改善多晶硅台阶侧面金属残留的方法与流程

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种改善多晶硅台阶侧面金属残留的方法。

背景技术：

半导体集成电路中，静电释放(esd)会对器件产生破坏作用，所以在集成电路的输入输出端需要设置esd防护电路进行静电保护，现有用于esd保护电路的器件包括横向扩散金属氧化物半导体(ldmos)。ldmos器件包括由多晶硅层组成栅极结构即多晶硅栅，多晶硅栅会在器件的表面形成台阶结构，多晶硅栅的后续工艺中会形成层间膜以及接触孔，接触孔包括将接触区域的层间膜去除形成开口的步骤以及进行金属填充的步骤，在接触孔的金属填充完成之后需要将接触孔区域外的金属层全部去除，但是由于多晶硅栅的台阶结构的存在，容易在多晶硅栅的台阶的侧面处形成金属残留。

如图1a至图1d所示，是现有方法各步骤中的器件结构示意图；现有方法包括如下步骤：

步骤一、如图1a所示，在半导体衬底如硅衬底101的表面依次形成栅氧化层102和多晶硅层103。

步骤二、如图1a所示，形成光刻胶(pr)图形104定义出多晶硅栅1031的形成区域。光刻胶图形104在图1a中还用pr标出。

步骤三、如图1b所示，采用各向异性刻蚀形成多晶硅栅1031。可以看出，多晶硅栅1031的侧面为垂直结构。多晶硅栅单独用标记1031标出。

步骤四、如图1c所示，去除光刻胶图形104，形成层间膜105。层间膜105通常由常压氧化硅(apm)和硼磷硅玻璃(bpsg)叠加而成。所述常压氧化硅采用常压化学气相淀积(atmospherepressurechemicalvapordeposition，apcvd)工艺形成。所述硼磷硅玻璃采用亚常压化学气相淀积(sub-atmospherepressurechemicalvapordeposition，sacvd)工艺形成。

bpsg具有能够进行退火回流的特性，形成bpsg之后对bpsg进行退火回流。由于多晶硅栅1031的侧面为垂直结构，bpsg退火回流之后在多晶硅栅1031的侧面台阶处依然会保持陡峭的结构，无法形成一个完全倾斜的侧面。

步骤五、如图1d所示，之后进行接触孔的光刻刻蚀形成接触孔的开口，接触孔的开口会穿过所述层间膜105，在图1d中没有示意出接触孔的形成区域。之后形成金属层将接触孔的开口完全填充，填充工艺包括金属层的沉积和回刻工艺，金属层包括钛和氮化钛的叠层106以及钨107，钨107是填充接触孔的开口的主体结构；回刻工艺要求把接触孔之外的钨107完全去除。但是由图1d所示可知，由于在多晶硅栅1031的侧面台阶处的bpsg具有保持陡峭的结构，使得多晶硅栅1031的侧面台阶处的钨107不容易完全去除从而容易产生钨残留。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种改善多晶硅台阶侧面金属残留的方法，能消除在多晶硅结构的侧面台阶处的金属残留。

为解决上述技术问题，本发明提供的改善多晶硅台阶侧面金属残留的方法包括如下步骤：

步骤一、形成多晶硅层，采用光刻工艺形成光刻胶图形定义出多晶硅结构的形成区域。

步骤二、以所述光刻胶图形为掩膜，采用各向异性刻蚀工艺对所述多晶硅层进行刻蚀形成所述多晶硅结构，所述多晶硅结构的侧面台阶呈垂直结构。

步骤三、沉积第一氧化层，所述第一氧化层厚度大于等于所述多晶硅结构的侧面台阶的高度；所述第一氧化层在所述多晶硅结构的侧面台阶顶部形成第一倾斜结构。

步骤四、对所述第一氧化层进行全面刻蚀并在所述多晶硅结构的侧面处形成一个由剩余的所述第一氧化层形成的侧墙，由所述侧墙的侧面形成第二倾斜结构，所述第二倾斜结构的倾斜角在所述第一倾斜结构的倾斜角的基础上保持或增加。

