TW406341B - Improved nitride etch stop layer - Google Patents

Description

406341 A7 B7 五 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 發明説明（ t發明夕镅城 本發明#廣泛地有關裝置與裝置製造，且更特別地傜 有贿裝置製造中之氮化物練刻阻止層之使用。 本明夕昔長 在裝置製造中，絶緣性、半導體性與導電性層像被形 成於一基板或晶圓上。該諸層傜被刻劃（Patterned)以産 生特激（feature)與間距（space),而形成諸如電晶體、 電容與電阻等裝置。其次，這些裝置將被相互連結以獲 得所欲之電功能，而産生積體電路（〗C)或晶片。 氮化物層俗典型地被使用為独刻或研磨阻止層以協肋 層或諸層的刻割。該氮化物層被稱為襯墊氮化物層》傳 統的襯墊氪化物層葆以低壓化學氣相沈積法（LPCVD)形成。 然而，傳統的襯墊氮化物層在蝕刻或研磨製程中將受 到過度腐蝕。例如，在裝置經過化學機械研磨法（CMP)舆 較少程度之活離子蝕刻法（RIE)及化學乾式蝕刻法（CDE) 加工後，襯墊氪化物層的厚度在晶圓中心處將減少大約 30%，而接近晶圓邊緣處則減少超過40%。過度腐蝕將 産生降低的良率。 如上述所示，提供一經過改良之蝕刻咀止物傷為所欲。 明夕评 溝蕖形成後，傳统加工係被用以形成一溝渠電容DRAM 單元：26〇,如第2b圖所示。單元傜被説明於諸如 Nesbit 等人所撰之 A 0.6 iz m 2 2 R 6 H b Trftnrh DRAM Γα I 1 - Aligned Buried St.rat>(RFST) . I EDM 9 3 - 6 2 7 本紙張尺度適财_家縣（CNS ) Λ4— ( 210^¾厂―. (誚先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、-·· 經滴部中央標率局貝工消費合作社印焚 406341 a7 _____ JJ7 五、發明説明（v ) 中，其將為各種目的作為參考文獻而納编於此。其包含 有形成一嵌埋式平板2 6 5，一節狀介電質2 68，一琛狀物 264, —儲存節狀物270，一嵌埋帶263，一淺溝渠隔離物 (STI)273,代表主動與通行字元線275與280之閘棰導體 ，一中間介電層282, —接點窗口 280，以及一位元線285 。該單元的陣列條典型地為字元線與位元線所交互連結 以形成DRAM晶片β BL^夕篛里說明 第1國傺圓示根據本發明之一較佳實施例的襯墊氮化 物層； 第2 a-b圓偽圖示根據本發明之一較佳實施例之形成溝 渠電容DRAM單元的方法；以及 第3-4圖偽圖示根據本發明之一較佳實施例之由襯墊氮 化物形成所産生之CMP速率減小的實驗結果。 本發明 >註Μ說明

本發明係有關於一經過改良之襯墊氮化物層。為作為 舉例的目的，本發明傷就使用於諸如溝渠電容DRAM單元 裂造之襯墊叠積作説明。然而，本發明僳明顯地更為廣 泛並將延伸至使用於一般性積體電路（1C)製造之襯墊氮 化物層。該1C傺包含諸如隨機存取記億體（RAM)、動態随 機存取記億體（DRAM)、同步動態隨機存取記億醱（SDRAM) 、靜態随機存取記億體（SRAM)或唯讀記億體（ROM)等。其 他1C包含諸如可程式化邏輯陣列（PLA)、應用規格iC(AS 1C)、嵌埋式DRAM或其他電輅裝置等邏輯裝置。複數值1C -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4ϋ( 21〇Χ2ϋΤ ! n I I J ("先閱讀背而之注意事項再填寫本頁) 五、 406341 ί77 經濟部中央標嗥局負工消费合作社印取 發明説明ο ) 典型地同時被被製造於諸如矽晶_等半導齷基板上。加 工完成後，晶画將被切割以将1C分割成複數雇_別的晶 片。該晶Μ於後序將被封裝，其將産生使用於諸如電腦 条統、蜂巢式電話、餹人數位助理（PDAs)以及其他産品 之消費者産品等最終産品。 參考第1圖，根據本發明之一實施例的襯墊裊積1{) 5# 被_示。該襯墊叠積係被形成於一基板101上。該椒S疊 積包含一襯墊氧化物110、一襯墊氮化物120，以及一深 溝渠硬式蝕刻罩幕130。該襯塾叠積係被用於深溝渠DRAM 單元的製造中。如所示，該襯墊氮化物包括有一第^氮 化物層121舆一第二氮化物層122。第二氮化物g傜較第 一氮化物層12 2更密且更硬。藉由提供一較密且較硬的第 二氮化物層，該襯墊氮化物層之腐蝕在加工中将減少。 第2a-b圖傜圖示形成深溝渠DRAM單元的方法，其包含 根據本發明之襯墊叠積的形成。參考圓2a，DRAM單元製 造於其上之基板201傺被提供。基板的主表面並不重要， 諸如（100)、 （110>或（111)等任何適當的取向皆可使用。 在一作為舉例之實施例中，該基板像以具有第~種導電 度的摻質微量摻雜。在一實施例中，該基板偬以諸如B 型摻質（P-)微置摻雜》B的濃度大約為1-2X10 π

