TW577112B - Method of improving uniformity of photoresist layer - Google Patents

Description

【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種改善光阻平坦度的方法 ’特別是 ’使溝槽 電二ϋ 一種可應用於溝槽電容器之下電極的形成 電谷器之下電極的製程良率較易控制。 [先前 動 體，且 容器， 的積集 溝槽電 矽基底 可以增 可以大 和解耦 記憶胞 用以過 技術】 ^隨機存取記憶體（DRAM)為一種可以讀寫的記憶 由於dram的每個DRAM胞只需要一個電晶體和一個電 因此相對於其他記憶體而言，DRAM可以達到相當高 i W使知DRAM被廣泛地應用在電腦及電器產品上。 ,ΌΌ ^ 種吊見的電容器結構，其係形成於半導體 ’藉由增加溝槽電容器於半導體矽基底中的深度 力二表面積，以增加其電容量。而溝槽電容器晶片 ^ =為 ό己憶胞陣列區（mem〇ry cell array area) a 電谷區（decoupling capacitor area)，其中 車歹】區疋用以儲存資料的區域，而解竊合電容區是 濾雜訊（noise )的區域。 y 之溝槽電谷姦的製造方法，係於半導體石夕基底中 =成f槽後，於半導體矽基底的表面覆蓋一層已摻雜砷離 。的氧化矽層。之後將此氧化矽層定義出預形成下電極的 ，域，而定義此氧化矽層的方法，係藉由塗佈一層光阻材 質後，進行烘烤步驟，使光阻材質硬化，而在烘烤的過程 中’在光阻材質未硬化之前，光阻材質會流入溝槽中，並 真滿整個溝槽。之後利用乾式钱刻法將硬化後的光阻剝除

577112 五、發明說明（2) # i ί ?光阻的上表面以一預定距離低於半導體矽基底上 ί =，Γ:ΐ光阻為罩幕，將暴露出的氧化石夕層剝 半導其”製程’將氧化石夕層中所摻雜的離子趨入 η體夕基底中，以形成導電層做為溝槽電容器的下電極 電容器的 覆蓋溝槽 阻的上表 之主要關 ，光阻表 槽密度較 頂端之半 -帶 .較高區 小’而嚴 反溝槽密 是高，則 f電極與 ^的困難 致其平 0548-9078TWf(Nl)；91140;Felicia.ptd * 7頁 577112

坦度不均勻，再經過光阻剝除的程序後，纟溝如 阻1 0 4 a的上表面與基底丨〇 〇的上表面相距的距離盔 致，如第1B圖所示。 …、凌一 严光阻平坦度的因素之一為基底與光阻表 附者$阻利用旋塗的方式塗佈於氧化石夕層後，由於朵 阻材質與氧化石夕層之間的附著力不好，因此不會均勻填 溝槽中。再者，記憶胞陣列區和解耦合電容區之溝槽宓 分佈不均也是影響光阻平坦度的因素之一，溝槽密度車;： 的區域（記憶胞陣列區），因為光阻材質流入的量較多-故硬化後光阻的高度較低，而溝槽密度較低的區域（ 合電容區^，目為光阻材質流入的量較少，故硬化後光J 的咼度杈咼，因此造成光阻的高度差異。 為解決光阻的高度差異問題，吾1提出一種改善光阻 平坦度的方法，即是將氧化矽層基底的表面先進行改質， 使氧化矽層與光阻之間具有良好的附著力，之後於基底上 塗^光阻材質，便可改善光阻的平坦度，而改質方法可包 括：氧電漿處理^、於硫酸和過氧化氫的混合溶液中進行濕 式處理、或於氨水和過氧化氫的混合溶液中進行濕式處 理’可使光阻表面高度差異減少至約3 〇 〇 〇〜4 〇 〇 〇 A。 然而’將基底表面進行改質以改善光阻表面高度差異 的方法效果有限S元件尺寸的設計規則（d e s i g n r u 1 e) 縮小到0· 11微米下，未經過任何處理的光阻表面高度差異 會高達7 0 0 0〜80 0 0 A，因此，急需尋求更好的改善光阻表 面高度差異之方法。