步骤五、沉积层间膜；所述层间膜为常压氧化硅和硼磷硅玻璃的叠加层，所述层间膜的厚度小于所述多晶硅层的厚度。

步骤六、对所述硼磷硅玻璃进行退火回流，回流后的所述硼磷硅玻璃在所述第二倾斜结构顶部形成一个第三倾斜结构，所述第三倾斜结构的倾斜角在所述第二倾斜结构的倾斜角的基础上增加。

步骤七、采用光刻工艺定义出接触孔的形成区域，对所述接触孔的形成区域的所述层间膜进行刻蚀形成所述接触孔的开口。

步骤八、形成金属层，所述金属层将所述接触孔完全填充；进行金属层的刻蚀将所述接触孔区域外的所述金属层全部去除，利用所述第三倾斜结构的侧面倾斜的特征消除在所述多晶硅结构的侧面台阶处的金属残留。

进一步的改进是，所述多晶硅结构为多晶硅栅。

进一步的改进是，所述多晶硅栅为esd产品的多晶硅栅。

进一步的改进是，所述esd产品为ldmos器件。

进一步的改进是，步骤一中所述多晶硅层的厚度为

进一步的改进是，步骤五中所述常压氧化硅的厚度为所述硼磷硅玻璃的厚度为

进一步的改进是，步骤八中所述金属层的材料为钨。

进一步的改进是，所述金属层的刻蚀采用干法刻蚀。

进一步的改进是，步骤一中所述多晶硅层形成于半导体衬底表面。

进一步的改进是，在所述半导体衬底表面形成有栅氧化层，所述多晶硅层叠加在所述栅氧化层表面。

进一步的改进是，所述常压氧化硅采用apcvd工艺形成。

进一步的改进是，所述硼磷硅玻璃采用sacvd工艺形成。

进一步的改进是，所述第一氧化层的厚度为

进一步的改进是，所述第一氧化层的采用sacvd工艺形成。

进一步的改进是，步骤八中所述金属层还包括钛和氮化钛的叠加层，所述金属层的钨形成在所述钛和氮化钛的叠加层上。

本发明在形成多晶硅结构之后，首先沉积一层厚度大于多晶硅结构的侧面台阶高度的第一氧化层，之后对第一氧化层进行全面刻蚀从而在多晶硅结构的侧面形成侧墙；其中，第一氧化层形成之后在多晶硅结构的侧面台阶形成第一倾斜结构，也即将多晶硅结构的侧面台阶的垂直结构转换为侧面倾斜的第一倾斜结构；第一氧化层刻蚀后形成的侧墙的侧面则在第一倾斜结构的基础上倾斜角进一步保持或增加形成第二倾斜结构；这样，在后续形成所需要后的层间膜之后，层间膜不会直接和多晶硅结构的侧面台阶处的垂直结构直接接触，而是和形成于多晶硅结构的侧面台阶处侧墙的侧面即第二倾斜结构直接接触，并在第二倾斜结构的基础上形成第三倾斜结构，第三倾斜结构的倾斜角会进一步的增加；而后续金属层形成后金属层将直接和第三倾斜结构接触，由于第三倾斜结构的侧面倾斜且倾斜角较大，故能在金属层刻蚀中将第三倾斜结构表面处的金属全部去除，从而能消除在多晶硅结构的侧面台阶处的金属残留。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1a-图1d是现有方法各步骤中的器件结构示意图；

图2是本发明实施例改善多晶硅台阶侧面金属残留的方法的流程图；

图3a-图3f是本发明实施例方法各步骤中的器件结构示意图。

具体实施方式

如图2所示，是本发明实施例改善多晶硅台阶侧面金属残留的方法的流程图；如图3a至图3f所示，是本发明实施例方法各步骤中的器件结构示意图，本发明实施例改善多晶硅台阶侧面金属残留的方法包括如下步骤：

步骤一、如图3a所示，形成多晶硅层3，采用光刻工艺形成光刻胶图形4定义出多晶硅结构31的形成区域。

本发明实施例中，所述多晶硅层3形成于半导体衬底如硅衬底1表面。在所述半导体衬底1表面形成有栅氧化层2，所述多晶硅层3叠加在所述栅氧化层2表面。

所述多晶硅结构31为多晶硅栅。较佳为，所述多晶硅栅为esd产品的多晶硅栅。所述esd产品为ldmos器件。

所述多晶硅层3的厚度为

步骤二、如图3b所示，以所述光刻胶图形4为掩膜，采用各向异性刻蚀工艺对所述多晶硅层3进行刻蚀形成所述多晶硅结构31，所述多晶硅结构31的侧面台阶呈垂直结构。

步骤三、如图3c所示，沉积第一氧化层5，所述第一氧化层5厚度大于等于所述多晶硅结构31的侧面台阶的高度；所述第一氧化层5在所述多晶硅结构31的侧面台阶顶部形成第一倾斜结构201。

