專利名稱：制造半導(dǎo)體器件的接觸墊的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，更具體地涉及一種使用自對(duì)準(zhǔn)接觸(self align contact；SAC)來制造一接觸墊的方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件中，自對(duì)準(zhǔn)接觸(self align contact；SAC)墊的作用是將襯底的導(dǎo)電區(qū)域(如源極/漏極結(jié))與底部電極或位元線電連接。
具體地，因?yàn)榘雽?dǎo)體器件開始要求細(xì)于100nm的極細(xì)線寬，故引入了采用氟化氬(ArF)爐光源的光刻處理。
圖1是掃描電子顯微鏡(SEM)照片，其說明了由氟化氬光刻處理形成的半導(dǎo)體器件的圖案。
參照?qǐng)D1，多個(gè)隔離圖案以預(yù)定間隔置放。而氟化氬型的光致抗蝕劑，如環(huán)烯順丁烯二酸酐(CycloOlefin-Maleic Anhydride；COMA)或者丙烯酸，在自對(duì)準(zhǔn)接觸蝕刻過程中對(duì)氟氣的抗蝕性極弱，因此會(huì)引起附圖中以附圖標(biāo)記“10”表示的圖案的失真。
為避免圖案10的失真，當(dāng)形成接觸孔圖案時(shí)，在絕緣層(如氧化層)上使用諸如多晶硅層或氮化硅層的硬掩模，在此情況下，光致抗蝕劑圖案充當(dāng)用于僅圖案化硬掩模的蝕刻掩模。
圖2是掃描電子顯微鏡(SEM)照片，說明了其上形成有接觸墊的半導(dǎo)體器件的俯視圖與斷面圖。
參照?qǐng)D2，其中置有多個(gè)線形的柵極電極圖案20，多個(gè)接觸墊21形成于柵極電極圖案20之間。
同時(shí)，在使用硬掩模實(shí)施自對(duì)準(zhǔn)接觸蝕刻處理的方法中，若在用于形成接觸孔的導(dǎo)電材料沉積前未將硬掩模去除的情形下，則會(huì)出現(xiàn)一底切(under cut)，若將多晶硅用作接觸墊導(dǎo)電材料，則在SAC蝕刻后，開口部分因在接觸墊導(dǎo)電材料沉積前實(shí)施了硬掩?；蚯逑刺幚矶逵稍摑袷轿g刻擴(kuò)大，亦會(huì)在諸如多晶硅的導(dǎo)電材料沉積的過程中出現(xiàn)空洞或接縫22。且清洗處理過程中導(dǎo)致硬掩模的上升。
另一方面，在實(shí)施形成自對(duì)準(zhǔn)接觸的方法后，人們還積極開發(fā)了一種選擇性外延生長(selective epitaxial growth；SEG)的方法來作為形成接觸墊的方法，若采用選擇性外延生長方法形成接觸墊，則該方法在減少1至2倍的接觸電阻(在線寬小于0.1μm的技術(shù)中)方面，較藉由使用傳統(tǒng)多晶硅沉積形成接觸墊的方法具有優(yōu)勢(shì)。
圖3A與3B為曲線圖，其代表了使用選擇性外延生長方法形成的接觸墊與使用多晶硅沉積形成的接觸墊之間的單元電阻(cell resistance)。
圖3A是一曲線圖，其說明了單元電阻(kΩ/Tr)與累積概率的大小之間的關(guān)系，參照該圖，使用選擇性外延生長方法形成的接觸墊(A)通常存在于單元電阻20(kΩ//Tr)以下，而使用傳統(tǒng)多晶硅沉積方法形成的接觸墊(B)不存在于單元電阻20(kΩ//Tr)以下，其通常存在于單元電阻20(kΩ//Tr)與單元電阻20(kΩ//Tr)之間的區(qū)域。
而且曲線圖3B說明了單元電阻(kΩ//Tr)與接觸開口面積(μm2)的變化，參照該圖，若使用選擇性外延生長方法形成的接觸墊(A)與使用傳統(tǒng)多晶硅沉積方法形成的接觸墊(B)具有相同的接觸開口面積，則使用選擇性外延生長方法形成的接觸墊(A)的單元電阻(kΩ//Tr)較使用傳統(tǒng)多晶硅沉積方法形成的接觸墊(B)的單元電阻(kΩ//Tr)而言，在圖中位于底部，因此得知，單元電阻(A)小于單元電阻(B)。
圖4是掃描電子顯微鏡照片，其說明了在使用選擇性外延生長方法形成接觸墊過程中異常的硅生長。
參照?qǐng)D4，因?yàn)槭褂眠x擇性外延生長方法形成的薄膜在生長處理期間引起不規(guī)則硅生長，故會(huì)出現(xiàn)諸如硅團(tuán)簇的器件缺陷，附圖標(biāo)記“40”代表藉由在SEG生長中打破選擇性而形成的硅塊。該硅塊在后續(xù)處理中是缺陷的源頭，從而引起了器件的故障。
