專利名稱：相對于未摻雜二氧化硅和氮化硅能選擇性蝕刻摻雜二氧化硅的蝕刻劑,其使用方法和形 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及選擇性蝕刻位于氮化硅或未摻雜二氧化硅上的摻雜二氧化硅的方法。具體而言，本發(fā)明方法包括使用含有乙烷氣體的蝕刻劑混合物，該乙烷氣體具有通式C2HxFy，其中x是2-5的整數(shù)，y是1-4的整數(shù)，x+y等于6。本發(fā)明還涉及包含具有通式C2HxFy的組分的蝕刻劑混合物，通式中x是2-5的整數(shù)，y是1-4的整數(shù)，x+y等于6。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件上形成多層結(jié)構(gòu)通常涉及摻雜的二氧化硅層，包括但不限于磷硅酸鹽玻璃(PSG)、硼硅酸鹽玻璃(BSG)和硼磷硅酸鹽(BPSG)層的圖形化。通常使用這些材料作為半導(dǎo)體器件上的鈍化層。一般采用蝕刻技術(shù)形成各種類型半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的圖形，包括形成貫穿鈍化層的接觸孔。通常在下層結(jié)構(gòu)上例如在半導(dǎo)體基材上形成的導(dǎo)電摻雜的接觸區(qū)域上，形成蝕刻終止層，以便一旦形成了要求的鈍化層或蝕刻基材的圖形后能終止蝕刻過程。通常使用氮化硅(Si3N4)作為二氧化硅圖形化用的蝕刻終止層。
一般，在蝕刻之前，沉積保護(hù)層如光致抗蝕劑層，然后顯影使其用作為模板層或保護(hù)掩模，以便通過蝕刻技術(shù)在鈍化層如沉積的二氧化硅層上形成一定結(jié)構(gòu)?？梢圆捎脻裎g刻或干蝕刻通過這種保護(hù)層來在摻雜的二氧化硅鈍化層上形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)。
在授予David A.Cathey等人的美國專利5,300,463中，公開了濕蝕刻方法的一個例子，該專利的濕蝕刻方法使用氫氟酸(HF)作為蝕刻劑，相對于未摻雜的二氧化硅能選擇性腐蝕摻雜的二氧化硅。盡管該方法有腐蝕的選擇性或?qū)Ｓ行?，從與濕蝕刻法有關(guān)的許多缺陷考慮，這種方法并不合適。具體而言，此專利方法是一種各向同性蝕刻。結(jié)果，由此形成的結(jié)構(gòu)，其尺寸不同于通過保護(hù)掩模露出蝕刻基材上目標(biāo)區(qū)域的尺寸。而且，本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，由于濕蝕刻技術(shù)通常是各向同性的，如果被蝕刻薄膜的厚度大約等于要求的最小圖形尺寸，通常由各向同性蝕刻引起的底蝕現(xiàn)象會變得不可接受。同樣，隨著在半導(dǎo)體器件活性表面上結(jié)構(gòu)的尺寸日益減小，蝕刻必需非常準(zhǔn)確，并保持在非常精確的公差之內(nèi)，以便保持這樣最小結(jié)構(gòu)的對準(zhǔn)以及使這樣結(jié)構(gòu)的電性能最佳。當(dāng)采用許多常規(guī)濕蝕刻法來形成半導(dǎo)體器件上的結(jié)構(gòu)時，常常不能達(dá)到這樣的精確度。因此，常規(guī)濕蝕刻法既缺少精確性，又是各向同性的，所以不能和在現(xiàn)有技術(shù)要求的半導(dǎo)體器件上形成結(jié)構(gòu)的蝕刻法總體目標(biāo)相一致該目標(biāo)是以很高的忠實度再現(xiàn)保護(hù)掩模的特征。
