形成半导体器件接触塞的方法技术

形成半导体器件接触塞的方法，包括在绝缘层上形成导电层填充接触孔的步骤。该方法还包括：在形成接触塞之后，通过深腐蚀或ＣＭＰ工艺腐蚀导电层，平面化－腐蚀绝缘层上表面和接触塞，直到暴露绝缘层的上表面。或者用ＣＭＰ工艺同时平面化－腐蚀导电层和绝缘层，以形成接触塞并平面化绝缘层的上表面。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制备半导体器件的方法，特别涉及制备半导体器件接触塞的方法，该接触塞能防止其上互连之间的桥接。随着半导体器件的高集成度的提高，更加需要多层互连技术。为了确保光刻工艺的裕度、并使这种多层互连技术中互连的长度最小化，应该平面化形成在半导体衬底上的绝缘层和导电层。如果它们没有平面化，则由于复杂的形貌，经常使互连出现开路或短路。为此进行了很多努力来平面化绝缘层和导电层，以形成接触塞。附图说明图1A到1D表示形成接触塞的现有技术方法的工艺步骤。参见图1A，例如栅极4，半导体存储器件的字线形成在半导体衬底1上，衬底1上形成有器件隔离层2。在包括栅极4的半导体衬底上淀积氧化物绝缘层6。沿栅极4的形貌，氧化物层6有不平的表面。而且在绝缘层6上产生彼此之间有台阶的两个区域，一个是形成栅极4的高台阶区，另一个是不形成栅极的低台阶区。接着，当用CMP(化学机械抛光)工艺腐蚀具有不平表面的绝缘层6时，如图1B所示，可以平面化绝缘层6的上表面。参见图1C，再腐蚀平面化的绝缘层6，直到暴露半导体衬底1上的扩散区(未示出)，由此形成接触孔8。随后，在绝缘层6上淀积如多晶硅等导电层10，以填充接触孔8。最后，如图1D所示，进行CMP工艺，腐蚀导电层10直到暴露绝缘层6的上表面，由此形成多晶硅接触塞10a。这里，我们应该注意到在已有技术方法中，在形成接触塞10a之前应先进行绝缘层6的CMP工艺，在CMP工艺过程中绝缘层6上会产生划伤。绝缘层6的划伤导致因用导电材料覆盖划伤处而在将要形成在接触塞上的互连之间形成桥接。而且，应该充分淀积绝缘层6以覆盖栅极4，并确保绝缘层的表面平面化。这样，需要足够的时间来平面化—腐蚀绝缘层。这导致了半导体器件制造生产率的下降。简单地说，已有技术形成接触塞的方法有两个问题第一，在CMP过程中由于抛光材料而在绝缘层6上产生微划伤和腐蚀坑。该问题导致在随后金属化形成的互连之间形成桥接。第二，很难减少用来平面化的绝缘层的厚度。这些问题导致可靠性和成品率的降低。本专利技术旨在解决上述问题，其目的是提供，该方法不会在互连之间形成桥接。本专利技术的另一个目的是提供，该器件的绝缘层有下绝缘层、和比下绝缘层相对硬的上绝缘层，以便可以有效平面化高台阶和低台阶区。根据本专利技术的一个方案，提供的，包括步骤在其上有多个扩散区的半导体衬底上形成导电结构；在包括导电结构的半导体衬底上形成绝缘层；腐蚀绝缘层直到暴露至少一个扩散区，以形成接触孔；在绝缘层上淀积导电层，用导电层填充接触孔；腐蚀导电层直到暴露绝缘层的上表面，以形成接触塞；用平面化—腐蚀工艺方法腐蚀包括接触塞的绝缘层上表面，由此平面化接触塞和绝缘层的上表面。根据本专利技术另一个方案，提供的，包括步骤在其上有多个扩散区的半导体衬底上形成导电结构；随后在包括导电结构的半导体衬底上形成第一和第二绝缘层，所说第二绝缘层有比第一绝缘层相对高的硬度；接着腐蚀第二和第一绝缘层直到暴露扩散区和导电结构中的至少一个，以形成接触孔；在第二绝缘层上形成导电层，填充接触孔；腐蚀导电层直到暴露至少第二绝缘层的上表面，以形成接触塞；平面化—腐蚀包括接触塞的第二和第一绝缘层。