本发明实施例中，所述第一氧化层5的厚度为所述第一氧化层5的采用sacvd工艺形成。

步骤四、如图3d所示，对所述第一氧化层5进行全面刻蚀并在所述多晶硅结构31的侧面处形成一个由剩余的所述第一氧化层5形成的侧墙51，由所述侧墙51的侧面形成第二倾斜结构202，所述第二倾斜结构202的倾斜角在所述第一倾斜结构201的倾斜角的基础上保持或增加。

步骤五、如图3e所示，沉积层间膜6；所述层间膜6为常压氧化硅和硼磷硅玻璃的叠加层，所述层间膜6的厚度小于所述多晶硅层3的厚度，也即所述层间膜6所需要的厚度小于所述多晶硅层3的厚度。

本发明实施例中，所述常压氧化硅的厚度为所述硼磷硅玻璃的厚度为

所述常压氧化硅采用apcvd工艺形成。

所述硼磷硅玻璃采用sacvd工艺形成。

步骤六、如图3f所示，对所述硼磷硅玻璃进行退火回流，回流后的所述硼磷硅玻璃在所述第二倾斜结构202顶部形成一个第三倾斜结构203，所述第三倾斜结构203的倾斜角在所述第二倾斜结构202的倾斜角的基础上增加。图3e中回流前的第三倾斜结构用标记203a表示，回流后的所述第三倾斜结构203的倾斜角会大于回流前的所述第三倾斜结构203a的倾斜角。

本发明实施例中，由于所述第一氧化层5的材料和所述层间膜6的材料都相同都为氧化硅膜，故图3f中侧墙31会作为所述层间膜6的组成部分。

步骤七、采用光刻工艺定义出接触孔的形成区域，对所述接触孔的形成区域的所述层间膜6进行刻蚀形成所述接触孔的开口。

步骤八、形成金属层，所述金属层将所述接触孔完全填充；进行金属层的刻蚀将所述接触孔区域外的所述金属层全部去除，利用所述第三倾斜结构203的侧面倾斜的特征消除在所述多晶硅结构31的侧面台阶处的金属残留。

本发明实施例中，所述金属层的材料为钨。步骤八中所述金属层还包括钛和氮化钛的叠加层，所述金属层的钨形成在所述钛和氮化钛的叠加层上。

所述金属层的刻蚀采用干法刻蚀。

本发明实施例在形成多晶硅结构31之后，首先沉积一层厚度大于多晶硅结构31的侧面台阶高度的第一氧化层5，之后对第一氧化层5进行全面刻蚀从而在多晶硅结构31的侧面形成侧墙51；其中，第一氧化层5形成之后在多晶硅结构31的侧面台阶形成第一倾斜结构201，也即将多晶硅结构31的侧面台阶的垂直结构转换为侧面倾斜的第一倾斜结构201；第一氧化层5刻蚀后形成的侧墙51的侧面则在第一倾斜结构201的基础上倾斜角进一步保持或增加形成第二倾斜结构202；这样，在后续形成所需要后的层间膜6之后，层间膜6不会直接和多晶硅结构31的侧面台阶处的垂直结构直接接触，而是和形成于多晶硅结构31的侧面台阶处侧墙51的侧面即第二倾斜结构202直接接触，并在第二倾斜结构202的基础上形成第三倾斜结构203，第三倾斜结构203的倾斜角会进一步的增加；而后续金属层形成后金属层将直接和第三倾斜结构203接触，由于第三倾斜结构203的侧面倾斜且倾斜角较大，故能在金属层刻蚀中将第三倾斜结构203表面处的金属全部去除，从而能消除在多晶硅结构31的侧面台阶处的金属残留；这里的多晶硅结构31的侧面台阶处是指出沿着多晶硅结构31的侧面台阶位置形成的所述层间膜6的表面上。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。