專利名稱：形成接觸窗開口的蝕刻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種形成開口的蝕刻方法，特別是涉及一種減少或防止金屬硅化物損傷的形成接觸窗開口的蝕刻方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體元件積集度增加，元件中的圖案與線寬亦逐漸縮小，導(dǎo)致元件中的柵極與導(dǎo)線的接觸電阻增高，產(chǎn)生較長的電阻-電容延遲(RC Delay)，影響元件操作速度。由于金屬硅化物的電阻較多晶硅低，且其熱穩(wěn)定性也比一般內(nèi)連線材料(例如鋁)高，因此為了降低漏極(Drain)與源極(Source)的片電阻(Sheet Resistance)，并確保金屬與半導(dǎo)體元件之間淺結(jié)(Shallow Junction)的完整，可在柵極與源極/漏極和金屬連線的連接接口形成金屬硅化物(Metalsilicide)，以降低柵極與源極/漏極和金屬連線之間的電阻。
傳統(tǒng)方法是在含硅材料層上形成金屬層，經(jīng)熱工藝使覆蓋于含硅材料層上的金屬與硅反應(yīng)形成金屬硅化物；或是直接在含硅材料層上覆蓋金屬硅化物。目前在超大規(guī)模集成電路(VLSI)元件的半導(dǎo)體元件工藝中，廣泛被采用的則是自行對準(zhǔn)金屬硅化物(self-aligned silicide；salicide)的工藝。
金屬硅化物的較常使用材料包括硅化鈦、硅化鈷或硅化鎳等。目前，在線寬65nm或更小線寬的半導(dǎo)體元件中，其金屬硅化物的材料較常使用硅化鎳。然而，于介電層形成開口時，特別是在蝕刻形成接觸窗開口時，會因為使用氧等離子體來移除光致抗蝕劑而導(dǎo)致柵極上的金屬硅化物發(fā)生氧化，進(jìn)而使接觸電阻值增高，甚至導(dǎo)致接觸短路。。
為了解決其述的問題，一種解決方案是避免氧等離子體的使用，而以氮氣/氫氣等離子體來移除光致抗蝕劑。但是，由于氮氣/氫氣等離子體對于光致抗蝕劑的移除效率較差，常存在有令人困擾的光致抗蝕劑殘留物的問題；加上，氮氣/氫氣等離子體常在移除光致抗蝕劑的過程中意外移除部份介電層或造成開口輪廓形狀的改變，而影響整體的表現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的為提供一種于介電層中形成接觸窗開口的蝕刻工藝，可減少或避免金屬硅化物劣化以及提供優(yōu)選電性的接觸插塞。而且，使用本發(fā)明所提供的蝕刻工藝可避免因蝕刻而使開口端角圓化(cornerrounding)或使介電層損傷造成開口輪廓的改變，以得到更佳電性表現(xiàn)的元件。
根據(jù)本發(fā)明的上述及其它目的，提出一種形成接觸窗開口的蝕刻方法，首先提供具有至少例如柵極結(jié)構(gòu)的一元件的基底，于基底上依序形成位于柵極結(jié)構(gòu)上一金屬硅化物層、覆蓋柵極與金屬硅化物層的一保護(hù)層、一間介電層、一掩模層與一圖案化的光致抗蝕劑層。接著，進(jìn)行第一蝕刻步驟以移除未被圖案化的光致抗蝕劑層所覆蓋的間介電層與掩模層而露出保護(hù)層；再進(jìn)行光致抗蝕劑去除步驟，在光致抗蝕劑去除步驟之后，進(jìn)行第二蝕刻步驟以移除暴露出的保護(hù)層，而形成接觸開口。該第二蝕刻步驟選擇性地移除保護(hù)層而露出其下的金屬硅化物層，卻不傷害間介電層或掩模層。
因為金屬硅化物層被保護(hù)層所覆蓋且光致抗蝕劑去除步驟于移除部份保護(hù)層前進(jìn)行，蝕刻形成接觸窗開口的過程中，金屬硅化物層受到保護(hù)而不會損傷或劣化；并且，由于無須考慮金屬硅化物層氧化的問題，所采用的光致抗蝕劑去除步驟可有效率地移除光致抗蝕劑而較無光致抗蝕劑殘留的問題。此外，本發(fā)明還可包括使用掩模層作為第二蝕刻步驟的硬掩模層，可避免因蝕刻而使介電層損傷造成開口輪廓的改變或使開口端角圓化(cornerrounding)。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。


圖1A至圖1F繪示依照本發(fā)明的優(yōu)選實施例的一種形成接觸窗開口的蝕刻工藝的剖面示意圖。
簡單符號說明100基底101a柵氧化層102a多晶硅層
103柵極結(jié)構(gòu)104間隙壁106源極/漏極區(qū)110金屬硅化物層112保護(hù)層120間介電層122第一介電層124蝕刻終止層126第二介電層128掩模層129抗反射層130光致抗蝕劑層132第一開口134第二開口136接觸窗開口140接觸窗具體實施方式
