CN1244727A - 形成自对准接触的方法 - Google Patents
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Abstract
一种形成自对准接触的方法,包括:在包括第一自对准接触焊盘的第一绝缘层上形成第二绝缘层,在第二绝缘层上形成导电结构,在导电结构的两侧壁形成第二自对准接触焊盘。用相对于第二绝缘层有腐蚀选择性的材料层覆盖导电结构,第二与第一自对准接触焊盘电连接。于是,用双层形成了自对准接触焊盘。因此可防止由未对准引起的短路失效,并且保证与存储器节点的未对准裕度。
Description
本发明涉及制造半导体器件的方法，特别涉及形成DRAM(动态随机存取存储器)的自对准接触的方法。
DRAM(动态随机存取存储器)的高集成化导致存储器单元节距尺寸减小。因此，在吉比特(Gigabit)DRAM和更小的DRAM的制造工艺中保证未对准的裕度(margin)是极为重要的。
由于光刻技术和腐蚀技术的限制，最重要和最困难的是在形成存储器单元的过程中确保存储器节点(node)接触与栅电极、位线和存储器节点的未对准裕度。
参照图1A，在半导体衬底10上形成浅沟槽隔离12，限定有源区和无源区。在有源区上形成导电层(即栅电极)。栅电极有在多晶硅层上层叠多晶硅硅化物层的结构。用氮化物间隔层覆盖栅电极的上表面和两侧壁。形成第一氧化物层14作为绝缘层，以覆盖包括沟槽隔离12在内的半导体衬底10。
然后，进行自对准接触(以下称为SAC)工艺。亦即，利用接触孔形成掩模，腐蚀有源区上的第一氧化物层14，形成焊盘(pad)形成接触孔。在用多晶硅层填充接触孔之后，用CMP(化学机械研磨)工艺使多晶硅层平面化以与第一氧化物层14共面。结果，形成与半导体衬底10电连接的存储器节点接触焊盘16。同时在下列工艺中形成使位线与半导体衬底10连接的位线接触焊盘(未示出)。
参照图1B，在包括存储器节点接触焊盘16的第一氧化物层14上形成第二氧化物层18。第二氧化物层由例如厚度约为1000埃的P-TEOS(等离子体四乙氧基氧硅烷)构成。利用接触孔形成掩模，腐蚀第二氧化物层18，以形成位线接触孔(未示出)。
形成通过位线接触孔与接触焊盘电连接的位线20。在包括位线20的第二氧化物层18上顺序形成第三氧化物层22.氮化物层24和第四氧化物层。当按下列工艺形成电容器介质膜时，产生氧气，于是氧化位线20。氮化层24可抑制位线20的氧化。第二氧化物层18，第三氧化物层22，氮化物层24和第四氧化物层26的总厚度约为6000埃。
参照图1C，利用接触孔形成掩模，顺序腐蚀第四绝缘层26，氧化物层24，第三绝缘层22和第二绝缘层18直至存储器节点接触焊盘16的上表面。于是形成存储器节点接触孔27。如果掩模未对准，那么在位线与下列工艺中所形成的存储器节点接触之间可能产生短路。
参照图1D，在包括上述存储器节点接触孔27的第四氧化物层26上形成象存储器节点高度那样高的存储器节点形成导电层。利用存储器节点形成掩模，构图导电层，形成与存储器节点接触焊盘16电连接的存储器节点30。
当腐蚀第二氧化物层18形成位线接触孔时，氧化物层的腐蚀厚度相对较薄(约1000埃)，并且一形成接触焊盘，就形成位线。因此，对准接触焊盘并不困难。
可是，在存储器节点接触28的腐蚀中，氮化物层的腐蚀厚度较厚(约6000埃)。因此，在对准中难以保证未对准的存储器节点。
0.15的节距要求存储器节点接触的顶部在100nm以上和底部在80nm以上。由于考虑到不开孔(not-open)而较厚地(6000埃以上)腐蚀绝缘层并完全地过腐蚀，因而可增加顶部的临界尺寸。所以，在流行的腐蚀技术中，存储器节点接触与栅电极的未对准通常在40nm以下，与位线的未对准也在40nm以下，而与存储节点在20nm以下。