不同的是，許多干蝕刻法，包括但不限于輝光放電濺射、離子銑、反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)、反應(yīng)性離子束蝕刻(RIBE)和高密度等離子體蝕刻。這些干蝕刻法能夠以基本上各向異性方式蝕刻，意味著在與蝕刻基材露出或活性表面基本垂直的方向上，主要是對蝕刻基材的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行蝕刻。因此，這種干蝕刻法能定義具有基本垂直于蝕刻基材的側(cè)壁的結(jié)構(gòu)。結(jié)果，這種干蝕刻法能夠準(zhǔn)確再現(xiàn)保護(hù)掩模的特征。由于在半導(dǎo)體器件上結(jié)構(gòu)尺寸的日益減小，往往需要用干蝕刻法來定義在半導(dǎo)體器件活性表面上的結(jié)構(gòu)。
有許多方法是使用等離子體來干蝕刻二氧化硅層，然而，這些方法缺乏可與濕蝕刻法相似的選擇性特性。在等離子體干蝕刻二氧化硅層時，通常使用氟碳化合物如CF4和CHF3。通常和這些氟碳化合物一起使用的射頻(RF)等離子體會產(chǎn)生活化物質(zhì)，如氟離子和氟自由基，它們侵蝕二氧化硅對其進(jìn)行蝕刻。這些活化的氟自由基和氟離子還會侵蝕其它物質(zhì)如硅和氮化硅。結(jié)果，使用等離子體的許多干蝕刻法，除了蝕刻所要求腐蝕的層外，還會不合乎要求地對蝕刻終止層和露出或在蝕刻過程會露出的半導(dǎo)體器件的其它結(jié)構(gòu)進(jìn)行腐蝕。
在干蝕刻法中使用的蝕刻終止層材料通常位于相關(guān)的蝕刻基材下面，以比蝕刻相關(guān)蝕刻基材慢的速度被蝕刻。由于干蝕刻劑以慢于外蝕刻基材的腐蝕速度對蝕刻終止層進(jìn)行蝕刻，蝕刻終止層的作用是防止該結(jié)構(gòu)被干蝕刻，即使該蝕刻終止層本身被消耗。
由于許多半導(dǎo)體器件的柵結(jié)構(gòu)有一個氮化硅(Si3N4)帽，所以要求二氧化硅(SiO2)相對于氮化硅的腐蝕選擇性，以便蝕刻出貫穿鈍化層的接觸部分。然而，許多所謂二氧化硅選擇性等離子體干蝕刻法具有的SiO2對Si3N4選擇比，即SiO2蝕刻速度對Si3N4蝕刻速度之比大約小于3∶1。
1994年2月15日授予Guy Blalock等人的美國專利5,286,344(′344專利)公開了一種干蝕刻法，這種方法相對于氮化硅的二氧化硅的選擇性比許多其它常規(guī)二氧化硅干蝕刻法好得多。具體而言，使用CH2F2作為主蝕刻劑例如CF4或CHF3的添加劑，就為此干蝕刻劑混合物提供了提高的相對于氮化硅的二氧化硅腐蝕選擇性。用來蝕刻二氧化硅和氮化硅所要求的高能離子的作用是分解在氧化物或氮化物表面上的化學(xué)鍵。然而，蝕刻氮化硅所要求的分解能小于蝕刻二氧化硅所要求的分解能。在干蝕刻劑中使用CH2F2會引起聚合物沉積在氮化硅表面，其對于氮化硅分解性能比對于二氧化硅的氮化硅分解性能的抵消程度大于不使用添加劑如CH2F2的常規(guī)干蝕刻劑。結(jié)果，′334專利的蝕刻劑能以大于腐蝕氮化硅腐蝕終止層30∶1的選擇性蝕刻二氧化硅。然而，與其它常規(guī)二氧化硅干蝕刻方法一樣，在′344專利中公開的作為有用的蝕刻終止層的唯一材料是氮化硅。因此，′344專利公開的干蝕刻法的使用只限于定義包括氮化硅介電層的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，如在氮化硅封端的柵上的接觸部分。而且，′344專利揭示的干蝕刻劑各組分的相對流量只限于很小的范圍，才能達(dá)到要求的選擇性。同樣，許多其它干蝕刻法要求使用非常專用的干蝕刻劑組分。因此，許多常規(guī)干蝕刻系統(tǒng)的使用范圍很窄。
盡管氮化硅廣泛用作蝕刻終止材料，由于通過低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)法在半導(dǎo)體器件活性表面上沉積氮化硅也會在半導(dǎo)體器件背面上形成氮化物厚層，所以使用氮化硅蝕刻終止層不很適宜。因為這樣的氮化物厚層隨后必須除去，就會增加制造時間和成本，還有可能在制造器件過程中損害半導(dǎo)體器件。
