TWI310965B - Method for forming storage node contact plug in semiconductor device - Google Patents

Description

1310965 - J II Μ·»,ι___ · ι__ __

九、發明說明： 修(更)正替換頁I 【發明所屬之技術領域】 本發明爲一關於製造半導體元件的方法；特別;t 一在半導體元件形成存儲節點接觸栓塞的方法。 【先前技術】 在特徵尺寸小於80nm的存儲節點接觸栓塞中， 元件的大型積體化已經導致使用ArF光阻以形成孔 觸。 第1圖爲一典型的半導體元件俯視圖。 複數的閘極線1 3沿同一方向，排列於主動區域 複數的連接栓塞接觸1 5形成在閘極線1 3之間的各 區域1 1 A。複數的位元線B L垂直於閘極線1 3排列 群組之連接栓塞接觸1 5相連。複數的存儲節點接 SNC形成在位於位元線BL與閘極線13彼此相交之 連接栓塞接觸15之上。複數的存儲節點SN形成於 點接觸栓塞SNC之上。 第2圖顯示一典型的半導體元件，沿第1圖線 取所得的截面圖。 第3圖顯示一典型的半導體元件，沿第1圖線 截取所得的截面圖。 參考第2圖與第3圖，元件隔絕層（未顯示）形 材11預定之區域，以定義主動區域11A。複數的 1 3 (參考第1圖）形成於基材11上，閘極線間隔層則 閘極線1 3的側壁上。 爲

半導體 洞型接 1 1 A。 別主動 . 與一 觸栓塞 區域的 存儲節 Ι-Γ截 ΙΙ-ΙΓ 成在基 閘極線 形成於 1310965 一第一中間絕緣層14形成於閘極線1 3之上，其後平 坦化。蝕刻第一中間絕緣層1 4以形成接觸孔（未顯示），使 在閘極線1 3之間的主動區域1 1 A暴露出來。然後連接栓塞 接觸15形成在主動區域11A之上。 一第二中間絕緣層1 6形成於連接栓塞接觸1 5與第一 中間絕緣層1 4之上；複數的位元線圖案1 〇〇形成於第二中 間絕緣層1 6之上。每一條之位元線圖案1 〇 〇包含依序形成 之一障壁金屬層17，一位元線鎢層18與一位元線硬遮罩氮 • 化物層19。障壁金屬層π是由依序形成之TiN與Ti所得。 元線間隔層20形成於位元線圖案1 00的側壁之上。一 第二中間絕緣層2 1形成於元線圖案1 〇 〇之上，直到第三中 間絕緣層2 1塡充完在位元線圖案丨〇 〇間之空隙。孔洞型存 儲節點接觸遮罩22形成於第三中間絕緣層2 1之上。 使用存儲節點接觸遮罩22，作爲蝕刻遮罩，蝕刻第三 中間絕緣層2 1與第二中間絕緣層1 6，以形成存儲節點接觸 孔23以暴露連接栓塞接觸15的表面。此形成存儲節點接 鲁觸孔2 3的蝕刻製程’採用自動對準接觸（S A C)蝕刻製程。 雖未闡明，但存儲節點接觸栓塞s N c的形成，是使用 一栓塞隔絕製程，藉由一多晶矽層來塡充存儲節點接觸孔 23。然後存儲節點SN形成於存儲節點接觸栓塞sNc之上。 然而’圖爲存儲節點接觸栓塞形成於存儲節點接觸孔 內在母個存儲節點接觸栓塞頂端部分的開口區域通常 很小。因此，對於存儲節點的疊對緣限度變得非常小，需 要在存儲節點接觸栓塞與存儲節點之間形成一護墊多晶矽 ι 1310965

