本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝，具體而言涉及一種半導(dǎo)體器件及其制造方法、電子裝置。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體器件特征尺寸的不斷縮減，在層間介電層中形成底部電性連接金屬硅化物層的接觸塞時(shí)，由于形成的接觸孔的深寬比很大，導(dǎo)致接觸孔的頂部開(kāi)口的尺寸臨近形成接觸塞的工藝窗口邊際，采用沉積工藝形成接觸塞時(shí)不能完全填充整個(gè)接觸孔，容易形成諸如空洞之類的缺陷，造成接觸塞的開(kāi)路。

因此，需要提出一種方法，以解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上依次形成蝕刻停止層、層間介電層和具有接觸孔開(kāi)口圖案的掩膜層；蝕刻所述層間介電層，直至在所述接觸孔開(kāi)口圖案的下部殘留部分層間介電層；去除所述掩膜層；完全去除位于所述接觸孔開(kāi)口圖案下部的所述殘留的層間介電層，以形成貫通所述層間介電層的接觸孔，同時(shí)圓化位于所述接觸孔頂部附近的所述層間介電層。

在一個(gè)示例中，在完全去除位于所述接觸孔開(kāi)口圖案下部的所述殘留的層間介電層的步驟中，所述層間介電層的表面部分也被同時(shí)去除。

在一個(gè)示例中，所述層間介電層表面部分被去除的部分的厚度為100埃-200埃。

在一個(gè)示例中，所述掩膜層包括自下而上層疊的先進(jìn)圖案化層和抗反射涂層。

在一個(gè)示例中，形成所述具有接觸孔開(kāi)口圖案的掩膜層的步驟包括：在所述掩膜層上通過(guò)旋涂、曝光、顯影工藝形成具有所述接觸孔開(kāi)口圖案的光刻膠層；以所述光刻膠層為掩膜，蝕刻所述掩膜層，在所述掩膜層中形成所述接觸孔開(kāi)口圖案；通過(guò)灰化工藝去除所述光刻膠層。

在一個(gè)示例中，所述殘留的層間介電層的厚度為100埃-200埃。

在一個(gè)示例中，通過(guò)剝離工藝去除所述掩膜層。

在一個(gè)示例中，去除所述殘留的層間介電層之后，還包括去除露出的所述蝕刻停止層的步驟。

在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明還提供一種采用上述方法制造的半導(dǎo)體器件。

在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明還提供一種電子裝置，所述電子裝置包括所述半導(dǎo)體器件。

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種具有新的蝕刻輪廓的接觸孔，可以擴(kuò)大形成接觸塞的工藝窗口，提升產(chǎn)品的良率。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。

附圖中：

圖1A-圖1F為根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例一的方法依次實(shí)施的步驟所分別獲得的器件的示意性剖面圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例一的方法依次實(shí)施的步驟的流程圖。

具體實(shí)施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明可以無(wú)需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明能夠以不同形式實(shí)施，而不應(yīng)當(dāng)解釋為局 限于這里提出的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例將使公開(kāi)徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對(duì)尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標(biāo)記表示相同的元件。

應(yīng)當(dāng)明白，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為“在...上”、“與...相鄰”、“連接到”或“耦合到”其它元件或?qū)訒r(shí)，其可以直接地在其它元件或?qū)由?、與之相鄰、連接或耦合到其它元件或?qū)?，或者可以存在居間的元件或?qū)?。相反，?dāng)元件被稱為“直接在...上”、“與...直接相鄰”、“直接連接到”或“直接耦合到”其它元件或?qū)訒r(shí)，則不存在居間的元件或?qū)?。?yīng)當(dāng)明白，盡管可使用術(shù)語(yǔ)第一、第二、第三等描述各種元件、部件、區(qū)、層和/或部分，這些元件、部件、區(qū)、層和/或部分不應(yīng)當(dāng)被這些術(shù)語(yǔ)限制。這些術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)區(qū)分一個(gè)元件、部件、區(qū)、層或部分與另一個(gè)元件、部件、區(qū)、層或部分。因此，在不脫離本發(fā)明教導(dǎo)之下，下面討論的第一元件、部件、區(qū)、層或部分可表示為第二元件、部件、區(qū)、層或部分。