在平面化—腐蚀的步骤中，第二绝缘层的腐蚀速度低于没有形成导电结构和接触孔处的第二绝缘层的低台阶部分的腐蚀速度及第一绝缘层的腐蚀速度。根据本专利技术再一个方案，提供的包括步骤在其上有多个扩散区的半导体衬底上形成导电结构；随后在包括导电结构的半导体衬底上形成第一和第二绝缘层，所说第二绝缘层有比第一绝缘层相对高的硬度；腐蚀第二和第一绝缘层直到暴露导电结构的上表面，以形成接触孔；在第二绝缘层上形成导电层，填充接触孔；随后平面化—腐蚀导电层、第二绝缘层、和第一绝缘层，以形成接触塞并平面化的第一绝缘层表面。所说第二绝缘层的腐蚀速度低于没有形成导电结构和接触孔处的第二绝缘层的低台阶部分的腐蚀速度以及低于第一绝缘层的腐蚀速度。上述每个方法还包括在形成导电层之前，在包括接触孔的绝缘层上形成阻挡层。参见下面附图，本领域的技术人可以理解本专利技术及其目的图1A到图1D是表示形成半导体器件接触塞的已有技术方法的工艺步骤的流程图；图2A到图2E是表示根据本专利技术第一实施例形成半导体器件接触塞的新方法的工艺步骤的流程图；图3是根据本专利技术第一实施例制备的凹陷接触塞的剖面图；图4A到图4E是表示根据本专利技术第二实施例形成半导体器件接触塞的新方法的工艺步骤的流程图；以及图5是根据本专利技术第二实施例制备的凹陷接触塞的剖面图。下面参见优选实施例说明本专利技术，但是必须认识到，本专利技术可以有很多变形和改变，本专利技术的范围并不限于此，而是限制在所属权利要求书中。参见图2D和4D，根据本专利技术形成半导体器件接触塞的新方法，包括在绝缘层上形成导电层来填充接触孔的步骤。该方法还包括在形成接触塞之后，通过采用深腐蚀或CMP方法腐蚀导电层，从而平面化—腐蚀绝缘层上表面以及接触塞，直到至少暴露绝缘层的上表面。或者，一次使用CMP工艺同时平面化—腐蚀导电层和绝缘层，以形成接触塞并平面化绝缘层的上表面。采用该方法，在用导电层填充接触孔之后，通过平面化—腐蚀导电层可以防止由于划伤绝缘层上表面而在互连之间产生的桥接。而且，由于绝缘层包括下绝缘层和比下绝缘层相对硬的上绝缘层，可以有效平面化沿栅极或金属互连形貌所形成的绝缘层的高台阶区和低台阶区。由此，可以大大减小绝缘层的厚度。实施例1下面参见图2和图3说明根据本专利技术第一实施例的形成半导体存储器接触塞的方法。这些图表示本专利技术的第一实施例。参见图2A，如硅片等半导体衬底100已经有了器件隔离层102(此时为场氧化区)，该隔离层已构图用以限定有源区和无源区。在图2A所示的实施例中，器件隔离层102有STI(浅沟槽隔离)场氧化物的特征形状，但是本专利技术当然也可以用其它隔离技术，如LOCOS场氧化、侧壁掩模隔离、或直接场隔离。栅极104如半导体存储器的字线形成在硅衬底100上。该硅衬底包括扩散区(未示出)例如形成在有源区中、栅极104两边的源/漏区。接着，在包括栅极104的硅衬底100上淀积绝缘层(或层间绝缘层)106，使互连之间电绝缘。可以由SiO2、USG(未掺杂硅酸盐玻璃)、BPSG、PSG(磷硅玻璃)、SiN、SiON、SiOF、SOG(旋涂玻璃)、FOX(可流动氧化物)、聚合物等构成的组中的至少一种及它们的组合构成绝缘层106。绝缘层106最好是多层膜，即有不同硬度的下绝缘层106a和上绝缘层106b。下绝缘层106a由氧化层构成，厚度最好在4000到12000埃。可以采用CVD(化学汽相淀积)工艺、回流工艺、淀积/腐蚀工艺、或HDP(高密度等离子体)工艺，由SiO2、USG、BPSG、PSG中的至少一种及它们的组合构成下层绝缘层106a。或者可以用SOG(旋涂玻璃)工艺或旋涂工艺，由SiOF、FOX(可流动氧化物)、和聚合物中的一种及它们的组合构成下绝缘层106a。