TWI287852B - Manufacturing method of node contact opening - Google Patents

Description

A7 B7 1287852 丄^ 6485twf.doc/006 美、發明說明（I) 本發明是有關於一種半導體的製造方法，且特別有關 於一種節點接觸窗(Nude Contact)的製造方法。 動態隨機存取記憶體（Dynamic Random Aeeess Memory；) 是一種廣泛應用的積體電路元件，隨著產業進展，對於更 高容量之動態隨機存取記憶體的需要亦隨之殷切。在每一 個動態隨機存取記憶胞中，電容元件與電晶體之間以一個 節點接觸窗相連接。節點接觸窗的製造方法是餓刻基底上 方的介電層，形成一個節點接觸窗開口暴露出基底，之後 將導體塡入此節點接觸窗中，使金屬連線連接至摻雜矽基 底中的源極/汲極區與電晶體中的複晶矽化金屬閘極。 第1A圖至第1C圖爲習知一種節點接觸窗的製造流程 圖。請參照第1A圖，在已形成導電元件1〇2、第一絕緣 層104的基底100上，形成矽化金屬線106，然後於矽化 金屬線106形成間隙壁108。接著，在第一絕緣層1〇4上 形成第二絕緣層110，再於第二絕緣層110上形成光阻層 112，然後，於光阻層112定義出節點接觸窗開口的位置。 接著，請參照第1B圖，以光阻層ι12爲罩幕，去除 部份的第二絕緣層，並在第二絕緣層110形成節點接觸窗 開口 114。 最後，請參照第1C圖，繼續對第一絕緣層1〇4進行 鈾刻，形成完整的接觸窗開口 114，並露出導電元件1〇2 的表面。最後，再於節點接觸窗114內塡入導體材料116 以形成節點接觸窗。 然而習知的方法有下列的缺點： 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---------. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1287852 · 6485twf.doc/006 pj ，.一___B7 ___ ___—_____ 蓋、發明說明（1) 在形成矽化金屬線的間隙壁，再沈積第二絕緣層後， 必須使用光罩以定義出節點接觸窗的位置。而且，在定義 出形成節點接觸窗的位置後，爲了使節點接觸窗開口與基 底元件接觸，必須蝕刻兩層介電層。此時因爲使用節點接 觸窗光罩及較長的蝕刻製程，容易造成對準(Alignment)的 問題，且增加製程的複雜程度而耗費時間。 有鑑於上述製程的缺點，本發明的目的爲提供一種節 點接觸窗的製造方法，能夠簡化製程並且降低製程成本。 本發明的另一目的爲提供一種節點接觸窗的製造方 法，能夠在形成節點接觸窗時即能準確的與底層的導電元 件電性相接。 本發明再一目的爲提出一種製造節點接觸窗的方法， 在不需要增加製程步驟的情況下，在具有導電元件、第一 絕緣層的基底上，利用矽化金屬線及元件的配置形成節點 接出窗。 爲了達到上述的目的，本發明提供一種節點接觸窗的 製造方法，藉由形成矽化金屬線及元件時，定義矽化金屬 線及元件的配佈位置。圍繞在矽化金屬線以及元件的間隙 壁亦用於構成接觸窗開口。因此得以簡化製程，降低製程 成本。 本發明的製造方法係在已形成有導電元件、第一絕緣 層的基底上，以一預定的距離，在基底上定義矽化金屬線 及元件的配佈位置。然後形成一層氮化矽覆蓋在矽化金屬 線及元件上，其厚度必須大於矽化金屬線與元件間距離的 4 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 I I I 訂111!11· Ϊ紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 B7 !287852 6485twf.doc/〇〇6 i、發明說明（多） 一半。而ί化矽層會於特定位置形成凹槽，且此些凹槽經 由後續的步驟以形成節點接觸窗開口。接著，去除氮化矽 層以於矽化金屬線與元件的側壁形成間隙壁，間隙壁間極 爲所需的節點接觸窗開口。繼續去除節點接觸窗開口處之 第一絕緣層以露出導電元件表面，再於節點接觸窗內塡入 導體材料。之後，形成第二絕緣層，並去除部份第二絕緣 層以形成開口，並露出節點接觸窗。最後經由習知的方法， 完成電容器結構，且電容器與節點接觸窗電性連接。 依照本發明實施例所述，本發明所定義之矽化金屬線 及元件的配列位置以及氮化矽的沈積厚度爲本發明的重要 特徵’在定義矽化金屬線及元件的配列位置時，元件間的 距離必須大於矽化金屬線與元件間的距離，而形成的氮化 矽層厚度必須大於矽化金屬線與元件間的距離的一半，如 此所得到的沈積結果，將使得元件之間的氮化矽層形成凹 槽構造’且凹槽處即爲接觸窗開口處。所以本發明在形成 矽化金屬線及元件上之間隙壁的同時，即已定義出接觸窗 開口’因此本發明不須使用節點接觸窗光罩，且只需對第 一絕緣層進行蝕刻步驟，蝕刻距離以及時程縮短，蝕刻步 驟得以簡化。 爲讓本發明之上述目的、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1Α至1C圖繪示爲習知一種節點接觸窗的製造流程 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 [287852 6 4 8 5 twf . doc /0 0 6 蓋、發明說明（红） 的剖面示意圖； 第2A圖以及第2B圖繪示爲半導體基底的上視圖；以 及 第2C圖至第2F圖繪示爲依照本發明之一較佳實施例 的一種節點接觸窗的製造方法的剖面示意圖。 