空間關(guān)系術(shù)語(yǔ)例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在這里可為了方便描述而被使用從而描述圖中所示的一個(gè)元件或特征與其它元件或特征的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)明白，除了圖中所示的取向以外，空間關(guān)系術(shù)語(yǔ)意圖還包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附圖中的器件翻轉(zhuǎn)，然后，描述為“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征將取向?yàn)樵谄渌蛱卣鳌吧稀?。因此，示例性術(shù)語(yǔ)“在...下面”和“在...下”可包括上和下兩個(gè)取向。器件可以另外地取向(旋轉(zhuǎn)90度或其它取向)并且在此使用的空間描述語(yǔ)相應(yīng)地被解釋。

在此使用的術(shù)語(yǔ)的目的僅在于描述具體實(shí)施例并且不作為本發(fā)明的限制。在此使用時(shí)，單數(shù)形式的“一”、“一個(gè)”和“所述/該”也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚指出另外的方式。還應(yīng)明白術(shù)語(yǔ)“組成”和/或“包括”，當(dāng)在該說(shuō)明書(shū)中使用時(shí)，確定所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個(gè)或更多其它的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或組的存在或添加。在此使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括相關(guān)所列項(xiàng)目的任何及所有組合。

對(duì)于現(xiàn)有工藝而言，在層間介電層上形成蝕刻掩膜之后，通過(guò)干法蝕刻在層間介電層中形成接觸孔，所述干法蝕刻一次完成，由于形成的接觸孔的深寬比很大，導(dǎo)致接觸孔的頂部開(kāi)口的尺寸臨近后續(xù)形成接觸塞的工藝窗口邊際，采用沉積工藝形成接觸塞時(shí)不能完全填充整個(gè)接觸孔，容易形成諸如空洞之類的缺陷，造成接觸塞的開(kāi)路。

[示例性實(shí)施例一]

參照?qǐng)D1A-圖1F，其中示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例一的方法依次實(shí)施的步驟所分別獲得的器件的示意性剖面圖。

首先，如圖1A所示，提供半導(dǎo)體襯底100，半導(dǎo)體襯底100的構(gòu)成材料可以采用未摻雜的單晶硅、摻雜有雜質(zhì)的單晶硅、絕緣體上硅(SOI)、絕緣體上層疊硅(SSOI)、絕緣體上層疊鍺化硅(S-SiGeOI)、絕緣體上鍺化硅(SiGeOI)以及絕緣體上鍺(GeOI)等。在半導(dǎo)體襯底100中形成有隔離結(jié)構(gòu)，作為示例，隔離結(jié)構(gòu)為淺溝槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)或者局部氧化硅(LOCOS)隔離結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體襯底100中還形成有各種阱(well)結(jié)構(gòu)，為了簡(jiǎn)化，圖示中予以省略。

在半導(dǎo)體襯底上形成有柵極結(jié)構(gòu)，作為示例，柵極結(jié)構(gòu)包括自下而上層疊的柵極介電層、柵極材料層和柵極硬掩蔽層。柵極介電層包括氧化物層，例如二氧化硅(SiO₂)層。柵極材料層包括多晶硅層、金屬層、導(dǎo)電性金屬氮化物層、導(dǎo)電性金屬氧化物層和金屬硅化物層中的一種或多種，其中，金屬層的構(gòu)成材料可以是鎢(W)、鎳(Ni)或鈦(Ti)；導(dǎo)電性金屬氮化物層包括氮化鈦(TiN)層；導(dǎo)電性金屬氧化物層包括氧化銥(IrO₂)層；金屬硅化物層包括硅化鈦(TiSi)層。柵極硬掩蔽層包括氧化物層、氮化物層、氮氧化物層和無(wú)定形碳中的一種或多種，其中，氧化物層的構(gòu)成材料包括硼磷硅玻璃(BPSG)、磷硅玻璃(PSG)、正硅酸乙酯(TEOS)、未摻雜硅玻璃(USG)、旋涂玻璃(SOG)、高密度等離子體(HDP)或旋涂電介質(zhì)(SOD)；氮化物層包括氮化硅(Si₃N₄)層；氮氧化物層包括氮氧化硅(SiON)層；在本實(shí)施例中，柵極硬掩蔽層的材料為氮化硅。柵極介電層、柵極材料層以及柵極硬掩蔽層的形成方法可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟習(xí)的任何現(xiàn)有技術(shù)，優(yōu)選化學(xué)氣相沉積法(CVD)，如低 溫化學(xué)氣相沉積(LTCVD)、低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)、快熱化學(xué)氣相沉積(RTCVD)、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)。

