蚀刻方法及其在多层堆叠中形成孔的应用技术

本发明专利技术涉及一种在电介质层堆叠中蚀刻接触孔的方法。该方法可最小化接触孔与邻近的导电结构之间的桥接缺陷。衬底具有导电材料层与有源器件设置在其上。蚀刻终止层覆盖在元件与导电材料层上。接着提供层间电介质层与抗反射覆盖层。利用图形化的光刻胶，蚀刻一孔穿过电介质层堆叠。利用灰化来去除所有但不去除蚀刻终止层与层间电介质层。沉积隔离衬层在层间电介质层、孔的侧壁表面与蚀刻终止层的暴露上表面上。另一个蚀刻去除位于蚀刻终止层的暴露上表面上的隔离衬层，并去除下方的蚀刻终止层，以暴露出导电材料层的上表面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术有关于一种制作接触孔的改进方法，且特别是有关于一种接触孔的制作技术，可减低多晶硅对接触(contact)的桥接缺陷(bridging defects)。
技术介绍
随着集成电路致力于更高层级的集成度，其渐縮的内部尺寸，包括电路 构件的尺寸以及介于电路构件之间的间隔，对高合格率制作努力造成问题。 会发生的一个问题为桥接，其中桥接是导因于设计为电性隔离的相邻构 件(例如金属填充的过孔与接触)之间的非计划且不受欢迎的电性连接。桥接 经常以蚀刻工艺的副产品的状态而发生，其中过孔开口或接触孔(contact holes)垂直地蚀刻在数层电介质材料层的堆叠中。受到蚀刻工艺中固有变化 性，这样的垂直蚀刻也可导致材料遭到横向去除(亦即可造成过孔开口或接触 孔的侧壁的蚀刻)。在相邻结构非常邻近于彼此的地方，该横向蚀刻可在这些 结构之间产生突破点，或者可在这些结构之间形成很薄的电介质墙，以致于 在元件运转期间产生不受欢迎的电性连接(桥)。这类的问题因为会在相邻结构之间造成非计划的导电接合，而导致短路 与元件故障，因此会影响制造合格率。已实施的一种解决桥接问题的方法为缩减过孔开口或接触孔的关键尺寸 (CD)，用以增加隔开过孔开口/接触孔与邻近的导电结构的电介质材料的厚 度，但这样的方法在光掩膜叠置偏移时并不可靠。因此，急需提供一种制作接触孔或过孔开口的工艺，可最小化或消除接 触孔/过孔开口与邻近导电结构之间的桥接。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种提供接触孔及/或过孔开口隔 离衬层的工艺，以减低或消除接触孔/过孔开口的横向蚀刻，进而可减低或消5除相邻导电电路构件之间的不受欢迎的桥接。为了实现上述目的，本专利技术提出一种在多层堆叠中形成孔的方法，至少 包括下列步骤提供一衬底层；提供一导电材料层在衬底层上；提供一蚀刻 终止层在导电材料层上；提供一电介质层在蚀刻终止层上；提供一光刻胶层 在电介质层上，光刻胶层具有一预设图形；进行一第一蚀刻步骤，以去除电 介质层与蚀刻终止层未受到预设图形保护的多个部分，用以形成由预设图形 所定义的一孔穿过电介质层与部分的蚀刻终止层；去除光刻胶层；提供一隔 离衬层在电介质层的一上表面上，隔离衬层还覆盖蚀刻过电介质层的孔的多 个内侧表面与第一蚀刻步骤所暴露出的蚀刻终止层的一上表面；以及进行一 第二蚀刻步骤，以去除隔离衬层位于第一蚀刻步骤所暴露出的蚀刻终止层的 上表面上的部分；其中第二蚀刻步骤暴露出部分的导电材料层。