本发明的目的在于提供一种形成自对准接触的方法，该方法可抑制由栅电极未对准产生的短路失效并保证存储器节点接触与存储器节点的未对准裕度。
按照本发明的目的，在形成晶体管的半导体衬底上形成第一绝缘层。贯穿第一绝缘层，形成与半导体衬底电连接的第一自对准接触焊盘。在包括第一自对准接触焊盘的第一绝缘层上形成第二绝缘层。在第二绝缘层上形成导电结构，用相对于第二绝缘层有腐蚀选择性的材料层覆盖导电结构。在包括位线的第二绝缘层上形成第三绝缘层。顺序腐蚀第三绝缘层和第二绝缘层直至第一自对准接触焊盘的上表面，从而形成第一开口。形成通过第一开口与第一自对准接触焊盘电连接的第二自对准接触焊盘。在包括第二自对准接触焊盘的第三绝缘层上形成第四绝缘层。腐蚀第四绝缘层直至第二自对准接触焊盘的上表面，从而形成第二开口。最后，形成通过第二开口与第二自对准接触焊盘电连接的存储器节点。
按照本发明的目的，在形成晶体管的半导体衬底上形成第一绝缘层。贯穿第一绝缘层，形成与半导体衬底电连接的第一自对准接触焊盘。在包括第一自对准接触焊盘的第一绝缘层上形成第二绝缘层。在第二绝缘层上形成导电结构。用相对于第二绝缘层有腐蚀选择性的材料层覆盖导电结构。用光刻胶图形作掩模腐蚀第二绝缘层的一部分直至第一自对准接触焊盘的上表面。在该部分中形成自对准接触焊盘。在半导体衬底的整个表面上形成焊盘形成导电层。使导电层平面化直至材料层的上表面。用光刻胶图形作掩模构图导电层，形成与第一自对准接触焊盘电连接的第二自对准接触焊盘。在包括第二自对准接触焊盘的第二绝缘层上形成第三绝缘层。腐蚀第三绝缘层直至第二自对准接触焊盘的上表面，从而形成开口。形成通过开口与第二自对准接触焊盘电连接的存储器节点。
本发明的自对准接触包括：其中形成晶体管的半导体衬底；在半导体衬底上由多层形成的接触焊盘，接触焊盘与半导体衬底电连接；和使接触焊盘绝缘的绝缘层。
结合附图通过阅读下列详细说明，将更明了本发明的上述和其它特征以及各方案。
图1A-1D是表示沿与字线平行的方向剖取的且用于形成自对准接触的现有方法的工艺步骤的流程图；
图2A-2F是表示沿与字线平行的方向剖取的且按第一实施例的用于形成自对准接触方法的工艺步骤的流程图；
图3A-3F是表示沿与字线平行的方向剖取的且按第二实施例的用于形成自对准接触方法的工艺步骤的流程图；
图4是表示沿与位线平行的方向剖取的且按第一实施例的自对准接触的剖面图；
图5和图6是表示沿与位线平行的方向剖取的且按第二实施例的自对准接触的剖面图。
下面结合本发明的优选实施例参照附图详细说明本发明。(第一实施例)
在优选实施例的自对准接触中，在半导体衬底100上形成有源区和无源区。在半导体衬底100上多层地形成自对准接触焊盘106和118，以便与有源区电连接。用绝缘层104、108、116和120使自对准接触焊盘106和118绝缘。
参照图2A，在半导体衬底100上形成限定有源区和无源区的沟槽隔离102。在半导体衬底100上的栅电极氧化物层上形成栅电极形成导电层(未示出)。该导电层有在多晶硅层上层叠硅化物层的结构。在导电层上形成氮化物掩模层。利用栅电极形成掩模，顺序腐蚀氮化物掩模层和导电层，形成栅电极(未示出)。
在包括栅电极的半导体衬底100上形成氮化物层。深腐蚀氮化物层，在栅电极的两侧壁上形成栅电极间隔层(未示出)。该栅电极间隔层在形成接触焊盘的下列工艺中可防止焊盘一栅电极的短路。
在包括栅电极的半导体衬底100上形成用作层间绝缘膜的第一氧化物层104。用光刻胶图形作掩模，腐蚀栅电极两侧的第一氧化物层104，形成接触孔。在包括接触孔的第一氧化物层104上淀积例如多晶硅层之后，用CMP(化学机械研磨)工艺使多晶硅层和第一氧化物层104平面化。然后，形成与半导体衬底100电连接的第一自对准接触焊盘106。氮化物掩模层用作腐蚀中止层。