在半導(dǎo)體襯底100上還形成有位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)且緊靠柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁結(jié)構(gòu)，側(cè)壁結(jié)構(gòu)由氧化物、氮化物或者二者的組合構(gòu)成。在側(cè)壁結(jié)構(gòu)外側(cè)的半導(dǎo)體襯底100中形成有源/漏區(qū)，在源/漏區(qū)的頂部和柵極結(jié)構(gòu)的頂部形成有金屬硅化物，作為示例，金屬硅化物的構(gòu)成可以為Ni PtSiGeC、Ni PtSiC等。

接下來(lái)，在半導(dǎo)體襯底100上依次形成蝕刻停止層101、層間介電層102、先進(jìn)圖案化層103、抗反射涂層104和具有接觸孔開(kāi)口圖案106的光刻膠層105。

蝕刻停止層101的材料優(yōu)選SiCN、SiC、SiN或BN，其作為后續(xù)蝕刻層間介電層102以在其中形成接觸孔的蝕刻停止層。

層間介電層102的材料可以選自本領(lǐng)域常見(jiàn)的各種低k值介電材料，包括但不限于k值為2.5-2.9的硅酸鹽化合物(Hydrogen Silsesquioxane，簡(jiǎn)稱為HSQ)、k值為2.2的甲基硅酸鹽化合物(Methyl Silsesquioxane，簡(jiǎn)稱MSQ)、k值為2.8的HOSP^TM(Honeywell公司制造的基于有機(jī)物和硅氧化物的混合體的低介電常數(shù)材料)以及k值為2.65的SiLK^TM(Dow Chemical公司制造的一種低介電常數(shù)材料)等等。通常采用超低k介電材料構(gòu)成層間介電層102，所述超低k介電材料是指介電常數(shù)(k值)小于2的介電材料。

先進(jìn)圖案化層103即APF層103的材料優(yōu)選無(wú)定型碳，可以保證頂部具有優(yōu)良的平整度。

抗反射涂層104優(yōu)選底部抗反射涂層，可以提升后續(xù)在光刻膠層105中形成接觸孔開(kāi)口圖案106的顯影度。

接著，如圖1B所示，以具有接觸孔開(kāi)口圖案106的光刻膠層105為掩膜，依次蝕刻抗反射涂層104和先進(jìn)圖案化層103，直至露出層間介電層102。作為示例，采用干法蝕刻工藝實(shí)施所述蝕刻，蝕刻氣源包括含氟氣體、氦氣等，壓力、偏置功率等參數(shù)根據(jù)接觸孔開(kāi)口圖案106的實(shí)施尺寸加以調(diào)整，在此不做具體限定。然后，通過(guò)灰化工藝去除光刻膠層105，所述灰化工藝的功率、氣壓、灰化氣體的流量 等參數(shù)根據(jù)光刻膠層105的實(shí)際情況加以調(diào)整，在此不做具體限定。

接著，如圖1C所示，以具有接觸孔開(kāi)口圖案106的先進(jìn)圖案化層103為掩膜，部分蝕刻層間介電層102，直至位于接觸孔開(kāi)口圖案106下部的層間介電層102的厚度為100埃-200埃，以便實(shí)施后續(xù)蝕刻圓化位于所述接觸孔開(kāi)口頂部附近的所述層間介電層，以擴(kuò)大在層間介電層102中形成的接觸孔的頂部開(kāi)口尺寸的過(guò)程中，避免對(duì)半導(dǎo)體襯底100造成過(guò)蝕刻。作為示例，采用干法蝕刻工藝實(shí)施所述蝕刻，蝕刻氣源包括含氟氣體、氦氣等，壓力、偏置功率等參數(shù)根據(jù)接觸孔開(kāi)口圖案106的實(shí)施尺寸加以調(diào)整，在此不做具體限定。由于后續(xù)還需通過(guò)全面蝕刻去除剩余的厚度為100埃-200埃的層間介電層102的同時(shí)圓化位于所述接觸孔頂部附近的所述層間介電層，在這個(gè)過(guò)程中層間介電層102的表面部分也會(huì)被蝕刻，進(jìn)而被消耗掉，這會(huì)造成整個(gè)層間介電層厚度的減低，可能在后續(xù)工序中會(huì)降低整個(gè)層間介電層的隔離效果，甚至造成漏電、擊穿等后果。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，之前形成的層間介電層102的厚度相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)至少要增加100埃-200埃，以補(bǔ)償后續(xù)全面蝕刻層間介電層102以形成接觸孔時(shí)對(duì)層間介電層102所造成的額外增加的損耗部分。在上述蝕刻過(guò)程中，抗反射涂層104被一并去除。

