TWI351755B - Semiconductor device with contact stabilization be - Google Patents

Description

比1755 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明為一關於半導體元件及其製造方法，且較 特別地為針對於半導體元件其可實現讓接觸窗插銷 與位几線間有一接觸穩定之特性以及其製造方法。 【先前技術】

當半導體元件的設計規則縮減時，在為了確保 (動態隨機存取記憶體）有充分足夠的電容，在 半導體元件内的電容器高度也會因此逐步地被增高。 在一動態隨機存取記憶體中具有一 C〇B(越過位 元^上方之電容器）結構，而當電容器高度被逐步地 '曰η時在半導體元件基底材之核心區域與周圍區域 =位元線上方所形成之金屬接冑窗插銷1 ;果寬比也 曰因此而增加。且當金屬接觸窗插銷的深寬比增加時 ，介於金屬接觸窗插銷和位元線間的重疊限度也將因 此而減少。造成此結果有可能是由於在半導體元件核 :區域與周圍區域的位元線與金屬接觸窗插銷兩者 間之不良對準所引起。 “MU圖為一橫向截面圖，顯示當金屬接觸窗插銷 ,.般普通的技藝於核心區域與周圍區域被 ^ ."於金屬接觸窗插銷162和位元線132間有 不良對準的情形發生的狀況。 圖不中為表示-半導體的基底100，其一閘極 6 丄叫755 110 ’其一接合區域ill 172。 隔片113 ’和其一金屬線 由於半導體元件的高積隼密 盥厶屈从* 買木在度，介於位元線132 一金屬接觸窗插銷j 62的良 ! ! n rt, 了平將會造成介於閘極 接合區域1 1 1之間的短路 _ 降/屬電。如此將造成半 等組7〇件的操作特性因而退化。 舉例而5 ’半導體兀件的高積集密度會讓在核心 品域與周圍區域内之介於金屬接觸窗插銷162與位元 線132間之重疊容許限度因此而減少。重疊容許限度 的減少可能會造成介於位元線i 3 2與金屬接觸窗插銷 162的不良對準發生。此後果可形成讓人不樂見的短 路漏電之狀況，其將會造成半導體元件的操作特性因 而退化。 【發明内容】 本發明之具體實施例為針對一半導體元件，其可 避免因金屬接觸窗插銷的不良對準所造成對半導體 元件操作特性的退化發生。 於某一態樣中，一半導體元件為包含有： 半導體基材其被區分為幾個區域，·-細胞陣列 區域’ 一核心區域，一周圍區域； 位元線為在個別區域中的基底上方被形成；儲存 節點接觸窗插銷為在細胞陣列區域被形成；大塊元件 7 I351755 ，案為同時與儲存節點接觸窗插銷被形成，此 圖案為被形成在核心區域和周圍區域中之位元 =附近’電容器為被形成在細胞陣列區域中，並與儲 2節點接觸窗插銷接觸，·且金屬接觸窗插銷為被开;成 並與細胞陣列區域的 /成 域中之位元線接觸。和在核心區域和周圍區 =節點接觸窗插銷為與大塊元件圖案在 被形成時，其可能僅具有單一層的結構。 ， 大持-::安的另一可能’儲存節點接觸窗插銷為虚 大塊兀件㈣在科被形成時，其可能具有—較下芦、 圖案和一較上層圖案的堆叠層狀結構。 a 當：存：點接觸窗插銷被形成為堆叠層狀結構 六塊70件圖案為被形成在同—層卜並被當作儲 存即點接觸窗插銷的較上層圖案。 - 大塊元件圖案被形成的斷面形狀可為一環狀 為一畫框狀，或為一棒狀，弗 戍 U型狀。 戍為一 9〇度順時針旋轉的 大塊元件圖案被形成為—具 微米的寬度範圍。 # ^ U.5 於本發明之另一個態樣中，— 方法為包含有以下步驟： +導體兀件的製造 =導體基底的細胞陣列區域， 圍區域中形成位元線;在細胞陣列區域中形成儲ΙΞ 8 1351755 :接觸窗播銷和在核心區域和周 的附近形杰士说-π 阳·一场•干之位兀線 容器並斑儲广在細胞陣列區域中形成電 之金屬接觸窗：：接:：插銷接觸連接;且後所形成 核心區域陣列區域的電容器和在 :-孝周圍區域中之位元線接觸連接。 被妒rv?接觸窗插銷為與大塊元件圖案於同時 結構成，且大塊元件圖案可能被形成一具有單一層的 大塊儲存節點接觸窗插鎖為與 下居… 其可能為包含具有-較 曰::、σ較上層圖案的堆疊層狀結構。 