TWI826174B - 半導體元件的製備方法 - Google Patents
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
本揭露提供一種半導體元件的製備方法。首先，具有一導電接觸點的一第一隔離層形成在一基底上，以及具有一開口的一第二隔離層形成在該第一隔離層上，其中該開口對應且暴露該導電接觸點的一上表面。一導電線結構形成在該開口中，其中一接觸孔形成在該第二隔離層與該導電線結構之間，然後一電漿氧化物層共形地沉積在該基底上。然後，藉由使用包含多個帶負電荷離子的一水溶液而執行一濕式清洗製程。一罩蓋層形成在該電漿氧化物層上，該罩蓋層填滿該接觸孔，以及執行一回蝕製程以移除在該接觸孔上的該罩蓋層。
Description
本申請案主張美國第17/741,589及17/741,619號專利申請案之優先權(即優先權日為「2022年5月11日」)，其內容以全文引用之方式併入本文中。
本揭露關於一種半導體結構的製備方法。特別是關於一種可避免或減少粒子誘發缺陷之半導體結構的製備方法。
半導體元件廣泛用於電子產業。半導體元件可具有相對較小的尺寸、多功能特性及/或相對較低的製造成本。半導體元件技術的發展不斷進步，新一代半導體元件的設計比上一代更小、更複雜。依據創新產品的要求，元件的數量與密度不斷增加，每個元件的尺寸也必須相對應變小。隨著元件尺寸的變小，製造方法期間所產生的雜質所引起的缺陷的影響會變得更加嚴重，並可據此影響製造良率。
上文之「先前技術」說明僅提供背景技術，並未承認上文之「先前技術」說明揭示本揭露之標的，不構成本揭露之先前技術，且上文之「先前技術」之任何說明均不應作為本案之任一部分。
本揭露之一實施例提供一種半導體結構的製備方法，包括
形成一第一隔離層在一基底上；形成一導電接觸點在該第一隔離層中；形成具有一開口的一第二隔離層在該第一隔離層上，該開口暴露該導電接觸點的一上表面；形成一導電線結構在該第二隔離層的該開口中，該導電線結構覆蓋該導電接觸點之該暴露的上表面的一部分，藉此形成一接觸孔在該第二隔離層與該導電線結構之間；形成一電漿氧化物層以覆蓋該導電線結構、該第二隔離層以及該導電接觸點的各暴露的表面；藉由使用包含帶有多個負電荷離子之一水溶液而執行一濕式清洗製程；形成一罩蓋層在該電漿氧化物層上，該罩蓋層填滿該接觸孔；以及執行一回蝕製程以移除在該接觸孔上的該罩蓋層。
本揭露之另一實施例提供一種半導體元件的製備方法，包括形成一絕緣組件在一基底中，該絕緣組件界定一主動區；形成一第一隔離層在該基底上，該第一隔離層具有一位元線接觸點；形成一第二隔離層在該第一隔離層上，該第二隔離層具有一位元線開口；形成一位元線結構在該位元線開口中，該位元線結構電性連接到該位元線接觸點，且形成一接觸孔以圍繞該位元線結構並暴露該位元線接觸點的一部分；共形地形成一氮化物間隙子層在該位元線結構、該第二隔離層以及該導電接觸點上；共形地形成一電漿氧化物層在該氮化物間隙子層上；以及藉由包含帶有多個負電荷離子的一水溶液而執行一濕式清洗製程。
在一些實施例中，該等帶負電荷離子選自包含多個碳酸根離子(carbonate ions)、碳酸氫根離子(bicarbonate ions)以及其組合的群組。
在一些實施例中，包含帶有該等負電荷離子的該水溶液選自包含用二氧化碳溶解的去離子水、用碳酸鈉溶解的去離子水、用碳酸氫
鈉溶解的去離子水，以及其組合的群組。
在一些實施例中，藉由使用包括亞磷酸(phosphorus acid)之一濕式蝕刻劑而執行該回蝕製程。
在一些實施例中，藉由使用包括亞磷酸以及矽酸(silicic acid)之一濕式蝕刻劑而執行該回蝕製程。
在一些實施例中，形成具有一開口的一第二隔離層在該第一隔離層上的該製備方法包括：形成一第二隔離層在該第一隔離層上；以及形成一開口在該第二隔離層中以暴露該導電接觸點的一上表面，其中該開口的一寬度大於該導電接觸點之該上表面的一寬度。
在一些實施例中，該導電接觸點的一上表面完全藉由該開口而暴露。
在一些實施例中，形成在該開口中的該接觸孔圍繞該導電線結構。
在一些實施例中，在形成該電漿氧化物層之前，該製備方法還包括共形地沉積一氮化物間隙子層在該基底上。