而且，在使用等離子體的常規(guī)干蝕刻法過程中產(chǎn)生的氟自由基和氟離子會非選擇性地侵蝕即蝕刻摻雜和未摻雜的二氧化硅。換句話說，這樣的二氧化硅干蝕刻法不能區(qū)別性地蝕刻摻雜的二氧化硅和未摻雜的二氧化硅。結(jié)果，當(dāng)采用常規(guī)干蝕刻法時，限制了在現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體器件中使用別的物質(zhì)代替氮化硅。
因此，本發(fā)明人認(rèn)識到需要相對于未摻雜二氧化硅和氮化硅能選擇性腐蝕摻雜的二氧化硅的蝕刻劑，還需要一種選擇性腐蝕摻雜二氧化硅的干蝕刻方法，該方法中氮化硅和未摻雜二氧化硅用作蝕刻終止層，或者不需要使用蝕刻終止層。還需要可以改變其中各組分濃度的蝕刻劑混合物，以便于在摻雜二氧化硅應(yīng)用范圍很寬的用途中使用這種混合物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括一種干蝕刻方法和蝕刻劑，用來克服常規(guī)干蝕刻法出現(xiàn)的缺點。
本發(fā)明的蝕刻劑包含C2HxFy，其中x是2-5的整數(shù)，y是1-4的整數(shù)，x+y等于6。具體而言，本發(fā)明的組分C2HxFy選自C2H2F4、C2H3F3、C2H4F2和C2H5F。C2HxFy組分可用作主蝕刻劑，或作為蝕刻劑混合物的一個組分。當(dāng)用作主蝕刻劑時，相對于許多常規(guī)二氧化硅干蝕刻法的蝕刻速度，C2HxFy固然以緩慢速度蝕刻摻雜的二氧化硅，但能相對于未摻雜二氧化硅的選擇性蝕刻摻雜二氧化硅。
當(dāng)C2HxFy用作氣體二氧化硅蝕刻劑的添加劑時，它能為蝕刻劑混合物提供相對于未摻雜二氧化硅選擇性蝕刻摻雜二氧化硅的性能，此時對摻雜二氧化硅的蝕刻能以和許多常規(guī)摻雜二氧化硅干蝕刻法類似的速度進(jìn)行?？梢愿鶕?jù)使用的具體C2HxFy所要求的摻雜二氧化硅與未摻雜二氧化硅蝕刻選擇性大小(即選擇性比)、所要求的二氧化硅與氮化硅腐蝕選擇性的大小、要求的蝕刻速度以及其它因素，改變蝕刻劑混合物中C2HxFy的用量。
本發(fā)明的干蝕刻法使用本發(fā)明的蝕刻劑(即包含C2HxFy的蝕刻劑)，這種方法相對于未摻雜二氧化硅和氮化硅有蝕刻摻雜二氧化硅的選擇性。因此，本發(fā)明的干蝕刻法能有效應(yīng)用于各向異性地蝕刻摻雜二氧化硅層直至下面的未摻雜二氧化硅或氮化硅的蝕刻終止層。
在本發(fā)明干蝕刻發(fā)中使用本發(fā)明蝕刻劑形成的結(jié)構(gòu)也在本發(fā)明范圍之內(nèi)。
通過下面描述、附圖和權(quán)利要求書，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點。
附圖簡述

圖1至圖5是說明本發(fā)明方法一種實施方案和由此形成的示例性結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖6至圖8是說明在另一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)上使用本發(fā)明方法和產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)一個例子的剖面圖。
實施本發(fā)明的最佳方式本發(fā)明包括相對于未摻雜二氧化硅和氮化硅有腐蝕摻雜二氧化硅選擇性的蝕刻劑。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，“摻雜”的二氧化硅通常包含摻雜劑如硼或磷，而未摻雜二氧化硅基本上不含摻雜劑和其它雜質(zhì)。摻雜二氧化硅的例子包括但不限于磷硅酸鹽玻璃(PSG)、硼硅酸鹽玻璃(BSG)和硼磷硅酸鹽(BPSG)。本發(fā)明還包括使用本發(fā)明蝕刻劑的干蝕刻法。
本發(fā)明摻雜的二氧化硅的蝕刻劑在此為簡便起見也稱作蝕刻劑，包含通式為C2HxFy的乙烷組分，為簡便起見，也稱作C2HxFy組分或C2HxFy，其中x是2-5的整數(shù)，y是1-4的整數(shù)，x+y等于6。具體而言，本發(fā)明C2HxFy組分要求選自C2H2F4、C2H3F3、C2H4F2和C2H5F。摻雜二氧化硅的蝕刻劑還可以是各種類型C2HxFy的混合物。