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577112 五、發明說明（4) 有鑑於此，為了解決上述問題，本發明主要目的在於 提供一種改善光阻平坦度的方法。 【發明内容】 本發明之目的之一在於提供一種改善光阻平坦度的方 法，可以有效控制充填於不同密度之溝槽中之光阻的上表 面與基底上表面之間的距離維持一致。 本發明之目的之二在於提供一種溝槽電容之下電極的 製造方法，不但可以避免解耦合電容區之電容器的失效， 還可以避免記憶胞陣列區之電容器的電容量減少。 本發明之目的之三在於提供一種溝槽電容之下電極的 製造方法，可以增加下電極與離子摻雜帶之間的崩潰電壓 ，以增加電容器元件的可靠度。 本發明之目的之四在於提供一種溝槽電容之下電極的 製造方法，以提高溝槽電容器的下電極之製程的良率。 本發明之主要特徵在於依照習知之製作溝槽電容製程 ，在去除溝槽内部之上半部光阻（保護光阻）後，新增一道 全面性重新填滿另一光阻（回填光阻）的程序，以填滿去除 後之保護光阻上表面與基底上表面之間的距離，該距離係 由於光阻與基底表面附著性不佳或是溝槽密度分佈不均所 引起，重新形成的回填光阻便可具有一平坦表面，接著， 依據習知製程去除部份溝槽内之光阻，便可得到溝槽内之 光阻上表面與基底上表面相距相同距離的改善效果。

0548-9078TWf(Nl);91140;Felicia.ptd 第9頁 577112 述之目的 法的步驟 護光阻於 著，去除 溝槽内之 成複數溝 该專溝槽 溝槽，成 使該溝槽 ，本發明提 主要係包括 ，該基底中 該基底表面 南出於該基 該保護光阻 槽缺口。然 缺口，使該 為複數溝槽 光阻的上表 五、發明說明（5) 為獲致上 的方法，此方 首先，提供一基底 著，形成一保 專溝槽内。接 其中部分該等 上表面，以形 光阻，以填滿 共同填滿該等 該溝槽光阻， 既定距離。 出一種改善光阻平坦度 形成有複數個溝槽。接 ，使該保護光阻填入該 底表面之該保護光阻， 的上表面低於該基底的 後’全面性形成一回填 保護光阻與該回填光阻 光阻。最後，去除部份 面低於该基底上表面^ ^ 如岫所述，去除咼出於該基底表面之該保護光阻可利 用時間模式加以控制。並且，該基底表面更可包括：一氮 化層，形成於該等溝槽以外之該基底表面，因此，去除高 出於該基底表面之該保護光阻，可以露出該氮化層表面做 為終止點。 如前所述j該保護光阻與該回填光阻可以由相同材質 所構成。该保護光阻與該回填光阻可利用旋塗法（s y n coating)形成。該保護光阻與該溝槽光阻可利用一溶液以 去除，該溶液包括硫酸（ΗΘ〇4)與雙氧水（I%)。 如前所述，該溝槽光阻係僅由該保護光阻所構成或由 該保護光阻與該回填光阻所共同構成。 根據本發明’此改善光阻平坦度的方法可以應用於製 作溝槽電容之下電極，該溝槽電容之下電極的製造方法包

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首 罩幕於 上述基 層於該 型摻質 護光阻 之該保 專溝槽 以形成 填滿該 該等溝 阻，使 ?暴露 層。接 電型摻 先，提供一基底。 面。接 複數個 上述基底表 底，以形成 專溝槽表面 。然後，形 填入該等溝 護光阻，直 内之該保護 複數溝槽缺 等溝槽缺口 槽，成為複 該溝槽光阻 出该荨溝槽 著，移除該 質趨入該基 和側壁 成一保 槽内。 到露出 光阻的 口。接 ’使該 數溝槽 的上表 内之部 溝槽光 底中， 接著，形成具有複數個開 著’經由上述硬罩幕的開 溝槽。接著，順應性形成 ’其中該介電層中摻雜有 護光阻於該硬罩幕表面， 接著，去除高出於該硬罩 該硬罩幕表面為止，其中 上表面低於該硬罩幕的上 著，全面性形成一回填光 保護光阻與該回填光卩且^£ 光阻。然後，去除部份該 面低於該基底上表面_艮无 分該介電層。剝除暴露之 阻。最後，將該介電層中 以形成該專下電極。 口的硬 口餘刻 一介電 一導電 使該保 幕表面 部分該 表面， 阻，以 同填滿 溝槽光 定距離 該介電 之該導 為使本發明之上述目的、特徵和優點能 :文特舉較佳實施例，辦所附圖式，作詳細=， 【實施方式 明 阻