在一些實施例中，該電漿氧化物層共形地設置在氮化物間隙子層上。
在一些實施例中，在執行該濕式清洗製程之前，該電漿氧化物層包括在其表面上的多個帶正電荷離子。
在一些實施例中，在執行該濕式清洗製程之後，該電漿氧化物層在其表面上沒有帶正電荷離子。
在一些實施例中，藉由使用該電漿氧化物層作為一蝕刻終止層而執行該回蝕製程。
在一些實施例中，在執行該回蝕製程以移除在該接觸孔上的該罩蓋層之後，該電漿氧化物層在其表面上沒有結晶矽酸鹽粒子。
在該半導體結構或該半導體元件的該等製備方法中，在該電漿氧化物層形成之後，使用含有該等負電荷離子的一水溶液進行一濕式清洗製程。該濕式清洗製程不僅可以去除化學與粒子雜質，還可以去除該電漿氧化物層形成期間所產生的多個帶正電離子。否則，在該電漿氧化物層形成期間所形成的該等帶正電的離子將與在該後續的回蝕製程中所產生之該等帶負電的離子結合形成未期望的晶體或粒子。藉由在該回蝕製程之前使用該濕式清洗製程，可避免或減少由未期望的晶體或粒子所引起的缺陷，並且可據此提高製造良率。因此，可以提高該元件的效能。
上文已相當廣泛地概述本揭露之技術特徵及優點，俾使下文之本揭露詳細描述得以獲得較佳瞭解。構成本揭露之申請專利範圍標的之其它技術特徵及優點將描述於下文。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，可相當容易地利用下文揭示之概念與特定實施例可作為修改或設計其它結構或製程而實現與本揭露相同之目的。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者亦應瞭解，這類等效建構無法脫離後附之申請專利範圍所界定之本揭露的精神和範圍。
10:製備方法
100:製備方法
101:基底
103:第一隔離層
105:導電接觸點
107:第二隔離層
109:開口
111:下導電材料層
113:上導電材料層
114:導電線結構
115:下導電線結構
117:上導電線結構
119:接觸孔
121:氮化物間隙子層
123:電漿氧化物層
124:濕式清洗製程
125:罩蓋層
127:重新填滿接觸孔
201:基底
203:絕緣組件
205:主動區
207:字元線
209:下層
211:上層
213:第一摻雜區
215:第二摻雜區
217:第一隔離層
219:位元線接觸點
221:第二隔離層
223:位元線開口
225:下導電材料層
227:上導電材料層
228:位元線結構
229:下位元線結構
231:上位元線結構
233:接觸孔
235:氮化物間隙子層
237:電漿氧化物層
238:濕式清洗製程
239:罩蓋層
241:重新填滿接觸孔
S11:步驟
S13:步驟
S15:步驟
S17:步驟
S19:步驟
S21:步驟
S23:步驟
S25:步驟
S31:步驟
S33:步驟
S35:步驟
S37:步驟
S39:步驟
S41:步驟
S43:步驟
當結合圖式考慮時，可以藉由參考詳細描述以及申請專利範圍來獲得對本揭露的更完整的理解，其中相同的元件編號在整個圖式中是代類似的元件。
圖1是流程示意圖，例示本揭露一些實施之半導體結構的製備方法。
圖2到圖9是剖視示意圖，例示本揭露一些實施例之半導體結構的製
備方法的一或多個階段。
圖10是流程示意圖，例示本揭露一些實施之半導體元件的製備方法。
圖11到圖19是剖視示意圖，例示本揭露一些實施例之半導體元的製備方法的一或多個階段。
以下描述了組件和配置的具體範例，以簡化本揭露之實施例。當然，這些實施例僅用以例示，並非意圖限制本揭露之範圍。舉例而言，在敘述中第一部件形成於第二部件之上，可能包含形成第一和第二部件直接接觸的實施例，也可能包含額外的部件形成於第一和第二部件之間，使得第一和第二部件不會直接接觸的實施例。另外，本揭露之實施例可能在許多範例中重複參照標號及/或字母。這些重複的目的是為了簡化和清楚，除非內文中特別說明，其本身並非代表各種實施例及/或所討論的配置之間有特定的關係。