當(dāng)摻雜二氧化硅蝕刻劑的C2HxFy組分RF活化時，氫離子和活化的氫物質(zhì)能與含氟的離子和活化的含氟物質(zhì)(如F*和CF*)反應(yīng)，在未摻雜二氧化硅或氮化硅的蝕刻終止層上發(fā)生顯著量的蝕刻之前，從晶片表面除去活化的含氟物質(zhì)。C2HxFy添加劑的氫含量對包含該添加劑的蝕刻劑提供相對于未摻雜二氧化硅能蝕刻摻雜二氧化硅的選擇特性。
在本發(fā)明的摻雜二氧化硅蝕刻劑的第一個實施方案中，C2HxFy是主蝕刻劑。當(dāng)C2HxFy用作主蝕刻劑時，它相對于未摻雜二氧化硅具有腐蝕摻雜二氧化硅的選擇性。換句話說，C2HxFy以其比蝕刻未摻雜二氧化硅更快的速度蝕刻摻雜的二氧化硅。作為主蝕刻劑，與許多常規(guī)二氧化硅干蝕刻劑相比，以較為緩慢的速度蝕刻摻雜的二氧化硅。因此，可以將能提高蝕刻速度的添加劑與C2HxFy組合使用。使用的添加劑包括但不限于CF4、CHF3和其它在常規(guī)摻雜二氧化硅干蝕刻方法中用作主蝕刻劑的鹵代烴物質(zhì)。
同樣，能提高蝕刻劑相對于氮化硅選擇性腐蝕二氧化硅(即降低氮化硅被蝕刻的速度)的添加劑，也可以作為包含C2HxFy作為主蝕刻劑的蝕刻劑的添加劑。’334專利揭示的內(nèi)容參考結(jié)合于此，其中揭示了一些以這種方式提高C2HxFy選擇性的添加劑。’334專利的添加劑是氫原子數(shù)等于或大于氟原子數(shù)，如CH2F2和CH3F的氟碳化合物。
其它添加劑也可以和包含C2HxFy作為主蝕刻劑的二氧化硅蝕刻劑一起使用，用以改變這種蝕刻劑的其它特性，包括但不限于，這類蝕刻劑相對于未摻雜二氧化硅蝕刻摻雜二氧化硅的選擇性，相對于某些其它類型摻雜二氧化硅腐蝕其他一定類型摻雜二氧化硅的選擇性。
在本發(fā)明摻雜二氧化硅蝕刻劑的另一個實施方案中，使用C2HxFy作為一種或多種主蝕刻劑的添加劑。C2HxFy可用作包含一種氟碳化合物主蝕刻劑如CF4、CHF3或其它能以大于其蝕刻氮化硅的速度蝕刻二氧化硅(即相對于氮化硅的蝕刻二氧化硅選擇性)的氟碳化合物的蝕刻劑的添加劑。根據(jù)’334專利，CF4和CHF3是C2HxFy用作添加劑時主蝕刻劑的例子。
當(dāng)C2HxFy用作二氧化硅蝕刻劑如CF4或CHF3的添加劑時，它使該二氧化硅蝕刻劑具有相對于未摻雜二氧化硅腐蝕摻雜二氧化硅的選擇性，同時讓摻雜二氧化硅的蝕刻以基本通常的速度進(jìn)行?？梢愿淖僀2HxFy在蝕刻劑混合物中相對于其它蝕刻劑和載氣的用量，以達(dá)到要求的蝕刻結(jié)果。因改變混合物中C2HxFy的濃度而變化的蝕刻劑混合物的各種特性，包括但不限于，相對于未摻雜二氧化硅腐蝕摻雜二氧化硅的選擇性、相對于氮化硅蝕刻二氧化硅的選擇性、以及摻雜二氧化硅的蝕刻速度。
相對于未摻雜二氧化硅和氮化硅蝕刻摻雜二氧化硅的選擇性的一種示例性干蝕刻劑，包含約40％的添加劑C2H2F4(即C2HxFy組分)、約30％主蝕刻劑C2HF3和約30％CH2F2，后者是一種能提高主蝕刻劑相對于氮化硅蝕刻二氧化硅的選擇性的添加劑，所有百分?jǐn)?shù)基于進(jìn)入蝕刻器各氣體的相對流量。
或者，可以顯著改變C2HxFy組分的量。包含任何量通式C2HxFy添加劑的蝕刻劑都在本發(fā)明范圍之內(nèi)，式中，x是2-5的整數(shù)，y是1-4的整數(shù)，x+y等于6。一種例舉性蝕刻劑包含5％、10％、20％、65％或90％的C2HxFy添加劑或者C2HxFy添加劑的混合物。
同樣，還可預(yù)見，可以使用C2HxFy作為包含其它組分的二氧化硅干蝕刻劑混合物的添加劑。例如，C2HxFy可以與包含CF4或CHF3作為主腐蝕劑的蝕刻劑一起使用，或與包含這兩種作為主蝕刻劑以及載氣如氬或氮氣一起使用?；蛘?，含C2HxFy的干蝕刻劑可以包含一種或多種會改變干蝕刻劑各種特性如蝕刻速度、選擇性程度和選擇性類型的其它添加劑。例如，如’334專利揭示的，使用CH2F2作為添加劑能提高干蝕刻劑相對于氮化硅腐蝕二氧化硅的選擇性。也可以使用通式C2HxFy添加劑的混合物作為摻雜二氧化硅干蝕刻劑的組分。