圖式之標示說明： 100、200 ·•基底 102、222 :導電元件 104、224 :第一絕緣層 106、202 :矽化金屬線 108、230 :間隙壁 110、234 :第二絕緣層 112 :光阻層 114、214 :節點接觸窗開口 116、232 :節點接觸窗 204 :元件 206 :元件與矽化金屬線間寬度 208 :元件間寬度 210 :矽化金屬線間寬度 212 :凹槽 228 :氮化矽層 236、242 :導體層 238 :半球形砂晶粒層 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ，-裝 ----訂---------, 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 [287852 6485twf.doc/006 丑、發明說明（ς) 240 ··介電層 實施例 首先，請參照第2Α圖。第2Α圖爲基底200的上視圖， 且該基底200具有第一矽化金屬層的結構。爲了增加元件 的集積度，傳統呈平行排列的元件，現在已由交錯排列的 矽化金屬線202以及元件204所取代。在第2Α圖中，元 件204與矽化金屬線202間具有元件與矽化金屬線間寬度 206,元件204之間具有元件間寬度208,而矽化金屬線202 之間具有矽化金屬線間寬度210。並定義元件間寬度208 及矽化金屬線間寬度210，使元件間寬度208、矽化金屬 線間寬度210皆大於元件與矽化金屬線間寬度206。 接著，請參照第2Β圖。第2Β圖爲基底200的另一上 視圖。形成一層氮化矽層覆蓋矽化金屬線202與元件204， 此時氮化矽層的厚度必須大於元件204與矽化金屬線202 間寬度206的一半，如此元件204與矽化金屬線202間的 間隙會由氮化矽層塡補。然而，由於元件間寬度2〇8及矽 化金屬線間寬度210皆大於元件與矽化金屬線間寬度 206，塡入的氮化矽無法將矽化金屬線202間及元件204 間的空隙塡補起來，因此在氮化矽層表面會自然的形成凹 槽212。第2Β圖中所繪示的基底200，其剖面圖如第2C 圖所示。 接著，請參照第2C圖。在第2C圖中’在具有導電元 件222、第一絕緣層224的基底200上，形成矽化金屬線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) π裝 ----訂---------. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1287852 6485twf.doc/〇〇6 A7 B7 基、發明說明（4 ) (未圖示）及元件226。接著在砂化金屬線及元件204上 形成氮化矽層228,形成的方法例如使用化學氣相沈積法。 此時氮化矽層228的厚度必須控制大於第2A圖中，元件 與矽化金屬線間寬度206的一半，但由於元件間寬度208 大於元件與矽化金屬線間寬度206，氮化矽層228將無法 塡補元件204間的空隙而形成凹槽212，此凹槽212用於 後續製程形成節點接觸窗。 接著，請參照第2D圖。回蝕氮化矽層228以在元件 226的側壁形成間隙壁230，並同時在凹槽處212形成節 點接觸窗開口 214,回鈾氮化矽層228的方法例如使用乾 式蝕刻法。接著，繼續去除節點接觸窗開口 214處的第一 絕緣層224以暴露出導電元件222的表面，去除第一絕緣 層224的方法例如使用電漿蝕刻法。由於節點接觸窗開口 214已形成，所以不須使用節點接觸窗光罩定義節點接觸 窗位置，蝕刻製程亦不須蝕刻第二絕緣層。 接著，請參照第2E圖。在節點接觸窗開口 214內塡 入導體材料以形成節點接觸窗232,塡入的材質例如是複 晶矽，形成的方法例如爲化學氣相沈積法。然後，形成第 二絕緣層234覆蓋於第一絕緣層224及節點接觸窗232上。 第二絕緣層的材料例如是氮化矽，沈積的方法例如是化學 氣相沈積法。 最後，請參照第2F圖。可於基底200上形成嵌入式 電容器，其中電容器可用如下所述的習知方法形成：首先， 移除部分的第二絕緣層234以形成暴露出節點接觸窗232 8 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產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（210 X 297公釐） A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 287852 6485twf . doc/006 ί蓋、發明說明（Ί ) 的開口（未圖示）。然後於開口中形成作爲電容器下電極的 導體層236，其材質例如是複晶矽，形成的方法例如是化 學氣相沈積法。接著，於導體層236上形成半球形矽晶粒 層238，再於半球形矽晶粒層238上形成介電層240，介 電層的材質例如是氧-氮-氧的結構，形成方法例如是化學 氣相沈積法。最後，於介電層240上形成作爲電容器上部 電極的導體層242。 本發明最重要的特徵爲在第2A圖中，矽化金屬線及 元件的配列位置以及在第2C圖中，氮化矽層228的沈積 厚度。在定義砂化金屬線及元件的配列位置時，元件間的 距離必須大於矽化金屬線與元件間的距離。氮化矽層的厚 度必須大於矽化金屬線與元件間的距離的一半，如此所得 到的結果將使得元件之間的氮化矽層自然形成凹槽，不須 如同傳統使用節點接觸窗光罩以定義節點接觸窗的位置。 且在形成矽化金屬線及元件上之間隙壁的同時，即已定義 出接觸窗開口，因此只需對第一絕緣層進行蝕刻步驟，蝕 刻步驟得以簡化。 綜上所述’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，當可作各種之更動與潤飾，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。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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Claims (1)