本文中使用之術語僅是為了實現描述特定實施例之目的，而非意欲限制本發明。如本文中所使用，單數形式「一(a)」、「一(an)」，及「該(the)」意欲亦包括複數形式，除非上下文中另作明確指示。將進一步理解，當術語「包括(comprises)」及/或「包括(comprising)」用於本說明書中時，該等術語規定所陳述之特徵、整數、步驟、操作、元件，及/或組件之存在，但不排除存在或增添一或更多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、組件，及/或上述各者之群組。
應當理解，當一元件被稱為形成在另一個元件「上(on)」或「上方(over)」時，其可藉由生長、沉積、蝕刻、附著、連接或耦接而
直接或間接地形成在所給定的元件上。
應當理解，儘管這裡可以使用術語第一，第二，第三等來描述各種元件、部件、區域、層或區段(sections)，但是這些元件、部件、區域、層或區段不受這些術語的限制。相反，這些術語僅用於將一個元件、組件、區域、層或區段與另一個區域、層或區段所區分開。因此，在不脫離本發明進步性構思的教導的情況下，下列所討論的第一元件、組件、區域、層或區段可以被稱為第二元件、組件、區域、層或區段。
除非內容中另有所指，否則當代表定向(orientation)、布局(layout)、位置(location)、形狀(shapes)、尺寸(sizes)、數量(amounts)，或其他量測(measures)時，則如在本文中所使用的例如「同樣的(same)」、「相等的(equal)」、「平坦的(planar)」，或是「共面的(coplanar)」等術語(terms)並非必要意指一精確地完全相同的定向、布局、位置、形狀、尺寸、數量，或其他量測，但其意指在可接受的差異內，包含差不多完全相同的定向、布局、位置、形狀、尺寸、數量，或其他量測，而舉例來說，所述可接受的差異可因為製造流程(manufacturing processes)而發生。術語「大致地(substantially)」可被使用在本文中，以表現出此意思。舉例來說，如大致地相同的(substantially the same)、大致地相等的(substantially equal)，或是大致地平坦的(substantially planar)，為精確地相同的、相等的，或是平坦的，或者是其可為在可接受的差異內的相同的、相等的，或是平坦的，而舉例來說，所述可接受的差異可因為製造流程而發生。
圖1是流程示意圖，例示本揭露一些實施之半導體結構的製備方法10。製備方法10可避免或顯著減少粒子所引起的缺陷。製備方
法10可以例如多個步驟來執行。可注意到，製備方法10可包括相同、更多或更少的步驟。可注意到，製備方法10可由一件或多件半導體製造設備或製造工具來執行。在一些實施例中，製備方法10包括多個操作(步驟)S11、S13、S15、S17、S19、S21、S23以及S25。圖1的步驟S11到步驟S25是結合下列圖式進行詳細說明。
圖2到圖9是剖視示意圖，例示本揭露一些實施例之半導體結構的製備方法的一或多個階段。請參考圖1及圖2，在步驟S11，提供一基底101，以及一第一隔離層103形成在基底101上。基底101可包含一半導體材料，例如矽、摻雜矽、矽鍺、絕緣體上覆矽、藍寶石上覆矽或是碳化矽，但並不以此為限。第一隔離層103可包含氮化矽、氧化矽、氮氧化矽或其組合，但並不以此為限。
請參考圖1及圖3，在步驟S13，一導電接觸點105形成在第一隔離層103中。可形成多個導電接觸點(圖未示)，但在圖3中僅顯示一個導電接觸點105。請參考圖3，製備方法可藉由使用一微影製程來執行，以圖案化第一隔離層103，進而界定導電接觸點105的位置。在微影製程之後可執行一蝕刻製程，例如一非等向性乾蝕刻製程，以形成一接觸孔(圖未示)在第一隔離層103中。在蝕刻製程之後，藉由一沉積製程而沉積一導電材料層(圖未示)在用於形成導電接觸點105的接觸孔中，舉例來說，導電材料層例如鋁、銅、鎢、鈷或其他適合的金屬或金屬合金，而沉積製程例如化學氣相沉積、物理氣相沉積、噴濺或類似製程。在沉積製程之後，執行一平坦化製程，例如化學機械研磨，以移除多於沉積材料，並提供一大致平坦表面給接下來的處理步驟。
請參考圖1及圖4，在步驟S15，具有一開口109的一第二隔
