接觸窗的形成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種接觸窗的形成方法，其包括以下步驟：提供基底；形成圖案化的非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層，其中非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層的兩側(cè)露出基底的表面；在基底上形成層間介電層；移除層間介電層的一部分以露出經(jīng)圖案化的非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層；移除經(jīng)圖案化的非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層而形成開口；以及對(duì)開口填充導(dǎo)電材料而形成接觸窗。
【專利說明】接觸窗的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體元件的制造方法，且特別是涉及一種接觸窗的形成方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]非揮發(fā)性存儲(chǔ)器元件由于具有可多次數(shù)據(jù)的存入、讀取、抹除等動(dòng)作，且存入的數(shù)據(jù)在斷電后也不會(huì)消失的優(yōu)點(diǎn)，因此已成為個(gè)人電腦和電子設(shè)備所廣泛采用的一種存儲(chǔ)器元件。
[0003]典型的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器元件，包括多個(gè)選擇晶體管以及多個(gè)存儲(chǔ)單元。存儲(chǔ)單元一般是被設(shè)計(jì)成具有堆疊式柵極(Stacked-Gate)結(jié)構(gòu)，其中包括穿隧介電層、浮置柵極(Floating Gate)、柵間介電層以及控制柵極(Control Gate)。選擇晶體管一般來說具有選擇柵極與柵介電層。為了將這些選擇晶體管電連接至位線，通常在選擇晶體管之間形成開口并在開口中填入導(dǎo)電材料而形成接觸窗，由此使選擇晶體管的選擇柵極與位線電連接。
[0004]然而，為了提高存儲(chǔ)器元件的儲(chǔ)存容量，一般是增加單位體積的存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)單元的數(shù)量。不過，存儲(chǔ)單元的數(shù)量增加使得存儲(chǔ)器中各構(gòu)件更密集。對(duì)于反及柵型存儲(chǔ)器而言，選擇柵極彼此間的距離越來越小。當(dāng)在選擇柵極之間形成接觸窗時(shí)，由于需要形成高寬比很大的接觸窗開口，若使用現(xiàn)有的接觸窗的形成方法，則會(huì)得到具有底切(under cut)或側(cè)蝕(side etch) /弓形(Bowing)輪廓的接觸窗開口，而使得接觸窗的長(zhǎng)軸方向與欲電連接的基底表面并非垂直。此種底切(under cut)或側(cè)蝕(side etch) /弓形(Bowing)輪廓將導(dǎo)致后續(xù)制作工藝中將鎢填入接觸窗開口后，在接觸窗開口中有些部分沒有填滿鎢，在其中產(chǎn)生細(xì)縫(seam)，如此將提高接觸窗的電阻值，造成不利的影響。此外，隨著元件密度縮小，側(cè)蝕(side etch)/瓶狀(Bowling)輪廓的接觸窗會(huì)造成相鄰的選擇柵極或位線接觸窗彼此之間的短路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種接觸窗的形成方法，利用此方法所得到的接觸窗的長(zhǎng)軸方向幾乎與基底表面垂直，且不具有底切或側(cè)蝕/弓形輪廓，因此不容易造成存儲(chǔ)器中隨著尺寸變小所引起的選擇柵極彼此之間以及位線接觸窗彼此之間的短路。
[0006]本發(fā)明提出一種接觸窗的形成方法包括以下步驟:提供基底；形成圖案化的非結(jié)晶碳層(a-c)或旋涂式涂布材料層(S0HM+UL)，其中非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層的兩側(cè)露出基底的表面；在基底上形成層間介電層；移除層間介電層的一部分以露出經(jīng)圖案化的非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層；移除經(jīng)圖案化的非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層而形成開口 ；以及對(duì)開口填充導(dǎo)電材料而形成接觸窗。
[0007]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，還包括在基底上形成至少一層抗反射層。
[0008]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在形成圖案化的非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層之后，在基底上形成層間介電層之前，還包括在基底上形成襯層。
[0009]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，移除層間介電層的一部分以露出經(jīng)圖案化的非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層的方法包括化學(xué)機(jī)械研磨法。
[0010]在本發(fā)明的一實(shí)施例中,旋涂式涂布材料層包括涂布硬掩模(SOHM, spin on hardmask)層以及底層(UL, under la / er)。
