專(zhuān)利名稱(chēng)：形成半導(dǎo)體器件接觸塞的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種半導(dǎo)體器件的制造方法；尤其是一種制造多個(gè)接觸塞的方法，其能夠在通過(guò)使用SAC蝕刻制程形成多個(gè)接觸孔期間，防止自對(duì)準(zhǔn)接觸(SAC)失效，和在執(zhí)行塞隔離制程期間，防止缺陷產(chǎn)生。
在將使用具有193nm波長(zhǎng)的ArF的光刻應(yīng)用到具有小于80nm線寬的半導(dǎo)體器件的情形中，為了可以形成細(xì)微圖案和垂直蝕刻輪廓，需要發(fā)展一種額外的方法，以防止光阻在采用蝕刻制程期間產(chǎn)生變形。因此，當(dāng)制造具有小于80nm線寬的半導(dǎo)體器件時(shí)，用于蝕刻的傳統(tǒng)要求和用于防止圖案變形的新要求應(yīng)該被同時(shí)滿足。
另一方面，半導(dǎo)體器件集成程度的進(jìn)步，已致使器件構(gòu)件要以堆疊方式形成。接觸塞或接觸墊是此種堆疊結(jié)構(gòu)的一個(gè)范例。
對(duì)于接觸塞，著落塞接觸(landing plug contact，LPC)是常使用的，因?yàn)長(zhǎng)PC具有在最小面積內(nèi)制造寬接觸的底部，和比底部更寬的用以增加接觸容限的頂部。
此外，為了形成此種LPC，在具有高縱橫比的結(jié)構(gòu)間蝕刻是有困難的。這時(shí)，自對(duì)準(zhǔn)接觸(SAC)蝕刻制程被引入，其通過(guò)使用兩種材料，如氧化物層和氮化物層，的蝕刻選擇性而得到蝕刻輪廓。
對(duì)于SAC蝕刻制程，基于CF和CHF的氣體被采用，而且還需要使用氮化物層當(dāng)作蝕刻停止層，以防止攻擊隔離層或下部分的導(dǎo)電圖案。
下面，將解釋使用SAC蝕刻制程來(lái)形成多個(gè)單元接觸的制程。圖1A到圖1D是說(shuō)明形成多個(gè)單元接觸的傳統(tǒng)制程的截面圖。
首先，參照?qǐng)D1A，在提供有各種不同的器件構(gòu)件，即用以形成半導(dǎo)體器件的場(chǎng)絕緣層和井(未示出)，的基板100上，形成多個(gè)柵電極圖案G1和G2。此處，多個(gè)柵電極圖案G1和G2的每一個(gè)，都是通過(guò)在基板100上堆疊柵導(dǎo)電層101和硬掩模所形成的。
柵絕緣層存在于柵導(dǎo)電層101和基板100之間，而且采用典型的基于氧化物的層，如氧化硅層；但是，此處柵絕緣被省略。
柵導(dǎo)電層101是從由多晶硅、鎢(W)、氮化鎢(WNX)、硅化鎢(WSiX)組成的群組中選擇的材料制成的。此外，也有可能使用所有上列材料的組合材料形成柵導(dǎo)電層101。
柵硬掩模102在通過(guò)蝕刻層間絕緣層形成多個(gè)接觸孔的蝕刻制程期間，扮演保護(hù)柵導(dǎo)電層101的角色。柵硬掩模102是由具有不同于層間絕緣層的蝕刻速率的材料制成的。例如，在使用基于氧化物的層用以形成層間絕緣層的情形中，采用基于氮化物的層，如氮化硅(SiN)層或氮氧化硅(SiON)層，而在使用基于聚合物的低k-介電層用以形成層間絕緣層的情形中，采用基于氧化物的層。
在多個(gè)柵電極圖案G1和G2之間的基板100上，形成雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)(未圖示)，如源/漏結(jié)。
沿著形成有多個(gè)柵電極圖案G1和G2的輪廓，形成隔離層(未圖示)，然后，形成蝕刻停止層103，以防止下面的結(jié)構(gòu)，如隔離層和多個(gè)柵電極圖案G1和G2，因?yàn)樵谏鲜鼋Y(jié)果基板上采用后續(xù)的SAC蝕刻方法的蝕刻制程而受到攻擊。這時(shí)，最好沿著下面結(jié)構(gòu)的輪廓形成蝕刻停止層103。蝕刻停止層103采用基于氮化物的層。
接著，在提供有蝕刻停止層103的上述結(jié)果基板上，形成基于氧化物的層間絕緣層104。
在使用基于氧化物的層用以形成層間絕緣層104的情形中，采用選自由硅酸硼玻璃(BSG)層、硅酸硼磷玻璃(BPSG)層、硅酸磷玻璃(PSG)層、原硅酸四乙酯(TEOS)層、高密度等離子體(HDP)氧化物層、旋涂玻璃(SOG)層和先進(jìn)的平面化層(APL)組成的群組的材料。此外，也有可能使用基于無(wú)機(jī)或有機(jī)的低k-介電層以形成層間絕緣層。