577112 五、發明說明（7) 平土一度的方法應用在ί盖辨雷交突、^ π隹屏心電合态之下電極的製造上。 k吊在衣作溝槽電容時，雲 再將溝槽上半部的光阻去除，槽内填充—光阻， 做Α徂1 # 去除僅留下溝槽下半部的光阻以

1文為保5隻。然而，由於本阳叙I Η ^ 、光阻，、基底表面之間附著性不佳或 ΐϋ:度Γ布不均...等因素，會造成光阻的平坦度不佳 .# ^ ^ ^ 之上丰^先阻後，母一溝槽内之光阻的 ^ :基底的上表面會相距不相同的距離，將進一步導 接二衣作之溝槽電容失效或電性不佳等問題。本發明將 车::：種？善光阻平坦度的方法，使溝槽内之光阻去除上 _ , \ 每溝槽内之光阻的上表面與基底的上表面相距 同距離再者，應用此改善光阻平坦度的方法製作溝 槽電容，可製作出均一性良好的溝槽電容。 百先，請參照第2A圖，提供一基底3 0 0，例如是半導 _矽基底，形成具有複數個開口的硬罩幕3 0 9於基底3〇〇表 面並且，硬罩幕層309與基底300之間可更設置一墊氧化 曰〇 7以乓加硬罩幕層3 0 9的附著性。接著，經由上述硬 =幕3 0 9的開口蝕刻基底3〇〇，以形成複數個溝槽。此基底 3〇〇包含記憶胞陣列區（memory ceU array訂⑸）3〇2和 角牛耦合電容器區（decoupling capacit〇r area) 3〇4。之 後在基底3 0 0中形成溝槽3 0 6，其中位於記憶胞陣列區 3 〇 2的溝槽3 0 6之密度較高，位於解耦合電容器區3 〇 4的溝 槽30 6之密度較低。硬罩幕層3〇9的材質例如為氮化物。 接著、’巧參照第2 B圖’順應性（c 〇 n f 0 r m a 1 )形成一 材質例如為氧化物之介電層3〇8於溝槽3〇6表面和側壁，其

577112 五、發明說明（8) :介電:3。8中摻雜有—導電型摻質，比如是磷（p)、石申 氧化層308的材質例如為氧切（叫），較佳實 施例為以化學氣相況择 . rvnx 、/、 積法（chemical vapor deposition; )形成。别躺體例如為T e 〇 s。 十接著，繼續參照第2(：圖，例如利用旋塗法（spin 全面性形成一保護光阻310於硬罩幕層300表 μο’Λ保且310填入溝槽3 0 6内。此時，由於保護光阻 不妁笠幕本9表面之間附著性不佳或是溝槽密度分佈 不均…專因素i會造成光阻的平坦度不佳。 H :後，明芩知第21)圖，例如適當利用蝕刻法，較佳的 〇 λ π ^虫i法去除回出於硬罩幕層309表面之保護光阻 •到路出硬罩幕層3 0 9表面為止。可由終點偵測（end = 來控制，保留下來的保護光阻31 〇8之中 ^ θ 3 0 6内之保濩光阻31 0a的上表面低於硬罩幕層309 # 如此便形成複數溝槽缺口 1。但是，由於保護 夹的仅7丄、面平坦性不佳，因此，每一溝槽3 0 6内保留下 ^保=光幽Κ上表面與基底3〇〇之上 距不相 冋的距離。 然後’請參照第2 Ε圖，全 此為本發明之主要特徵，在第 除位於溝槽内上半部之部分後 填光阻3 1 2 )以填滿該等溝槽缺 回填的效果，可形成平坦表面 為回填光阻。保護光阻3 1 〇 a與 面性形成一回填光阻3 1 2。 一道光阻（保護光阻310)去 ，多增加一第二道光阻（回 口’由於該第二道光阻具有 ’因此在此稱該第二道光阻 回填光阻3 1 2可由相同材質