本發(fā)明干蝕刻法的一個較好實施方案使用本發(fā)明的蝕刻劑(即包含C2HxFy的蝕刻劑)，它具有相對于未摻雜二氧化硅和氮化硅蝕刻摻雜二氧化硅的選擇性。這種干蝕刻法包括使用這種蝕刻劑蝕刻摻雜的二氧化硅直至未摻雜二氧化硅或氮化硅結(jié)構(gòu)或?qū)?，這樣的結(jié)構(gòu)或?qū)涌梢孕纬晌g刻終止層或是其一部分。
試看圖1至圖4，所示為使用本發(fā)明蝕刻劑的本發(fā)明蝕刻方法。圖1所示為舉例性的多層結(jié)構(gòu)10，也稱作半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)至少部分可按照本發(fā)明方法制造。多層結(jié)構(gòu)10包括半導(dǎo)體基材12(如硅片、絕緣體上的硅(SOI)、藍(lán)寶石上的硅(SOS)、玻璃上的硅(SOG)等)、設(shè)置在半導(dǎo)體基材的活性表面13上的區(qū)域氧化層14以及活性器件區(qū)16。有個擴(kuò)散區(qū)17，也稱作接觸區(qū)，包含導(dǎo)電摻雜半導(dǎo)體材料(如硅)，該擴(kuò)散區(qū)形成在活性器件區(qū)中并和活性表面13連續(xù)。在活性器件區(qū)16中的活性表面13上設(shè)置由導(dǎo)電材料如聚硅形成的導(dǎo)電線(conductive lines)18，通過柵氧化物19與活性表面13電隔離，這些導(dǎo)電線18在側(cè)面靠近擴(kuò)散區(qū)域17。側(cè)壁隔板20位于導(dǎo)電線18的兩側(cè)，側(cè)壁隔板20和設(shè)置在導(dǎo)電線18上的中間結(jié)構(gòu)層或絕緣帽22使導(dǎo)電線18電絕緣。側(cè)壁隔板20和帽22可由氮化硅或未摻雜二氧化硅制造。多層結(jié)構(gòu)10還包括設(shè)置上述兩個元件上的鈍化層24。鈍化層24可由摻雜二氧化硅(如BPSG、PSG或BSG)制造。
圖2所示為形成貫穿鈍化層24結(jié)構(gòu)之前對多層結(jié)構(gòu)10的隱蔽。掩模26也稱作保護(hù)層，是置于鈍化層4上的一個層，其本身是圖形化了的。掩模26可由諸如光致抗蝕劑或其它光成象材料構(gòu)成。能用作掩模26的正光致抗蝕劑可包含酚醛環(huán)氧樹脂、重氮萘醌和溶劑如乙酸正丁酯或二甲苯。能用作掩模26的例舉性負(fù)光致抗蝕可包含環(huán)化的合成橡膠樹脂、雙芳基疊氮化物和芳烴溶劑。這樣的掩模26可通過本領(lǐng)域已知方法如旋轉(zhuǎn)涂布法施用于或涂布于多層結(jié)構(gòu)10上，并用光隱蔽和圖形形成技術(shù)進(jìn)行圖形化?；蛘撸谀?6可以是可帶靜電荷的可硬化液體物質(zhì)如聚合物的氣溶膠噴射圖形，該物質(zhì)不能被蝕刻或以較下層鈍化層24慢得多的速度蝕刻。在1997年12月9日授予James J.Alwan的美國專利5,695,658(‘658專利)中描述了用于噴射圖形化這樣的帶靜電荷可硬化液體物質(zhì)的例舉性方法，此專利揭示的內(nèi)容全文參考結(jié)合于此。按照’658專利，可以使用光致抗蝕材料(正和負(fù))以及非光成象材料作為掩模26。使用其它非光成象材料的掩模26以及對其施涂和圖形化的方法也在本發(fā)明方法的范圍之內(nèi)。掩模26的圖形化形成了開口28，也稱作孔或接觸孔，可以在隨后的蝕刻步驟中，通過該接觸孔在下面鈍化層24中形成預(yù)定結(jié)構(gòu)。掩模26是能抵抗本發(fā)明蝕刻劑的材料(即蝕刻劑不能蝕刻掩模26，或以與蝕刻基材的速度相比較為緩慢的速度蝕刻掩模)。因此，鈍化層24在掩模26之下的那些區(qū)域在隨后的蝕刻步驟受到保護(hù)，不受蝕刻劑影響。