此外，由選擇性外延生長方法生長的硅外延層具有的問題是，當(dāng)絕緣層(如氧化層)上的硬掩模(如多晶硅)具有成角形狀(如小面)生長的趨勢(shì)并在形成絕緣層的隨后步驟中在絕緣層中引起空洞時(shí)，會(huì)出現(xiàn)硬掩模頂部上的選擇性外延生長的過度生長。
因此，當(dāng)使用選擇性外延生長方法形成接觸墊時(shí)，需要防止接觸墊中不規(guī)則硅生長的處理方法。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一目的是提供一種方法，用以形成有效的、極薄的圖案，且用以制造半導(dǎo)體器件的接觸墊，當(dāng)使用選擇性外延生長(selectiveepitaxial growth；SEG)的方法在接觸墊上形成硅層時(shí)，該方法能抑制硬掩模頂部異常的過度生長。
依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用以制造半導(dǎo)體器件的接觸墊的方法，該方法包括如下步驟形成位于硅襯底上的彼此相鄰的多個(gè)導(dǎo)電層圖案；在該些導(dǎo)電層圖案的頂部上形成絕緣層；在該絕緣層上沉積充當(dāng)硬掩模的材料層；在該硬掩模材料層上的該些導(dǎo)電層圖案之間形成光致抗蝕劑圖案，以形成接觸孔；藉由使用該光致抗蝕劑圖案作為蝕刻掩模來蝕刻該硬掩模材料層以形成該硬掩模，從而定義用以形成接觸的區(qū)域；去除該光致抗蝕劑圖案；藉由使用該硬掩模作為蝕刻掩模來蝕刻該絕緣層而將該硅襯底暴露，從而形成開口部分；在該開口部分上形成聚合物層；藉由實(shí)施回蝕處理(etch back process)去除該硬掩模與該聚合物層來暴露該硅襯底；以及在該暴露的硅襯底上形成接觸墊。


通過以下結(jié)合附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例所作的說明，本發(fā)明的上述及其他目的及特征將顯而易見，其中圖1是掃描電子顯微鏡(SEM)照片，其說明了由氟化氬光刻處理形成的半導(dǎo)體器件的圖案；圖2是掃描電子顯微鏡(SEM)照片，其說明了其上形成有接觸墊的半導(dǎo)體器件的俯視圖與斷面圖；圖3A與3B為曲線圖，其代表了使用選擇性外延生長方法形成的接觸墊與使用多晶硅沉積形成的接觸墊之間的單元電阻；圖4是掃描電子顯微鏡照片，其說明了在使用選擇性外延生長方法形成接觸墊的過程中的異常的硅生長；以及圖5A至5G是斷面圖，其說明了一種依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例制造半導(dǎo)體器件的接觸墊的方法。
具體實(shí)施例方式
以下，將參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖5A至5G是斷面圖，其說明了一種用以依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例制造半導(dǎo)體器件的接觸墊的方法；以下，將參考

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
首先，如圖5A所示，具有預(yù)定結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電圖案形成于硅襯底50上，該襯底具有不同元件，如場(chǎng)氧化層51、以及雜質(zhì)結(jié)層(impurity junctionlayer)(圖中未顯示)以形成半導(dǎo)體器件。
此處，導(dǎo)電圖案包括位元線、金屬線路或柵極電極圖案。
依據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例，下文中將詳細(xì)說明該制造程序，例如，當(dāng)上述導(dǎo)電圖案為柵極圖案的情況下。
在沉積獨(dú)立地或復(fù)合地具有為氧化層與多晶硅其中之一的柵極絕緣層(未顯示)、鎢或硅化鎢等的導(dǎo)電層，以及具有氮化物材料的硬掩模絕緣層后，藉由使用用于形成柵極電極圖案的掩模來實(shí)施光刻處理，從而形成以導(dǎo)電層52與硬掩模53堆疊而成的柵極電極圖案結(jié)構(gòu)。