離層107形成在第一隔離層103上，以使導電接觸點105的一上表面經由開口109而暴露。多個開口(圖未示)可形成在一相對應的導電接觸點上，但在圖4中僅顯示一個開口109。請參考圖4，藉由形成一第二隔離層107在第一隔離層103上而執行該製備方法。第二隔離層107可包含與第一隔離層103相同的材料，但並不以此為限。一微影製程可用於圖案化第二隔離層107，以界定開口109的位置。在微影製程之後，可執行一蝕刻製程，例如一非等向性乾蝕刻製程，以形成開口109在第二隔離層107中。開口109可視為一位元線開口。開口109具有一開口，其寬於或大致相同於導電接觸點105，以使導電接觸點105的一上表面完全藉由開口109而暴露。在一些實施例中，開口109的一最小寬度大於導電接觸點105之上表面的一寬度。開口109足夠寬以有利於在後續步驟中在其中形成一導電線結構。開口109可具有一剖面形狀，例如一矩形、一正方形、一上寬下窄的形狀，但並不以此為限。開口109亦可具有一類孔形狀或類井形狀。開口109可具有一傾斜的側壁、一大致垂直的側壁，但並不以此為限。
請參考圖1、圖5及圖6，在步驟S17，一導電線結構114形成在第二隔離層107的開口109中，其中導電線結構114覆蓋導電接觸點105之上表面的一部分，藉此形成一接觸孔119在第二隔離層107與導電線結構114之間。導電線結構114可為一單層或是一堆疊。在圖5及圖6中顯示包括兩個導電材料層的導電線結構114。請參考圖5，可執行該製備方法以經由一沉積製程而形成一下導電材料層111在開口109中以及在第二隔離層107上，並形成一上導電材料層113在下導電材料層111上。下導電材料層111可為一單層，其包括摻雜多晶矽、一金屬、一金屬矽化物或是一金屬化合物，或是其可為一多層，包括上述材料的任何組合，但並不以
此為限。上導電材料層113可包括一金屬或示一金屬化合物，但並不以此為限。一阻障層(圖未示)可形成在下導電材料層111與上導電材料層113之間。該阻障層包含氮化鈦或是氮化鈦鎢，但並不以此為限。
請參考圖6，可執行該製備方法以藉由經由蝕刻製程依次地圖案化上導電材料層113與下導電材料層111而形成具有一下導電線結構115以及一上導電線結構117的一導電線結構114。藉由使用一圖案化遮罩層(圖未示)作為一遮罩而執行一蝕刻製程，以圖案化上導電材料層113以及下導電材料層111。因此，二圖案化導電材料層一起形成導電線結構114。下導電線結構115以及上導電線結構117可具有在一維水平延伸的一線形狀，或是一類栓塞或一類柱形形狀。導電線結構114具有比導電接觸點105更窄的一寬度，以便暴露導電接觸點105之上表面的一部分。在形成導電線結構114之後，一接觸孔119形成在第二隔離層107與導電線結構114之間，並圍繞導電線結構114。導電接觸點105的上表面亦經由接觸孔119而部分暴露。為了避免接觸孔119影響該半導體結構的電性或特性，必須在後續步驟中重新填滿接觸孔119。
請參考圖1及圖7，在步驟S19及步驟S21，形成一電漿氧化物層123，以覆蓋導電線結構114、第二隔離層107以及導電接觸點105之各暴露的表面。在形成電漿氧化物層123之前，一氮化物間隙子層121可共形地沉積在基底101上，然後電漿氧化物層123共形地設置在氮化物間隙子層121上。氮化物間隙子層121可形成在導電線結構114的多個側壁上。氮化物間隙子層121可包含氮化矽。電漿氧化物層123可包括氧化矽、二氧化矽、氟氧化矽或是氮氧化矽，但並不以此為限。電漿氧化物層123的製作技術可包含電漿加強化學氣相沉積、高密度電漿化學氣相沉積
或是熱電漿化學氣相沉積，但並不以此為限。
在電漿氧化物層123的形成期間，多個帶正電荷的離子e+可以被誘導到電漿氧化物層123的表面。帶正電荷的離子e+可為帶正電荷的功能基、帶正電荷的殘基、帶正電荷的自由基或類似物。在電漿氧化物層123的形成期間所產生之帶正電荷的離子e+將與帶負電荷的離子結合，例如在隨後的回蝕製程中所產生的那些，以形成未預期的晶體或粒子。為了避免隨後形成未期望的晶體或粒子，帶正電荷的離子e+必須被帶負電荷的離子中和。為達此目的，在電漿氧化物層123形成後，使用含有負電荷離子的水溶液進行濕式清洗製程124。合適之帶負電荷的離子選自碳酸根離子(carbonate ions)、碳酸氫根離子(bicarbonate ions)及其組合。含有負電荷離子的水溶液選自溶解有二氧化碳的去離子水、溶解有碳酸鈉的去離子水、溶解有碳酸氫鈉的去離子水及其組合。水溶液中帶負電荷離子的數量或濃度足以中和電漿氧化物層123之表面上的帶正電荷離子。在執行濕式清洗製程之後，電漿氧化物層123上的帶正電荷離子或其他雜質的數量可明顯減少，或電漿氧化物層123的表面大致上沒有或沒有帶正電荷離子。
