[发明专利]一种用于功率MOSFET低欧姆接触金属结构的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种互连金属结构的制造方法，特别涉及一种用于功率MOSFET、低欧姆接触金属结构的制造方法，属于半导体器件制造领域。

背景技术

在功率MOSFET器件制造领域，大量使用钛(Ti)/氮化钛(TiN)/铝复合金属结构作为MOSFET器件的金属电极，其中Ti与半导体硅或多晶硅接触，通过一定的高温退火形成欧姆接触；TiN用于铝与绝缘介质层(二氧化硅、氮化硅等)的粘附层，保证铝与绝缘介质层的良好粘附；铝用于制作功率MOSFET的互连金属，其中铝可以是铝硅铜(AlSiCu)、硅铝(AlSi)、铝铜(AlCu)等，最多地使用AlSiCu。在Ti/TiN/AlSiCu复合金属结构的制造工艺中，目前均采用如图1所示的制造步骤，其工艺特点是：(1)Ti/TiN在磁控溅射设备的同一腔室溅射形成；(2)通过一定温度退火使Ti与硅形成钛硅化物(TiSi)；(3)光刻刻蚀时，使用同一刻蚀工艺菜单完成Ti/TiN/AlSiCu复合金属结构刻蚀；(4)在绝缘介质层上的互连金属结构为Ti/TiN/AlSiCu。在半导体工艺制造领域，国外有相关专利技术要求了一种价格低廉的接触金属结构，该金属薄膜层结构为Ti/TiN/Ti，在同一溅射腔室中溅射完成，不仅形成良好的欧姆接触，还可以减少工艺时间，降低成本。类似的，也有专利技术要求了一种Ti/TiN的形成方法，在Ti溅射完成后，在同一腔室中TiN采用一边溅射Ti、一边通氮气(N2)的方式原位淀积形成，该工艺可以改善Al的晶粒。

尽管如此，背景技术存在如下问题：复合金属结构存在TiN应力与互连金属铝的应力失配，应力失配会引起圆片细微变形，圆片细微变形会造成套刻精度差，严重时会造成光刻机吸片系统无法吸片，从而造成圆片报废。特别地，对于采用Ti/TiN/铝复合金属结构的硅栅非自对准功率MOSFET，互连金属铝采用厚铝(≥2μm)保证大功率转换、采用I线投影光刻机光刻保证套刻精度、采用多项目芯片共版降低产品开发成本，在金属互连(M1)光刻时，由于厚铝应力与TiN应力的叠加，加大了圆片的翘曲，造成I线光刻机无法吸片，增加了圆片报废率。

发明内容

为了克服上述背景技术在功率MOSFET中应用出现的圆片翘曲、I线投影光刻机无法吸片的问题，本发明提供了一种用于功率MOSFET低欧姆接触金属结构的制造方法，实现了减小复合金属结构应力、降低圆片翘曲、I线光刻机正常吸片的目的。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种用于功率MOSFET低欧姆接触金属结构的制造方法，其特征在于：

按照功率MOSFET的常规方法完成body区、源区、栅介质层、多晶硅、介质层从下往上地依次覆盖而成准备待加工器件，所述的待加工器件由衬底、外延层、栅介质层、介质层和多晶硅从下往上地依次覆盖而成。所述栅介质层的中间和多晶硅的中间形成孔洞Ⅰ。

外延层内部形成body区，body区的内部形成源区。body区的上端露出外延层的上表面。源区的上端露出body区的上表面。形成的body区表面包括外围上表面及被源区围绕在中心的body区上表面。栅介质层和多晶硅的下表面完全覆盖外延层的上表面及body区的外围上表面，覆盖源区的部分上表面。源区的未被覆盖的上表面及被源区围绕在中心的body区上表面裸露，形成孔洞Ⅰ的底部。

所述介质层完全覆盖多晶硅的表面、源区裸露的上表面和被源区围绕在中心的body区上表面，介质层从而在孔洞Ⅰ的位置凹陷形成孔洞II。

一种用于功率MOSFET低欧姆接触金属结构的制造方法，包括以下步骤：

1)待加工器件后，在介质层孔洞II部位经过完全刻蚀形成接触孔。接触孔形状为口大底小，类似于碗状，接触孔中央部位为body区，body区周围被源区的上表面围绕。经过刻蚀后，介质层表面包括形成接触孔的圆周表面以及介质层上表面。

2)待加工器件完成步骤1后，进行溅射工艺。使用磁控溅射台在同一腔室中射频对待加工器件先溅射Ti，接触孔底部和介质层表面都覆盖一层Ti层，Ti层厚度为27nm～33nm。然后对待加工器件再溅射TiN，接触孔底部和介质层表面的Ti层上再覆盖一层TiN层，TiN层厚度为81nm～99nm。完成溅射工艺后，待加工器件的介质层的表面覆盖Ti层和TiN层。

3)待加工器件完成步骤2后，进行退火工艺。采用RTP设备对待加工器件快速退火。待加工器件接触孔底部的Ti/TiN层发生化学反应变成TiSi层。介质层表面的Ti层和TiN层没有变化。