TW313701B - Manufacturing method of polysilicon conductive line - Google Patents
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Description
3137®! doc/Jessica/002 A7 B7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 i、發明説明(I ) 本發明是有關於積體電路製程,特別是有關於微影製 程曝光時,消除光線反射的方法,用以防止複晶矽導線在 不平坦的場氧化層邊緣產生瓶頸效應(bottle necking effect)。 微影(photolithography )程序是半導體製程中,最 重要的步驟之一 ’各層薄膜的圖案與雜質的區域都是由微 影,步驟來决定的。其原理是先在晶片表面塗佈 (coating )上一層感光材料,俗稱光阻(photoresist ), 然後利用一平行光源(light source )透過一具圖案 (pattern )的光罩對上述感光材料進行選擇性曝光 (exposure),而將光罩上的圖案轉移至感光材料上,然 後進行顯影(development ),以利進行後續步驟。近來 爲了提高解析度,採用深紫外光(deep ultraviolet light ; DUV)當作光源,由於其短波長更易產生光線反射 作用,而造成圖案轉移的誤差更爲明顯,而使後續蝕刻的 偏差,例如在複晶矽導線產生部份線寬往內凹的瓶頸效 應。 動態隨機存取記憶體(DRAM )製程中,往往因自我對 準接觸窗(self-aligned contact )的需求,而在複晶砂 層上方形成二氧化砍或氮化砂覆蓋層(cap layer ),以 防止兩層複晶矽層之間發生短路(short ),尤其當積集 度增加,元件尺寸縮小,例如當線寬小於0.45μιη時,在場 氧化層邊緣因光源反射產生的複晶矽導線的瓶頸效應特別 嚴重。 3 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家樣準(CNS ) A4規格(210X297公釐) f. doc/Jessica/002 A7 B7 五、發明説明(2) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 爲了更淸楚了解深紫外光反射所產生的圖案轉移誤差 而導致的瓶頸效應,特別舉一習知動態隨機存取記憶體形 成複晶矽導線的例子以說明。 請參照第1A圖至第1D圖,其繪示一種習知動態隨機存 取記憶體形成複晶矽導線的製程剖面圖。 首先,請參照第1A圖,在一矽基底10上形成一用以隔 離元件的場氧化物12與所需的元件(圖未顯示)。然後在 砂基底10上形成一複晶砂層14。 接著,請參照第1B圖,在複晶矽層14上形成一覆蓋氧 化層16。其次,請參照第1C圖,在覆蓋氧化層16上塗佈 一光阻層18。 最後,請參照第1D圖,其是第1C圖的經後續的微影步 驟與蝕刻步驟所形成的立體圖。其利用平行光源,例如深 紫外光經由一具圖案的光罩,將該圖案轉移至光阻層18 上,然後施以顯影步驟用以去除部份光阻層18,再以後續 的蝕刻步驟依序蝕刻未被光阻層18所遮蓋的覆蓋氧化層16 與複晶矽層14,之後去除剩餘的光阻層18,而形成覆蓋氧 化物16a與複晶矽導線14a雙層結構。 經濟部中央標率局員工消費合作社印製 上述習知動態隨機存取記憶體的複晶矽導線的製造方 法之中,由於利用紫外光對光阻層做選擇性的曝光時,紫 外光到達覆蓋氧化層表面會產生反射,因爲在接近場氧化 物之處上方的覆蓋氧化層有高度落差,所以反射的紫外光 會影響到光罩不透光區下方的光阻層,而使場氧化層附近 的圖案轉移產生誤差,所以會導致後續蝕刻步驟造成局部 4 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS > A4規格(210X297公釐) loc/Jessica/〇〇2 A7 B7 五、發明説明(彡) 的過度鈾刻而產生線路(複晶矽導線)內凹的瓶頸構造。 習知用來改善因光線反射所產生瓶頸效應的方法,如 下:(1 )在光阻層上塗佈一頂層防反射劑(top anti-reflection ; T-ARC ),此法只供特定點防止瓶頸效應, 效果較差;(2 )塗佈一底層防反射劑(bottom anti-' reflection ; B-ARC ),雖可得到預期的效果,但其蝕刻 再現性差,不易控制,另外更有產生雜質粒子(particle ) 的缺點,嚴重影響元件性能。 因此,本發明的目的是提供一種複晶矽導線的製造方 法,其不但可消除紫外光線的反射而避免圖案轉移的的誤 差所造成的線路局部內凹瓶頸效應,而且不會產生雜質粒 子,又可提供較佳的再現性。 根據上述目的,本發明提供一種複晶矽導線的製造方 法,適用於積體電路動態隨機存取記憶體的製程,包括下 列步驟:a.在一已形成元件的半導體基底上形成一複晶砂 層;b·在該複晶矽層上形成一覆蓋絕緣層;c·在該覆蓋絕 緣層表面形成微細粗糙構造;d.在已形成微細粗糙表面@ 該覆蓋絕緣層上塗佈一光阻層;e.選擇性曝光以轉移圖案 至該光阻層上,並去除未曝光的光阻層;f.依序蝕刻未被 光阻層遮蓋的該覆蓋絕緣層與該複晶矽層;以及去除剩餘 的該光阻層,而留下一複晶矽導線。 