當：存節點接觸窗插銷被形成為堆疊層狀結構 :二圖案為同時地被形成，以作為鍺存節點 接觸®插銷的較上層圖案。 肢件圖案被形成為具有一環狀的斷面形 或為-旦框的斷面形狀，一棒狀的斷面形狀 為一 90度順時針旋轉的订型斷面形狀。 大塊元件圖案被形成為一具有約在〇 〇〇ι〜〇 $ 微米的寬度範圍。 、於本發明之再—個態樣中，-半導體元件的製造 方法為包含有以下步驟： 於半導體基底的細胞陣列區域，核心區域，和周 圍區域中形成位it線；在包含有位元線的半導體基底 9 上形成一個第一層間電介質。 節點區：的第一層間電介質中形成儲存 附近之第一二1 在核心區域和周圍區域的位元線 有儲存節點質中形成大塊元件圖案；在包含 電介質上；占 銷和大塊元件圖案的第-層間 貝上形成一模型絕緣層； S㈣列區域的模型絕緣層中形成電 模型絕緣層上形成第二層間電介質^有電^的 電介間電介質’模型絕緣層，和第二層間 丨質進仃姓刻，並定義出接觸窗 =陣：區域的電容器與在核心區域和周ί區： 中之位7C線曝露出來； ^ 形成金屬接觸窗插鎖。㈣域的接觸窗孔洞中 為一件圖案被形成的斷面形狀可為一環狀，或 υ型：，大’或為一棒狀，或為-90度順時針旋轉的 微米的大=案被形成為-具有約在。— 於本發明之又一個態樣中，一 方法為包含有以下步驟： +導體X件的製造 於半導體基底的細胞陣列區域，核 園區域尹形成位元線；在包含 ’ 口周 3有位疋線的半導體基底 上形成一個第一層間電介質。 在細胞陣列區域的第— 節點接觸窗插銷； 層間電介質中形成儲存 電介iL含！第一錯存節點接觸窗插銷的第-層間 買上开々成一模型絕緣層； 第一儲广層中&成第—儲存節點接觸窗插銷並與 乐储存卽點接觸窗插銷拯觫^ ^ 圍區域的彳& 並在與核心區域和周 成大塊元件圖案； 士應的絕緣層區域中形 在包含有第二儲存節點 圖荦的㈣® k , P點接觸自插銷和大塊元件 ^木的絕緣層上形成一模型絕緣層； 並盘ί I包，列區域的模型絕緣層中形成電容器 的模型絕緣層上形成第二層間電介質在W有電Μ 對於第二層間電介質，模型 電介質進行钱刻，並定義出接^ θ ’和第二層間 在細胞陣列區域的電容m觸/的孔洞’並使其能 中之位亓綠膜命Γ 在核心區域和周圍區域 r之位το線曝路出來；並在 形成金屬接觸窗插鎖域的接觸窗孔洞中 大塊兀件圖案被形成的斷面形狀可 為一晝框狀，或為一婊灿々a 銥狀，或 u型狀。^棒狀，或為—9G度順時針旋轉的 大塊元件圖案被形成為具有約〇〇〇1〜〇5微米 1351755 的寬度。 【實施方式】 在本發明中，當儲存節點接觸窗插銷為在半導體 基底的被形成時，大塊元件圖案為同時被形成在半導 體基底的核心區域和周圍區域中之位元線的附近。 • 如上述所述，當用以連結位元線和金屬線的金屬 #接觸窗插銷形成在半導體基底的核心區域和周圍區 域中，即使因為介於位元線和金屬接觸窗插銷間之重 #限度的減少而發生了不良對準，介於金屬接觸窗插 . 銷和位元線的接觸窗之穩定可由於大塊元件圖案的 存在而被達成。 . 以下將本發明之特定具體實施例將被詳細地輔 以參考附圖予以描述。 第2A到第2D圖是一橫向切面圖，為描述依據本 • 發明的具體實施例的半導體元件之製造的方法流程。 . 參考第2A圖’每一個電晶體均包含了閘極210和 源極2 11和汲極212區域’其二為形成在半導體基底 200之細胞陣列區域X，核心區域γ，和周圍區域冗之 中。平台狀之接觸窗插銷222為被形成在細胞陣列區 域X中，並與源極區域211和汲極212區域連接接觸。 位元線2 3 2為緊接之後被形成並與平台狀之接觸窗插 銷222連接接觸，此連接為在細胞陣列區域X中之沒 極區域212和閘極210及在核心區域Y中形成之源極 1351755 2H與周圍區域Z接觸。圖中提及之數字213為表示 側壁墊，和221與231則均為表示絕緣層。 、參考第2B圖’第一層間電介質241為在各自地區 域中具有位元線232之半導體基底2〇〇上方形成。第一 層間電介質241會被蝕刻用以形成接觸窗孔洞24汕以 作為形成儲存節點。