接著，如圖1D所示，去除先進(jìn)圖案化層103。作為示例，通過(guò)剝離工藝去除先進(jìn)圖案化層103，例如灰化工藝或者化學(xué)腐蝕工藝。所述灰化工藝的功率、氣壓、灰化氣體的流量等參數(shù)根據(jù)先進(jìn)圖案化層103的實(shí)際情況加以調(diào)整，在此不做具體限定。所述化學(xué)腐蝕工藝分為干法化學(xué)腐蝕和濕法化學(xué)腐蝕，干法化學(xué)腐蝕采用適宜的等離子體來(lái)去除先進(jìn)圖案化層103，濕法化學(xué)腐蝕采用適宜的酸性溶液或堿性溶液去除先進(jìn)圖案化層103。

接著，如圖1E所示，去除剩余的厚度為100埃-200埃的層間介電層102，以露出蝕刻停止層101，并圓化位于所述接觸孔開(kāi)口頂部附近的所述層間介電層。由于經(jīng)過(guò)圓化位于所述接觸孔開(kāi)口頂部附近 的所述層間介電層之后所形成的接觸孔開(kāi)口部分，相對(duì)于現(xiàn)有的接觸孔具有頂部圓化的輪廓，即接觸孔在頂部部分具有從下向上逐漸增大的開(kāi)口尺寸，顯然這增加了后續(xù)填充金屬插塞的工藝窗口，從而能夠?qū)崿F(xiàn)完全填充整個(gè)接觸孔，進(jìn)而避免了諸如空洞之類缺陷的形成，也避免了接觸塞的開(kāi)路，從而極大地提升了產(chǎn)品的良率。作為示例，通過(guò)干法蝕刻工藝實(shí)施所述去除和圓化過(guò)程，所述干法蝕刻的工藝參數(shù)為：等離子體源包括碳氟化合物、氧氣、氮?dú)?、二氧化碳、一氧化碳、氬氣、氦氣等，壓力?mTorr-500mTorr，功率為100W-3000W。

接著，如圖1F所示，去除位于接觸孔下方的蝕刻停止層101。作為示例，采用干法蝕刻工藝實(shí)施所述蝕刻，蝕刻氣源包括含氟氣體、氦氣等，壓力、偏置功率等參數(shù)根據(jù)形成的接觸孔的實(shí)際尺寸加以調(diào)整，在此不做具體限定。實(shí)施蝕刻停止層101的去除后，執(zhí)行一蝕刻后處理過(guò)程，以去除前述蝕刻過(guò)程所產(chǎn)生的殘留物和雜質(zhì)，保證后續(xù)通過(guò)沉積工藝在接觸孔中形成接觸塞時(shí)的沉積質(zhì)量，實(shí)施所述蝕刻后處理可以采用常規(guī)的濕法清洗工藝。

至此，完成了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例一的方法實(shí)施的工藝步驟。根據(jù)本發(fā)明，經(jīng)過(guò)圓化位于所述接觸孔開(kāi)口頂部附近的所述層間介電層之后所形成的接觸孔開(kāi)口部分，相對(duì)于現(xiàn)有的接觸孔具有頂部圓化的輪廓，即接觸孔在頂部部分具有從下向上逐漸增大的開(kāi)口尺寸，顯然這增加了后續(xù)填充金屬插塞的工藝窗口，從而能夠?qū)崿F(xiàn)完全填充整個(gè)接觸孔，進(jìn)而避免了諸如空洞之類缺陷的形成，也避免了接觸塞的開(kāi)路，從而極大地提升了產(chǎn)品的良率。