577112 五、發明說明（9) ::成古共同填滿溝槽，成為複數溝槽光阻mm。 有利後續順.利平坦化，因為相較於原來 ，槽已經變淺，也就是說改善圖案密度（pattern槽〜 density)。 接耆’请參照第2 F圖，例如滴♦夺丨田 溝样朵阳叫n Q19 ^ j戈通田利用钱刻法去除部份 孱槽先阻31〇a、312，較佳的是乾式蝕刻法，使 3^〇a、312的上表面低於基底3〇〇的上表面一既定距曰離，暴 二出:Λ30Γΐ部分介電層308。如此一 *，由於回填么 ?12具有平坦表面，因此，每一溝槽3〇6内之保留下來的 Ξ: ί ri0a、312的上表面與基底3 0 0的上表面皆相距相 同的距離。 接著，請參照第2G圖，以保留下來的溝槽光阻層3i〇a 、312為罩幕，剝除裸露出之介電層3〇8，其剝除的^法比 如是濕式蝕刻法。 / 接著’請參照第2H圖，以適當溶液，例如含有硫酸 (H2S04)與雙氧水（h2〇2)之SPM，移除溝槽光阻31〇a、3；|2。 最後，請參照第21圖，先順應性形成一介電層314於 基底3 0 0與溝槽3 〇 6表面，再進行一熱製程，以將介電層 3 0 8a中之導電型摻質趨入基底3 0 0中，於溝槽3〇6周緣二基 底3 0 0内形成埋入板（buried plate ;BP)，以做為溝槽 電容器之下電極316。其中，介電層314的作用是在#避免介 電層3 0 8 a中的導電型摻質於熱製程期間擴散至反應室 (chamber )中。

577112 五、發明說明（ίο) 發明特徵^ 綜上所述，本發明至少提供下列優點. 1.本發明所提供之改善光阻平坦产的太 密度不均勻之溝槽。 & 法’可適用於 2 ·在溝槽電容器之下電極的製程上，# 阻充填於不同密度之溝槽中時，井二猎由有效控制光 u丨且上表面盘莫产 之間的距離，進而提高溝槽電容哭 /、卷底上表面 率。 时卜奄極之製程的良 3·藉由改善光阻的平坦度，在溝槽電哭 可以在不影響解耦合電容區之電容器的。所时^製造上， 陣列區的電容器具有較高的電容量Γ °口貝下，使記憶胞 4·可以增加埋入帶和埋入板的崩 槽電容器的可靠度。 、進而提高溝 本發明雖以較佳實施例揭露如上，然复、， 本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，並非用以限定 精神和範圍内，當可做各種的更動與潤飾不：：：發明之 保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準發明之 0548-9078TWf(Nl);91140;Felicia.ptd 第15頁 577112 圖式簡單說明 第1 A圖至第1 B圖係說明之習知光阻表面平坦度不佳的 問題。 第2 A圖至第2 I圖根據本發明之改善光阻平坦度方法應 用於製作溝槽電容下電極之製程剖面圖。 【符號說明】 100、3 0 0〜基底； I 0 4〜光阻； 3 0 2〜記憶胞陣列區； 304〜解耦合電容器區； II 0、3 0 6〜溝槽； 3 0 8〜氧化層； 3 0 9〜氮化層； 3 1 0〜保護光阻； 310a〜保留之保護光阻； I〜溝槽缺口； 3 1 2〜回填光阻； 3 1 0 a、3 1 2〜溝槽光阻； 314〜介電層； 308a〜殘留氧化層； 3 1 6〜下電極。

0548-9078TWf(Nl);91140;Felicia.ptd 第16頁

Claims (1)

1. 577112 六、申請專利範圍 1 · 一種 提供一 形成一 等溝槽内； 去除高 溝槽内之該 成複數溝槽 全面性 保護光阻與 光阻；以及 去除部 光阻的上表 2. 如申 法，其中該 以外之該基 3. 如申 法，其中去 鼠化層表面 4. 如申 法，其中該 5 ·如申 法，其中該 光阻與該回 6· —種 份該等溝 面低於該 請專利範 基底表面 底表面。 請專利範 除高出於 為止。 請專利範 保護光阻 請專利範 溝槽光阻 填光阻所 溝槽電容 改善光阻平坦度的方法，包括： 基底，該基底中形成有複數個溝槽； 保護光阻於該基底表面，使該保護光阻填入該 出於該基底表面之該保護光阻，其中部分該等 保護光阻的上表面低於該基底的上表面，以形 缺口 ； 形成一回填光阻，以填滿該等溝槽缺口，使該 5亥回填光阻共同填滿該等溝槽，成為複數溝槽 槽光阻’使各該等溝槽中之該等溝槽 基底上表面一既定距離。 圍第1項所述之改善光阻平坦度的方 更包括：一氮化層，形成於該等溝槽 圍弟2項所述之改善光阻平坦度的方 5亥基底表面之4保濩光阻直到露出該 圍第1項所述之改善光阻平坦度的方 與該回填光阻係由相同材質所構成。 圍第1項所述之改善光阻平坦度的方 係僅由該保護光阻所構成或由^保護 共同構成。 之下電極的製^方法，包括·

