上表面与铝层的上表面齐平；在第一层间介质层及金属栅极上形成第二层间介质层；进行第一干法刻蚀，以在第二层间介质层内形成底部露出铝层的接触孔；进行第二干法刻蚀，以去除第一干法刻蚀步骤在接触孔底部和侧壁上所形成的聚合物；第二干法刻蚀之后，向接触孔内填充金属，形成导电插塞。本发明专利技术的技术方案解决了金属栅极与导电插塞无法电连接的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，特别是涉及一种，该导电插塞与金属栅极晶体管的金属栅极电连接。
技术介绍
随着集成电路集成度的提高，半导体制造工艺的特征尺寸也越来越小，传统的多晶硅栅极因其电性能的缺陷而逐渐被金属栅极替代。目前，栅极结构基本都采用高k介质层作为栅介质层、金属层作为栅极，以满足器件电学性能的要求。 图1是现有一种金属栅极晶体管的剖面结构示意图，如图1所示，该金属栅极晶体管包括:衬底I ;位于衬底I上的高k介质层2 ;位于高k介质层2上的金属栅极3,金属栅极3包括功函数金属层31和位于功函数金属层31上的铝层32 ;位于金属栅极3两侧、并位于衬底I内的源极4和漏极5 ;位于金属栅极3和高k介质层2周围的侧墙6 ;位于衬底I上的第一层间介质层7，第一层间介质层7的上表面与铝层32的上表面齐平。 金属栅极晶体管的金属栅极3上方形成有导电插塞(未图不),使金属栅极3与导电插塞电连接，以布金属连接线。现有在金属栅极上方形成导电插塞的方法包括: 如图2所示，在第一层间介质层7及金属栅极3上形成第二层间介质层8 ;对第二层间介质层8进行干法刻蚀，以在第二层间介质层8内形成接触孔9，接触孔9的底部露出铝层32 ； 如图3所示，进行干法刻蚀之后，对接触孔9进行湿法清洗，以去除所述干法刻蚀步骤在接触孔9的底部和侧壁所形成的聚合物10 (如图2所示)； 如图5所示，进行湿法清洗之后，向接触孔9 (如图3所示)内填充金属，以形成导电插塞12。 但是，利用现有方法在金属栅极晶体管的金属栅极上方形成导电插塞时，会出现金属栅极与导电插塞无法电连接的问题出现。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是:利用现有方法在金属栅极晶体管的金属栅极上方形成导电插塞时，会出现金属栅极与导电插塞无法电连接的问题出现。 为解决上述问题，本专利技术提供了一种，所述导电插塞与金属栅极晶体管的金属栅极电连接，所述形成方法包括: 提供衬底； 在所述衬底上形成金属栅极，所述金属栅极包括铝层； 形成位于所述衬底上的第一层间介质层，所述第一层间介质层的上表面与铝层的上表面齐平； 在所述第一层间介质层及金属栅极上形成第二层间介质层； 进行第一干法刻蚀，以在所述第二层间介质层内形成底部露出铝层的接触孔； 进行第二干法刻蚀，以去除所述第一干法刻蚀步骤在接触孔底部和侧壁上所形成的聚合物； 所述第二干法刻蚀之后，向所述接触孔内填充金属，形成导电插塞。 可选地，所述第二干法刻蚀之后、导电插塞形成之前，还包括对接触孔进行湿法清洗的步骤。 可选地，所述第一干法刻蚀与第二干法刻蚀在同一反应腔室中进行。 可选地，利用含N2的气体进行所述第二干法刻蚀。 可选地，所述第二干法刻蚀的工艺参数包括:压强为50至200mtorr，射频功率为200至500w，偏置功率为50至300w。 可选地，所述气体还包括H2。 可选地，所述第二干法刻蚀的工艺参数包括:压强为50至200mtorr，射频功率为200至500w，偏置功率为50至300w，N2与H2的流量比为1:1至1:2。 可选地，利用含O2及CO的气体进行所述第二干法刻蚀。 可选地，所述第二干法刻蚀的工艺参数包括:压强为50至200mtorr，射频功率为200至500w，偏置功率为50至300w，O2与CO的流量比小于1:4。 可选地，所述接触孔的形成方法包括: 在所述第二层间介质层上形成图形化光刻胶层，所述图形化光刻胶层定义所述接触孔的位置； 以所述图形化光刻胶层为掩模，对所述第二层间介质层进行第一干法刻蚀，以在所述第二层间介质层内形成所述接触孔； 形成接触孔之后，去除所述图形化光刻胶层。 与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点: 本专利技术的技术方案在利用第一干法刻蚀步骤，形成底部露出金属栅极的铝层的接触孔之后，进行了第二干法刻蚀，该第二干法刻蚀步骤能够较为干净地去除所述第一干法刻蚀步骤在接触孔底部和侧壁所形成聚合物，在进行第二干法刻蚀之后排队等待形成导电插塞的过程中，由于覆盖在接触孔底部和侧壁上的聚合物已经去除干净了，因此，不会出现聚合物中的活性氟离子与铝层发生化学反应并对铝层造成腐蚀，以及化学反应的生成物延伸至接触孔内导致接触孔无法被金属完全填满的问题，解决了金属栅极与导电插塞无法电连接的问题。 进一步地，所述第一干法刻蚀与第二干法刻蚀步骤在同一反应腔室中进行。