接觸窗孔洞242h是被定義為讓平 σ狀之接觸岛插銷222曝露出來，並形成於細胞陣列 區域X的源極區域211之中。溝槽245h是為了大塊元 件圖案，其為被定義為在核心區域γ和周圍區域Z之 中之位元線232的附近。一導電層被沉積在第一層間 電"貝241上，並填滿接觸窗孔洞242h以作為形成儲 存節點和填滿溝槽245h以形成大塊元件圖案。 傳導層為利用化學地和機械地拋光研磨（CMPed) 於兩處形成，其一為於接觸窗孔洞242h中之儲存節點 接觸窗插銷242中來形成，以其作為在細胞陣列區域 X的儲存節點。另一為於溝槽245h之大塊元件圖案 245形成，以其作為在核心區域γ和周圍區域z之中^ 大塊元件圖案。大塊元件圖案245為形成具有約介於 0.001〜0.5微米的寬度範圍。 參考第2C圖’ 一模型絕緣層261為形成在包含有 儲存卽點接觸窗插銷242和大塊元件圖案245的第 層間電介質241上面。模型絕緣層261被蝕刻並定義出 孔洞265h如此使的在細胞陣列區域χ中的儲存『里 即點 1351755 接觸窗插銷242能夠曝露出來。每一電容器265都包含 有一儲存節點262, 一電介層263,和一平板節點264 為被形成在模型絕緣層261上面，其包含有在細胞陣 列區域X中的孔洞26511，並與各自的儲存節點接觸窗 插銷242接觸連接。 參考第2D圖，第二層間電介質271為被形成在包 - 含有電容器265的模型絕緣層261上面。第二層間電介 • 質271隨後被蝕刻並定義出接觸窗孔洞272h以作為金 屬線接觸窗插銷。再者，使接觸窗孔洞27211曝露於細 胞陣列區域X中之電晶體265的平板節點264以及在 核心區域y和周圍區域z之中之位元線232。接觸窗孔 洞272h曝路於在細胞陣列區域X中之電晶體的平 板節點264，其為藉由蝕刻製程的進行通過整個電晶 體265之時，於各自的區域的接觸窗孔洞”孔則形成 以作為金屬線接觸窗插銷並和在核心區域γ和周圍 鲁區域Ζ之中之位元線232接觸連接。金屬接觸插銷272 . 為被形成在接觸窗孔洞272h中以作為在各自區域中 . 之金屬線接觸窗插銷並與細胞陣列區域X中之電晶 體265以及在核心區域γ和周圍區域z之中之位元線 232接觸連接。金屬線282為被形成在各自區域中的金 屬接觸窗插銷272上面並與金屬接觸窗插銷272接觸 連接。 之後，雖然無顯示於圖示中，然隨後之大家所熟 1351755 存節點接觸窗插銷344形成並作為儲存節點接觸窗插 銷342之較上層圖案時，大塊元件圖案345則被形成在 位元線332之附近’該位元線為位在半導體基底3〇〇 的核心區域Y和周圍區域Z之中。 當節點接觸窗插銷342被形成一具有較下層圖案 和較上層圖案的堆疊層狀結構時，介於節點接觸窗插 . 銷342與在半導體基底300的細胞陣列區域X中的電 • 容器365之儲存節點362的重疊限度可能被增加。大塊 元件圖案345被形成具有約〇.〇〇1〜〇 5微米的寬度， 且其斷面形狀可能為-環狀，或為一晝框狀，或為一 . 棒狀’或為一 90度順時針旋轉的]j型狀。 圖中所提及之數字310為表示一閘極，311為表示 一源極區域，312為表示一汲極區域，313 一 側壁塾，321、331和351則均為表示為絕緣層，322 ^表示平板接觸窗插銷，341和371為表示層間電介 質’ 361為表示一模型絕緣層，363為一介電層， •為表示平板節點，372為表示一金屬接觸窗插銷， 而382為表示金屬線。這些參考的數字為於第2八到2〇 圖中被詳細地描述之， 如上述之顯而易見，本發明中在當儲存節點接觸 窗插銷在半導體基底的細胞陣列區域形成時，大塊元 件圖案為在半導體基底的核心區域和周圍區域中之 位疋線的附近。因此，即使金屬接觸窗插銷與半導體 1351755 ::的：心區域和周圍區域令之位元線沒有對準， :兀：圖案的存在將可穩定介於金屬接觸 和位4的接觸窗。於是，在本發明t，甚至連介於 位兀線和金屬接觸窗間的重疊限度減少時，介於金屬 接觸窗插銷和位元線的接觸窗穩定也可以被達成 的且也因此讓半導體元件的良率增加了。