再看圖3，所示為蝕刻步驟，此時活化的蝕刻劑30單獨或者隨同載氣通入蝕刻室(未示出)，腐蝕通過掩模26的開口28露出的鈍化層24的區(qū)域。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的干蝕刻法，包括但不限于高密度等離子體蝕刻、反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)、磁性離子蝕刻(MIE)、磁性增強(qiáng)的反應(yīng)性離子蝕刻(MERIE)、等離子體蝕刻(PE)、點等離子體蝕刻、等離子體增強(qiáng)的反應(yīng)性離子蝕刻(PERIE)和電子回旋加速器共振(ECR)等方法都可以與本發(fā)明的蝕刻劑一起采用，這些都在本發(fā)明方法的范圍之內(nèi)。本發(fā)明的含C2HxFy的蝕刻劑活化后以基本垂直的方式蝕刻出貫穿鈍化層24的接觸孔或孔32，直到露出中間結(jié)構(gòu)層22。由未摻雜二氧化硅或氮化硅制成的中間結(jié)構(gòu)層22的作用是作為蝕刻終止層。因此，蝕刻劑30蝕刻中間層22的速度比其蝕刻鈍化層24的速度更為緩慢。蝕刻了鈍化層24的露出區(qū)域之后，可采用本領(lǐng)域已知的方法如清洗或蝕刻(濕法或干法)方法除去掩模26。
圖4所示為通過本發(fā)明蝕刻法在鈍化層24上已形成的接觸開口或孔32。接觸開口32有著基本垂直于半導(dǎo)體基材12活化表面13或取向為基本垂直于半導(dǎo)體基材12一個平面的側(cè)壁34。多層結(jié)構(gòu)10的基材開口32使位于各導(dǎo)電線上面的中間結(jié)構(gòu)層22的至少一部分露出。中間結(jié)構(gòu)層22構(gòu)成了在導(dǎo)電線18上的帽36。因此，帽36可由未摻雜二氧化硅或氮化硅制造。
然后，通過已知方法從上面的擴(kuò)散區(qū)17除去中間結(jié)構(gòu)層22，以露出擴(kuò)散區(qū)，其方法例如對多層結(jié)構(gòu)10進(jìn)行掩蔽然后使用濕蝕刻劑或干蝕刻劑使中間結(jié)構(gòu)層22圖形化，該腐蝕劑應(yīng)能以相對于擴(kuò)散區(qū)17的選擇性蝕刻中間結(jié)構(gòu)層22的材料?？梢园凑毡绢I(lǐng)域已知的方法對多層結(jié)構(gòu)10進(jìn)行進(jìn)一步處理(例如形成與擴(kuò)散區(qū)17接觸的導(dǎo)電結(jié)構(gòu))。
使用本發(fā)明蝕刻劑和蝕刻方法的另一個例子示于圖5至圖8。圖5所示為采用本發(fā)明方法形成的另一個多層結(jié)構(gòu)例子10′。它也稱作半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體基材12′、在半導(dǎo)體基材12′的活性表面13′上形成的場氧化物層14′和靠近場氧化物層14′的活性器件區(qū)16′。在靠近活性表面13′的半導(dǎo)體基材12′的活性器件區(qū)16′中形成導(dǎo)電摻雜擴(kuò)散區(qū)17′，也稱作接觸區(qū)。導(dǎo)電線18′由聚硅或其它導(dǎo)電材料形成，位于活性表面13′上的活性器件區(qū)16′的上方，但通過柵氧化物19′與活性器件區(qū)16′隔開，這些導(dǎo)電線18′在側(cè)面靠近擴(kuò)散區(qū)17′。導(dǎo)電線18′由和其兩面相鄰的側(cè)壁隔板20′以及覆蓋各導(dǎo)電層18′頂部的帽22′獲得絕緣。側(cè)壁隔板20′和帽22′可以由氮化硅或未摻雜二氧化硅制造。多層結(jié)構(gòu)10′還包括由摻雜二氧化硅(如BPSG、PSG或BSG)形成的鈍化層24′，位于擴(kuò)散區(qū)域17′、導(dǎo)電線18′、側(cè)壁隔板20′和帽22′之上。