圖1A至圖1F繪示依照本發(fā)明的優(yōu)選實施例，一種形成接觸窗開口的蝕刻工藝的剖面示意圖。
請參照圖1A，首先提供至少包括一元件103的半導(dǎo)體基底100；該基底100僅是示意繪出而省略許多其它元件或構(gòu)造。位于基底100上的元件103例如為一柵極結(jié)構(gòu)具有一柵氧化層101a與一多晶硅層102a。該柵極結(jié)構(gòu)的形成方法可利用于基底100上依序形成一柵氧化層與一多晶硅層(未示)并定義柵氧化層和多晶硅層，以形成柵極結(jié)構(gòu)103。而定義形成柵極結(jié)構(gòu)103的步驟則包括光刻、蝕刻等。此外，可在柵極結(jié)構(gòu)103側(cè)壁形成間隙壁104以及于柵極結(jié)構(gòu)103兩側(cè)的基底100中形成源極/漏極區(qū)106。
為降低電阻值，于柵極結(jié)構(gòu)103上以自行對準(zhǔn)方式形成一金屬硅化物層110。形成方法，例如形成一金屬層(未圖示)覆蓋于在源極/漏極區(qū)106、間隙壁104與柵極結(jié)構(gòu)103的多晶硅層102上。其中形成該金屬層208的材料包括鎳、鉑、鈀或鈷等，再進(jìn)行一熱處理步驟，分別在源極/漏極區(qū)106及多晶硅層102a表面形成自行對準(zhǔn)金屬硅化物層110。形成的自行對準(zhǔn)金屬硅化物層110的材料包括硅化鎳、硅化鈀、硅化鉑或硅化鈷等。
于基底100與位于柵極結(jié)構(gòu)103上的金屬硅化物層110之上依序形成覆蓋柵極與金屬硅化物層的一保護(hù)層112、一間介電層120與一掩模層128。保護(hù)層112共形地覆蓋金屬硅化物層110、間隙壁104與柵極103；保護(hù)層112例如為具有厚度約300-500埃的一氮化硅層。間介電層120位于保護(hù)層112上并覆蓋保護(hù)層112。該間介電層120可以為一單層或多層不同介電層所組成，而具有約4000-6000埃的總厚度。根據(jù)此一優(yōu)選實施例與圖1A所示，間介電層120包括一第一介電層122、一蝕刻終止層124與一第二介電層126，而與一掩模層128依序形成于保護(hù)層112與基底之上。第一介電層122與第二介電層126的材料可以為相同或不同，可使用材料例如包括氧化硅、TEOS-SiO2、磷硅玻璃(PSG)、硼磷硅玻璃(BPSG)或低介電系數(shù)物質(zhì)等；而低介電系數(shù)物質(zhì)例如為聚芳香烴醚(poly arylene ether)、氟化聚芳香烴醚(FLARE)、含氫硅酸鹽類(HSQ)或氟化碳?xì)浠衔锏龋梢孕康姆绞酵坎夹纬?。該蝕刻終止層124可視情況而省略。掩模層128可使用材料例如為氮氧化硅。掩模層128與保護(hù)層112的蝕刻選擇性并不相同。或者，更可在掩模層128上形成一抗反射層(ARC)129。舉例而言，掩模層128的厚度約為300至600埃，而抗反射層129的厚度約為600至1100埃。
參見圖1B，于抗反射層129上形成一圖案化的光致抗蝕劑層130。
參見圖1C，以圖案化的光致抗蝕劑層130作為蝕刻掩模，蝕刻移除未被圖案化的光致抗蝕劑層130所覆蓋的抗反射層129、掩模層128與間介電層120，直到保護(hù)層112暴露出來，而獲得形成于間介電層120的第一開口132(貫穿抗反射層129、掩模層128)?？狗瓷鋵?29、掩模層128與間介電層120例如是以各向異性蝕刻所移除。
參見圖1D，進(jìn)行一光致抗蝕劑移(剝)除步驟來移除剩余的光致抗蝕劑層130。該光致抗蝕劑剝除步驟包括一干蝕刻步驟，而使用的等離子體例如為一等離子體包含氧、氮或氫氣。優(yōu)選情況下，使用氧等離子體作為光致抗蝕劑剝除步驟的等離子體。視情況而定，可在干蝕刻步驟后，還進(jìn)行一濕式清洗步驟以例如一酸液，將可能殘留的光致抗蝕劑或抗反射層129移除。
參見圖1E，在光致抗蝕劑移除之后，再進(jìn)行一干蝕刻步驟，移除暴露出來的保護(hù)層112并于其中形成一第二開口134；而第一132與第二開口134組成一接觸窗開口136，接觸窗開口形成于所欲形成接觸插塞的位置。相對于掩模層，此一干蝕刻步驟對于保護(hù)層有高蝕刻選擇率(亦即對于保護(hù)層的蝕刻速率高于對于掩模層的蝕刻速率)；因此，掩模層128可作為蝕刻硬掩模，而保護(hù)間介電層120在蝕刻過程中不受傷害。優(yōu)選情況下，此一干蝕刻步驟例如為一氮化硅蝕刻步驟，對于氮化硅/氮氧化硅(SiNx/SiON)有高選擇性，比率約為5至10。更重要的是，此一干蝕刻步驟不會氧化或損傷暴露出的金屬硅化物層110。