接著，采用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)制程平面化層間絕緣層104，然后，在層間絕緣層104上，形成用以形成犧牲性硬掩模的氮化物層105A。
由于在執(zhí)行光刻制程期間的分辨率的限制，和防止圖案變形，通過(guò)后續(xù)的制程，將用以形成犧牲性硬掩模的氮化物層105A制作成圖案，以確保光阻的蝕刻容許度。
接著，在用以形成犧牲性硬掩模的氮化物層105A上，形成用以形成多個(gè)單元接觸塞的光阻圖案。
另一方面，在形成光阻圖案106期間，在光阻圖案和光阻圖案的下面結(jié)構(gòu)之間，可以使用抗反射涂層，用以防止在形成圖案的曝光期間，由于高度的反光，而因散射的反光形成不想要的圖案，及用以改善光阻圖案和光阻圖案的下面結(jié)構(gòu)之間的粘著性。此時(shí)，抗反射涂層主要是使用和光阻圖案具有相似蝕刻特性的基于有機(jī)的材料。但是，根據(jù)制程，抗反射涂層可被省略。
下面要更詳細(xì)地說(shuō)明形成光阻圖案的制程，在抗反射涂層或用以形成犧牲性硬掩模的氮化物層105A的下面結(jié)構(gòu)上，通過(guò)執(zhí)行旋涂法，旋涂預(yù)定厚度的用于ArF或F2光源的光阻，如COMA或丙烯酸酯(acrylaid)，其為用于ArF光源的光阻。之后，通過(guò)使用ArF或F2光源和用以限定接觸孔的寬度的預(yù)確定的分劃板(reticle)(未圖示)，選擇性曝光光阻的預(yù)定部分。然后，進(jìn)行顯影制程，使曝光部分或未曝光部分保留下來(lái)，接著執(zhí)行清潔制程，以移除蝕刻殘留物，于是形成光阻圖案106，其為單元接觸開(kāi)口掩模。此處，光阻圖案106為I-型。
其次，參照?qǐng)D1B，通過(guò)使用光阻圖案106作為蝕刻掩模，蝕刻用以形成犧牲性硬掩模的氮化物層105B，形成限定單元接觸塞的區(qū)域的犧牲性硬掩模105B。
接著，通過(guò)執(zhí)行去光阻制程，移除光阻圖案106。在使用基于有機(jī)的抗反射涂層的情形中，該光阻圖案在去光阻制程期間被移除。
其次，通過(guò)使用犧牲性硬掩模105B作為為蝕刻掩模，對(duì)層間絕緣層104施以SAC蝕刻制程，于是在柵電極圖案G1和G2之間，形成曝露蝕刻停止層103的多個(gè)接觸孔。
此時(shí)，采用SAC蝕刻制程的典型配方。換而言之，作為主要蝕刻氣體的基于氟化物的等離子體，如CxFy氣體(x和y的范圍約為1到10)，像C2F4、C2F6、C3F8、C4F6、C5F8或C5F10，和額外的CaHbFc氣體(a、b和c的范圍約為1到10)，如CH2F2、C3HF5或CHF3，一起使用。此時(shí)，使用惰性氣體，如He、Ne、Ar或Xe，作為載氣。
接著，沉積具有很差臺(tái)階覆蓋性的基于氧化物的覆蓋層，如未摻雜硅酸鹽玻璃(USG)層。之后，通過(guò)使用全體蝕刻制程，移除在多個(gè)接觸孔的下部分之上的蝕刻停止層103，于是打開(kāi)位于多個(gè)接觸孔107的下部分之中的基板100，即基板100的雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)。
此時(shí)，形成覆蓋層，用以在執(zhí)行多個(gè)接觸孔107的下部分的打開(kāi)制程期間，保護(hù)存在于多個(gè)柵電極圖案G1和G2的上部分的硬掩模102。
其次，通過(guò)采用清潔制程，移除蝕刻殘留物和副產(chǎn)品。
參照?qǐng)D1C，在多個(gè)接觸孔107的下部分被打開(kāi)的結(jié)構(gòu)中，沉積用以形成多個(gè)塞的導(dǎo)電層108A，于是充分地填充多個(gè)接觸孔107。
用以形成多個(gè)塞的導(dǎo)電層108A主要是由多晶硅層制成的。
接著，執(zhí)行平面化制程，以曝露柵硬掩模102，于是形成穿過(guò)多個(gè)接觸孔107，電性連接基板的雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)，并與柵硬掩模102一起被平面化的多個(gè)塞108B。在執(zhí)行用以隔離多個(gè)塞108B的平面化制程期間，采用CMP制程。
參照?qǐng)D1D，因?yàn)榛诘锏臇庞惭谀?02和由多晶硅制成的多個(gè)塞108B，具有彼此相異的拋光率，所以在柵硬掩模102和多個(gè)塞108之間，會(huì)產(chǎn)生高度差，以參照記號(hào)A表示。
