[发明专利]一种有源区制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种能够减少后续接触孔制备工艺中粘合层剥离缺陷的有源区制备方法。

背景技术

在半导体器件的制造工艺中，有源器件的制备工艺通常包括：栅极的制备、有源区的制备(AA loop)、层间介质层沉积、接触孔的制备(CT loop)等。其中，接触孔的制备过程通常包括：首先，在器件衬底(晶圆)上进行薄膜沉积，所沉积的薄膜材料可以为无机介电材料；然后，涂覆光刻胶和底部抗反射层，采用光刻工艺，图案化光刻胶(CT Photo)，以图案化的光刻胶为掩膜，采用刻蚀工艺，在衬底中刻蚀出CT结构(CT etch)；接着，在CT结构中沉积粘合层(gluelayer)；然后，在CT结构中填充金属钨(W dep)；最后，平坦化金属钨的顶部(W CMP)。

Glue layer的作用是为了增强CT结构侧壁和金属钨的粘合性，以及阻挡金属钨扩散到CT结构的侧壁的材料中。Glue layer的成分通常为TiN，可以采用物理气相沉积(PVD)制备。

然而，目前的CT工艺中，该glue layer沉积后，在晶圆边缘经常出现剥离现象(peeling defect)，请参阅图1，图1为晶圆边缘的扫描电镜图片，其中，1表示衬底，2表示glue layer，可看到，衬底1上的部分glue layer2剥离掉，将其下部的部分衬底1暴露出来。glue layer的剥离缺陷产生的原因归因于晶圆边缘存在两种不同界面：氧化膜(oxide)界面和Si界面。据科学分析，Ti/TiN薄膜沉积后，如果沉积在Si界面上，则会产生应力而导致剥离缺陷，如果沉积在氧化膜界面上，则由于应力较小而不会产生剥离缺陷。

在上述接触孔制备过程中，第一步所沉积的薄膜中，最上层为氧化膜，根据上述剥离原理分析，glue layer的剥离产生的原因是：在晶圆边缘区域处，该氧化膜的厚度不均匀甚至在某些地方无氧化膜。这样，就会造成晶圆边缘区域存在氧化膜界面的同时，也存在硅界面。

据研究表明，晶圆边缘区域的氧化膜厚度不均匀要追溯到有源区的制备工艺中。在这里，有源区制备工艺即是针对浅沟槽隔离结构的刻蚀工艺，包括采用光刻和刻蚀工艺，形成浅沟槽隔离结构，以及在浅沟槽隔离结构中填充氧化膜和平坦化氧化膜。请参阅图2，图2为传统的有源区制备方法的工艺流程示意图，通常有源区的制备方法包括以下步骤：

步骤L01：在器件衬底上进行薄膜沉积，包括沉积阻挡层、无定形碳膜(也作先进图案化膜，advanced patterning film，APF)、介电抗反射层(DARC)、氧化层(oxide)、底部抗反射层(Bottom anti-reflective coating，BARC)等；

步骤L02：在所沉积的薄膜表面涂覆光刻胶(Photo Resist,PR)，采用光刻工艺，图案化光刻胶；该步骤简称为光刻(AA photo，AA PH)；

步骤L03：以图案化的光刻胶为掩膜，经刻蚀，形成浅沟槽隔离结构，该步骤简称为浅沟槽隔离结构刻蚀(AA etch)；当然，在实际的刻蚀工艺中，具体还包括对BARC、oxide、APF等的刻蚀；

步骤L03：对衬底表面进行清洗(AA dry strip&wet)；这里的清洗过程，还包括对APF的去除、对衬底表面的颗粒的去除等；

步骤L04：扩大阻挡层的工艺窗口；刻蚀阻挡层的材料一般为氮化硅(SiN)，此过程具体为向外去掉一些氮化硅阻挡层的内壁部分，业内称为pull back；

步骤L05：向浅沟槽隔离结构中填充氧化物；通常采用高纵深比工艺(High aspect ratio process，HARP)进行填充；

步骤L06：平坦化所填充的氧化物顶部(Chemical-mechanical polishing，CMP。