請參考圖1及圖8，在步驟S23，一罩蓋層125形成在電漿氧化物層123上，且罩蓋層填充到接觸孔119中。罩蓋層125形成在接觸孔119中以及在電漿氧化物層123上。罩蓋層125是足夠厚，使得接觸孔119被完全重新填滿。罩蓋層125可包含氮化矽或類似物。
請參考圖1及圖9，在步驟S25，執行一回蝕製程以移除在接觸孔119上的罩蓋層125。執行回蝕製程以移除罩蓋層125，直到電漿氧化物層123暴露為止，並形成一重新填滿接觸孔127。電漿氧化物層123用
於當作一蝕刻終止層。重新填滿接觸孔127的表面為一大致平坦表面。藉由使用包括亞磷酸(phosphorus acid)之一濕式蝕刻劑而執行回蝕製程。回蝕製程在溫度超過約160℃，例如約165℃的浸浴中用熱磷酸蝕刻執行的一非等向性移除製程。由於可實現的選擇性要低得多，所以不能使用乾式(電漿)蝕刻。在回蝕製程之前，可以執行一預濕式清洗。在濕式回蝕製程期間，罩蓋層125對電漿氧化物層123的選擇性可能在回蝕製程期間發生變化，因此較佳者，將矽酸鹽離子源HSiO3-添加到磷酸浴中以有助於確保非常高的氮化物對氧化物的選擇性。為了提高氮化物對氧化物的選擇性，可以在磷酸浴中增加矽酸鹽源的濃度，其亦可避免氧化物的損失。已經發現，氧化物的蝕刻率是由矽酸的濃度所決定，而矽酸的濃度對氮化物的蝕刻率基本上沒有影響。藉由用矽酸預先加載鍍液，氮化物對氧化物的選擇性非常良好。矽酸鹽源可維一液體，例如四乙氧基矽烷(TEOS)。矽酸可溶解於熱磷酸中以產生多個矽酸鹽離子。
然而，矽酸鹽源所增加的數量可能會增加形成未預期的晶體或粒子的機會。未預期的晶體或粒子的數量取決於熱磷酸浴中之矽酸鹽離子的濃度。因此，在熱磷酸中蝕刻後，帶負電荷的矽酸鹽離子可與帶正電荷的離子鍵合，在半導體結構的表面上形成電中性材料，即未預期的結晶矽酸鹽粒子。未預期的結晶矽酸鹽粒子可能導致缺陷並影響半導體結構的電性或其他特性。為了避免這種情況，請參考圖7，濕式清洗製程124必須在形成電漿氧化物層123之後進行，以去除帶正電荷的離子。請再參考圖9，在執行回蝕製程之後，暴露的電漿氧化物層123在其表面上大致上沒有或沒有結晶矽酸鹽粒子。藉由在回蝕製程之前使用濕式清洗製程，可以避免在後續製程中產生缺陷，並且暴露的電漿氧化物層123的表面不
會受到損傷。由於可有效避免或減少由未預期的晶體或粒子所引起的缺陷，因此可提高製造良率。
圖10是流程示意圖，例示本揭露一些實施之半導體元件的製備方法100。製備方法100可避免或顯著減少粒子所引起的缺陷。製備方法100可例如多個步驟來執行。可注意到，製備方法10可包括相同、更多或更少的步驟。可注意到，製備方法100可由一件或多件半導體製造設備或製造工具來執行。在一些實施例中，製備方法100包括多個操作(步驟)S31、S33、S35、S37、S39、S41以及S43。圖10的步驟S31到步驟S43是結合下列圖式進行詳細說明。
圖11到圖19是剖視示意圖，例示本揭露一些實施例之半導體元的製備方法的一或多個階段。在一些實施例中，圖11到圖19中的一些事對應到圖2到圖9，並且在這些圖式中，省略關於相同部件或元件的類似描述。請參考圖10及圖11，在步驟S31，界定一主動區205的一絕緣組件203形成在一基底201中。當在圖式中顯示兩個隔離組件203以及一個主動區205時，則應當理解，基底201可包括任何合適數量的隔離組件203以及主動區205。其他部件或元件可包括該半導體元件中的任何合適數量。在一剖視圖中，多個隔離組件203是彼此分離，並界定出多個主動區205。可藉由執行一淺溝隔離(STI)製程實現該等隔離組件203的形成。多個隔離組件203可包含一隔離材料，例如諸如氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、氧化氮化矽或摻氟矽酸鹽，但並不以此為限。