再者，在執(zhí)行用以移除在CMP制程時(shí)所產(chǎn)生的缺陷的后續(xù)清潔制程期間，由于柵硬掩模102和層間絕緣層104的蝕刻選擇性不同，所以會(huì)產(chǎn)生另外的高度差，以參照記號(hào)B表示。
使用上述塞形成技術(shù)的具有等于或小于約100nm線寬的半導(dǎo)體器件，在形成多個(gè)單元接觸塞期間使用I-型光阻圖案，而且當(dāng)將多個(gè)單元接觸塞隔離成用以形成位線接觸的單元接觸塞，和用以形成儲(chǔ)存節(jié)點(diǎn)接觸的單元接觸塞時(shí)，采用CMP制程。
用以隔離多個(gè)塞的CMP制程提供了有效隔離由多于三個(gè)不同層，如氮化物層、氧化物層和多晶硅層，所組成的材料層的優(yōu)點(diǎn)。但是，有下列幾項(xiàng)缺點(diǎn)首先，很難去除由漿液顆粒和Pinocchino顆粒所造成的刮痕。這些顆粒經(jīng)由后續(xù)清潔制程被減少，但是不可能完全移除該缺陷，因此降低了半導(dǎo)體器件的品質(zhì)和產(chǎn)品的合格率。
第二，當(dāng)過(guò)度地拋光，使多個(gè)塞隔離成用以形成位線接觸的塞和用以形成儲(chǔ)存節(jié)點(diǎn)接觸的塞時(shí)，在柵電極圖案之間，即在字線硬掩模和單元接觸塞之間，會(huì)有約350的高度差，因此，需要對(duì)基于氧化物的層間絕緣層施以額外的CMP制程，以消除高度差。
第三，因?yàn)镃MP制程在晶圓邊緣區(qū)域的拋光率大于在晶圓中央?yún)^(qū)域的拋光率，所以在晶圓邊緣區(qū)域，會(huì)有硬掩模高度突然減少的問(wèn)題。
第四，因?yàn)镃MP制程根據(jù)圖案密度而有不同的拋光率，所以需要過(guò)度的CMP制程，以克服隔離單元區(qū)和周邊區(qū)相互接合的粗糙的(mat)邊緣區(qū)域的困難性，于是會(huì)造成柵硬掩模的不均勻性。
因此，需要發(fā)展一種制程技術(shù)，用以解決上述在塞隔離時(shí)所造成的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是要提供一種用以形成半導(dǎo)體器件的多個(gè)接觸塞的方法，其能夠防止在塞隔離制程期間產(chǎn)生缺陷，控制因?yàn)橐┮話伖獾母鲗又g的拋光率不同，所產(chǎn)生的高度差，及解決由于圖案之間的密度不同，和晶圓的邊緣區(qū)域和中央?yún)^(qū)域之間的拋光率不同，所造成圖案不均勻的問(wèn)題。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種用以形成半導(dǎo)體器件的多個(gè)接觸塞的方法，其中包含下列步驟在提供有導(dǎo)電層的基板上，形成具有多個(gè)硬掩模的多個(gè)導(dǎo)電圖案；沿著提供有多個(gè)導(dǎo)電圖案的輪廓，形成蝕刻停止層；在蝕刻停止層上，形成層間絕緣層；平面化層間絕緣層，直到層間絕緣層在導(dǎo)電圖案的上部分的蝕刻停止層上，剩余的厚度范圍從約0到約500；在層間絕緣層上，形成多晶硅層；通過(guò)使用多晶硅層作為蝕刻掩模，形成在多個(gè)導(dǎo)電圖案之間曝露蝕刻停止層的多個(gè)接觸孔；移除在多個(gè)接觸孔的下部分的多晶硅蝕刻掩模和蝕刻停止層；形成用以形成多個(gè)塞的導(dǎo)電層，以填充多個(gè)接觸孔；及通過(guò)執(zhí)行使用回蝕刻制程的平面化制程以曝露多個(gè)硬掩模，形成多個(gè)隔離塞。


根據(jù)下面參照相關(guān)附圖的較佳實(shí)施例的說(shuō)明，本發(fā)明上述的和其他的目的與特征將會(huì)變得更清楚，其中圖1A到圖1D為說(shuō)明用于形成多個(gè)單元接觸的傳統(tǒng)制程的橫截面圖；及圖2A到圖2F為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的用以形成多個(gè)單元接觸的制程的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
下面，將參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的較佳實(shí)施例。
圖2A到圖2F為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的用以形成多個(gè)單元接觸的制程的橫截面圖。