ο 當進行形成存儲節點接觸孔的蝕刻製程時’ KrF光阻 材料常被使用。對於此製程，一昂貴的鈾刻設備通常被使 用’增加了維護費用，因而阻礙了大量生產。此外’在形 成存儲節點接觸孔的蝕刻製程期間，位元線硬式遮罩層十 分可能被損害，此損害以第2圖中的參考數字24代表。對 位元線硬式遮罩的損害，可能導致SAC失敗，例如在存儲 節點與存儲節點接觸拴塞間的短路。 ®【發明內容】 本發明之一具體實施例爲關於提供一在半導體元件形 成存儲節點接觸栓塞的方法，其中此方法可增加在存儲節 點接觸栓塞頂端部分的開口區域，降低在存儲節點與存儲 節點接觸栓塞的SAC失敗，以及使用有成本效益的設備’ 以減低製造成本。 依照本發明之一目的在於提供一在半導體元件形成存 儲節點接觸栓塞的方法，包括： • 形成一中間絕緣層在一已形成連接栓塞接觸的半完工 基材上；形成線型存儲節點接觸遮罩於中間絕緣層上；使 用線型存儲節點接觸遮罩作爲蝕刻遮罩，蝕刻部分的中間 絕緣層，以形成具有擴展側壁（或傾斜側壁）的第一接觸 孔；蝕刻位於第一接觸孔下方的中間絕緣層的部分，以形 成第二接觸孔，使各別的連接栓塞接觸暴露出來；以及’ 在存儲節點接觸孔形成存儲節點接觸栓塞，每一個皆包含 第一接觸孔與第二接觸孔。 .1310965 .依照本發明之另一目的在於提供一在半導體元件形成 存儲節點接觸栓塞的方法，包括： 於形成具有連接栓塞接觸的半完工基板上形成一第一 絕緣層；形成複數的位元線圖案於第一絕緣層之上，其中 每個位元線圖案包含一具有三層之硬式遮罩； 形成一第二絕緣層於位元線圖案之上，直到在位元線 圖案之間的空間被塡滿爲止； 平坦化第二絕緣層，直到第二層之硬式遮罩顯露出 春止，形成線型存儲節點接觸遮罩於已平坦化之第二絕緣層 之上；使用存儲節點接觸遮罩，作爲蝕刻遮罩，依序鈾刻 第二絕緣層與第一絕緣層，以形成存儲節點接觸孔，每一 個存儲節點接觸孔’使得位於位元線圖案之間的各別連接 栓塞接觸暴露出來及具有一大於位在入口下方的均勻區域 寬度的入口寬度；以及在存儲節點接觸孔形成存儲節點接 觸栓塞。 在一具體實施例中，一種在半導體元件形成存儲節點 #接觸栓塞的方法，包括： 形成一中間絕緣層於一具有一導電栓塞的基板上。使 用至少線型存儲節點接觸遮罩，作爲蝕刻遮罩，蝕刻該中 間絕緣層的一部分，以形成一具有傾斜側壁之第一接觸 孔。蝕刻位於該第一接觸孔之下的另一部分中間絕緣層， 以形成第二接觸孔，使導電栓塞暴露出來，此第二接觸孔 具有實質上垂直之側壁。塡充第一與第二存儲節點接觸 孔，以形成接觸導電栓塞的存儲節點接觸栓塞。 1310965 r———一»———Ί . ' W年丨（月/日修(更)正替換頁 ' 在另+具體實施例中，一種在半導體元件形成存儲節 點接觸栓塞的方法，包括： 形成一第一絕緣層於一具有一導電栓塞的基板上；形 成複數的位元線圖案於第一絕緣層之上，其中每個位元線 圖案包含具有第一、第二與第三層之硬式遮罩； 形成一第二絕緣層於位元線圖案之上，直到在位元線 圖案之間的空間被塡滿爲止； I 平坦化第二絕緣層，直到第二層之硬式遮罩顯露出來 爲止；形成線型存儲節點接觸遮罩於已平坦化之第二絕緣 層之上；使用存儲節點接觸遮罩，作爲蝕刻遮罩，依序飩 刻第一絕緣層與第一絕緣層，以在位元線圖案之間，形成 存儲節點接觸孔，存儲節點接觸孔，使導電栓塞暴露出來， 存儲節點接觸孔上部具有傾斜側壁，下部具有垂直之側 壁；以及塡充存儲節點接觸孔，以形成連接導電栓塞的存 儲節點栓塞。 I 又在另一具體實施例中，一種在半導體元件形成存儲 節點接觸栓塞的方法，包括： 形成一中間絕緣層於一具有一導電栓塞的基板上。蝕 刻中間絕緣層的第一部分，以定義一具有實質上垂直側壁 之第一溝槽。蝕刻中間絕緣層的第二部分，以轉換第一溝 槽成爲一具有傾斜側壁之第二溝槽。