可任意選擇地包含包括有第二導電度之摻質的 嵌埋在一實施例中，該嵌埋式并包括有諸如A 或P等^型摻質。例如，一罩幕傜被刻劃以界定該嵌埋 -5- 本紙張尺度適用中國國家標嗥（CNS〉Λ4说柏（210X 297公势） (讀先間讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝.

'1T .'V線 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 406341 a7 B7 〜1 _ 冨 I - —- . .. .1,1 > I I" ' ' 五、發明説明I 4 ) 式井區e P型摻質傺於後序被植入基板之嵌埋式井匾》 該植入偽以足夠的能量與劑量執行之，以將Ρ型摻質的 峰值濃度沈積於所形成之環狀物下方。該嵌埋式井用以 將R井輿基板隔離，並形成嵌埋式電容板之間的導電電 橋。植入之濃度與能量像為在大約1.5MeV時為S1X1013 ato»/c·2。此外，該嵌埋式井僳以植入並於後序成長一 蘑磊晶層於基板表面上而形成。該技術僳於Bronner等人 所撰之US Patent 5 , 2 5 0 , 8 2 9中做説明，其将為各種目的 作為參考文獻而納编於此。 一襯墊氣化物210傺被形成於基板表面。襯墊氧化物上 方則為襯墊氮化物221。作為研磨終襯塾氮化物僳以LPCVD 沈積。氮化物層221的厚度俗典型地為大約200 nil。實際 的厚度當然取決於所指定的應用。 根據本發明，襯墊氮化物層係於NH3或112氣氛中退火 以産生氮化物層222。該退火最好於富氮氣氛中執行。在 一實施例中，快速加熱退火UTA)像被執行。RTA的溫度 偽在大約900-1200 °C於ΝΗ3或Ν2氣氛中維持0.01-10分 鐘。在一實施例中，該RTA傺於1150°C的溫度執行約3分 鐘。氪化物層的《内退火亦可使用。該爐内退火傺在大 約900-1200 °C的溫度於NH3或N2氣氛中雒持1-60 0分鐘 。在一實施例中，爐内退火係於1100 °C的溫度維持大約 6 0分鐘。 藉由提供具有第一層舆第二層被硬化之襯墊氮化物層 ，蝕刻舆研磨速率將被減少。所以，襯墊氮化物層的過 一 6 - 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) ( 210Χ?<πϋ i ^---裝------訂--------、線 - , (請先閱讀背而之注意事項#填寫本1) 經满部中央標準局貝工消費合作社印裝 A7 ____ 406341_______幻 ______ ______ 五、發明説明（r ) 度腐蝕將於後序蝕刻與研磨步费^中被減少。特別地是， 相對於晶圖中心之晶鬮邊緣的過度腐蝕將被避免。因此 ,整偏晶圓的啓始電壓將變換，且良率損失将被滅少。 —硬式罩幕230傺於後序被形成於氮化物層222上方β 該硬式軍幕由諸如TE0S所組成β諸如BSG等其他材料亦可 用於硬式罩幕層。此外，抗反射披覆（ARC)將被用以改良 撤影解析度》 硬式睪幕層傺使用傳統撤影技術被刻劃以界定溝渠被 形成之區域。界定深溝渠區包含沈積一層光阻並遴擇性 地將其以所欲之圖案曝光。該光阻於後序被顯影，並依 據所使用者為正光阻或負光阻而將已曝光或未曝光部份 移除。襯墊叠積之已曝光部份傺於後序被蝕刻至基板表 面。深溝渠213偽以活性離子蝕刻法（RIE)形成》gBSG被 用作為硬式罩幕，則其將被移除。此乃因BS 3層可以對氧 化物有選擇性的濕式蝕刻移除》如此，在溝渠窗口之襯 墊氧化物的腐蝕將可避免。 溝渠形成後，傳统加工傜被用以形成一溝渠電容DRAM 單元260,如第2b画所示。單元僳被說明於諸如 «esbit等人所撰之 A 0.R » m 2 2 R R H h Trench DRAM Cell With Se i f-A i i gnpd Buried St.rap(RRST) . I EDH 93- 627 中做説明，其將為各種目的作為參考文獻而纳编於此》 其包含有形成一嵌埋式平板26 5 , —節狀介電質268，一 環狀物2 64 , —儲存節狀物2 7 0，一嵌埋帶2 6 3，一 STI273 ，代表主動與通行字元線2 7 5與280之閘極導體，一中間 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規梢（210X：W公棼） ---------裝-----^--訂------ά _ * ― (韵先閲讀背面之注意事項存填寫本頁) A7 406341