首先，參照?qǐng)D2A，在提供各種不同的器件構(gòu)件，如場(chǎng)層和井(未圖示)的基板300上，形成多個(gè)柵電極圖案G31和G32。此處，多個(gè)柵電極圖案G31和G32的每一個(gè)，都是通過(guò)堆疊柵硬掩模302和柵導(dǎo)電層301所形成的。
在柵導(dǎo)電層301和基板300之間，存在柵絕緣層。柵絕緣層是由典型的基于氧化物的層所制成的；但是，此處省略了柵絕緣層。
柵導(dǎo)電層301是由多晶硅、鎢(W)、氮化鎢(WN)、和硅化鎢(WSiX)所組成的群組中選擇的材料制成的。此外，也有可能通過(guò)使用上列這些材料的組合材料形成柵導(dǎo)電層。
柵硬掩模302在通過(guò)蝕刻層間絕緣層用以形成多個(gè)接觸孔的蝕刻制程期間，扮演保護(hù)柵導(dǎo)電層301的角色。柵硬掩模302是由具有與層間絕緣層的蝕刻速率非常不同的材料制成的。例如，在使用基于氧化物的層形成層間絕緣層的情形中，采用基于氮化物的層，如氮化硅(SiN))層或氮氧化硅(SiON)層，而在使用基于聚合物的低k-介電層形成層間絕緣層的情形中，采用基于氧化物的層。
在多個(gè)柵電極圖案G31和G32之間的基板300上，形成雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)(未圖示)，如源/漏結(jié)。沿著由多個(gè)柵電極圖案G31和G32形成的輪廓，形成隔離層(未圖示)，然后，形成蝕刻停止層303，以防止下面的結(jié)構(gòu)，如隔離層和多個(gè)柵電極圖案G31和G32，因?yàn)樵谏鲜鼋Y(jié)果基板上采用后續(xù)的SAC蝕刻方法的蝕刻制程而受到攻擊。在此時(shí)，最好沿著下面結(jié)構(gòu)的輪廓形成蝕刻停止層303。蝕刻停止層303采用基于氮化物的層。
接著，在提供有蝕刻停止層303的上述結(jié)果基板上，形成基于氧化物的層間絕緣層304。
在使用基于氧化物的層形成層間絕緣層304的情形中，采用選擇自由硅酸硼玻璃(BSG)層、硅酸硼磷玻璃(BPSG)層、硅酸磷玻璃(PSG)層、原硅酸四乙酯(TEOS)層、高密度等離子體(HDP)氧化物層、旋涂式玻璃(SOG)層和先進(jìn)的平面化層(APL)所組成的群組的材料。此外，也有可能使用基于無(wú)機(jī)或有機(jī)的低k-介電層以形成的層間絕緣層。
接著，參照?qǐng)D2B，通過(guò)采用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)制程，平面化層間絕緣層304。層間絕緣層304在多個(gè)柵硬掩模的上部分之上，即，要曝露蝕刻停止層303的目標(biāo)上或多個(gè)柵電極圖案G31和G32的上部分之上，剩余的厚度等于或小于約500。
再者，在存在多個(gè)柵電極圖案G31和G32的區(qū)域和存在層間絕緣層304的區(qū)域之間，有等于或小于約200厚度的高度差。
接著，在層間絕緣層上，形成用以形成犧牲性硬掩模的多晶硅層305A。
由于在執(zhí)行光刻制程期間的分辨率的限制及防止圖案變形，為了確保光阻的蝕刻容許度，通過(guò)后續(xù)的制程，將用以形成犧牲性硬掩模的多晶硅層305A制作成圖案，以變成犧牲性硬掩模。因此，用以形成犧牲性硬掩模的多晶硅層305A，相對(duì)于氧化物層，具有比氮化物層更高的蝕刻選擇性，于是其可以作為很好的硬掩模。
用以形成犧牲性硬掩模的多晶硅層305A，是在范圍從約500℃到約600℃的溫度下，沉積范圍從約500到約1500的厚度。再者，在通過(guò)使用二次離子質(zhì)譜儀(SIMS)量測(cè)濃度的情形中，多晶硅層305A內(nèi)部的雜質(zhì)濃度最好保持在約1.5×1020到約2.5×1020的范圍內(nèi)。
接著，在用以形成犧牲性硬掩模的多晶硅層305A上，形成用以形成多個(gè)單元接觸塞的光阻圖案306。光阻圖案是I-型。
另一方面，在形成光阻圖案306期間，在光阻圖案306和光阻圖案的下面結(jié)構(gòu)之間，可以使用抗反射涂層，用以防止在形成圖案的曝光期間，由于高度的反光性，而因散射的反光形成不想要的圖案，及用以改善光阻圖案和光阻圖案的下面結(jié)構(gòu)之間的粘著性。此時(shí)，抗反射涂層主要使用具有和光阻圖案相似的蝕刻特性的基于有機(jī)的材料。但是，根據(jù)制程，抗反射涂層可以省略。