蝕刻中間絕緣層的第 三部分，以形成一具有實質上垂直側壁之第三溝槽，相連 接第〜溝槽與第二溝槽以定義出存儲節點接觸孔。塡充存 儲節點接觸孔，以形成接觸導電栓塞的存儲節點接觸栓 1310965 _ 塞。第一部分的蝕刻爲非等向性的，例如：乾式蝕刻。第 二部分的蝕刻爲等向性的，例如：濕式蝕刻。第三部分的 鈾刻爲非等向性的，例如：乾式蝕刻。實行上，第二部分 的蝕刻可使用等向性的乾式蝕刻方法。 【實施方式】 其後’根據伴隨的圖示，將會詳細地描述本發明不同 之具體實施例。 第4圖所顯示爲根據本發明之一具體實施例之一半導 φ 體元件的俯視圖。 如同所顯示的’複數的閘極線3 3排列於主動區域3 1 A 之上。複數的連接栓塞接觸35形成在配置於閘極線33之 間的主動區域3 1 A ’複數的位元線B L垂直於閘極線3 3排 列，與一群組之連接栓塞接觸35相連。 複數的存儲節點接觸栓塞48形成在位於閘極線33與 位元線B L彼此相交之區域的連接栓塞接觸3 5之上。複數 的存儲節點SN形成於存儲節點接觸栓塞48之上。 # 雖未闡明，使用線型存儲節點接觸遮罩，可產生存儲 節點接觸孔，在此處將形成具有寬開口的存儲節點接觸检 塞48。存儲節點接觸遮罩爲使用KrF光阻材料所形成。 第5 A圖至第5 F圖所顯示爲沿第4圖線11 -1Γ截取所 得的截面圖，說明根據本發明一具體實施例之形成存儲節 點接觸栓塞的方法。第6A圖至第6F圖所顯示爲沿第4圖 線Ι-Γ截取所得的截面圖，說明根據本發明一具體實施例 之相同方法。此處，相同的參考數字代表在第4圖中所jg -10- ,1310965 述的相同的元素。 參考第5A圖與第6A圖，元件隔絕層32形成在基材 3 1預定之區域，以定義主動區域3 1 A。複數的閘極線3 3形 成於基材3 1上，閘極間隔層3 3 A則形成於閘極線3 3的側 壁上。 一第一中間絕緣層3 4形成於前述所得之基材上，直到 在閘極線3 3之間的空間被塡滿；之後，平坦化該絕緣層。 第一中間絕緣層34的平坦化接著進行一化學機械硏磨 • (CMP)製程，直到閘極線33的上端表面顯露出。 蝕刻第一中間絕緣層34，以形成接觸孔（未顯示），使 在閘極線3 3之間的主動區域3 1 A暴露出來。然後，連接栓 塞接觸3 5形成在主動區域3 1 A之上。特別地，連接栓塞接 觸35的形成是藉由塡充一多晶矽層於接觸孔內（未顯示）與 進行回蝕刻或CMP製程於多晶矽層上。 一第—中間絕緣層36形成於連接栓塞接觸35之上， 並被選擇性地蝕刻，以形成位元線接觸孔37而顯露出將與 ® 在隨後形成的位元相線連接的一群組之連接栓塞接觸3 5。 一位元線用的障壁層38(之後歸屬爲「位元線障壁層」） 形成在第二中間絕緣層3 6之上，其中該第二中間絕緣層3 6 係由形成位元線接觸孔3 7的選擇性蝕刻製程序以圖案 化。位元線障壁層38以雙重的Ti/TiN結構形成，其厚度 大約介於100 A至1，000A。特別地，該位元線障壁層38利 用一離子化金屬離子電漿（IMP)法形成，之後，一退火製程 可在大約8 50°C下進行大約20秒。在退火製程後，可使用 ,1310965 . IMP法形成—附著層。該附著層可至少包含TiN。 使用一化學氣相沈積（CVD)法，形成~位元線金屬層 3 9於位元線障壁層3 8之上。該位元線金屬層3 9至少包含 鶴’且其厚度大約介於3〇〇 A至Ι,ΟΟΟΑ。~位元線硬式遮 罩層40形成於位元線金屬層3 9之上。該位元線硬式遮罩 層40具有二重的結構包含依序形成之—氮化物層40Α，一 鑛層40Β與一非晶質碳層40C。