CN1929095A

CN1929095A - 开口的形成方法

Info

Publication number: CN1929095A
Application number: CNA2005101026122A
Authority: CN
Inventors: 杨大弘
Original assignee: Macronix International Co Ltd
Current assignee: Macronix International Co Ltd
Priority date: 2005-09-06
Filing date: 2005-09-06
Publication date: 2007-03-14

Abstract

一种开口的形成方法，此方法先提供基底，此基底上已形成有至少一元件结构。然后，在基底上形成介电层覆盖此元件结构。之后，在介电层上形成图案化的硅化金属层。接着，以图案化的硅化金属层为蚀刻罩幕蚀刻介电层，以形成至少一开口，而暴露出对应的元件结构。

Description

开口的形成方法

技术领域

本发明是有关于一种半导体制程，且特别是有关于一种蚀刻介电层的方法、开口的形成方法以及双重金属镶嵌制程(Dual Damascene)。

背景技术

微影蚀刻制程是半导体制程中十分重要的一环，其中微影制程的目的是在欲图案化的材料层上方形成图案化的光阻层，而蚀刻制程则是以图案化的光阻层为罩幕蚀刻暴露出的材料层，以得到图案化的材料层。由于光阻层在蚀刻制程中仍会受到侵蚀，所以光阻层的厚度常须随蚀刻制程的要求而增加，以免在蚀刻制程中被蚀穿而使欲保留部分的材料层受到破坏。

然而，由于微影制程的解析度随光阻层的厚度增加而下降，因此对于一些需要形成较深开口的制程而言，例如：镶嵌制程，光阻层无法提供给材料层较有效的保护，因此光阻层的图案无法精确地转移至材料层上。所以，目前较常使用的方法之一是使用较能抵抗蚀刻的钛/氮化钛层作为硬罩幕层。然而，在进行蚀刻时，钛/氮化钛硬罩幕层却容易产生微粒。如此将可能影响了最终所制作出来的元件品质。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种蚀刻介电层的方法，以解决习知在图案化的制程中，因罩幕层产生微粒而污染晶圆的问题。

本发明的再一目的是提供一种开口的形成方法，以蚀刻出具有较佳轮廓的开口。

本发明的又一目的是提供一种双重金属镶嵌制程，以解决习知在图案化的制程中，图形转移不精确的问题。

本发明提出一种蚀刻介电层的方法，此方法是利用图案化的硅化金属层作为蚀刻罩幕，来进行介电层的蚀刻。

依照本发明的较佳实施例所述的蚀刻介电层的方法，上述的图案化的硅化金属层例如是硅化钨层，而介电层例如是氧化硅层。

依照本发明的较佳实施例所述的蚀刻介电层的方法，上述的方法适于金属镶嵌制程或接触窗制程。

本发明提出一种开口的形成方法，使方法先提供基底，此基底上已形成有至少一元件结构。然后，在基底上形成介电层覆盖此元件结构。之后，在介电层上形成图案化的硅化金属层。接着，以此图案化的硅化金属层为蚀刻罩幕蚀刻介电层，以形成至少一开口，而暴露出对应的元件结构。

依照本发明的较佳实施例所述的开口的形成方法，上述的图案化的硅化金属层例如是硅化钨层，而介电层例如是氧化硅层。

依照本发明的较佳实施例所述的开口的形成方法，上述的元件结构例如是掺杂区、闸极、导线或接触窗；而所形成的开口例如是接触窗开口或沟渠。

依照本发明的较佳实施例所述的开口的形成方法，在形成上述的开口之后，更包括使用含氨水(NH₄OH)的溶液来去除该硅化金属层。其中，含氨水的溶液例如是水(H₂O)/过氧化氢(H₂O₂)/氨水(NH₄OH)的混合液(标准清洗液SC1)。

