半导体元件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种半导体元件及其制造方法，半导体元件的制造方法包括以下步骤：提供基底；在上述基底上形成材料层，上述材料层具有开口；在上述基底上以及上述开口的侧壁上形成第一防护材料层；以及对上述第一防护材料层进行处理，以形成第二防护材料层。上述第二防护材料层的第一表面具有不同于上述第二防护材料层的第二表面(内部)的性质，上述第一表面位于上述第二防护材料层中相对远离上述材料层的一侧。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种半导体元件及其制造方法。
技术介绍
随着半导体元件的集成化，为了达到高密度以及高效能的目标，在制造半导体元件时，倾向形成向上叠层的结构，以更有效利用晶圆面积。因此，具有高深宽比(high aspect ratio)的半导体结构或开口经常出现在小尺寸元件中。在制造上述元件时，为了防止接触窗侧壁产生漏电流，通常会在开口(接触窗开口)的侧壁上形成防护层。然而，在形成防护层之后，在形成防护层时所使用的反应气体，会在开口中形成凝结物。一旦开口的底部的凝结物无法完全被移除而残留下来成为凝结缺陷(condensation defect)将会阻挡后续的刻蚀工艺，使得开口底部的防护层无法完全移除，因而导致盲孔或是造成良率下降。因此，在深宽比高的半导体结构中，如何将防护层形成于开口的侧壁上，避免防护层残留在开口的底部的表面上，为当前所需研究的课题。
技术实现思路
本专利技术提供一种半导体元件的制造方法，其可有效地将防护层形成于具有高深宽比的半导体结构的开口的侧壁上，避免防护层残留在开口的底部的表面上。本专利技术提供一种半导体元件的制造方法。上述半导体元件的制造方法包括以下步骤。提供基底。在上述基底上形成材料层，上述材料层具有开口。在上述基底上以及上述材料层的上述开口的侧壁上形成第一防护材料层。对上述第一防护材料层进行处理，以形成第二防护材料层。上述第二防护材料层的第一表面具有不同于上述第二防护材料层的第二表面的性
质，上述第一表面位于上述第二防护材料层中相对远离上述材料层的一侧。在本专利技术的一实施例中，上述第二防护材料层为复合层。上述复合层包括第一层以及第二层。上述第一层位于上述材料层的上述开口的侧壁上，上述第二层位于上述第一层上。上述第一层的厚度相同于上述第二层。在本专利技术的一实施例中，上述第二防护材料层为复合层。上述复合层包括第一层以及第二层。上述第一层位于上述材料层的上述开口的侧壁上，上述第二层位于上述第一层上。上述第一层的厚度不同于上述第二层。在本专利技术的一实施例中，上述第二防护材料层的材料包括氮化硅、氮氧化硅或其组合。在本专利技术的一实施例中，上述第二防护材料层的材料更包括富硅二氧化硅、掺硼二氧化硅、掺磷二氧化硅、碳氧化硅、氢氧化硅、碳氮氧化硅或其组合。本专利技术又提供一种半导体元件。上述半导体元件包括：基底；材料层，位于上述基底上，上述材料层具有开口；以及多个防护层，位于上述材料层的上述开口的侧壁上。上述防护层的第一表面具有不同于上述防护层的第二表面的性质，上述第一表面位于上述防护层中相对远离上述材料层的一侧。在本专利技术的一实施例中，上述防护层为复合层，且包括：第一层，位于上述材料层的上述开口的侧壁上；以及第二层，位于上述第一层上。上述第二层的疏水性大于上述第一层的疏水性。在本专利技术的一实施例中，上述第二层的氧含量大于上述第一层的氧含量。在本专利技术的一实施例中，上述第一层包括富硅二氧化硅、掺硼二氧化硅、掺磷二氧化硅、碳氧化硅、氢氧化硅、碳氮氧化硅或其组合；上述第二层包括氮化硅、氮氧化硅或其组合。在本专利技术的一实施例中，上述防护层为单层，上述单层的氧含量自上述材料层的上述开口的侧壁起至上述防护层的上述第一表面逐渐递增。在本专利技术的一实施例中，上述半导体元件更包括：势垒层，位于上述防护层上以及上述基底上，上述势垒层的材料包括钛、氮化钛、钽、氮化钽、或其组合。在本专利技术的一实施例中，上述防护层的材料包括氮化硅、氮氧化硅或其组合。基于上述，本专利技术通过对防护材料层进行处理，并使经改质的防护材料层的第一表面(位于防护材料层中相对远离上述材料层的一侧)具有不同于第二表面(内部)的性质，可避免防护层残留在开口的底部，有效地将防护层形成于具有高深宽比的半导体结构的开口的侧壁上，进而防止接触窗侧壁产生漏电流并改善半导体元件的电性表现。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。附图说明图1A至图1E为依照本专利技术的一实施例所绘示的半导体元件的制造方法的剖面示意图。图2A至图2C为依照本专利技术的另一实施例所绘示的半导体元件的制造方法的剖面示意图。