圖6中，所示的多層結(jié)構(gòu)10′包括在鈍化層24′上形成的掩模26′或保護(hù)層。掩模26′可用和制造圖2所示的掩模26所述相同的方法形成。掩模26′中包括一些開口28′，也稱作孔或接觸孔，在隨后的蝕刻步驟中，通過這些孔可以形成下面鈍化層24′中的預(yù)定結(jié)構(gòu)。掩模26′是抵抗本發(fā)明蝕刻劑的物質(zhì)(即蝕刻劑不能蝕刻掩模26′，或以比其蝕刻鈍化層24′較為緩慢的速度蝕刻掩模26′)。鈍化層24′在掩模26′下面的那些部分在隨后蝕刻步驟受到保護(hù)。
圖7所示為通過掩模26′中的孔用蝕刻劑除去鈍化層24′的物質(zhì)。蝕刻劑30單獨或隨同載氣通入蝕刻室(未示出)，通過掩模26′中的開口28′腐蝕掉露出的鈍化層24′的區(qū)域。已知的干蝕刻法，如使用圖3中所示蝕刻劑描述的那些方法，可以使用本發(fā)明蝕刻方法所用的蝕刻劑。蝕刻劑30包含本發(fā)明含C2HxFy蝕刻劑，以基本垂直的方式蝕刻出貫穿鈍化層24′的孔32′，直到露出擴(kuò)散區(qū)17′，如圖8所示。當(dāng)鈍化層24′通過孔28′蝕刻到擴(kuò)散區(qū)17′時，由二氧化硅或氮化硅形成的側(cè)壁隔板20′在其本身接觸孔32′內(nèi)露出，其本身基本沒有被蝕刻，或以比鈍化層24′被蝕刻更緩慢的速度被蝕刻。蝕刻了鈍化層24′的露出區(qū)域之后，可采用本領(lǐng)域已知的方法如清洗或蝕刻法除去掩模26′。蝕刻劑30應(yīng)以相對于摻雜的硅或擴(kuò)散區(qū)域17′的另一種材料的選擇性蝕刻導(dǎo)電摻雜二氧化硅。
還可以按照本領(lǐng)域已知的方法對多層結(jié)構(gòu)10′進(jìn)行進(jìn)一步處理(如形成與擴(kuò)散區(qū)域17′接觸的導(dǎo)電結(jié)構(gòu))。
盡管上述描述包括許多細(xì)節(jié)，但這些細(xì)節(jié)不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限制，而僅僅是提供對本發(fā)明一些較好實施方案的說明。同樣，可以擬定不偏離本發(fā)明精神和范圍的本發(fā)明其它實施方案。因此，本發(fā)明范圍僅由權(quán)利要求書和其等價物內(nèi)容限定，而不是由上述說明限定。在此揭示的在權(quán)利要求書精神和范圍之內(nèi)的對本發(fā)明的所有添加、刪除和修改都包括在權(quán)利要求書范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括包括活性表面的半導(dǎo)體基材；在所述半導(dǎo)體基材上的至少一個未摻雜硅氧化物結(jié)構(gòu)；至少一個摻雜的硅氧化物結(jié)構(gòu)，至少部分地位于所述至少一個未摻雜硅氧化物結(jié)構(gòu)之上，包括至少一個取向基本垂直于所述基材平面的側(cè)壁、所述至少一個側(cè)壁終結(jié)于所述至少一個未摻雜的硅氧化物結(jié)構(gòu)，所述活性表面在側(cè)面靠近所述至少一個側(cè)壁上至少部分露出。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述至少一個側(cè)壁是一個有孔的側(cè)壁。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述至少一個側(cè)壁至少部分地形成貫穿所述至少一個摻雜硅氧化物結(jié)構(gòu)的孔。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述至少一個摻雜的硅氧化物結(jié)構(gòu)是硼磷硅酸鹽玻璃、磷硅酸鹽玻璃或硼硅酸鹽玻璃。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述至少一個未摻雜的硅氧化物結(jié)構(gòu)是在導(dǎo)電線上的絕緣帽。