一方面，第一干法刻蚀步骤之后，可以直接进行第二干法刻蚀步骤，节省了排队等待的时间，防止在排队等待进行第二干法刻蚀期间，覆盖在接触孔底部和侧壁上的聚合物的活性氟离子与铝层发生化学反应，对铝层造成损伤；另一方面，由于铝的电学迁移能力很强，在第一干法刻蚀及第二干法刻蚀步骤中都很容易对反应腔室造成污染，将第一干法刻蚀与第二干法刻蚀设置在同一反应腔室中进行，可以避免对其他反应腔室造成污染。 【附图说明】 图1是现有一种金属栅极晶体管的剖面结构示意图； 图2至图5是利用现有方法在金属栅极晶体管的金属栅极上方形成导电插塞的各个阶段中半导体器件的剖面结构示意图； 图6至图14是本专利技术的第一实施例中在金属栅极晶体管的金属栅极上方形成导电插塞的各个阶段中半导体器件的剖面结构示意图； 图15是分别利用四种技术方案在12寸晶圆上同等数量(数百万个)的金属栅极、及金属栅极上方的导电插塞时，晶圆上与金属栅极无法电连接的导电插塞的密度直方图。 【具体实施方式】 经研究发现，利用现有方法在金属栅极晶体管的金属栅极上方形成导电插塞时，造成金属栅极与导电插塞无法电连接的原因为: 如图2所示，在对第二层间介质层8进行干法刻蚀以形成接触孔9时，所采用的刻蚀气体为碳氟化合物，因此，所述干法刻蚀步骤在接触孔9底壁和侧壁所形成的聚合物10中会含有活性氟离子； 如图3所示，在对接触孔9进行湿法清洗，以去除所述干法刻蚀步骤在接触孔9的底部和侧壁所形成的聚合物10 (如图2所示)时，为了避免清洗溶液会损伤铝层32，清洗溶液不能为强溶剂，但这会导致无法将覆盖在接触孔9底部和侧壁上的聚合物10 (如图2所示)去除干净，换言之，对接触孔9进行湿法清洗之后，接触孔9的底部和侧壁上会有聚合物1a残留； 如图4所示，残留的聚合物1a (如图3所示)中含有活性氟离子，而铝是活泼金属，因此，聚合物1a中的活性氟离子会与铝层32发生化学反应(I)，并生成氟化铝11 ； 继续参照图4所示，对接触孔进行湿法清洗的步骤与向接触孔内填充金属以形成导电插塞的步骤之间，存在一段很长的间隔时间，在排队等待形成导电插塞的过程中，半导体器件会暴露在空气中，使半导体器件有可能与空气中的水接触，生成的氟化铝11会与水发生化学反应(2)，并生成氢氧化铝及氢氟酸，生成的氢氟酸又会与铝层32发生化学反应 (1)，因此，在排队等待形成导电插塞的过程中，会发生化学反应(I)和(2)的循环化学反应，使铝层32不断地被腐蚀，并生成越来越多的氟化铝11，生成的氟化铝11会延伸至接触孔9 (如图3所示)内； 如图5所示，在向接触孔9 (如图4所示)内填充金属以形成导电插塞12时，由于生成的氟化铝11延伸至接触孔9内，使金属不能将接触孔9完全填满，而氟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电插塞的形成方法，所述导电插塞与金属栅极晶体管的金属栅极电连接，其特征在于，所述形成方法包括：提供衬底；在所述衬底上形成金属栅极，所述金属栅极包括铝层；形成位于所述衬底上的第一层间介质层，所述第一层间介质层的上表面与铝层的上表面齐平；在所述第一层间介质层及金属栅极上形成第二层间介质层；进行第一干法刻蚀，以在所述第二层间介质层内形成底部露出铝层的接触孔；进行第二干法刻蚀，以去除所述第一干法刻蚀步骤在接触孔底部和侧壁上所形成的聚合物；所述第二干法刻蚀之后，向所述接触孔内填充金属，形成导电插塞。

【技术特征摘要】
1.一种导电插塞的形成方法，所述导电插塞与金属栅极晶体管的金属栅极电连接，其特征在于，所述形成方法包括: 提供衬底； 在所述衬底上形成金属栅极，所述金属栅极包括铝层； 形成位于所述衬底上的第一层间介质层，所述第一层间介质层的上表面与铝层的上表面齐平； 在所述第一层间介质层及金属栅极上形成第二层间介质层； 进行第一干法刻蚀，以在所述第二层间介质层内形成底部露出铝层的接触孔； 进行第二干法刻蚀，以去除所述第一干法刻蚀步骤在接触孔底部和侧壁上所形成的聚合物； 所述第二干法刻蚀之后，向所述接触孔内填充金属，形成导电插塞。2.根据权利要求1所述的导电插塞的形成方法，其特征在于，所述第二干法刻蚀之后、形成导电插塞之前，还包括对接触孔进行湿法清洗的步骤。3.根据权利要求1所述的导电插塞的形成方法，其特征在于，所述第一干法刻蚀与第二干法刻蚀在同一反应腔室中进行。4.根据权利要求1所述的导电插塞的形成方法，其特征在于，利用含N2的气体进行所述第二干法刻蚀。5.根据权利要求4所述的导电插塞的形成方法，其特征在于，所述第二干法刻蚀的工艺参数包括:压强为50至200m...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄敬勇，张城龙，张海洋，
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：上海;31