雖然於以上之詳細文字說明與圖示中，已揭示 了本發明之具體實施例。於本項技藝中的的技能將 可能被體會成不同的改變’、添加和取代之型態。但 凡是其他未脫離本發明所揭示之精神下所完成的等 效改變或修飾，均應包含在下述之專利申請範圍内 1351755 【圖式簡單說明】 第1固係一顯示一金屬接觸窗插銷於一般普通 的半.導體基底的核心區域與周.圍區域中被形成之橫 向切面圖。. 第2A圖至第2D圖係一描述依據本發明的具 體實施例的半導體元件之製造的方法流程之橫向切 面圖。 第3圖係一說明依據本發明的另一具體實施例 的半導體元件之製造的方'法流程之橫向切面圖。

两讦卽點接觸·窗插銷 接觸窗孔洞 2 13 :側壁塑1 位於溝槽之大塊元件圖案 2 61 :模型絕 263 : —電介 265 :電容器 【主要元件符號說明】 17 2 :金屬線 13 2 :位元線 110 :閘極 111 :接合區域 2 31、2 21 :絕緣層 200 :半導體基底 212 :汲極 242 ： 242h ： 245 ： 245h :溝槽 264 : —平板節點 262 : 一儲存節點 162 :金屬接觸窗插銷 113 :隔片 100 :半導體基底 2 3 2 :位元線 2 2 2 :接觸窗插銷 211 :源極 241 :第一層間電介質 1351755