下面要更詳細(xì)地說(shuō)明形成光阻圖案306的制程，在抗反射涂層上，或在用以形成犧牲性硬掩模的多晶硅層305A上，通過(guò)執(zhí)行旋涂法，旋涂預(yù)定厚度的用于ArF或F2光源的光阻，如COMA或丙烯酸酯，其為用于ArF光源的光阻。之后，通過(guò)使用ArF或F2光源和用以界定接觸孔的寬度的預(yù)確定的分劃板(未圖示)，選擇性曝光光阻的預(yù)定部分。然后，進(jìn)行顯影制程，使曝光部分或未曝光部分保留下來(lái)，接著執(zhí)行清潔制程，以移除蝕刻殘留物，于是形成光阻圖案306，其為單元接觸開(kāi)口掩模。
其次，參照?qǐng)D2C，通過(guò)使用光阻圖案306作為蝕刻掩模，蝕刻用以形成犧牲性硬掩模的多晶硅層305A，形成界定提供有多個(gè)單元接觸塞的區(qū)域的犧牲性硬掩模305B。
此時(shí)，最好使用變壓器耦合等離子體(TCP)型設(shè)備或磁增強(qiáng)反應(yīng)離子蝕刻機(jī)型設(shè)備之一。
其次，通過(guò)采用去光阻制程，移除光阻圖案306。在使用基于氧化物的抗反射涂層的情形中，通過(guò)去光阻制程，光阻圖案被移除。
參照?qǐng)D2D，通過(guò)使用犧牲性硬掩模305B作為蝕刻掩模，執(zhí)行自對(duì)準(zhǔn)接觸(SAC)蝕刻制程，蝕刻層間絕緣層304，從而在多個(gè)柵電極圖案G31和G32之間形成曝露蝕刻停止層303的多個(gè)接觸孔307。
此時(shí)，采用SAC蝕刻制程的典型配方。換而言之，作為主要蝕刻氣體的基于氟化物的等離子體，如CxFy氣體(x和y的范圍約為1到10)，像C2F4、C2F6、C3F8、C4F6、C5F8或C5F10，和額外的CaHbFc氣體(a、b和c的范圍約為1到10)，如CH2F2、C3HF5或CHF3，一起使用。此時(shí)，使用惰性氣體，如He、Ne、Ar或Xe，作為載氣。
下面要更詳細(xì)地說(shuō)明SAC蝕刻制程，在MERIE型設(shè)備中保持范圍從約20mTorr到約60mTorr的壓力，并且需要范圍從約400W到約1000W的射頻(RF)源功率以及范圍從約500W到約1000W的偏置功率。此時(shí)，所使用的C5F8的范圍從約2SCCM到約10SCCM，CH2F2的范圍從約0SCCM到約10SCCM，O2的范圍從約0SCCM到約10SCCM，及Ar的范圍從約500SCCM到約1000SCCM。
其次，在蝕刻機(jī)蝕刻多晶硅中，經(jīng)由提供具有多晶硅和氧化物層或氮化物層的高蝕刻選擇性的蝕刻條件的干式蝕刻，移除犧牲性硬掩模305B。此時(shí)，蝕刻制程是在TCP型設(shè)備或MERIE型設(shè)備中執(zhí)行，并且在多個(gè)接觸孔307的下部分之上，蝕刻停止層303剩余的厚度等于或大于約100。
其次，通過(guò)使用稀釋約100倍到約300倍的緩沖氧化物蝕刻液(BOE)，移除在蝕刻制程期間所產(chǎn)生的基于聚合物的殘留物。
其次，通過(guò)使用全體蝕刻制程，移除在多個(gè)接觸孔307的下部分之上的蝕刻停止層303，于是曝露出基板300，即，基板300的雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)。
另一方面，在移除犧牲性硬掩模305B期間，也會(huì)同時(shí)蝕刻?hào)庞惭谀?02和蝕刻停止層303的某些部分，于是會(huì)減少在用以移除蝕刻停止層303的干式蝕刻制程期間的蝕刻目標(biāo)。因此，剩余的柵硬掩模302還可保持足夠的高度。
其次，參照?qǐng)D2E，在多個(gè)接觸孔的下部分被打開(kāi)的上述結(jié)果結(jié)構(gòu)中，沉積用以形成多個(gè)塞的導(dǎo)電層308A，于是充分地填充多個(gè)接觸孔307。
用以形成多個(gè)塞的導(dǎo)電層308A是由多晶硅層制成的，而且沉積的厚度范圍從約1500到約3000，在沉積多晶硅層時(shí)，在多個(gè)接觸孔307的內(nèi)部不產(chǎn)生空洞。
其次，參照?qǐng)D2F，執(zhí)行平面化制程，用以隔離多個(gè)塞。但是，此時(shí)，采用使用干式蝕刻制程的蝕刻制程，而不是使用現(xiàn)有技術(shù)所使用的CMP制程，于是形成多個(gè)隔離塞308B。