依照本发明的较佳实施例所述的开口的形成方法，在形成上述的介电层之后以及在形成图案化的硅化金属层之前，更包括形成一衬层。其中衬层的材质例如是多晶硅。

依照本发明的较佳实施例所述的开口的形成方法，此形成方法适于金属镶嵌制程或接触窗制程。

本发明提出一种双重金属镶嵌制程，此制程先提供基底，且此基底上已形成有至少一元件结构。然后，在基底上形成介电层覆盖此元件结构。接着，在介电层上形成硅化金属层。之后，图案化此硅化金属层，以暴露出预定形成接触窗开口的区域。继之，以图案化的硅化金属层为蚀刻罩幕蚀刻介电层，以形成至少一接触窗开口，而暴露出对应的元件结构。然后，再次图案化此硅化金属层，以暴露出预定形成沟渠的区域。接着，以保留下来的硅化金属层为蚀刻罩幕蚀刻介电层，以形成至少一沟渠，其中所形的沟渠是与接触窗开口连接。

依照本发明的较佳实施例所述的双重金属镶嵌制程，上述的硅化金属层例如是硅化钨层，而介电层例如是氧化硅层。

依照本发明的较佳实施例所述的双重金属镶嵌制程，在形成上述的沟渠之后，更包括使用含氨水(NH₄OH)的溶液来去除硅化金属层。其中，含氨水的溶液例如是水/过氧化氢/氨水的混合液(标准清洗液SC1)。

依照本发明的较佳实施例所述的双重金属镶嵌制程，在形成上述的介电层之后以及在形成硅化金属层之前，更包括形成一衬层。其中，衬层的材质例如是多晶硅。

依照本发明的较佳实施例所述的双重金属镶嵌制程，更包括先暴露出预定形成沟渠的区域后，再暴露出预定形成接触窗开口的区域。

由于本发明使用硅化金属层，例如硅化钨，作为蚀刻罩幕层，而此硅化金属层对于介电层(氧化硅层)有较佳的蚀刻选择比，亦即能有效抵抗蚀刻侵蚀。因此，在进行氧化硅层蚀刻、开口制程或是双重金属镶嵌制程时，可以将图形精准地移转至待蚀刻材料层上。而且，本发明的方法亦可应用于深度较深的开口，例如金属镶嵌制程中的接触窗开口，且所形成的接触窗开口仍可保有较佳的轮廓。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1A至图1E是依照本发明一较佳实施例的一种形成半导体元件的流程剖面图。

100：基底

102：元件结构

104：氧化硅层

106、106a：硅化金属层

108、108’、118、118’：区域

110：衬层

112、116：光阻层

114、114’：接触窗开口

120、120’：沟渠

122：导体层

122a：双重金属镶嵌结构

122b：导线

122c：接触窗

具体实施方式

在下述实施例中，利用图1A至图1E的半导体元件的制造流程剖面示意图，来一并说明本发明的沟渠、接触窗开口以及双重金属镶嵌制程。

首先，请参照图1A，提供基底100，基底100上已形成有至少一元件结构102。其中，基底100例如是硅基底。元件结构102例如是闸极、导线、接触窗，而其材质例如是硅化钴、硅化镍等。在另一实施例中，元件结构亦可以是位于基底100中的掺杂区(未绘示)。

然后，在基底100上形成介电层覆盖元件结构102。上述，介电层是以氧化硅层104为例做说明，而氧化硅层104的形成方法例如是进行化学气相沉积制程。

接着，在氧化硅层104上形成图案化的硅化金属层106，此图案化的硅化金属层106暴露出预定形成接触窗开口的区域108、108’。在一实施例中，图案化的硅化金属层106例如是硅化钨层。此外，为了增加图案化的硅化金属层106与氧化硅层104之间的粘着性，在一实施例中，更可在二者之间形成一衬层110，其中衬层110的材质例如是多晶硅。另外，图案化的硅化金属层106与衬层110的形成方法例如是利用光阻层112来进行图案化制程以形成之。