根據上述目的,本發明提供另一種複晶砂導線的製造 方法,適用於積體電路製程,包括下列步驟:a.在〜半導 體基底上形成場氧化層與所需元件;b.形成一複晶矽層於 5 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(2丨0X297公釐) -------:-----~ ^------訂------r' {請先閑讀背面之注意事項再填寫本頁― 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 3ia?9air. doc/Jessica/002 A7 B7 經濟部中央標车局員工消費合作社印製 五、發明説明(f) 該半導體基底上;c.在該複晶矽層上形成一覆蓋氧化層; d.在該覆蓋氧化層上形成一氮化矽層;e.利用一蝕刻液經 由該氮化矽層表面溼蝕刻該覆蓋氧化層,使用表面產生微 細粗糙的構造;f.在已形成微細糙表面的該覆蓋氧化層上 塗佈一光阻層;g.選擇性曝光以轉移圖案至該光阻層上,' 並去除未曝光的光阻層;h.依序蝕刻未被該光阻層遮蓋的 該覆蓋氧化層與該複晶矽層;以及去除剩餘的該光阻層, 而留下一複晶矽導線。 爲讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂,下文特舉一較佳實施例,並配合所附圖式,作詳 細說明如下: 圖式之簡單說明: 第1A圖至第1C圖繪示習知一種動態隨機存取記憶體 之複晶矽層導線的製程剖面圖; 第1D圖繪示由第1C圖經後續製程所形成的複晶矽導 線之立體圖; 第1E圖是第1D圖的上視圖; 第2A至第2E圖繪示依據本發明之較佳實施例之製程 剖面圖; 第2F圖繪示由第2E圖經後續製程所形成的複晶矽導 線之立體圖;以及 第2G圖是第2F圖的上視圖。 實施例 請參照第2A至第2F圖,其繪示依據本發明之動態隨機 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) 1· f^ns tj im ^^^^1 i^n· ^^^1· L ^mv ml I ml ^ —r (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 0694twf.doc/Je :a/〇〇2 A7 B7 經濟部中央標率局員工消費合作社印製 五、發明説明(j:) 存取記憶體之複晶矽導線的製程剖面圖。 首先,請參照第2A圖,在已形成場氧化物32與所需元 件(圖未標示)的半導體基底30,例如是矽基底上形成一 複晶矽層34,其例如是利用化學氣相沈積法(CVD )來形 成’而其厚度大約介於1000A至15GGA之間。然後,可以在 複晶矽層上形成一厚度介於1500A至1800A之間的金屬矽 化合物層WSix (圖未標示),以增加導電性能。 接著,請參照第2B圖,在複晶矽層34上形成一覆蓋絕 緣層36,例如是利用低壓化學氣相沈積法(LPCVD )或電 漿加強式化學氣相沈積法(PECVD ),而以四乙氧基矽烷 (TEOS )爲反應氣體所形成之厚度介於25GGA至3GGGA之 間的氧化層,當然,其他沈積法及同等的絕緣物質在可合 乎製程的要求之下,也可以替代本較佳實施例之方式。本 實施例以覆蓋氧化層(cap oxide )爲例子繼續下列的製 程。 其次,請參照第2C圖,在該覆蓋氧化層上形成一氮化 矽層38,其厚度大約是介於6GA至3G0A。 然後,請參照第2D圖,利用蝕刻液施一溼蝕刻程序, 由於蝕刻液穿透構成氮化矽薄層的晶粒邊界(grain boundary )速率較快,而使氮化矽薄層下的覆蓋氧化層表 面蝕刻速率不同,而產生覆蓋氧化層人造微細粗糙 (artificial micro-roughness )構造 36a,上述的飩刻 程序例如是使用10 : 1的氫氟酸(HF )溶液蝕刻大約1 分鐘至3分鐘,而蝕刻液也可以用20 : 1或6 : 1緩衝氧 7 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 袈. 訂 A7 *〇c/Jessica/〇〇2 五、發明説明(心) KB'i mtl n^— —^n ^^^^1 L I Bm^i ^^^^1 ^ ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 化蝕刻液“uffered oxide enchant ; BOE )來取代。此 =,富然不限上述方式形成覆蓋絕緣層人造微細粗糙表 /他可以形成適當人造微細粗糙表面的方式(例如電 法),只要符合需求亦可取代本較佳實施例的方法。 之後,請參照2Έ圖,在已形成人造微細粗糙表面的覆' 盍=化層36上形成一光阻層4〇。接著,利用平行光源,例 如深紫外光經申一具圖案的光罩,將該圖案轉移至光阻層 40上,然後施以顯影步驟以去除部份光阻層4〇,再以後續 的蝕刻步驟依序蝕刻未被光阻層所遮蓋的覆蓋氧化層36與 複晶砂層34,之後去除剩餘的光阻層40與覆蓋氧化層36, 而开/成覆蓋氧化物36a、複晶砂導線34a雙層結構(如第 2F圖與第2G圖所示)。 經濟部中央標率局員工消費合作杜印製 由上述實施例可知本發明主要的特徵是在覆蓋氧化層 的表面上,形成一人造微細粗糙表面,用以分散反射光線 行進路徑,而造成破壞性干涉(destructive interference ),藉以抵消反射的光線,以防止場氧化物 邊緣的複晶矽導線產生往內凹的瓶頸效應。而其不但可消 除紫外光線的反射避免圖案轉移的的誤差,又不會產生雜 質粒子,並可提供較佳的再現性。 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上,然其並非用 以限定本發明,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明之精 神和範圍內,當可作些許之更動與潤飾,因此本發明之保 護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。 本紙張尺度適用中國國家橾準(CNS ) M规格(210X297公釐)