根據(jù)本發(fā)明，在使用最關(guān)鍵技術(shù)的回蝕刻制程的情形中，首先通過(guò)采用用以最小化在沉積用以形成多個(gè)塞的導(dǎo)電層308A期間，如圖2E所示，所產(chǎn)生的多彎曲的圖案和高度差的配方，移除用以形成位于外圍區(qū)域的多個(gè)塞的導(dǎo)電層308A。然后，對(duì)單元區(qū)中的柵硬掩模302施以第一蝕刻制程，直到使柵硬掩模具有等于或小于約200的厚度。此時(shí)，形成用以形成多個(gè)塞的導(dǎo)電層308A的多晶硅，相對(duì)于形成柵硬掩模302的氮化物層，其蝕刻選擇性等于或小于約1對(duì)約1.2的比值。因此，在用以形成多個(gè)塞的導(dǎo)電層和用以形成柵硬掩模的氮化物層之間的高度差，保持在等于或小于約200的厚度。
根據(jù)本發(fā)明，使用回蝕刻制程的平坦化制程，主要被分成兩個(gè)蝕刻步驟。
第一個(gè)步驟是蝕刻用以形成多個(gè)塞的導(dǎo)電層308A，于是移除用以形成多個(gè)塞的導(dǎo)電層308A的曲表面，而第二個(gè)步驟是應(yīng)用蝕刻制程，同時(shí)移除在用以形成層間絕緣層的氧化物層，用以形成導(dǎo)電層的多晶硅，和用以形成柵硬掩模的氮化物層間的高度差。
對(duì)于第一個(gè)步驟，使用具有微波源的設(shè)備。此時(shí)，腔體中的壓力保持在約700mTorr和約1000mTorr之間的范圍內(nèi)，并使用范圍為約700W到約1000W的微波功率。此外，也使用范圍從約300W到約400W的RF功率。再者，也使用范圍從約150SCCM到約250SCCM的CF4和范圍從約200SCCM到約400SCCM的O2。
對(duì)于第二個(gè)步驟，使用TCP型設(shè)備，而此第二個(gè)步驟還可再分成三個(gè)部分。
首先，使用范圍從約30SCCM到約150SCCM的C2F6。當(dāng)腔體內(nèi)部壓力保持在從約4mTorr到約20mTorr的范圍內(nèi)時(shí)，使用范圍從約200W到約500W的源功率和范圍從約70W到約150W的偏置功率。
其次，使用范圍從約20SCCM到約100SCCM的Cl2，范圍從約0SCCM到約100SCCM的HBr，和范圍從約0SCCM到約100SCCM的O2。當(dāng)腔體內(nèi)部壓力保持在從約4mTorr到約15mTorr的范圍內(nèi)時(shí)，使用范圍從約200W到約500W的源功率和范圍從約30W到約150W的偏置功率。
最后，使用范圍從約30SCCM到約150SCCM的C2F6并且當(dāng)腔體內(nèi)部壓力保持在從約4mTorr到約20mTorr的范圍內(nèi)時(shí)，使用范圍從約200W到約500W的源功率和范圍從約70W到約150W的偏置功率。
接著，經(jīng)由使用稀釋約100倍到約300倍的BOE的清潔制程，層間絕緣層304和多個(gè)塞308B之間的高度差被減少。
該蝕刻制程最重要的重點(diǎn)是可以精密控制多晶硅對(duì)氧化物層或氮化物層的蝕刻選擇性，其為干式蝕刻的要求條件，及可以控制作為蝕刻目標(biāo)的多晶硅和氧化物層或氮化物層。此外，還需要最小化柵硬掩?；?qū)娱g絕緣層和多晶硅之間的高度差。
雖然本發(fā)明的實(shí)施例作為用以形成單元接觸塞的制程的范例，但是本發(fā)明也可以使用用以形成位線接觸或儲(chǔ)存節(jié)點(diǎn)接觸的制程。
因此，在用以形成儲(chǔ)存節(jié)點(diǎn)接觸塞的制程的情形中，在下面結(jié)構(gòu)中的雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)可以用單元接觸塞或接觸墊取代，而柵電極圖案則可以用位線取代。
本發(fā)明在形成I-型接觸孔圖案期間，移除部分層間絕緣層；在SAC蝕刻制程期間，減少蝕刻目標(biāo)；用多晶硅取代犧牲性硬掩模；及采用重新調(diào)整蝕刻配方的回蝕刻制程，因此可以提供下列幾項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。
A)通過(guò)在塞隔離期間，應(yīng)用回蝕刻制程，可以防止由于CMP制程所造成的Pinocchino缺陷的基本問(wèn)題，并且可以簡(jiǎn)化根據(jù)拋光顆粒而執(zhí)行的后續(xù)的清潔制程，使得有可能以高品質(zhì)和高速度發(fā)展產(chǎn)品。
B)通過(guò)采用回蝕刻制程，有可能執(zhí)行塞隔離，使得具有高單位制程成本的CMP制程可以用回蝕刻制程取代，于是可以提供良好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。