   0548-9078TWf(Nl);91140;Felicia.ptd 第17頁 577112 六、申請專利範圍 提供一基底 形 經 槽； 順 介電層 形 該等溝 去 硬罩幕 表面低 全 保護光 光阻； 去 基底上 層； 成具有複 由該硬罩 應性形成 中摻雜有 數個開 幕的開 一介電 一導電 成一保護光阻於 槽内； 除高出於該硬罩 表面為止，其中 於該硬罩幕的上 面性形成一回填 阻與該回填光阻 幕於該基底表面； X忒基底，以形成複數個溝 層於該等溝槽表 型摻質； 回布側壁，其中該 該硬罩幕表面，使該保護光阻填入 幕表面之該保護光阻，直到 部分該等溝槽内之該保護光阻的二 表面，以形成複數溝槽缺口； 光阻，以填滿該等溝槽缺口 i使該 共同填滿該等溝槽’成為複數溝槽 除部份該 表面一既 溝槽光阻，使該溝槽光阻的上表面低於該 疋距離’暴露出該等溝槽内之部分該介電 剝除暴露之該介電層； 移除該溝槽光阻；以及 將該介電層中之該導電型摻質趨入該基底中，以形成 該等下電極。 7 ·如申請專利範圍第6項所述之溝槽電容之下電極的 製造方法，其中該保護光阻與該回填光阻係由相同材質所 構成。

   0548-9078TWf(Nl);9i 140；Felicia.ptd 第18頁 577112 六、申請專利範圍 — 制、& 8 ·如申請專利範圍第6項所述之溝槽電容之下電極的 二造方法，其甲該溝槽光阻係僅由該保護光阻所構、 該保護光阻與該回填光阻所共同構成。 '"由 9·如申請專利範圍第6項所述之溝槽電容之下電極 裏造方法，其中該硬罩幕層係氮化物所構成。 制& 1 0.如申請專利範圍第6項所述之溝槽電容之下電極的 製造方法，其中更包括··形成一墊氧化層於該基底與該、 罩幕層之間。 Λ 11 · 一種溝槽電容之下電極的製造方法，包括： 提供一基底； 形成具有複數個開口的硬罩幕於該基底表面； 經由該硬罩幕的開口蝕刻該基底，以形成複數個溝槽 ’其中該等溝槽區分為複數緻密區溝槽與一孤立區溝槽；曰 人。順應性形成一介電層於該等溝槽表面和側壁，其中該 U電層中摻雜有一導電型摻質·， Α形成一保護光阻於該硬罩幕表面，使該保護光阻填入 該等溝槽内； 、 去除南出於該硬罩幕表面之該保護光阻，直到露出該 硬罩幕表面為止，其中部分該等溝槽内之該保護光阻的上 表面低於該硬罩幕的上表面，以形成複數溝槽缺口； )全面性形成一回填光阻，以填滿該等溝槽缺口，使該 保蠖光阻與該回填光阻共同填滿該等溝槽，成為複數溝槽 光阻， 去除#伤該溝槽光阻，使位於該等緻密溝槽與該孤立 第19頁 0548-9078TWf(Nl);91140;Felicia.ptd 577112 六、申請專利範圍 溝槽之忒溝槽光阻的上表面皆與該基底上表面相距一既定 距離’暴露出該等溝槽内之部分該介電層； 剝除暴露之該介電層； 移除该溝槽光阻；以及 將該介電層中之該導電型摻質趨入該基底中，以形成 。玄專下電極。 、制12 ·如申清專利範圍第11項所述之溝槽電容之下電極 的製造方法，其中該保護光阻與該回填光阻係由相同材質 所構成。 貝 u13·如申請專利範圍第11項所述之溝槽電容之下電極 的製造方法，其中該溝槽光阻係僅由該保護光阻所構成或 由該保護光阻與該回填光阻所共同構成。 1 4.如申請專利範圍第丨丨項所述之溝槽電容之下電極 的製造方法，其中該硬罩幕層係氮化物所構成。 1 5 ·如申請專利範圍第丨丨項所述之溝槽電容之下電極 的製造方法，其中更包括：形成，墊氧化層於該基底與該 硬罩幕層之間。 ^ 土…、口〆

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