6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述至少一個未摻雜的硅氧化物結(jié)構(gòu)是靠近導(dǎo)電線的側(cè)壁隔板。
7.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述所述側(cè)壁隔板的至少一部分通過由所述至少一個側(cè)壁形成的所述至少一個摻雜硅氧化物結(jié)構(gòu)的孔露出。
8.一種使摻雜二氧化硅圖形化的方法，該方法包括在所述摻雜二氧化硅上設(shè)置掩模；使所述掩模材料圖形化，露出摻雜二氧化硅的一些選擇區(qū)域；用包含C2HxFy的蝕刻劑干蝕刻所述露出的選擇區(qū)域，其中x是2-5的整數(shù)，y是1-4的整數(shù)，x+y等于6，所述蝕刻劑具有相對于未摻雜二氧化硅和氮化硅能蝕刻摻雜二氧化硅的選擇性。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述設(shè)置所述掩蔽材料的設(shè)置包括設(shè)置光成象材料。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述圖形化是光刻蝕法。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述掩模材料的設(shè)置包括設(shè)置非光成象材料。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述方法還包括在摻雜二氧化硅下面提供蝕刻終止層，并將所述露出的選擇區(qū)域蝕刻到所述蝕刻終止層。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所述提供所述蝕刻終止層是提供所述材料為未摻雜二氧化硅的蝕刻終止層。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所述提供所述蝕刻終止層是提供材料為氮化硅的蝕刻終止層。
15.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于采用選自下列的方法進(jìn)行所述干蝕刻反應(yīng)性離子蝕刻、等離子體蝕刻、高密度等離子體蝕刻、點等離子體蝕刻、磁性離子蝕刻、磁性增強(qiáng)的反應(yīng)性離子蝕刻、等離子體增強(qiáng)的反應(yīng)性離子蝕刻和電子回旋加速器共振。
16.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述干蝕刻包括使用反應(yīng)性離子蝕刻。
17.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述干蝕刻包括使用高密度等離子體蝕刻。
18.一種選擇性蝕刻摻雜二氧化硅結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括使摻雜的二氧化硅結(jié)構(gòu)和相鄰的未摻雜二氧化硅結(jié)構(gòu)的至少一部分與包含C2HxFy的蝕刻劑接觸，其中x是3-5的整數(shù)，y是1-3的整數(shù)，x+y等于6；此時所述蝕刻劑蝕刻摻雜的二氧化硅層，而基本上不會蝕刻相鄰的未摻雜二氧化硅結(jié)構(gòu)。
19.一種能相對于未摻雜二氧化硅選擇性蝕刻摻雜二氧化硅的干蝕刻劑，該蝕刻劑包含具有通式C2HxFy的組分；其中x是3-5的整數(shù)；y是1-3的整數(shù)；x+y等于6。
全文摘要
一種包含C
文檔編號H01L21/60GK1451176SQ01812321
公開日2003年10月22日 申請日期2001年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月5日
發(fā)明者K·Y·郭, L·李, G·T·布萊洛克 申請人:微米技術(shù)股份有限公司