參照?qǐng)D2，其中示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例一的方法依次實(shí)施的步驟的流程圖，用于簡(jiǎn)要示出制造工藝的流程。

在步驟201中，提供半導(dǎo)體襯底，在半導(dǎo)體襯底上依次形成蝕刻停止層、層間介電層和具有接觸孔開(kāi)口圖案的掩膜層；

在步驟202中，蝕刻層間介電層，直至在接觸孔開(kāi)口圖案的下部殘留部分層間介電層；

在步驟203中，去除掩膜層；

在步驟204中，完全去除位于所述接觸孔開(kāi)口圖案下部的殘留的層間介電層，以形成貫通所述層間介電層的接觸孔，同時(shí)圓化位于所述接觸孔頂部附近的所述層間介電層；

在步驟205中，去除露出的蝕刻停止層。

[示例性實(shí)施例二]

首先，提供根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例一的方法實(shí)施的工藝步驟獲得的半導(dǎo)體器件，包括：半導(dǎo)體襯底100，在半導(dǎo)體襯底100中形成有隔離結(jié)構(gòu)以及各種阱(well)結(jié)構(gòu)，作為示例，隔離結(jié)構(gòu)為淺溝槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)或者局部氧化硅(LOCOS)隔離結(jié)構(gòu)；形成在半導(dǎo)體襯底100的柵極結(jié)構(gòu)，作為示例，柵極結(jié)構(gòu)包括自下而上層疊的柵極介電層102a、柵極材料層102b和柵極硬掩蔽層102c；形成于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)且緊靠柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁結(jié)構(gòu)101，作為示例，側(cè)壁結(jié)構(gòu)101由氧化物、氮化物或者二者的組合構(gòu)成；在側(cè)壁結(jié)構(gòu)外側(cè)的半導(dǎo)體襯底100中形成有源/漏區(qū)，在源/漏區(qū)的頂部和柵極結(jié)構(gòu)的頂部形成有金屬硅化物，作為示例，金屬硅化物的構(gòu)成可以為Ni PtSiGeC、Ni PtSiC等；形成在半導(dǎo)體襯底100上的自下而上層疊的蝕刻停止層和層間介電層；形成于層間介電層中的底部電性連接金屬硅化物的接觸孔，所述接觸孔具有頂部圓化的輪廓，即所述接觸孔在頂部部分具有從下向上逐漸增大的開(kāi)口尺寸，顯然這增加了后續(xù)填充金屬插塞的工藝窗口，從而能夠?qū)崿F(xiàn)完全填充整個(gè)接觸孔，進(jìn)而避免了諸如空洞之類缺陷的形成，也避免了接觸塞的開(kāi)路，從而極大地提升了產(chǎn)品的良率。

然后，通過(guò)后續(xù)工藝完成整個(gè)半導(dǎo)體器件的制作，包括：在接觸孔中形成接觸塞，形成接觸塞的方法可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟習(xí)的任何現(xiàn)有技術(shù)，優(yōu)選化學(xué)氣相沉積法，如低溫化學(xué)氣相沉積、低壓化學(xué)氣相沉積、快熱化學(xué)氣相沉積、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積；形成多個(gè)互連金屬層，通常采用雙大馬士革工藝來(lái)完成；形成金屬焊盤(pán)，用于后續(xù)實(shí)施器件封裝時(shí)的引線鍵合。

[示例性實(shí)施例三]

本發(fā)明還提供一種電子裝置，其包括根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例二的方法制造的半導(dǎo)體器件。所述電子裝置可以是手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、上網(wǎng)本、游戲機(jī)、電視機(jī)、VCD、DVD、導(dǎo)航儀、照相機(jī)、攝像機(jī)、錄音筆、MP3、MP4、PSP等任何電子產(chǎn)品或設(shè)備，也可以是任何包括所述半導(dǎo)體器件的中間產(chǎn)品。所述電子裝置，由于使用了所述半導(dǎo)體器件，因而具有更好的性能。

本發(fā)明已經(jīng)通過(guò)上述實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例只是用于舉例和說(shuō)明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實(shí)施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由附屬的權(quán)利要求書(shū)及其等效范圍所界定。