在包括第一自对准接触焊盘106的第一氧化物层104上形成第二氧化物层108。第二氧化物层108由P-TEOS(等离子体原硅酸四乙酯)构成。利用位线接触孔形成掩模，腐蚀第二氧化物层108直至第一自对准接触焊盘106的上表面，从而形成位线接触孔(未示出)。
在包括位线接触孔的第二氧化物层108上顺序形成位线形成导电层110和氮化物掩模层111。导电层110有在TiN层上层叠W层或在多晶硅层上层叠硅化物层的结构。氮化物层111由SiN构成并在下列工艺中用作腐蚀中止层。
利用位线形成掩模113，顺序腐蚀氮化物掩模层111和导电层110，如图2B所示，形成通过位线接触与第一自对准接触焊盘106电连接的位线。在包括位线112的第二氧化物层108上形成氮化物层114。用深腐蚀工艺各向异性地腐蚀氮化物层114，在位线112两侧壁上形成位线间隔层114。该位线间隔层可防止在位线导电层与用下列工艺形成的存储器节点之间的桥接，并抑制在位线与用下列工艺形成的接触焊盘之间的绝缘。在包括位线112的第二氧化物层108上形成第三绝缘层116。
参照图2C和图4，用光刻胶图形117和掩模111(图4中未示出)作掩模，顺序腐蚀第三氧化物层116和第二氧化物层108直至第一自对准接触焊盘106的上表面。然后，形成接触孔。通过线(line)型(图2C中所示)或用光刻胶层图形作掩模形成接触孔的接触型(未示出)实施使用接触孔的方法。
用灰化(ashing)工艺去除接触孔形成掩模117。在用多晶硅层填充接触孔之后，用CMP工艺使多晶硅平面化直至氮化物掩模层的上表面。然后，如图2D所示，形成与第一自对准接触焊盘106电连接的第二自对准接触焊盘。
参照图2E，在包括第二自对准接触焊盘118的第三氧化物层116上形成第四氧化物层120。形成厚度为约1000至2000埃的第四氧化物层120。利用接触形成掩模，腐蚀第四氧化物层120直至第二自对准接触焊盘118的上表面。然后，形成存储器节点接触孔121。为了抑制不开口和保证与存储器节点的未对准裕度，用于形成存储器节点接触孔121的腐蚀厚度必须将6000埃减至1000-2000埃。
简单地说，在优选实施例中用双层形成自对准接触焊盘。因此，可防止产生由未对准同时形成存储器节点接触孔所引起的存储器节点接触-位线-栅电极的桥接。并且，绝缘层的腐蚀厚度被减小，以抑制不开口和获得所要求的接触的临界尺寸。结果，能够保证与存储器节点的未对准。
参照图2F，在包括存储器节点接触孔121的第四绝缘层120上形成存储器节点形成导电层之后，利用存储器节点形成掩模腐蚀该导电层。然后，形成与存储器节点接触122电连接的存储器节点124。(第二实施例)
参照图3A，对位线形成工艺来说，实施与第一实施例相同的工艺，因此在第二实施例中省略其说明。
在包括位线的第二氧化物层208上形成氮化物层214。用深腐蚀工艺各向异性地腐蚀氮化物层214，在位线212的两侧壁上形成位线间隔层214。
参照图3B和图5，用上述光刻胶图形215和氮化物掩模层211作掩模，去除第二氧化物层208直至第一自对准接触焊盘206的上表面，同时保留用于形成自对准接触焊盘的部分。
参照图3C，在第一自对准接触焊盘206和包括位线212的第二氧化物层208上，形成自对准接触焊盘形成多晶硅层。此后，用CMP工艺使多晶硅层平面化直至氮化物掩模层211的上表面。
参照图3D和图6，利用自对准接触焊盘形成掩模，去除除与第一自对准接触焊盘206电连接的第二自对准接触焊盘216之外的导电层。