位元線硬式遮罩層40的總 厚度實質上與通常爲一氮化物層的單一位元線硬式遮罩層 • 的厚度相同，以便當一第三中間絕緣層在後續形成時，維 持間隔塡充特徵。例如：位元線硬式遮罩層4〇的氮化物層 4 0Α包含一電漿加強的氮化物材料，且其厚度大約介於 1，000 Α至2,500Α。位元線硬式遮罩層40的鎢層40Β與非 晶質碳層40C形成的厚度分別大約介於300 Α至800Α與介 於_1,000人至2,000人。 一抗反射覆蓋層41形成於位元線硬式遮罩層40之 上。該抗反射覆蓋層41包含矽氧化氮（SiON)，且其厚度大 # 約介於300 A至1，〇〇〇Α。 位元線遮罩42藉由於一光阻材料上而形成進行一預決 的製程。然後，使用位元線遮罩42作爲蝕刻障壁，進行一 蝕刻製程，以形成複數的位元線圖案。每一位元線圖案包 括使用上述蝕刻方法圖案化的位元線障壁層3 8，位元線金 屬層39與位元線硬式遮罩層40的堆疊結構。 抗反射覆蓋層41與位元線硬式遮罩層40使用一氣體 混合物CFWCHFWCh/ Ar’在一特定條件下蝕刻：壓力大約 ..1310965 # 爲20 mTorr至70 mTorr進行；功率大約爲300 W至l，〇〇〇 .W。位元線金屬層3 9與位元線障壁層3 8使用一氣體混合物 SFJBCh/N2/ Ch，在一特定條件下蝕刻：壓力大約爲2〇 mTorr至70 mTorr進行；功率大約爲300 W至1，〇〇〇 w。 參考第5B圖與第6B圖，位元線遮罩42被除去。在此， 抗反射覆蓋層41也被移除，使位元線圖案顯露出來。 雖未闡明’形成一氮化物層，其厚度大約介於5〇 A至 1 5 0 A ’位於位元線圖案與第二中間絕緣層3 6之上。蝕刻該 # 氮化物層’以在位元線圖案的側壁，形成位元線間隔層43。 一第三中間絕緣層4 4形成在上述所得的結構上，塡充 在位元線圖案間的間隔。該第三中間絕緣層44包含一高密 度電漿氧化材料，且其厚度大約介於4,000 A至10,000 A。 因此’第三中間絕緣層44以具有一定之厚度形成在位元線 圖案之上’塡充在位元線圖案間的間隔。 參考第5C圖與第6C圖，進行一化學機械硏磨（CMP) 製程’以平坦化第三中間絕緣層44。在這裡，此CMP製程 # 將歸屬於「ILD CMP製程」。此ILD CMP製程持續進行直 到達到位元線硬式遮罩層4 0的鎢層4 0 B。 特別地’於第三中間絕緣層44與位元線硬式遮罩層40 的非晶質碳層40C進行此ILD CMP製程，使得鎢層40B顯 露出來。因爲非晶質碳層40C與第三中間絕緣層44具有相 似的拋光速率，第三中間絕緣層4 4可被均勻地平坦化。 因爲位元線硬式遮罩層40的三重結構，在ILD CMP 製程期間移除非晶質碳層40C，可以降低後續對於存儲節 1310965 點接觸蝕刻的負擔。 參考第5D圖與第6D圖，一KrF光阻材料（未顯示）被 披覆於第5C圖與第6C圖所示之結構上，並藉由光學曝光 與顯影製程圖案化，以形成存儲節點接觸遮罩45。該存儲 節點接觸遮罩45爲線型遮罩，以打開第三中間絕緣層44 的部分，該處將會形成存儲節點接觸孔。特別地，存儲節 點接觸遮罩45垂直於位元線圖案方向形成。 形成前面提及的存儲節點接觸的蝕刻製程，是使用存 # 儲節點接觸遮罩45進行。更詳細地，該蝕刻製程包括進行 兩個蝕刻作業。第一個蝕刻製程，在此處歸屬於第一存儲 節點接觸蝕刻製程，是一部分蝕刻製程，其蝕刻第三中間 絕緣層44至一預定的深度D，不使排列在位元線圖案間的 連接栓塞接觸35顯露出來，而使位元線硬式遮罩層40之 氮化物層40A的側壁部分顯露出來。