[0011]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，層間介電層的材質(zhì)包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
[0012]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，抗反射層的材質(zhì)包括氮氧化硅。
[0013]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，導(dǎo)電材料的材質(zhì)為鶴金屬。
[0014]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，襯層的材質(zhì)包括原子層形成氧化層或氮化硅層。
[0015]本發(fā)明提出一種存儲(chǔ)器的接觸窗的形成方法，包括:提供基底，基底上已形成有多個(gè)存儲(chǔ)器的選擇柵極；在這些選擇柵極之間，形成圖案化的非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層；在基底上形成層間介電層；移除層間介電層的一部分以露出經(jīng)圖案化的非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層；移除經(jīng)圖案化的非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層而形成開口 ；以及對(duì)開口填充導(dǎo)電材料而于這些選擇柵極之間形成接觸窗。
[0016]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，還包括在基底上形成至少一層抗反射層。
[0017]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在這些選擇柵極之間，形成圖案化的非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層之后，在基底上形成層間介電層之前，更包括在基底上形成襯層。
[0018]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，移除層間介電層的一部分至露出經(jīng)圖案化的非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層的方法包括化學(xué)機(jī)械研磨法。
[0019]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在這些選擇柵極之間，形成圖案化的非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層包括:在基底上形成非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層；以及圖案化非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層，使經(jīng)圖案化的非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層位于這些選擇柵極之間。
[0020]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該旋涂式涂布材料層包括涂布硬掩模(S0HM層，spin onhard mask)以及底層(UL，Under layer,)。
[0021]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，層間介電層的材質(zhì)包括自旋涂布氧化硅(S0D)、硼磷氧化硅(BPSG)。
[0022]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，抗反射層的材質(zhì)包括氮氧化硅。
[0023]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，導(dǎo)電材料的材質(zhì)為鎢金屬。
[0024]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，襯層的材質(zhì)包括原子層形成氧化層或氮化硅層。
[0025]本發(fā)明的接觸窗的形成方法所制造出的接觸窗，其長(zhǎng)軸方向幾乎與基底表面垂直，且不具有底切以及側(cè)蝕的現(xiàn)象，因此改善存儲(chǔ)器中隨著尺寸變小所引起的選擇柵極彼此之間以及位線接觸窗彼此之間的短路。
[0026]基于上述，本發(fā)明的接觸窗的形成方法不僅適用于存儲(chǔ)器中接觸窗的形成，也適用于一般半導(dǎo)體制作工藝中接觸窗的形成，而且所形成的接觸窗，其長(zhǎng)軸方向幾乎與基底表面垂直，且不具有底切或側(cè)蝕/弓形輪廓，因此不容易造成存儲(chǔ)器中隨著尺寸變小所引起的選擇柵極彼此之間以及位線接觸窗彼此之間的短路。
[0027]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附附圖作詳細(xì)說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】[0028]圖1A至圖1D是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所繪示的存儲(chǔ)器的接觸窗的形成方法的剖面示意圖；
[0029]圖2A至圖2D是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例所繪示的接觸窗的制造方法的剖面流程圖。
[0030]主要元件符號(hào)說明
[0031]100 > 200:某底
[0032]110:存儲(chǔ)器