請參考圖10及圖12，一字元線207可形成在基底201中。當在圖式中顯示兩條字元線207時，則應當理解，基底201可包括任何合適數量的字元線207。在一些實施例中，每一條字元線207可包括一下層209
以及一上層211。舉例來說，該等下層209可包含氧化矽、氮氧化矽、氧化氮化矽或是氮化矽，但並不以此為限。舉例來說，上層211可包含摻雜多晶矽、金屬材料、金屬矽化物，但並不以此為限。然後，多個摻雜區可形成在基底201的該等主動區205中。多個摻雜區可包括一第一摻雜區213以及一第二摻雜區215。第一摻雜區213設置在二相鄰的字元線207之間。該等第二摻雜區215分別設置在多個絕緣組件203與多個字元線207之間。第一摻雜區213與該等第二摻雜區215分別摻雜有一摻雜物，例如磷、砷或銻。
請參考圖10及圖13，在步驟S33，一第一隔離層217形成在基底201上，以及一位元線接觸點219形成在第一隔離層217上。位元線接觸點219設置在基底201的第一摻雜區213上。位元線接觸點219設置在第一摻雜區213上且電性連接到第一摻雜區213。
請參考圖10及圖14，在步驟S35，具有一位元線開口223的一第二隔離層221形成在第一隔離層217上，以使位元線接觸點219的一上表面經由位元線開口223而暴露。請參考圖14，藉由形成一第二隔離層221在第一隔離層217上而執行該製備方法。一微影製程可用於圖案化該第二隔離層221以界定位元線開口223的位置。在微影製程之後，可執行一蝕刻製程，例如一非等向性蝕刻製程，以形成位元線開口223在第二隔離層221中。位元線開口223可視為一位元線開口。位元線開口223具有比該導電接觸點更寬或大致相同的一寬度，以使位元線接觸點219的一上表面完全藉由位元線開口223而暴露。在一些實施例中，位元線開口223的一最小寬度大於位元線接觸點219之上表面的一寬度。位元線開口223足夠寬以有利於在後續步驟中在其中形成一導電線結構。位元線開口223可
具有一剖面形狀，例如一矩形、一正方形、一上寬下窄的形狀，但並不以此為限。位元線開口223之下表面的一寬度大致上等於或大於位元線接觸點219之上表面的一寬度。位元線開口223亦可具有一類孔形狀或類井形狀。位元線開口223可具有一傾斜的側壁、一大致垂直的側壁，但並不以此為限。
請參考圖10、圖15及圖16，在步驟S37，一位元線結構228形成在第二隔離層221的位元線開口223中，其中位元線結構228覆蓋位元線接觸點219之上表面的一部分，藉此形成一接觸孔233在第二隔離層221與位元線結構228之間。位元線結構228可為一單層或是一堆疊。在圖15及圖16中顯示包括兩個導電材料層的位元線結構228。請參考圖15，可執行該製備方法以經由一沉積製程而形成一下導電材料層225在位元線開口223中以及在第二隔離層221上，以及形成一上導電材料層227在下導電材料層225上。下導電材料層225可為一單層，包括摻雜多晶矽、一金屬、一金屬矽化物或是一金屬化合物，或者是其可為一多層，包括上述材料的任何組合，但並不以此為限。上導電材料層227可包括一金屬或一金屬化合物，但並不以此為限。一阻障層(圖未示)可形成在下導電材料層225與上導電材料層227之間。阻障層包含氮化鈦或是氮化鈦鎢，但並不以此為限。
請參考圖16，可執行該製備方法以經由一蝕刻製程而藉由依次圖案化上導電材料層227以及下導電材料層225而形成具有一下位元線結構229以及一上位元線結構231的一位元線結構228。藉由使用一圖案化遮罩層(圖未示)作為一遮罩而執行一蝕刻製程，以圖案化上導電材料層227以及下導電材料層225。因此，二圖案化的導電材料層一起形成位元
線結構228。下位元線結構229與上位元線結構231可具有在一為水平延伸的一線形狀，或是一類栓塞或是類柱形形狀。位元線結構228可具有避位元線接觸點219更窄的一寬度，以便暴露位元線接觸點219之上表面的一部分。在形成位元線結構228之後，一接觸孔233形成在第二隔離層221與位元線結構228之間並圍繞位元線結構228。位元線接觸點219的上表面亦部分經由接觸孔233而暴露。為了避免接觸孔233影響該半導體結構的電性或特性，必須在後續步驟中重新填滿接觸孔233。