之后，请参照图1B，在移除光阻层112之后，以此图案化的硅化金属层106为蚀刻罩幕，蚀刻氧化硅层104，以形成接触窗开口114、114’，而接触窗开口114暴露出对应的元件结构102。值得一提的是，由于氧化硅层104对硅化金属层106具有较佳的蚀刻选择比，因此在蚀刻氧化硅层104以形成接触窗开口114、114’的过程中，硅化金属层106可以有效阻挡蚀刻的侵蚀，而使形成的接触窗开口114、114’仍保有完整的轮廓。而且，对于一些材质为硅化钴、硅化镍等硅化金属的元件结构来说，在进行氧化硅层104蚀刻时，由于氧化硅对硅化金属具有较佳的蚀刻选择比，因此这些元件结构亦可在蚀刻避免遭受损伤。

继之，于此图案化的硅化金属层106形成另一光阻层116，此光阻层116暴露出预定形成沟渠的区域118、118’。

然后，请参照图1C，利用此光阻层116再次图案化硅化金属层106。接着，在移除光阻层116之后，以保留下来的硅化金属层106a为蚀刻罩幕，蚀刻衬层110与氧化硅层104，以形成沟渠120、120’，其中所形成的沟渠120是与接触窗开口114连接。此时，沟渠120以及与其相连的接触窗开口114可视为双重金属镶嵌开口。而接触窗开口114’可视为单金属镶嵌开口。值得一提的是，由于氧化硅层104对硅化金属层106a具有较佳的蚀刻选择比，因此在蚀刻氧化硅层104以形成沟渠120的过程中，硅化金属层106a可以有效阻挡蚀刻的侵蚀，而使形成的沟渠120仍保有完整的轮廓。

接着，请参照图1D，使用含氨水(NH₄OH)的溶液来清洗整个结构。上述含氨水的溶液可例如是水(H₂O)/过氧化氢(H₂O₂)/氨水(NH₄OH)的混合液(标准清洗液SC1)、水/氨水的混合液、过氧化氢/氨水的混合液等，较佳是使用水/过氧化氢/氨水的混合液(标准清洗液SC1)。特别是，于此步骤所进行的清洗，能够使硅化金属层106a一并被移除。

之后，在基底100上形成导体层122，以至少填满沟渠120、120’与接触窗开口114、114’。其中，导体层122的材质例如是钨、铜或是其他合适的导电材料。导体层122的形成方法例如是化学气相沉积制程。

继之，请参照图1E，移除沟渠120、120’与接触窗开口114、114’以外的导体层122，以形成双重金属镶嵌结构122a、导线122b以及接触窗122c。其中，移除导体层122的方法例如是进行化学机械研磨制程。而且，在研磨的过程中，可以同时将衬层110一并移除。值得一提的是，利用上述清洗制程所移除的硅化金属层106a，亦可在此步骤中，与衬层110一并移除之。

综上所述，本发明所提出的开口的形成方法适于金属镶嵌制程或接触窗制程。而且，利用氧化硅层对硅化金属层(例如硅化钨层)的高蚀刻选择比，可以此硅化金属层作为蚀刻罩幕，来进行氧化硅层的蚀刻。

更进一步来说，由于本发明使用硅化金属层，例如硅化钨，作为蚀刻罩幕层，而且此硅化金属层对于氧化硅层具有较佳的蚀刻选择比，亦即能有效抵抗蚀刻侵蚀。因此，在进行氧化硅层、开口蚀刻或是金属镶嵌制程时，可以将图形精准地移转至待蚀刻材料层上。而且，本发明的方法亦可应用于深度较深的开口，例如双重金属镶嵌制程中的接触窗开口，且所形成的接触窗开口仍可保有较佳的轮廓。

除此之外，在上述实施例中，虽然是以先形成接触窗开口，再形成沟渠的双重金属镶嵌制程来作说明。但是，本发明的方法亦可应用于先形成沟渠，再形成接触窗开口的双重金属镶嵌制程中，在此不再赘述。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims

1、一种蚀刻介电层的方法，其特征在于该方法是利用一图案化的硅化金属层作为蚀刻罩幕，来进行一介电层的蚀刻。

2、根据权利要求1所述的蚀刻氧化硅层的方法，其特征在于其中所述的图案化的硅化金属层包括硅化钨层。

3、根据权利要求1所述的蚀刻氧化硅层的方法，其特征在于其中所述的介电层包括氧化硅层。

4、根据权利要求1所述的蚀刻氧化硅层的方法，其特征在于其中所述的蚀刻氧化硅层的方法适于金属镶嵌制程或接触窗制程。

5、一种开口的形成方法，其特征在于其包括：

提供一基底，该基底上已形成有至少一元件结构；

在该基底上形成一介电层覆盖该元件结构；

在该介电层上形成一图案化的硅化金属层；以及

以该图案化的硅化金属层为蚀刻罩幕蚀刻该介电层，以形成至少一开口，而暴露出对应的该元件结构。

6、根据权利要求5所述的开口的形成方法，其特征在于其中所述的图案化的硅化金属层包括硅化钨层。

7、根据权利要求5所述的开口的形成方法，其特征在于其中所述的元件结构包括掺杂区、闸极、导线或接触窗。

8、根据权利要求5所述的开口的形成方法，其特征在于其中所形成的该开口包括接触窗开口或沟渠。

9、根据权利要求5所述的开口的形成方法，其特征在于其中在形成该开口之后，更包括使用一含氨水的溶液来去除该图案化的硅化金属层。

10、根据权利要求9所述的开口的形成方法，其特征在于其中所述的含氨水的溶液包括水/过氧化氢/氨水的混合液。

11、根据权利要求5所述的开口的形成方法，其特征在于其中在形成该介电层之后以及在形成该图案化的硅化金属层之前，更包括形成一衬层。

12、根据权利要求11所述的开口的形成方法，其特征在于其中所述的衬层的材质包括多晶硅。

13、根据权利要求5所述的开口的形成方法，其特征在于其中所述的介电层包括氧化硅层。

14、根据权利要求5所述的开口的形成方法，其特征在于其中所述的开口的形成方法适于金属镶嵌制程或接触窗制程。

15、一种双重金属镶嵌制程，其特征在于其包括：

提供一基底，该基底上已形成有至少一元件结构；

在该基底上形成一介电层覆盖该元件结构；

在该介电层上形成一硅化金属层；

图案化该硅化金属层，以暴露出预定形成接触窗开口的区域；

以图案化的该硅化金属层为蚀刻罩幕蚀刻该介电层，以形成至少一接触窗开口，而暴露出对应的该元件结构；

再次图案化该硅化金属层，以暴露出预定形成沟渠的区域；以及

以保留下来的该硅化金属层为蚀刻罩幕蚀刻该介电层，以形成至少一沟渠，其中所形成的该沟渠是与该接触窗开口连接。

16、根据权利要求15所述的双重金属镶嵌制程，其特征在于其中在形成该开口之后，更包括使用一含氨水的溶液来去除该硅化金属层。

17、根据权利要求16所述的双重金属镶嵌制程，其特征在于其中所述的含氨水的溶液包括水/过氧化氢/氨水的混合液(标准清洗液SC1)。

18、根据权利要求15所述的双重金属镶嵌制程，其特征在于其中在形成该介电层之后以及在形成该硅化金属层之前，更包括形成一衬层。

19、根据权利要求18所述的双重金属镶嵌制程，其特征在于其中所述的衬层的材质包括多晶硅。

20、根据权利要求15所述的双重金属镶嵌制程，其特征在于其更包括先暴露出预定形成沟渠的区域后，再暴露出预定形成接触窗开口的区域。

21、根据权利要求15所述的双重金属镶嵌制程，其特征在于其中所述的介电层包括氧化硅层。

22、根据权利要求15所述的双重金属镶嵌制程，其特征在于其中所述的硅化金属层包括硅化钨层。