为了实现上述目的，本专利技术还进一步提出一种形成接触孔或过孔开口的 方法，至少包括下列步骤提供一衬底；提供一导电材料层在衬底上；提供 一半导体元件在导电材料层上；提供一多层堆叠，其中多层堆叠至少包括多 个电介质层；提供一图形化光刻胶层在多层堆叠上；进行一第一蚀刻步骤， 以去除这些电介质层的未为图形化光刻胶层保护的多个部分，其中第一蚀刻 步骤形成一孔穿过这些电介质层并终止在多层堆叠的一第一电介质层上或之 中，且第一电介质层直接位于导电材料层上；去除图形化光刻胶层、与这些 电介质层中二者以外的所有电介质层，而留下第一电介质层与一第二电介质 层，且孔穿过第一电介质层与第二电介质层；提供一隔离衬层在第二电介质 层的一上表面上，该隔离衬层还覆盖孔的多个内侧表面与第一蚀刻歩骤所暴 露出的第一电介质层的一上表面；以及进行一第二蚀刻步骤，以去除隔离衬 层位于第一蚀刻步骤所暴露出的第一电介质层的上表面上的部分；其中第二 蚀刻步骤暴露出部分的导电材料层。附图说明本专利技术的上述与其它特征及优点已完整地揭露或加以凸显在下述本专利技术 的较佳实施例配合所附附图所作的详细描述中，其中相同图号代表相同构件， 糾图1是在一传统制作接触的工艺期间的第一阶段结构的剖面图；图2A是图1的结构经蚀刻与去除上方的电介质层与光刻胶层后的剖面图2B是图1的结构的剖面图，其显示出经后续蚀刻光刻胶掩膜未对准 之处后，相邻导电结构的桥接现象；图3是一电介质层堆叠的部分剖面图，其中接触孔已蚀刻在该电介质层 堆叠中；图4是图3的结构经示范隔离衬层沉积后的剖面图5是图4的结构经蚀刻隔离衬层而暴露出下方的接触后的示意图6是利用传统工艺所形成的完整接触的剖面图7是利用所揭露的工艺而形成的完整接触孔的剖面图，其显示出隔离衬层的存在、以及具有关键尺寸比图6的结构的接触孔小的接触孔；以及图8是描述依照本专利技术的一种制造接触孔的工艺的流程图。主要组件符号说明1:堆叠结构2:衬底4:导电材料层6A:栅极结构6B:栅极结构8:氮化硅层10:层间电介质层12:抗反射覆盖层14:电介质抗反射覆盖层16:光刻胶层17:图形18:接触孔19:上表面20:多层堆叠22:衬底层24:导电材料层26:蚀刻终止层28:层间电介质层30:孔32:隔离衬层34:上表面36:侧壁表面38:上表面40:上表面42:接触孔50:步骤60:步骤70:步骤80:步骤90:步骤100:步骤110:歩骤120:步骤 130:步骤140:步骤 150:步骤160:步骤 CD:关键尺寸 D:尺寸具体实施例方式在此所揭露一种在数层电介质层的堆叠中蚀刻接触孔的方法，其中在最 终蚀刻步骤前，在接触孔之处提供有隔离衬层，以减低或消除不受欢迎的横 向蚀刻，其中这样的横向蚀刻若未经检查可能会导致桥接。该隔离衬层可包 括一些合适材料中的任一者。请参照图1，堆叠结构1至少包括衬底2、导电材料层4、栅极结构6A 与6B、氮化硅层8、层间电介质层IO、抗反射覆盖(ARC)层12、电介质抗反 射覆盖(DARC)层14、与图形化光刻胶层16。氮化硅层8的厚度可介于约200 A至约400A。层间电介质层10的厚度可介于约2000A至约2500A。抗反射 覆盖层12的厚度可介于约1500 A至约2000 A。电介质抗反射覆盖层14的厚 度可介于约200 A至约400 A。可利用各向异性蚀刻技术，并根据光刻胶层16中的图形17，而在堆叠 结构1中的所需位置上形成孔(hole)。在图示的实施例中，图形17是一孔洞 (hole),且该孔洞具有约为50 60nm的剖面尺寸D。因此，可利用光刻胶层 16的图形17来形成接触孔18穿过抗反射覆盖层12与电介质抗反射覆盖层 14。进行蚀刻时，可利用氮化硅层8来作为各向异性蚀刻的蚀刻终点。接着，可利用等离子体灰化工艺来去除光刻胶层16，以及残余的电介质 抗反射覆盖层14与抗反射覆盖层12。接下来，可进行第二各向异性蚀刻， 以去除位于先前形成的接触孔18下方的氮化硅层8的部分，而暴露出导电材 料层4的上表面19，以提供完整成型的接触孔18。所形成的结构如图2A所示。如同所能看见的，接触孔18可具有实质三 角形的剖面，且在立体视图中，接触孔18可具有圆锥状外型。接触孔18可 具有约40 nm的关键尺寸CD，其关键尺寸是测量约与多晶硅栅极结构6B的 顶端等高处，其中该处是具有接触对多晶硅桥接的高风险处。