参照图3E，在半导体衬底200的整个表面上形成第三氧化物层218之后，用CMP工艺使第三氧化层218平面化。在CMP工艺之后，保留在位线212上的第三氧化物层218的厚度在约1000至2000埃的范围。利用存储器节点接触孔形成掩模，腐蚀第三氧化物层218直至第二自对准接触焊盘216的上表面。然后，形成存储器节点接触孔219。
参照图3F，在包括上述接触孔219的第三氧化物层218上形成存储器节点形成导电层。随后，利用存储器节点形成掩模，构图导电层，形成与存储器节点接触220电连接的存储器节点。
在本发明中用多层形成自对准接触焊盘。因此，接触与栅电极和位线是自对准的，从而防止由未对准引起的短路失效。并且，腐蚀厚度被减小同时腐蚀氧化物层，形成存储器节点接触孔，因而可抑制不开口和减小存储器节点接触的临界尺寸。结果，可保证对存储器节点的未对准裕度。
具体参照优选实施例已详细说明了本发明，但应理解，在本发明的精神和范围内可进行各种改变和修改。
Claims (7)
1.一种形成自对准接触的方法，包括下列步骤：
在形成晶体管的半导体衬底上形成第一绝缘层；
贯穿所述第一绝缘层，以形成与所述半导体衬底电连接的第一自对准接触焊盘；
在包括所述第一自对准接触焊盘的所述第一绝缘层上形成第二绝缘层；
在所述第二绝缘层上形成导电结构，用相对于所述第二绝缘层有腐蚀选择性的材料层覆盖所述导电结构；
在包括所述位线的所述第二绝缘层上形成第三绝缘层；
顺序腐蚀所述第三绝缘层和所述第二绝缘层直至所述第一自对准接触焊盘的上表面，从而形成第一开口；
形成通过所述第一开口与所述第一自对准接触焊盘电连接的第二自对准接触焊盘；
在包括所述第二自对准接触焊盘的所述第三绝缘层上形成第四绝缘层；
腐蚀所述第四绝缘层直至所述第二自对准接触焊盘的上表面，从而形成第二开口；以及
形成通过所述第二开口与所述第二自对准接触焊盘电连接的存储器节点。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述第一、所述第二、所述第三和所述第四绝缘层由氧化物构成和所述材料层由氮化硅构成。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述第四绝缘层的厚度形成为约1000至2000埃。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述导电结构是位线。
5.一种形成自对准接触的方法，包括下列步骤：
在形成晶体管的半导体衬底上形成第一绝缘层；
贯穿所述第一绝缘层，以形成与所述半导体衬底电连接的第一自对准接触焊盘；
在包括所述第一自对准接触焊盘的所述第一绝缘层上形成第二绝缘层；
在所述第二绝缘层上形成导电结构，用相对于所述第二绝缘层有腐蚀选择性的材料层覆盖所述导电结构；
用光刻胶图形作掩模腐蚀所述第二绝缘层的一部分直至所述第一自对准接触焊盘的上表面，在所述部分中形成自对准接触焊盘；
在所述半导体衬底的整个表面上形成焊盘形成导电层；
使所述导电层平面化直至所述材料层的上表面；
用光刻胶图形作掩模构图所述导电层，形成与所述第一自对准接触焊盘电连接的第二自对准接触焊盘；
在包括所述第二自对准接触焊盘的所述第二绝缘层上形成第三绝缘层；
腐蚀所述第三绝缘层直至所述第二自对准接触焊盘的上表面，从而形成开口；以及
形成通过所述开口与所述第二自对准接触焊盘电连接的存储器节点。
6.一种自对准接触，该自对准接触包括：
其中形成晶体管的半导体衬底；
在所述半导体衬底上所形成的具有多层的接触焊盘，接触焊盘与所述半导体衬底电连接；和
使所述接触焊盘绝缘的绝缘层。
7.根据权利要求6的自对准接触，其特征在于，所述接触焊盘是由双层形成的。
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