接著，后續(xù)于基底100之上形成一金屬層(未圖示)并填入接觸窗開口136中，并進(jìn)行一平坦化步驟來移除多余的金屬而得接觸窗(插塞)140，如圖1F所示。而剩余的掩模層128可于平坦化步驟中一并移除。
由上述本發(fā)明的優(yōu)選實施例可知，本發(fā)明因為金屬硅化物層被保護(hù)層所覆蓋且光致抗蝕劑去除步驟于移除部份保護(hù)層前進(jìn)行，蝕刻形成接觸窗開口的過程中，金屬硅化物層受到保護(hù)而不會損傷或劣化。并且，由于無須考慮金屬硅化物層氧化的問題，所采用的光致抗蝕劑去除步驟可有效率地移除光致抗蝕劑而較無光致抗蝕劑殘留的問題。此外，本發(fā)明使用掩模層作為第二蝕刻步驟的硬掩模層，可避免因蝕刻而使介電層損傷造成開口輪廓的改變或使開口端角圓化(corner rounding)。因此，大大改善接觸窗或插塞的電性與可靠度，進(jìn)而提高半導(dǎo)體元件的品質(zhì)與表現(xiàn)。
雖然本發(fā)明以優(yōu)選實施例揭露如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以后附的權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種形成接觸窗開口的蝕刻方法，包括下列步驟提供一基底，該基底具有一柵極結(jié)構(gòu)，其中該柵極結(jié)構(gòu)上覆蓋有一金屬硅化物層，且該金屬硅化物層上方還覆蓋有一保護(hù)層；于該基底之上形成一間介電層；于該間介電層上形成一掩模層；于該掩模層之上形成一圖案化的光致抗蝕劑層；進(jìn)行一第一蝕刻步驟以移除未被該圖案化的光致抗蝕劑層所覆蓋的該間介電層與該掩模層，直到露出該保護(hù)層；進(jìn)行一光致抗蝕劑去除步驟以移除該圖案化的光致抗蝕劑層；以及進(jìn)行一第二蝕刻步驟移除暴露出的該保護(hù)層，以形成接觸窗開口，其中該第二蝕刻步驟選擇性地移除該保護(hù)層而露出其下的該金屬硅化物層，卻不傷害間介電層或掩模層。
2.如權(quán)利要求1所述的形成接觸窗開口的蝕刻方法，其中形成該金屬硅化物層的材料選自于由硅化鎳、硅化鈀、硅化鉑與硅化鈷所組成的族群中。
3.如權(quán)利要求1所述的形成接觸窗開口的蝕刻工藝，其中形成該保護(hù)層的材料包括氮化硅。
4.如權(quán)利要求1所述的形成接觸窗開口的蝕刻方法，其中形成該間介電層的材料選自于由氧化硅、TEOS-SiO2、磷硅玻璃、硼磷硅玻璃與低介電系數(shù)物質(zhì)所組成的族群中。
5.如權(quán)利要求1所述的形成接觸窗開口的蝕刻方法，其中該光致抗蝕劑移除步驟包括使用一干蝕刻步驟且該干蝕刻步驟使用一等離子體包含氧、氮或氫氣。
6.如權(quán)利要求5所述的形成接觸窗開口的蝕刻方法，其中該光致抗蝕劑移除步驟還包括在該干蝕刻步驟之后進(jìn)行一濕式清洗步驟。
7.如權(quán)利要求1所述的，其中在形成圖案化光致抗蝕劑層的步驟之前，還包括于該掩模層上形成一抗反射層。
8.如權(quán)利要求1所述的形成接觸窗開口的蝕刻方法，其中形成該掩模層的材料包括氮氧化硅。
9.如權(quán)利要求3所述的形成接觸窗開口的蝕刻方法，其中該第二蝕刻步驟包括進(jìn)行氮化硅干式蝕刻法。
10.如權(quán)利要求1所述的形成接觸窗開口的蝕刻方法，其中該第一蝕刻步驟包括進(jìn)行各向異性蝕刻。
全文摘要
一種形成接觸窗開口的蝕刻方法。提供具有至少例如柵極結(jié)構(gòu)的一元件的基底，基底上依序形成有一金屬硅化物層、一保護(hù)層、一間介電層、一掩模層與一圖案化的光致抗蝕劑層。蝕刻形成接觸窗開口的過程中，因金屬硅化物層被保護(hù)層所覆蓋且光致抗蝕劑去除步驟于移除部份保護(hù)層前進(jìn)行，金屬硅化物層不會損傷或劣化；且所采用的光致抗蝕劑去除步驟可有效率地移除光致抗蝕劑而較無光致抗蝕劑殘留的問題。
文檔編號H01L21/768GK1885501SQ200510079420
公開日2006年12月27日 申請日期2005年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月21日
發(fā)明者周珮玉 申請人:聯(lián)華電子股份有限公司