C)與現(xiàn)有技術(shù)相比較，用以形成I-型接觸孔的蝕刻目標(biāo)，可以減少超過(guò)約30％，于是減少蝕刻周期超過(guò)約30％。因此，可以減少多個(gè)導(dǎo)電圖案的多個(gè)硬掩模的損失，于是降低多個(gè)導(dǎo)電圖案的多個(gè)硬掩模的厚度約200。多個(gè)導(dǎo)電圖案的多個(gè)硬掩模厚度的減少，有助于處理單元區(qū)和周邊區(qū)之間的臨界尺寸(CD)偏置，并且防止在通過(guò)使用層間絕緣層填充多個(gè)導(dǎo)電圖案之間的空隙期間，產(chǎn)生空洞。
D)在SAC蝕刻制程期間，因?yàn)閷?dǎo)電圖案的多個(gè)硬掩模被減少，所以可以省略用以沉積覆蓋層的制程。
E)SAC蝕刻目標(biāo)的減少和犧牲性硬掩模對(duì)層間絕緣層的蝕刻選擇性的增加，使其有可能改善晶圓對(duì)晶圓和在晶圓之中的CD不均勻性，及確保層間絕緣層的CD容限。
F)通過(guò)犧牲性硬掩模的高蝕刻選擇性，可以確保用于使用ArF光源，具有高分辨率的光刻制程的光阻蝕刻容許度，因此可以降低設(shè)計(jì)規(guī)則。
本發(fā)明防止由CMP制程所造成的Pinocchino缺陷的基本問(wèn)題，并簡(jiǎn)化根據(jù)拋光顆粒而執(zhí)行的后續(xù)的清潔制程。因此，有可能以高品質(zhì)和高速度發(fā)展產(chǎn)品，并且有可能用回蝕刻制程取代具有高單位制程成本的CMP制程，從而提供增加價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力的效果。
本申請(qǐng)書(shū)包含2004年6月8日向韓國(guó)專(zhuān)利局申請(qǐng)的韓國(guó)專(zhuān)利公報(bào)第KR2004-0041725號(hào)的相關(guān)內(nèi)容，此處將所有的內(nèi)容都納入?yún)⒖?。盡管本發(fā)明已對(duì)于某些較佳實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明，對(duì)于那些熟悉本項(xiàng)技術(shù)的人士來(lái)說(shuō)，將很明顯的是，可以進(jìn)行各種不同的變化和修正，而不脫離本發(fā)明在后面的權(quán)利要求中所界定的精神和范圍。
主要元件符號(hào)說(shuō)明100基板101柵導(dǎo)電層102柵硬掩模103蝕刻停止層104層間絕緣層105A 氮化物層105B 犧牲性硬掩模106光阻圖案107接觸孔108A 導(dǎo)電層108B 栓塞300基板301柵導(dǎo)電層302柵硬掩模303蝕刻停止層304層間絕緣層305A 多晶硅層305B 犧牲性硬掩模306光阻圖案307接觸孔308A 導(dǎo)電層308B 栓塞G1，G2，G31，G32 柵電極圖案。
權(quán)利要求
1.一種用于形成半導(dǎo)體器件的多個(gè)接觸塞的方法，其包含下列步驟在提供有導(dǎo)電層的基板上，形成具有多個(gè)硬掩模的多個(gè)導(dǎo)電圖案；沿著提供有多個(gè)導(dǎo)電圖案的輪廓，形成蝕刻停止層；在所述蝕刻停止層上，形成層間絕緣層；平坦化所述層間絕緣層，直到所述層間絕緣層在所述導(dǎo)電圖案的上部分的所述蝕刻停止層上剩余的厚度范圍從約0到約500；在所述層間絕緣層上，形成多晶硅層；通過(guò)使用所述多晶硅層作為蝕刻掩模，形成曝露所述多個(gè)導(dǎo)電圖案之間的所述蝕刻停止層的多個(gè)接觸孔；移除在所述多個(gè)接觸孔的下部分中的所述蝕刻停止層和所述多晶硅蝕刻掩模；形成用以形成多個(gè)塞的導(dǎo)電層，以填充所述多個(gè)接觸孔；及通過(guò)執(zhí)行使用回蝕刻制程的平坦化制程以曝露所述多個(gè)硬掩模，形成多個(gè)隔離的塞。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中形成所述多晶硅層的步驟，進(jìn)一步包含下列步驟在用以形成犧牲性硬掩模的所述多晶硅層上，形成光阻圖案；通過(guò)使用所述光阻圖案作為蝕刻掩模，蝕刻所述多晶硅層，形成犧牲性硬掩模圖案；及移除所述光阻圖案。
3.如權(quán)利要求2的方法，其中所述光阻圖案是I-型。
4.如權(quán)利要求1的方法，其中所述多個(gè)硬掩模包含氮化物層；所述層間絕緣層包含氧化物層；及用以形成所述多個(gè)塞的所述導(dǎo)電層包含多晶硅。