265h 272 282 361 341 331 321 364 362 365 344 343 342 310 312 372 345 :孔洞 271 :第二詹間電介皙 金屬接觸插銷 272h·接觸窗孔洞 金屬線 3 71 :層間電介質 一模型絕緣層 351 :絕緣層 層間電介質 3 3 2 :位元線 絕緣層 絕緣層 322 :平板接觸窗插銷 300 :半導體基底 一平板節點 電容器之儲存節點 電容器 363 : —介電層 第二儲存節點接觸窗插銷 第一儲存節點接觸窗插銷 儲存節點接觸窗插 銷 一閘極 一汲極區域 一金屬接觸窗插銷 大塊元件圖案 311 313 382 332 一源極區域 一側壁塾 金屬線 位元線

Claims (1)

1. 十、申請專利範圍： 1. 一種半導體元件，其包含有： ’ 一半導體基底，且被區分成為一細胞陣列區 域，一核心區域，一周圍區域； 位70線，在個別區域中的基底上方被形成； 儲存節點接觸窗插銷，在細胞陣列區域被形 成；

   、大塊元件圖案，被形成在核心區域和周圍區 域中之位元線的附近； 電容器，被形成在細胞陣列區域中，並與儲 存節點接觸窗插銷接觸；以及 金屬接觸窗插銷，被形成與細胞陣列區域的 電容器和在核心區域和周圍區域中之位元線接

   2. 如申請專利範圍帛1項之半導體元件，其中之 存節點接觸窗插銷為具有單一層了 3. 如申請專利範圍第1項之半導體構其中之 :喊點接觸窗插銷為與大塊元件圖案在同時被 =時’其可能具有一較下層圖案和一較上層圖 的堆疊層狀結構。 (如申請專利範圍帛3項之半導體元件，其 二：件圖案為被形成在同一層中，並被; 存郎點接觸窗插銷的較上層圖案。 20 1351755 5. 如申請專利範圍第1項之半導體元件，其t之大 塊7C件圖案的斷面形狀可為一環狀，或為一畫框 狀，或為一棒狀，或為一 9〇度順時針旋轉的U 型狀。 6. 如申請專利範圍第I項之半導體元件，其中大塊 元件圖案具有約在0.001〜0.5微米的寬度範園。 7. —種半導體元件的製造方法，包含有以下步驟： 於一半導體基底的細胞陣列區域，核心區 域，和周圍區域中形成位元線； 在細胞陣列區域令形成儲存節點接觸窗插 銷，並在核心區域和周圍區域中之位元線的附近 形成大塊元件圖案； 在細胞陣列區域中形成電容器並與儲存節點 接觸窗插銷接觸連接；以及 ： 形成金屬接觸窗插銷，其與細胞陣列區域的 電合器和在核心區域和周圍區域中之位元線接觸 連接。 8. 如申請專利範圍第7項之半導體元件的製造方 法，其中之儲存節點接觸窗插銷為與大塊元件圖 ，於同時被形成，且大塊it件圖案為被形成具有 單一層的結構。 9. 如申請專利範圍第7項之半導體元件的製造方 法，其中之儲存節點接觸窗插鎖為與大魂=圖 21 1351755 案於同時被形成’且大塊元件圖案其被形 含具有-較下層圖案和-較上層圖案的^ 結構。 增狀 10.如申請專利綱9項之半導體元件 .法，其中之大塊元件圖案為被形成在較上層中， 並為與儲存節點接觸窗插銷的較上層圖案同時被 形成。 • u.如申請專利範圍第7,項之半導體元件的製造方 法’其中之大塊元件ίΐ案被形成的斷面形狀可 -環狀，或為-畫框狀’或為一棒狀，或為一 ；〇 度順時針旋轉的U型狀。 12. 如申請專利_ 7項之半導體元件的製造方 法’其中大塊^件圖案被形成為-具有約在0.001 〜0.5微米的寬度範圍。 13. -種半導體元件的製造方法，包含有以下步驟·· _ 於一半導體基底的細胞陣列區_，核心區 .域，和周圍區域中形成位元線； 纟包含有位元線的半導體基底上形成一個第 一層間電介質； 外在細胞陣列區域的第一層間電介質中形成儲 存節點接觸窗插銷，並在核心區域和周圍區域的 位7G線附近之第一層間電介質中形成大塊元件圖 22