【符号说明】10：基底12：刻蚀停止层14：材料层16：第一防护材料层18：第二防护材料层18a、20a：第一层18b、20b：第二层20、26：防护层22：势垒层23：导体插塞24：第三防护材料层S1：第一表面S2：第二表面T：开口具体实施方式图1A至图1E为依照本专利技术的一实施例所绘示的半导体元件的制造方法的剖面示意图。请参照图1A，首先提供基底10。基底10可包括半导体材料、绝缘体材料、导体材料或上述材料的任意组合。基底10的材质例如是选自于由Si、Ge、SiGe、GaP、GaAs、SiC、SiGeC、InAs与InP所组成的群组中的至少一种物质所构成的材质或任何适合用于本专利技术工艺的物理结构。基底10包括单层结构或多层结构。此外，也可使用绝缘层上硅(silicon on insulator，SOI)基底。基底10例如是硅或硅化锗。请再参照图1A，接着在基底10上形成刻蚀停止层12。刻蚀停止层12包括氧化物、氮化物、氮氧化物或其组合。刻蚀停止层12可以是单层或是复合层。单层例如是氮化硅层。复合层例如是包括至少一氧化硅层与至少一氮化硅层。刻蚀停止层12的厚度例如是以上。刻蚀停止层12的形成方法例如是热氧化法、化学气相沉积法或其组合。请再参照图1A，接着在刻蚀停止层12上形成材料层14。材料层14具有开口T。开口T可以是任意长度、宽度、形状的开口。在一实施例中，开口T的最小宽度例如是以上。换言之，开口T具有较大的深宽比。在一实施例中，开口T的深宽比例如是4以上。开口T的剖面可为任意形状，例如是V型、U型、菱形或其组合，但本专利技术不以此为限。在一实施例中，材料层14例如是包括单层或多层介电层而成的结构。在另一实施例中，材料层14也可以是位于晶体管上的介电层。材料层14中的介电层的材料可与刻蚀停止层12的材料相同或相异。材料层14中的介电层的材料可以包括氧化物、氮化物、氮氧化物或是介电常数小于4的低介电常数材料。材料层14中的介电层的形成方法例如是热氧化法或化学气相沉积法。请参照图1B，之后在基底10上以及材料层14的开口T的侧壁上形成第一防护材料层16。第一防护材料层16的材料可与刻蚀停止层12的材料相同或相异。第一防护材料层16的厚度例如是以上，且不会比开口T的最小关键尺寸的一半厚。在一实施例中，第一防护材料层16的形
成方法例如是使二卤硅烷与氨气进行反应，以形成氮化硅。二卤硅烷例如是二氟硅烷、二氯硅烷、二溴硅烷、或其组合。请参照图1C，继而对第一防护材料层16进行处理，以形成第二防护材料层18。值得注意的是，第二防护材料层18的第一表面S1具有不同于第二防护材料层18的第二表面S2的性质。在一实施例中，上述性质包括疏水性。第一表面S1位于第二防护材料层18中相对远离材料层14的一侧。具体而言，第二防护材料层18的第一表面S1的氧含量大于第二防护材料层18的第二表面S2的氧含量。第二表面S2的第二防护材料层18的材料包括氮化硅、氮氧化硅或其组合。在一实施例中，第一表面S1的第二防护材料层18的材料除了上述的氮化硅、氮氧化硅或其组合之外，亦包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体元件的制造方法，包括：提供一基底；在该基底上形成一材料层，该材料层具有一开口；在该基底上以及该材料层的该开口的侧壁上形成一第一防护材料层；以及对该第一防护材料层进行一处理，以形成一第二防护材料层，该第二防护材料层的一第一表面具有不同于该第二防护材料层的一第二表面的性质，该第一表面位于该第二防护材料层中相对远离该材料层的一侧。

【技术特征摘要】
1.一种半导体元件的制造方法，包括：提供一基底；在该基底上形成一材料层，该材料层具有一开口；在该基底上以及该材料层的该开口的侧壁上形成一第一防护材料层；以及对该第一防护材料层进行一处理，以形成一第二防护材料层，该第二防护材料层的一第一表面具有不同于该第二防护材料层的一第二表面的性质，该第一表面位于该第二防护材料层中相对远离该材料层的一侧。2.根据权利要求1所述的半导体元件的制造方法，其中该第二防护材料层为一复合层，该复合层包括：一第一层，位于该材料层的该开口的侧壁上；以及一第二层，位于该第一层上，其中，该第一层的厚度相同于该第二层。3.根据权利要求1所述的半导体元件的制造方法，其中该第二防护材料层为一复合层，该复合层包括：一第一层，位于该材料层的该开口的侧壁上；以及一第二层，位于该第一层上，其中，该第一层的厚度不同于该第二层。4.根据权利要求1所述的半导体元件的制造方法，其中该第二防护材料层的材料包括氮化硅、氮氧化硅或其组合。5.根据权利要求4所述的半导体元件的制造方法，其中该第二防护材料层的材料更包括富硅二氧化硅、掺硼二氧化硅、掺磷二氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：裘元杰，洪士平，陈光钊，陈彦儒，
申请(专利权)人：旺宏电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71