1287852 6485twf . doc/006 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1. 一種節點接觸窗的製造方法，適用於一基底，該基 底上具有一第一導電元件及一絕緣層，該方法包括： 在該絕緣層上形成至少二條導線，其中該些導線間具 有一第一寬度； 在該絕緣層上形成至少二個第二導電元件，其中該些 第二導電元件間具有一第二寬度，以及於其中之一導線與 其中之一第二導電元件間具有一第三寬度，且該第一寬 度、該第二寬度皆大於該第三寬度； 在該基底上以一厚度形成一隔離層以覆蓋該絕緣層、 該些導線以及該些第二導電元件，且該隔離層於該些第二 導電元件間更具有一凹槽； 移除部份該隔離層，於該些導線側壁及該些第二導電 元件側壁形成一間隙壁，並於加深該凹槽以形成暴露該絕 緣層的一開口； 加深該開口以暴露出該第一導電元件卜以及 於該開口中塡入一導體材料。 2. 如申請專利範圍第1項所述之節點接觸窗的製造方 法，其中該隔離層的材質包括氮化矽。 3. 如申請專利範圍第2項所述之節點接觸窗的製造方 法，其中形成該隔離層的方法包括化學氣相沈積法。 4. 如申請專利範圍第2項所述之節點接觸窗的製造方 法，其中移除該隔離層的方法包括乾式蝕刻法。 5. 如申請專利範圍第1項所述之節點接觸窗的製造方 法，其中該厚度大於該第三寬度的一半。 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1287852 错 6 4 8 5 t wf . doc / 006 C8 D8 六、申請專利範圍 6. 如申請專利範圍第1項所述之節點接觸窗的製造方 法，其中該導體材料包括複晶矽。 7. 如申請專利範圍第6項所述之節點接觸窗的製造方 法，其中於該開口中塡入該導體材料的方法包括化學氣相 沈積法。 8. 如申請專利範圍第1項所述之節點接觸窗的製造方 法，其中該些導線包括矽化金屬。 9. 如申請專利範圍第1項所述之節點接觸窗的製造方 法，其中該些第二導電元件包括矽化金屬。 10. —種節點接觸窗的製造方法，適用於一基底，該基 底上具有一第一導電元件及一絕緣層，該方法包括： 在該絕緣層上形成一第一導線以及一第二導線，其中 該第一導線與該第二導線間具有一第一寬度； 在該絕緣層上形成與該第一導線連接的一第二導電元 件以及與該第二導線連接的一第三導電元件，其中該第二 導電元件與該第三導電元件間具有一第二寬度，以及該第 二導電兀件與該第二導線間具有一第二寬度，且該第一寬 度、該第二寬度皆大於該第三寬度； 在該基底上以一厚度形成一隔離層以覆蓋該絕緣層、 該第一導線、該第二導線、該第二導電元件以及該第三導 電元件，且該隔離層於該第二導電元件與該第三導電元件 間更具有一凹槽； 移除部份該隔離層，於該第二導電元件側壁、該第三 導電元件側壁形成一間隙壁，並於加深該凹槽以形成暴露 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ----訂---------線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 AIB{§ 1287852 6485twf.doc/006 六、申請專利範圍 該絕緣層的一開口； 加深該開口以暴露出該第一導電元件；以及 於該開口中塡入一導體材料。 11. 如申請專利範圍第10項所述之節點接觸窗的製造 方法，其中該隔離層的材質包括氮化矽。 12. 如申請專利範圍第11項所述之節點接觸窗的製造 方法，其中形成該隔離層的方法包括化學氣相沈積法。 13. 如申請專利範圍第11項所述之節點接觸窗的製造 方法，其中移除該隔離層的方法包括乾式蝕刻法。 14. 如申請專利範圍第10項所述之節點接觸窗的製造 方法，其中該厚度大於該第三寬度的一半。 15. 如申請專利範圍第10項所述之節點接觸窗的製造 方法，其中該導體材料包括複晶矽。 16. 如申請專利範圍第15項所述之節點接觸窗的製造 方法，其中於該開口中塡入該導體材料的方法包括化學氣 相沈積法。 17. 如申請專利範圍第10項所述之節點接觸窗的製造 方法，其中該第一導線以及該第二導線包括矽化金屬。 18. 如申請專利範圍第10項所述之節點接觸窗的製造 方法，其中該第二導電元件以及該第三導電元件包括矽化 金屬。 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 零裝--------訂---------線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製