[0033]120:選擇晶體管
[0034]122:柵介電層
[0035]124:選擇柵極
[0036]130:存儲(chǔ)單元
[0037]132:穿隧介電層
[0038]134:浮置柵極
[0039]136:柵間介電層
[0040]138:控制柵極
`[0041]140:非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層
[0042]150:抗反射層
[0043]151:多層抗反射層
[0044]152:底層抗反射層
[0045]160:襯層
[0046]170:層間介電層
[0047]180:開口
[0048]190:接觸窗
【具體實(shí)施方式】
[0049]本發(fā)明提供一種接觸窗的形成方法，以下以存儲(chǔ)器制作工藝為例，進(jìn)行說明。
[0050]圖1A至圖1D是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所繪示的存儲(chǔ)器的接觸窗的形成方法的剖面示意圖。
[0051]請(qǐng)參照?qǐng)D1A，首先提供基底100，基底100上已形成有存儲(chǔ)器110，舉例而言，存儲(chǔ)器110例如為「反或」(NOR)型以及「反及」(NAND)型存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器110包括多個(gè)選擇晶體管120以及多個(gè)存儲(chǔ)單元130。選擇晶體管120包括柵介電層122以及選擇柵極124。存儲(chǔ)單元130包括穿隧介電層132、浮置柵極134、柵間介電層136以及控制柵極138。
[0052]接著，在基底100上形成非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層140。非結(jié)晶碳層的形成方法可以采用例如化學(xué)氣相沉積法等公知的方法。旋涂式涂布材料層的形成方法可以采用例如旋涂法。旋涂式涂布材料層包括SOHM層以及底層(UL)。SOHM層包含硅、碳、氫、氧的有機(jī)材料，其中的硅的含量為15%飛0%，碳、氫以及氧的總含量為40%~85%。SOHM層的厚度為30nnT80nm。底層中，碳的含量為40%~70%，氫的含量為30%~70%，氧的含量為2%~10%。底層的厚度為120nnT800nm。具體而言，旋涂式涂布材料層的材質(zhì)例如是信越化學(xué)公司制的旋涂式涂布材料(商品名:S0HM:SHB系列(例如:SHBA940), UL:0DL系列(例如:0DL101))或日產(chǎn)化學(xué)公司制的旋涂式涂布材料(商品名SOHM = NCH系列，UL = NCA系列)。非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層140所形成的厚度可視欲形成的接觸窗的高度而適宜選擇。
[0053]接著，請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D1A，在基底100上，可視需要形成至少一層抗反射層150。抗反射層150的形成方法并無限制，可根據(jù)抗反射層150的材質(zhì)而適宜選擇。在一實(shí)施例中，抗反射層150包括多層抗反射層151以及底層抗反射層152，其中底層抗反射層152形成于多層抗反射層151上。多層抗反射層151的材質(zhì)例如是氮氧化硅或碳化硅。形成多層抗反射層151的方法例如是化學(xué)氣相沉積法。底層抗反射層152的材質(zhì)例如為Nissan ARC176。形成底層抗反射層152的方法例如為旋涂法或輥涂法。
[0054]然后，請(qǐng)參照?qǐng)D1B，圖案化非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層140，使經(jīng)圖案化的該非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層140位于這些選擇晶體管120之間。圖案化非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層140的方法并無特別限定，可使用例如光刻法等。在一實(shí)施例中，在選擇晶體管120之間且在底層抗反射層152上形成光致抗蝕劑(未圖示)，以定義并且保護(hù)欲形成接觸窗的位置，然后進(jìn)行曝光，并對(duì)沒有光致抗蝕劑覆蓋的底層抗反射層152、多層抗反射層151以及非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層140進(jìn)行蝕刻，接著去除光致抗蝕劑以及底層抗反射層152，從而得到經(jīng)圖案化的非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層140。此時(shí)，多層抗反射層151可不去除而留在非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層140上，等到后述移除層間介電層的一部分時(shí)在一并去除。如此一來可以減少制作工藝步驟而降低成本。
[0055]之后，請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D1B，為了使所形成的接觸窗與后述的層間介電層之間具有更高的絕緣性，在基底100上可形成襯層160。襯層160例如為氧化層或氮化硅層。襯層160的形成方法例如是原子層形成法。所形成的襯層160覆蓋在基底100、經(jīng)圖案化的非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層140以及多層抗反射層151上。