此后，蝕刻終止層54沿著導(dǎo)電圖案的輪廓薄薄地沉積。
優(yōu)選的是，蝕刻終止層54是由氮氧化硅層或氮化物層(如氮化硅)構(gòu)成，以避免在隨后的自對(duì)準(zhǔn)接觸蝕刻中導(dǎo)電層圖案的損失，并藉由確保氧化層絕緣層的蝕刻選擇性而獲得蝕刻輪廓。
如圖5B所示，沉積足夠的絕緣層55以填充柵極電極圖案之間的空間。
優(yōu)選的是，絕緣層55作為氧化層是選自硼磷硅酸鹽玻璃(boro phosphosilicate glass；BPSG)層、硼硅玻璃(boro silicate glass；BSG)層、磷硅酸鹽玻璃(phospho silicate glass；PSG)層、高密度等離子體(high density plasma；HDP)氧化層、四乙基硅酸鹽(tetra ethyl ortho silicate；TEOS)層或高級(jí)平坦化層(advanced planarization layer；APL)層或類似物所組成的組。
在以下步驟中，硬掩模材料層56a沉積于絕緣層55的頂部，以克服光致抗蝕劑圖案易受下述SAC蝕刻處理中產(chǎn)生的損害影響的蝕刻特性。
此處，當(dāng)硬掩模材料層56a由絕緣材料層構(gòu)成時(shí)，優(yōu)選的是使用碳化硅層、未摻雜多晶硅層、氮化硅層、或氮氧化硅層，而當(dāng)硬掩模材料層56a由導(dǎo)電材料層構(gòu)成時(shí)，優(yōu)選的是使用鎢層、硅化鎢層、或摻雜多晶硅層。
隨后，在硬掩模材料層56a上形成了作為單元接觸掩模的光致抗蝕劑圖案57，以形成接觸墊后，硬掩模56a藉由使用光致抗蝕劑圖案57作為掩模來蝕刻硬掩模材料層56a而形成，從而定義了接觸形成區(qū)域。
另一方面，在光致抗蝕劑圖案57與硬掩模材料層56a之間的界面上形成底部抗反射涂層(bottom anti reflective coating；BARC)的處理出于簡化附圖的目的而省略了。
形成光致抗蝕劑圖案57的步驟藉由使用氟化氬(ArF)光刻處理實(shí)施，在本發(fā)明的優(yōu)選具體實(shí)施例中，由于絕緣層55藉由使用光致抗蝕劑圖案57作為蝕刻掩模而間接蝕刻，從而可將光致抗蝕劑圖案57的變形降至最小。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，盡管光致抗蝕劑層圖案57為T形，但是其可使用如條形的各種類型的光致抗蝕劑層圖案。
隨后，在藉由實(shí)施光致抗蝕劑剝離處理將光致抗蝕劑層圖案57去除后，通過蝕刻作為蝕刻掩模的硬掩模56b的傳統(tǒng)自對(duì)準(zhǔn)接觸工藝形成開口部分58，用于暴露蝕刻終止層54。
圖5D所示的是藉由自對(duì)準(zhǔn)接觸處理形成開口部分58的程序的斷面圖。
上述自對(duì)準(zhǔn)接觸蝕刻處理采用了在傳統(tǒng)自對(duì)準(zhǔn)接觸蝕刻處理中使用的配方，即使用了包含CF氣體的等離子體。
如圖5E所示，在隨后步驟中，藉由沉積足夠的聚合物層59來掩埋開口部分58，從而將開口部分58與硬掩模56b覆蓋。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，聚合物層59藉由使用低介電材料SILK或諸如光致抗蝕劑有機(jī)材料的聚合物形成，以防止硅襯底50在去除硬掩模56b的回蝕處理中受到侵蝕。
此后，藉由實(shí)施干式蝕刻或濕式蝕刻方式的回蝕處理，去除硬掩模56b與聚合物層59，去除蝕刻終止層54使開口部分?jǐn)U大，隨后，實(shí)施預(yù)清洗處理。
如圖5F所示，在下一步中，藉由對(duì)開口部分58(其上的開口區(qū)域已擴(kuò)大)應(yīng)用選擇性外延生長方法來生長硅外延層60a。
更具體地，藉由在10乇至200乇的壓力下，在800℃至1000℃的溫度下形成并控制氣體DCS(SiH2Cl2)/HCl/H2與氣體PH3/H2之間的分壓比為0.4至0.8，從而使硅外延層60a從暴露的硅襯底50生長出來。
另一方面，如上所述，可采用沉積多晶硅的方法來代替選擇性外延生長方法。
隨后，通過利用回蝕或化學(xué)機(jī)械拋光(chemical mechanical polishing；CMP)處理來去除硅外延層60a，從而形成多個(gè)與相鄰接觸墊60b隔離的接觸墊60b。