請參考圖10及圖17，在步驟S39及步驟S41，一氮化物間隙子層235共形地形成在位元線結構228、第二隔離層221以及位元線接觸點219上，然後一電漿氧化物層237共形地形成在氮化物間隙子層235上。氮化物間隙子層235可形成在位元線結構228的各側壁上。氮化物間隙子層235可包含氮化矽。電漿氧化物層237可包括氧化矽、二氧化矽、氟氧化矽或是氮氧化矽，但並不以此為限。電漿氧化物層237的製作技術可包含電漿加強化學氣相沉積、高密度電漿化學氣相沉積或是熱電漿化學氣相沉積，但並不以此為限。
在形成電漿氧化物層237期間，多個帶正電荷離子e+可誘導到電漿氧化物層123的表面。該等帶正電荷離子e+可為帶正電荷的功能基、帶正電荷的殘基、帶正電荷的自由基或類似物。在電漿氧化物層237的形成期間所產生之帶正電荷的離子e+將與帶負電荷的離子結合，例如在隨後的回蝕製程中所產生的那些，以形成未預期的晶體或粒子。為了避免隨後形成未期望的晶體或粒子，帶正電荷的離子e+必須被帶負電荷的離子中和。為達此目的，在電漿氧化物層237形成後，使用含有負電荷離子的水溶液進行濕式清洗製程238。合適之帶負電荷的離子選自碳酸根離子
(carbonate ions)、碳酸氫根離子(bicarbonate ions)及其組合。含有負電荷離子的水溶液選自溶解有二氧化碳的去離子水、溶解有碳酸鈉的去離子水、溶解有碳酸氫鈉的去離子水及其組合。水溶液中帶負電荷離子的數量或濃度足以中和電漿氧化物層237之表面上的帶正電荷離子。在執行濕式清洗製程之後，電漿氧化物層237上的帶正電荷離子或其他雜質的數量可明顯減少，或電漿氧化物層237的表面大致上沒有或沒有帶正電荷離子。
請參考圖17及圖18，該製備方法還包括形成一罩蓋層239在電漿氧化物層237上，且罩蓋層填充到接觸孔233中。罩蓋層239形成在接觸孔233中以及在電漿氧化物層237上。罩蓋層239足夠厚以便完全重新填滿接觸孔233。罩蓋層239可包含氮化矽或類似物。
請參考圖19，該製備方法還包括執行一回蝕製程以移除在接觸孔233上的罩蓋層239。執行該回蝕製程以移除罩蓋層239，直到電漿氧化物層237暴露並形成一重新填滿接觸孔241為止。電漿氧化物層237用來作為一蝕刻終止層。重新填滿接觸孔241的表面為一大致平坦表面。藉由使用包括亞磷酸之一濕式蝕刻劑而執行該回蝕製程。該蝕刻製程是在溫度超過約160℃，例如約165℃的浸浴中用熱磷酸蝕刻執行的一非等向性移除製程。在回蝕製程之前，可以執行一預濕式清洗。在濕式回蝕製程期間，罩蓋層239對電漿氧化物層237的選擇性可能在回蝕製程期間發生變化，因此較佳者，將矽酸鹽離子源HSiO3-添加到磷酸浴中以有助於確保非常高的氮化物對氧化物的選擇性。由於圖17中所示的濕式清洗製程238已經去除在形成電漿氧化悟層237期間所產生的帶正電荷離子e+，所以在回蝕製程中將不會形成未預期的結晶矽酸鹽粒子。請參考圖19，在執行回蝕製程之後，暴露的電漿氧化物層237在其表面上大致上沒有或沒有結晶
矽酸鹽粒子。藉由在回蝕製程之前使用濕式清洗製程，可避免在後續製程中產生缺陷，並且暴露的電漿氧化物層237的表面不會被損壞。由於可有效避免或減少由未預期的晶體或粒子所引起的缺陷，因此可以提高製造良率。
在該半導體結構或該半導體元件的該等製備方法中，在該電漿氧化物層形成之後，使用含有該等負電荷離子的一水溶液進行一濕式清洗製程。該濕式清洗製程不僅可以去除化學與粒子雜質，還可以去除該電漿氧化物層形成期間所產生的多個帶正電離子。因此，在形成該電漿氧化次層時所形成之帶正電荷的離子將不會在後續的製程中存在，且不會在後續的回蝕製程中將帶正電荷的離子與帶負電荷的離子結合而產生未預期的晶體或粒子。藉由在該回蝕製程之前使用該濕式清洗製程，可避免或減少由未期望的晶體或粒子所引起的缺陷，並且可據此提高製造良率。
與習知技術相比，本揭露的製造程序克服了避免或減少粒子所引起的缺陷。因此，可加強元件效能。
雖然已詳述本揭露及其優點，然而應理解可進行各種變化、取代與替代而不脫離申請專利範圍所定義之本揭露的精神與範圍。例如，可用不同的方法實施上述的許多製程，並且以其他製程或其組合替代上述的許多製程。