Claims (1)
- 0694twfl doc/iessica/0 0 2 第85丨丨30丨3號專利範圍修正本 A8 B8 C8 D8 修库曰_ 86日4 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 六、申請專利範圍 1. 一種複晶矽導線的製造方法,適用於積體電路製 程,包括下列步驟: a .在一已形成元件的半導體基底上形成一複晶矽 層; b. 形成一覆蓋絕緣層; c. 在該覆蓋絕緣層表面形成微細粗糙構造; d. 在已形成微細粗糙表面的該覆蓋絕緣層上塗佈一 光阻層; ‘ e. 選擇性曝光以轉移圖案至該光阻層上,並去除未曝 光的光阻層; f. 依序蝕刻未被光阻層遮蓋的該覆蓋絕緣層與該複 晶矽層;以及 g. 去除剩餘的該光阻層,而留下一複晶矽導線。 k如申請專利範圍第1項所述之製造方法,其中該複 晶導線上更包括一覆蓋絕緣物。 ^如申請專利範圍第1項所述之製造方法,其中該複 晶矽層的厚度是介1000A於1500A至之間。 ^如申請專利範圍第2_項所述之製造方法,其中該覆 蓋絕緣層的厚度是介於2500人至3000A之間。 如申請專利範圍第L項所述之製造方法,其中該覆 蓋絕緣層係氧化層。 ^如申請專利範圍第1項所述之製造方法,其中在i 步驟a之後及該步驟b之前更包括在該複晶矽噚 金屬矽化合物層。 ,--------^-----裝 i-----訂------線—-------Ί (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國'家標準(CNS ) Α4規格(210X 297公釐) A8 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 S1S7 攸 Γ1 doc/Jessica/002 第85 1 13013號專利範圍修正本 D8 修正日期86.4 2l·六、申請專利範圍 k如申請專利範圍第i項所述之製造方法,其中該金 屬矽化合物層的厚度是介於1500A至1800A之間。 ^如申請專利範圍第1項所述之製造方法,其中步驟 c·在覆蓋絕緣層表面形成微细粗糖構造的方法更包括下 列步驟: 在該覆蓋絕緣層上形成一氮化矽層;以及 施一溼蝕刻程序,用以依序蝕刻該氮化矽層與該覆蓋 絕緣層,以形成該覆蓋絕、緣層微細粗糙構造。 9.如申請專利範圍第^_項所述之製造方法,其中該氮 化矽層的厚度是介於50A至之300A間 10·如申請專利範圍第頁所述之製造方法,其中該触 刻程序是使用緩衝氧化蝕刻液來進行。 11 .如申請專利範圍第^_項所述之製造方法,其中該倉虫 刻程序是使用氫氟酸溶液來進行。 12·如申請專利範圍第1〇項所述之製造方法,其中該 溼蝕刻程序浸漬蝕刻液的時間是介於3分鐘至6分鐘之 間。 13. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法,其中該選 擇性曝光所使用的光源係深紫外光。 14. 一種複晶砂導線的製造方法,適用於積體電路製 程,包括下列步驟: a. 在一半導體基底上形成場氧化層與所需元件; b. 形成一複晶矽層於該半導體基底上; c. 在該複晶砂層上形成一覆蓋氧化層; (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 訂 -I I ^^^1 ^^^1 ^^^1 fan tn —mtMmm Bin I ITU ^^^1 ^^^1 · 本紙張尺度逋用中國國家揉準(CNS ) A4規格(210X297公釐) Α8 BS C8 D8 0694twfl .doc/Jessica/002 第8 5 1 13 Ο 1 3號專利範圍修正本 六、申請專利範圍 d.在該覆蓋氧化層上形成一氮化砂層; e .利用一蝕刻液經由該氮化矽層表面溼蝕刻該覆蓋 氧化層,使用表面產生微細粗糙的構造: f. 在已形成微細糙表面的該覆蓋氧化層上塗佈一光 阻層; g. 選擇性曝光以轉移圖案至該光阻層上,並去除未曝 光的光阻層; h ·依序飩刻未被該光阻層遮蓋的該覆蓋氧化層與該 複晶矽層;以及 ,1.去除剩餘的該光阻層,而留下一複晶矽導線。 15·如申請專利範圍第14項所述之製造方法,其中該 複晶矽導線上更包括一覆蓋氧化物。 ---------裝,I (請先閲讀背面之注項再填寫本頁) 訂 線 經濟部中央揉準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4规格(210X297公釐)
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