圖5G是一斷面圖，其說明了藉由平坦化多個(gè)接觸墊60b從而將多個(gè)接觸墊60b與柵極硬掩模53隔離的工序。
如上所述，本發(fā)明能藉由在自對(duì)準(zhǔn)接觸處理中使用硬掩模并在接觸墊形成導(dǎo)電層形成前去除硬掩模，來避免底部的底切，從而避免使用選擇性外延生長方法形成接觸墊的過程中，SEG硅的異常過度生長。
而且，通過抑制接觸墊形成過程中使用選擇性外延生長(SEG)方法形成硅層的過程中因硅的異常過度生長導(dǎo)致的故障，上述的本發(fā)明具有提高半導(dǎo)體器件產(chǎn)率的出色效果。
盡管本發(fā)明已經(jīng)根據(jù)特定實(shí)施例作了說明，但對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯然的是，在不背離所附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神與范疇的情況下，可作各種變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體器件的接觸墊的方法，該方法包括以下步驟形成位于硅襯底上的彼此相鄰的多個(gè)導(dǎo)電層圖案；在該些導(dǎo)電層圖案的頂部上形成絕緣層；在該絕緣層上沉積充當(dāng)硬掩模的材料層；在該硬掩模材料層上該些導(dǎo)電層圖案之間形成光致抗蝕劑圖案以形成接觸孔；藉由使用該光致抗蝕劑圖案作為蝕刻掩模來蝕刻該硬掩模材料層以形成該硬掩模，從而定義用以形成接觸的區(qū)域；去除該光致抗蝕劑圖案；藉由使用該硬掩模充當(dāng)蝕刻掩模來蝕刻該絕緣層從而形成開口部分，使該硅襯底暴露；在該開口部分上形成聚合物層；藉由實(shí)施回蝕處理將該硬掩模與該聚合物層去除，從而將該硅襯底暴露；以及在該暴露的硅襯底上形成接觸墊。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該導(dǎo)電層圖案包括柵極電極圖案、位元線圖案或金屬線路中的任何一種。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在形成該光致抗蝕劑圖案的步驟中，藉由使用氟化氬光致抗蝕劑與氟化氬光源來形成該光致抗蝕劑圖案。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該硬掩模材料層包括絕緣材料層，其選自SiC層、未摻雜多晶硅層、氮化硅層或氮氧化硅層中的任何一種。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該絕緣材料層形成的厚度在約400埃至約2000埃之間。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該硬掩模材料層包括導(dǎo)電材料層，其選自鎢層、硅化鎢層或摻雜多晶硅層中的任何一種。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其還包括用有機(jī)材料來形成底部弧形層的步驟。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該接觸墊是摻雜多晶硅層。
全文摘要
本發(fā)明公開一種形成半導(dǎo)體器件的接觸墊的方法，其包括步驟在硅襯底上形成多個(gè)相鄰的導(dǎo)電層圖案；在導(dǎo)電層圖案的頂部上形成絕緣層；在該絕緣層上沉積充當(dāng)硬掩模的材料層；在該硬掩模材料層上導(dǎo)電層圖案之間形成光致抗蝕劑圖案，以形成接觸孔；藉由使用該光致抗蝕劑圖案作為蝕刻掩模來蝕刻該硬掩模材料層以形成該硬掩模，從而定義用以形成接觸的區(qū)域；去除該光致抗蝕劑圖案；藉由使用該硬掩模作為蝕刻掩模來蝕刻該絕緣層而將該硅襯底暴露，從而形成開口部分；在該開口部分上形成聚合物層；藉由實(shí)施回蝕處理去除該硬掩模與該聚合物層以暴露該硅襯底；以及在暴露的硅襯底上形成接觸墊。
文檔編號(hào)H01L21/20GK1512547SQ20031011970
公開日2004年7月14日 申請(qǐng)日期2003年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月27日
發(fā)明者李圣權(quán) 申請(qǐng)人:海力士半導(dǎo)體有限公司