再者，本申請案的範圍並不受限於說明書中所述之製程、機械、製造、物質組成物、手段、方法與步驟之特定實施例。該技藝之技術人士可自本揭露的揭示內容理解可根據本揭露而使用與本文所述之對應實施例具有相同功能或是達到實質上相同結果之現存或是未來發展之製程、機械、製造、物質組成物、手段、方法、或步驟。據此，此等製程、
機械、製造、物質組成物、手段、方法、或步驟包含於本申請案之申請專利範圍內。
101:基底
103:第一隔離層
105:導電接觸點
107:第二隔離層
121:氮化物間隙子層
123:電漿氧化物層
127:重新填滿接觸孔
Claims (14)
- 一種半導體結構的製備方法，包括：形成一第一隔離層在一基底上；形成一導電接觸點在該第一隔離層中；形成具有一開口的一第二隔離層在該第一隔離層上，該開口暴露該導電接觸點的一上表面；形成一導電線結構在該第二隔離層的該開口中，該導電線結構覆蓋該導電接觸點之該暴露的上表面的一部分，藉此形成一接觸孔在該第二隔離層與該導電線結構之間；形成一電漿氧化物層以覆蓋該導電線結構、該第二隔離層以及該導電接觸點的各暴露的表面；藉由使用包含帶有多個負電荷離子之一水溶液而執行一濕式清洗製程；形成一罩蓋層在該電漿氧化物層上，該罩蓋層填滿該接觸孔；以及執行一回蝕製程以移除在該接觸孔上的該罩蓋層。
- 如請求項1所述之半導體結構的製備方法，其中該等帶負電荷離子選自包含多個碳酸根離子、碳酸氫根離子以及其組合的群組。
- 如請求項1所述之半導體結構的製備方法，其中包含帶有該等負電荷離子的該水溶液選自包含用二氧化碳溶解的去離子水、用碳酸鈉溶解的去 離子水、用碳酸氫鈉溶解的去離子水，以及其組合的群組。
- 如請求項1所述之半導體結構的製備方法，其中藉由使用包括亞磷酸之一濕式蝕刻劑而執行該回蝕製程。
- 如請求項4所述之半導體結構的製備方法，其中該亞磷酸包括多個矽酸鹽離子。
- 如請求項1所述之半導體結構的製備方法，其中形成具有一開口的一第二隔離層在該第一隔離層上包括：形成一第二隔離層在該第一隔離層上；以及形成一開口在該第二隔離層中以暴露該導電接觸點的一上表面，其中該開口的一寬度大於該導電接觸點之該上表面的一寬度。
- 如請求項6所述之半導體結構的製備方法，其中該導電接觸點的一上表面完全藉由該開口而暴露。
- 如請求項1所述之半導體結構的製備方法，其中該接觸孔圍繞該導電線結構。
- 如請求項1所述之半導體結構的製備方法，其中在形成該電漿氧化物層之前，該製備方法還包括共形地沉積一氮化物間隙子層在該基底上。
- 如請求項9所述之半導體結構的製備方法，其中該電漿氧化物層共形地設置在氮化物間隙子層上。
- 如請求項1所述之半導體結構的製備方法，其中在執行該濕式清洗製程之前，該電漿氧化物層包括在其表面上的多個帶正電荷離子。
- 如請求項11所述之半導體結構的製備方法，其中在執行該濕式清洗製程之後，該電漿氧化物層在其表面上沒有帶正電荷離子。
- 如請求項1所述之半導體結構的製備方法，其中藉由使用該電漿氧化物層作為一蝕刻終止層而執行該回蝕製程。
- 如請求項13所述之半導體結構的製備方法，其中在執行該回蝕製程以移除在該接觸孔上的該罩蓋層之後，該電漿氧化物層在其表面上沒有結晶矽酸鹽粒子。
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Citations (5)
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2022
- 2022-12-08 TW TW111147186A patent/TWI826174B/zh active
Patent Citations (5)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW202412127A (zh) | 2024-03-16 |
| TW202345204A (zh) | 2023-11-16 |
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