上绝缘层106b由相对硬度比下绝缘层106a高的材料构成，厚度最好在100到1000埃。上绝缘层106b可以由例如SiN、SiON、AlN、Al2O3、BN、类金刚石的碳组成的组中的一种或它们的组合构成。最重要的是，在随后的平面化—腐蚀步骤中，使用硬度相对高的上绝缘层106b，以低速度腐蚀下绝缘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成半导体器件接触塞的方法，包括步骤： 在其中有多个扩散区的半导体衬底上形成导电结构； 在包括导电结构的半导体衬底上形成绝缘层； 腐蚀绝缘层直到暴露至少一个扩散区，以形成接触孔； 在绝缘层上淀积导电层，用导电层填充接触孔； 腐蚀导电层直到暴露绝缘层的上表面，以形成接触塞；及 用平面化－腐蚀工艺方法腐蚀包括接触塞的绝缘层上表面， 其中，接触塞和绝缘层的上表面都被平面化。

【技术特征摘要】
KR 1998-4-25 14850/98;KR 1997-6-11 24146/971.一种形成半导体器件接触塞的方法，包括步骤在其中有多个扩散区的半导体衬底上形成导电结构；在包括导电结构的半导体衬底上形成绝缘层；腐蚀绝缘层直到暴露至少一个扩散区，以形成接触孔；在绝缘层上淀积导电层，用导电层填充接触孔；腐蚀导电层直到暴露绝缘层的上表面，以形成接触塞；及用平面化一腐蚀工艺方法腐蚀包括接触塞的绝缘层上表面，其中，接触塞和绝缘层的上表面都被平面化。2.如权利要求1的方法，其特征为所说绝缘层由SiO2、USG(未掺杂硅酸盐玻璃)、BPSG(硼磷硅玻璃)、PSG(磷硅玻璃)、SiN、SiON、SiOF、SOG(旋涂玻璃)、FOX(可流动氧化物)、聚合物等构成的组中的至少一种及它们的组合构成。3.如权利要求1的方法，其特征为利用CVD、PVD、回流、或强迫填充工艺，由W、Al、Cu、Ti、TiN、多晶硅、W-Si、Al-Au、和Al-Cu-Si组成的组中的一种工艺构成所说导电层。4.如权利要求1的方法，其特征为用选自深腐蚀工艺和CMP工艺组成的组中的一个进行导电层的所说腐蚀步骤。5.如权利要求4的方法，其特征为用湿法或干法腐蚀工艺进行所说深腐蚀工艺。6.如权利要求4的方法，其特征为使用抛光材料进行所说CMP工艺，其中使导电层与绝缘层的抛光速度比在几百∶1到1∶几百的范围内。7.如权利要求1方法，其特征为腐蚀导电层的步骤包括深腐蚀导电层以形成凹陷接触塞，其中凹陷接触塞在平面化—腐蚀过程中用作腐蚀阻止层。8.如权利要求1的方法，其特征为使用抛光材料进行所说平面化—腐蚀工艺，其中使导电层与绝缘层的抛光速度比在1∶几百到几百∶1的范围内。9.如权利要求1的方法，其特征为该方法还包括在形成导电层之前在包括接触孔的绝缘层上形成阻挡层。10.如权利要求9的方法，其特征为所说阻挡层至少由Ti、TiN、Ta、TaN、WN、TiSiN中的一种及它们的组合构成。11.一种形成半导体器件接触塞的方法，包括步骤在其中有多个扩散区的半导体衬底上形成导电结构；随后在包括导电结构的半导体衬底上形成第一和第二绝缘层，所说第二绝缘层有比第一绝缘层相对高的硬度；接着腐蚀第二和第一绝缘层直到暴露扩散区和导电结构中的至少一个，以形成接触孔；在第二绝缘层上形成导电层，填充接触孔；腐蚀导电层直到暴露至少第二绝缘层的上表面，以形成接触塞；及平面化—腐蚀包括接触塞的第二和第一绝缘层，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹普彦，丁寅权，李元成，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]