[0056]接著，請(qǐng)參照?qǐng)D1C，在基底100上形成層間介電層170。層間介電層170的材質(zhì)例如是自旋涂布氧化硅(S0D)、硼磷氧化硅(BPSG)。所形成的層間介電層170的表面必須高于經(jīng)圖案化的非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層140。然后，移除層間介電層170的一部分以露出經(jīng)圖案化的非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層140。移除層間介電層170的一部分的方法可利用例如化學(xué)機(jī)械研磨法等來進(jìn)行。詳細(xì)而言，利用化學(xué)機(jī)械研磨法自層間介電層170的表面開始研磨，一直研磨到經(jīng)圖案化的非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層140露出表面。在此階段中，由于多層抗反射層151位于經(jīng)圖案化的非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層140上，因此在經(jīng)圖案化的非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層140露出表面之前，多層抗反射層151已被去除。
[0057]之后，請(qǐng)參照?qǐng)D1D，移除經(jīng)圖案化的非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層140而形成開口 180。移除的方法并無特別限定，可以利用例如濕蝕刻法或干蝕刻法進(jìn)行移除，其中干蝕刻法例如是等離子體蝕刻法或反應(yīng)式離子蝕刻法。若使用濕蝕刻法，則較佳為選擇容易對(duì)非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層140蝕刻而不容易對(duì)襯層160或?qū)娱g介電層170蝕刻的蝕刻液。接著，對(duì)開口 180填充導(dǎo)電材料而形成接觸窗190。填充導(dǎo)電材料的方法例如是物理氣相沉積法、化學(xué)氣相沉積法、濺鍍法、蒸鍍法等。導(dǎo)電材料例如是鎢金屬。所形成的接觸窗190的長(zhǎng)軸方向與基底表面的夾角大致呈90度。而且，接觸窗190中的細(xì)縫(seam)形成的高度會(huì)低于選擇柵極124的頂端。為了提高所填充的導(dǎo)電材料與基底100、襯層160或?qū)娱g介電層170之間的附著力，可在對(duì)開口 180填充導(dǎo)電材料之前，在基底100上形成粘著層(未圖示)。此粘著層的材質(zhì)例如是鈦金屬或鉻金屬等。
[0058]本發(fā)明利用非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層定義出欲形成接觸窗的位置，然后再移除非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料而形成開口，最后在開口中填入導(dǎo)體材料以形成接觸窗。所制造出的接觸窗，其長(zhǎng)軸方向幾乎與基底表面垂直，且不具有底切或側(cè)蝕/弓形輪廓，因此不容易造成存儲(chǔ)器中隨著尺寸變小所引起的選擇柵極彼此之間以及位線接觸窗彼此之間的短路。
[0059]以上是將本發(fā)明的接觸窗的形成方法應(yīng)用在存儲(chǔ)器中的接觸窗的形成，然而本發(fā)明不限于此，本發(fā)明的接觸窗的形成方法也可用于一般半導(dǎo)體制作工藝中接觸窗的形成。
[0060]圖2A至圖2D是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例所繪示的接觸窗的制造方法的剖面流程圖。
[0061]圖2A至圖2D中，與上述實(shí)施例相同的構(gòu)件賦予相同的兀件符號(hào),相同兀件符號(hào)的構(gòu)件表示可具有相同的材質(zhì)與功能。本發(fā)明的另一實(shí)施例的接觸窗的制造方法包括以下步驟:提供基底200 ;形成圖案化的非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層140，其中非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層140的兩側(cè)露出基底200的表面；在基底200上形成層間介電層170 ;移除層間介電層170的一部分以露出經(jīng)圖案化的非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層140 ;移除經(jīng)圖案化的非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層140而形成開口 180 ;以及對(duì)開口 180填充導(dǎo)電材料而形成接觸窗190。
[0062]基底200可使用例如已形成有半導(dǎo)體元件的基板。形成非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層140的區(qū)域可根據(jù)欲形成接觸窗的位置而適宜選擇。
[0063]基于上述，本發(fā)明的接觸窗的形成方法不僅適用于存儲(chǔ)器中接觸窗的形成，也適用于一般半導(dǎo)體制作工藝中接觸窗的形成，而且所形成的接觸窗，其長(zhǎng)軸方向幾乎與基底表面垂直，且不具有細(xì)縫以及底切或側(cè)蝕/弓形輪廓，因此不容易造成存儲(chǔ)器中隨著尺寸變小所引起的選擇柵極彼此之間以及位線接觸窗彼此之間的短路。