5.如權(quán)利要求1的方法，其中在形成所述多個(gè)隔離塞的步驟之后，進(jìn)一步包含通過(guò)使用緩沖氧化物蝕刻劑(BOE)，執(zhí)行清潔制程的步驟。
6.如權(quán)利要求1的方法，其中平坦化所述層間絕緣層的步驟，在所述多個(gè)硬掩模和位于所述多個(gè)導(dǎo)電圖案之間的層間絕緣層之間，剩余厚度等于或小于約200的高度差。
7.如權(quán)利要求1的方法，其中所述多晶硅層以約500到約1500的厚度形成。
8.如權(quán)利要求2的方法，其中形成所述光阻圖案的步驟，采用使用ArF和F2光源其中之一的光刻。
9.如權(quán)利要求4的方法，其中執(zhí)行平坦化制程的步驟，包含第一蝕刻，其蝕刻用于形成所述多個(gè)塞的導(dǎo)電層，由此移除其彎曲的表面，及第二蝕刻，以移除由用以形成所述多個(gè)塞的導(dǎo)電層、所述氧化物層和所述多個(gè)硬掩模所造成的高度差。
10.如權(quán)利要求4的方法，其中形成所述多個(gè)接觸孔的步驟CxFy氣體(x和y的范圍從約1到約10)作為主要蝕刻氣體，和從CH2F2、C3HF5和CHF3組成的群組中選擇的額外氣體一起使用，并且還使用從He、Ne、Ar和Xe組成的群組中選擇的惰性氣體作為載體氣體。
11.如權(quán)利要求9的方法，其中所述第一蝕刻是在具有微波源的設(shè)備中進(jìn)行的，并且使用CF4和O2。
12.如權(quán)利要求9的方法，其中所述第二蝕刻是在變壓器耦合等離子體(TCP)型設(shè)備中執(zhí)行的。
13.如權(quán)利要求9的方法，其中所述第一蝕刻是通過(guò)在壓力范圍約700mTorr到約1000mTorr的腔體內(nèi)，使用范圍約700W到約1000W的微波功率和范圍約300W到400W的射頻(RF)功率，以及范圍約150SCCM到約250SCCM的CF4和范圍約200SCCM到約400SCCM的O2來(lái)執(zhí)行的。
14.如權(quán)利要求9的方法，其中所述第二蝕刻包含下列步驟在腔體內(nèi)部壓力在約4mTorr到約20mTorr的范圍內(nèi)時(shí)，通過(guò)使用范圍約從30SCCM到約150SCCM的C2F6，及應(yīng)用范圍約從200W到500W的源功率和范圍約從70W到150W的偏置功率進(jìn)行蝕刻；在腔體內(nèi)部壓力在約從4mTorr到15mTorr的范圍內(nèi)時(shí)，通過(guò)使用范圍約從20SCCM到100SCCM的Cl2，范圍約從0SCCM到100SCCM的HBr，和范圍約從0SCCM到100SCCM的O2，及應(yīng)用范圍約從200W到500W的電源功率和范圍約從30W到150W的偏置功率進(jìn)行蝕刻；及在腔體內(nèi)部壓力在約從4mTorr到20mTorr的范圍內(nèi)時(shí)，通過(guò)使用范圍約從30SCCM到150SCCM的C2F6，及應(yīng)用范圍約從20W到500W的電源功率和范圍約從70W到150W的偏置功率進(jìn)行蝕刻。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種半導(dǎo)體器件的制造方法；并且更具體地，一種制造多個(gè)接觸塞的方法，其能夠在通過(guò)使用SAC蝕刻制程形成多個(gè)接觸孔期間，防止自對(duì)準(zhǔn)接觸(SAC)失效，和在執(zhí)行塞隔離制程期間，防止缺陷產(chǎn)生。本發(fā)明防止由化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)制程所造成的Pinocchino缺陷的基本問(wèn)題，并且簡(jiǎn)化根據(jù)該顆粒而執(zhí)行的后續(xù)清潔制程。因此，有可能發(fā)展具有高品質(zhì)和高生產(chǎn)速度的產(chǎn)品，并有可能用回蝕刻制程取代具有高單位制程成本的CMP制程，從而提供增加價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力的效果。
文檔編號(hào)H01L21/768GK1707771SQ200510055489
公開(kāi)日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2005年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月8日
發(fā)明者崔奉浩, 崔益壽 申請(qǐng)人:海力士半導(dǎo)體有限公司