i'發明説明（Μ 經濟部中央標率局負工消費合作社印" 介電磨282，一接點窗口 280,以及一位元線285。該單元 的陣列偽典型地為字元線輿位元線所交互建結以形成DRAM 晶Μ。 範例1 一實驗將被進行以展示藉由將襯電層於ΝΗ3退火中做 退火所産生之減小的化學機械研磨（CMP)速率。本實驗量 测無退火、在950。0、1050 °C以及1150 °C退火的银塾氮化 物層CMP速率《實驗的結果像圈示於第3圖中《如所視， CM?速率將因退火而滅少。CMP速率隨著增加退火溫度與 退火時間而減少。在1150 Ό維持大約2分鐘的退火相對 於無退火之襯墊氮化物層將減少大約20%的CM P速率《因 此，增加熱預算將可增加襯墊氮化物層的厚度與硬度， 以減少蝕刻速率。 範例2 第4圆僳圔示具有（線41(〇或不具有（線240>在NH3或 N2氣氛退火之襯墊氮化物層的腐蝕。該腐蝕傺在用以形 成滦溝渠電容之不同的研磨步驟中量測。如所示，相對 於經退火的襯墊氮化物層，由CMP所引起之大量腐餽將發 生於未退火襯墊氮化物層中。 雖然本發明已被特別地掲示並參考不同的實施做說明 ，但在不違背本發明之範睹下對本發明所做的改良與改 變將可為熟習本技藝之人士所辨別β因此，本發明之範 醻並非取決於參考上述説明，而傺取決於參考所附之申 請專利範圍輿其所有等效的範躊。 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS )以规枱（210Χ?97公秘） ---------5^-------1Τ-------ά 一 -I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 406341 A7 經滴部中央標率局貝工消費合作社印^ H?五、發明説明（^ ) 參考符號說明 101.....基板 105.....襯墊叠積 110.....襯墊氣化物 120 .....襯墊氮化物 121 .....第一氮化物層 122 .....第二氮化物層 130.....深溝渠硬式蝕刻罩幕 201.....基板 210.....襯墊氣化物 213.....深溝渠 221.....襯墊氮化物 2 2 2 .....氮化物層 2 3 0 .....硬式罩幕層 2 6 3 .....嵌埋帶 2 6 4 .....環狀物 2 6 5 .....嵌埋式平板 2 6 8 .....節狀介電質 2 7 0 .....儲存節狀物 2 7 3 .....淺溝渠隔離 2 7 5 .....主動字元線 2 8 0 .....通行字元線 2 8 2 .....中間介電層 2 8 5 .....位元線 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )，\4規枋（210X29D>^ ) ---------如衣-----_--1T------- - * - ', (請先閱讀背而之注意事項再填寫本頁) 406341 λ7 Β7 五、發明説明（，） 410.....線 4 2 0 .....線 2 4 0 .....嵌埋式并 2 6 0 .....溝渠電容DRAM單元 ---------裝-----；--訂-------ά *- - (誚先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經漪部中央標率局員工消費合作社印聚 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規梠（210X297公兌）

Claims (1)

1. A8 DO 406341 g« 六、申請專利範圍 氣 氮 含 於 層 墊 襯 該 : 將 括並 包 .， ，板 法基 方之 之層 路墊 電襯 1有 DOB 3— 積具 成一 形供 種提 與 刻 .1¾ 於 對 之 良 改 經 生 〇 産層 將墊 火襯 退化 該硬 中的 其性 ，抗 火有 退率 做速 中磨 氛研 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 1, 經濟部中央標率局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）