[0064]雖然結(jié)合以上實(shí)施例揭露了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中熟悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以附上的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種接觸窗的形成方法，包括: 提供一基底； 形成圖案化的一非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層，其中該非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層的兩側(cè)露出該基底的表面； 在該基底上形成一層間介電層； 移除該層間介電層的一部分以露出經(jīng)圖案化的該非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層； 移除經(jīng)圖案化的該非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層而形成一開口 ；以及 對(duì)該開口填充一導(dǎo)電材料而形成一接觸窗。
2.如權(quán)利要求1所述的接觸窗的形成方法，還包括在該基底上形成至少一層抗反射層。
3.如權(quán)利要求1所述的接觸窗的形成方法，其中在形成圖案化的該非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層之后，在該基底上形成該層間介電層之前，還包括在該基底上形成一襯層。
4.如權(quán)利要求1所述的接觸窗的形成方法，其中移除該層間介電層的一部分以露出經(jīng)圖案化的該非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層的方法包括化學(xué)機(jī)械研磨法。
5.如權(quán)利要求1所述的接觸窗的形成方法，其中該旋涂式涂布材料層包括涂布硬掩模(SOHM)層以及底層(UL)。
6.如權(quán)利要求1所述的接觸窗的形成方法，其中該層間介電層的材質(zhì)包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。`
7.如權(quán)利要求2所述的接觸窗的形成方法，其中該抗反射層的材質(zhì)包括氮氧化硅。
8.如權(quán)利要求1所述的接觸窗的形成方法，其中該導(dǎo)電材料的材質(zhì)為鎢金屬。
9.如權(quán)利要求3所述的接觸窗的形成方法，其中該襯層的材質(zhì)包括原子層形成氧化層或氮化硅層。
10.一種存儲(chǔ)器的接觸窗的形成方法，包括: 提供一基底，該基底上已形成有多個(gè)存儲(chǔ)器的選擇柵極； 在該些選擇柵極之間，形成圖案化的一非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層； 在該基底上形成一層間介電層； 移除該層間介電層的一部分以露出經(jīng)圖案化的該非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層； 移除經(jīng)圖案化的該非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層而形成一開口 ；以及 對(duì)該開口填充一導(dǎo)電材料而于該些選擇柵極之間形成一接觸窗。
11.如權(quán)利要求10所述的存儲(chǔ)器的接觸窗的形成方法，還包括在該基底上形成至少一層抗反射層。
12.如權(quán)利要求10所述的存儲(chǔ)器的接觸窗的形成方法，其中在該些選擇柵極之間，形成圖案化的該非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層之后，在該基底上形成該層間介電層之前，還包括在該基底上形成一襯層。
13.如權(quán)利要求10所述的存儲(chǔ)器的接觸窗的形成方法，其中移除該層間介電層的一部分至露出經(jīng)圖案化的該非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層的方法包括化學(xué)機(jī)械研磨法。
14.如權(quán)利要求10所述的存儲(chǔ)器的接觸窗的形成方法，其中在該些選擇柵極之間，形成圖案化的該非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層包括: 在該基底上形成該非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層；以及圖案化該非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層，使經(jīng)圖案化的該非結(jié)晶碳層或旋涂式涂布材料層位于該些選擇柵極之間。
15.如權(quán)利要求10所述的存儲(chǔ)器的接觸窗的形成方法，其中該旋涂式涂布材料層包括涂布硬掩模(SOHM)層以及底層(UL)。
16.如權(quán)利要求10所述的存儲(chǔ)器的接觸窗的形成方法，其中該層間介電層的材質(zhì)包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
17.如權(quán)利要求11所述的存儲(chǔ)器的接觸窗的形成方法，其中該抗反射層的材質(zhì)包括氮氧化硅。
18.如權(quán)利要求10所述的存儲(chǔ)器的接觸窗的形成方法，其中該導(dǎo)電材料的材質(zhì)為鎢金屬。
19.如權(quán)利要求12所述的接觸窗的形成方法，其中該襯層的材質(zhì)包括原子層形成氧化層或氮化硅層。
【文檔編號(hào)】H01L21/768GK103531532SQ201210249302
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2012年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月3日
【發(fā)明者】謝榮源, 陳仕錫, 韓敬仁 申請(qǐng)人:力晶科技股份有限公司