參照的數字46A代表 利用第一存儲節點接觸蝕刻製程形成第一接觸孔。 第一存儲節點接觸蝕刻製程藉由一起結合乾式蝕刻與 • 濕式蝕刻實現。乾式蝕刻在特定條件下進行：在壓力大約 爲15 mTorr至50 mTorr進行；功率大約爲1，〇〇〇 W至2,000 w ;與一氣體混合物包括至少兩種或以上的下列氣體：CF4, C4F8，C5F8, C4Fs CHF3，CH2F2, Ar，〇2, C◦與 N2。第三中間 絕緣層4 4的蝕刻標的深度大約介於1，〇 〇 〇 A至2，0 0 0 A。 濕式蝕刻使用一 HF溶液或緩衝的氧化物蝕刻劑 (Β Ο E)。使用H F溶液做濕式蝕刻導致側向地蝕刻，因此， 使用乾式鈾刻形成的第一存儲節點接觸孔46Α的側壁會橫 1310965 . 向地擴展，例如：側壁爲傾斜的，而非垂直的。參照數字 4 6 B代表利用濕式蝕刻側壁已擴展的第二接觸孔。側壁以 小於90度向下傾斜。如此處所使用，一側壁以小於90度 向下傾斜歸屬於「傾斜側壁」。 對於第一存儲節點接觸蝕刻製程進行結合的乾式蝕刻 與濕式飩刻’特別地，濕式蝕刻是在乾式鈾刻之後進行， 第一接觸孔4 6 A的側壁會橫向地擴展。亦即，第二接觸孔 46B定義了存儲節點接觸孔46(參考第5E圖與第6E圖）的 # 入口部分（或開口）。因此，每一前述塡充存儲節點接觸孔 46的存儲節點接觸栓塞之頂端部分的開口區域（或一上端 開口）被擴展了。所以，對於後續存儲節點可得到較大的疊 對限度。 參考第5E圖與第6E圖，使用存儲節點接觸遮罩45， 執行第二存儲節點接觸蝕刻製程。第二存儲節點接觸蝕刻 製程’藉由一乾式蝕刻製程進行，鈾刻位於第二接觸孔46B 下面的第三中間絕緣層44與第二中間絕緣層36,以形成第 ® 三接觸孔46C ’使得連接栓塞接觸35顯露出來。形成第三 接觸孔46C的乾式蝕刻製程是在下列條件進行：壓力大約 爲1 5 mTorr至50 mTori.進行；功率大約爲1，〇〇〇 W至2,000 W ;與一氣體混合物包括至少兩種或以上的下列氣體：C4F8, CsF8’ C4F6，CH2F2，ΑΓ，〇2，c〇與 N2。 第二接觸孔46B與第三接觸孔46C包括前述的存儲節 點接觸孔46。因爲第—接觸孔46a的側壁利用第一存儲節 點接觸触刻製程擴展，第二接觸孔4 6 B的開口做得較大； 1310965 fKf-&y5日修(更)正替換頁 而第三接觸孔4 6 C具有小於第二接觸孔4 6 B的線寬。亦即’ 接觸孔46包含了具有傾斜側壁的上部與具有垂直側壁的 下部。 參考第5F圖與第6F圖，存儲節點接觸遮覃45在其後 被除去與清洗，一絕緣層（例如：一氮化物層）形成在露出 的連接栓塞接觸3 5，及第三與第二中間絕緣層44與3 6之 上’且使用第一與第二存儲節點接觸蝕刻製程圖案化。一 回蝕刻製程在第三與第二中間絕緣層44與36進行，以形 成接觸存儲節點接觸孔46側壁的存儲節點接觸間隔層 47。當執行回蝕刻製程時’位元線硬式遮罩層40的鎢層40B 也被移除。 雖未闡明，一多晶矽層塡充了存儲節點接觸孔46，一 CMP製程隨即進行，直到位元線硬式遮罩層40的氮化物層 40A顯露出來。在其後’該CMP製程歸屬於「SNC CMP製 程」。該SNCCMP製程完成多晶矽層的隔離，因而形成了 存儲節點接觸栓塞4 8。 根據本發明的具體實施例’使用線型存儲節點接觸遮 罩45’使得存儲節點接觸孔46有寬的開口，存儲節點接觸 栓塞48在其中形成’以至於可增加存儲節點接觸栓塞48 的開口區域。