可了解的一点 是，由于具有圆锥或三角形的外型，孔的底部的关键尺寸略小于上述所测量8的数值，而孔的顶端的关键尺寸将略大于所测量的数值。图2B所示的结构图示出与传统工艺有关的问题，称之为光刻胶掩膜的些微失准(slight misalignment)会恶化横向蚀刻的问题，而造成其中一个多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在多层堆叠中形成孔的方法，其特征在于，至少包括：　ａ、提供一衬底层；　ｂ、提供一导电材料层在该衬底层上；　ｃ、提供一蚀刻终止层在该导电材料层上；　ｄ、提供一电介质层在该蚀刻终止层上；　ｅ、提供一光刻胶层在该电介质层上，该光刻胶层具有一预设图形；　ｆ、进行一第一蚀刻步骤，以去除该电介质层与该蚀刻终止层未受到该预设图形保护的多个部分，用以形成由该预设图形所定义的一孔穿过该电介质层与部分的该蚀刻终止层；　ｇ、去除该光刻胶层；　ｈ、提供一隔离衬层在该电介质层的一上表面上，该隔离衬层还覆盖蚀刻过该电介质层的该孔的多个内侧表面与该第一蚀刻步骤所暴露出的该蚀刻终止层的一上表面；以及　ｉ、进行一第二蚀刻步骤，以去除该隔离衬层位于该第一蚀刻步骤所暴露出的该蚀刻终止层的该上表面上的部分；　其中该第二蚀刻步骤暴露出部分的该导电材料层。

【技术特征摘要】
US 2007-11-28 11/946,4891、一种在多层堆叠中形成孔的方法，其特征在于，至少包括2、 根据权利要求1所述的在多层堆叠中形成孔的方法，其特征在于，该 隔离衬层是利用一高深宽比工艺来进行沉积，并达成5 10nm的厚度縮减。3、 根据权利要求2所述的在多层堆叠中形成孔的方法，其特征在于，该 第一蚀刻步骤与该第二蚀刻步骤包括多个各向异性蚀刻歩骤。4、 根据权利要求1所述的在多层堆叠中形成孔的方法，其特征在于，还 至少包括提供一抗反射覆盖层在该电介质层上；以及 提供一电介质抗反射覆盖层在该抗反射覆盖层上；其中提供该抗反射覆盖层的步骤与提供该电介质抗反射覆盖层的步骤是 在提供该光刻胶层的步骤前进行。5、 根据权利要求1所述的在多层堆叠中形成孔的方法，其特征在于，该 导电材料层包括硅化镍。6、 根据权利要求5所述的在多层堆叠中形成孔的方法，其特征在于，该 隔离衬层包括一材料，且该材料是选自于由氧化物、氮化硅与氮氧化硅所组 成的一族群。7、 一种在多层堆叠中形成接触孔或过孔开口的方法，其特征在于，至少包括a、 提供一衬底；b、 提供一导电材料层在该衬底上；c、 提供一半导体元件在该导电材料层上；d、 提供一多层堆叠，其中该多层堆叠至少包括多个电介质层；e、 提供一图形化光刻胶层在该多层堆叠上；f、 进行一第一蚀刻步骤，以去除所述电介质层的未被该图形化光刻胶层 保护的多个部分，其中该第一蚀刻步骤形成一孔穿过所述电介质层并终止在 该多层堆叠的一第一电介质层上或之中，且该第一电介质层直接位于该导电 材料层上；g、 去除该图形化光刻胶层、与所述电介质层中二者以外的所有所述电介 质层，而留下该第一电介质层与一第二电介质层，且该孔穿过该第一电介质 层与该第二电介质层；h、 提供一隔离衬层在该第二电介质层的一上表面上，该隔离衬层还覆盖 该孔的多个内侧表面与该第一蚀刻步骤所暴露出的该第一电介质层的一上表 面；以及i、 进行一第二蚀刻步骤，以去除该隔离衬层位于该第一蚀刻步骤所暴露 出的该第一电介质层的该上表面上的部分；其中该第二蚀...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兴伦，林焕哲，陈世昌，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]