特別地’如第5 F圖所示，存儲節點接觸检塞 48的入口部分的寬度W2，亦即’第二接觸孔46B，比第= 接觸孔46C的寬度W1小。因此，在存儲節點接觸栓塞μ 與存儲節點間的接觸區域會變得較寬。 因爲線型存儲節點接觸遮罩45使用KrF光阻材料开^ -16- ‘1310965 • 成，並不需要一附加的硬式遮罩以形成存儲節點接觸遮單 45。如前所述，使用KrF光阻材料，形成—典型的存儲節 點接觸遮罩，需要一昂貴之設備。相對地，使用KrF光阻 材料增加了成本效益，存儲節點接觸蝕刻製程並不需要使 用附加的硬式遮罩’即可進行。同時，因爲每一位元線圖 案之位元線硬式遮罩層40是以三重結構形成，在存儲節點 接觸蝕刻製程當中’對於位元線硬式遮罩層的損害，可降 至最低。 • 第7圖所顯示爲根據本發明之一具體實施例，在—iLD CMP製程後，一基材結構的SEM顯微照相影像。 如所示的，該ILD CMP製程停止於位元線硬式遮罩餍 的鎢層。位元線硬式遮罩層之鎢層的損失大約小於200A， 且損失的變異度在晶片的每一位置是最小的。 第8圖爲根據本發'明之一具體實施例之SEM顯微照相 影像，顯示一在存儲節點接觸蝕刻製程後的一基材結構。 以下的表一爲根據本發明之一具體實施例’顯不在存儲節 • 點接觸蝕刻製程後所得的結果。 表一 DICD (nm) 濕式 鈾刻 (A) FTCD (In Line) (nm) FICD (B-SEM) (nm) R-W 硬式遮罩 (A) R-Nit 硬式遮罩 (A) Nit 損失 (A) 頂端臨 界尺寸 (nm) 條狀臨 界尺寸 (nm) 標的 150 450 95 — 0 1,200 0 200 54 數據 148 437 100 106 214 1,506 0 243 53 ‘1310965 . 如表一所示’在存儲節點接觸蝕刻製程後，位元線硬 式遮罩層之氮化物層的損失大約爲〇A。 第9圖爲根據本發明之一具體實施例所得之SEM顯微 照相影像’顯示在一 S N C C Μ P製程後的一基材結構。可得 到大約多於40nm的存儲節點接觸栓塞間之隔絕臨界尺寸 (CD) ’因而可得到大約800A的平均SAC限度。 根據本發明的具體實施例，用來形成存儲節點接觸栓 塞的存儲節點接觸孔，使用線型存儲節點接觸遮罩，有一 9 寬的上端開口區域’以及藉由塡充存儲節點接觸孔以形成 存儲節點接觸栓塞。因爲存儲節點接觸孔之寬開口區域， 存儲節點接觸栓塞可與後續的存儲節點做較寬的接觸，因 此’即使未形成護墊多晶矽層，存儲節點的疊對限度也可 以增加。 因爲線型存儲節點接觸遮罩是使用KrF光阻材料而形 成’與典型之孔洞型存儲節點接觸遮罩相反，並不需附加 的硬式遮罩。因此，製造成本可以降低。 0 除此之外，因爲每一位元線圖案之位元線硬式遮罩層 是以三重結構形成，在存儲節點接觸蝕刻製程當中，對於 位元線硬式遮罩層的損害，可降至最低，因而降低了 SAC 衰壞的發生。 本申請包含了相關於韓國專利申請 No. KR2005-0114363的主題內容，其於2005年11月28日向韓 國專利局申請，該案全部的內容在此也附加於參考文獻中。 雖然目前的發明已用特定的具體實施例說明，但對於 -18- 1310965 熟習該技藝者是很明顯的，可以做各種的變化與修改而不 違背本發明的精神與範圍，如同下述定義之申請專利範圍。 【圖式簡單說明】 下列的具體實施例之描述與伴隨之圖示，將會使本發 明上述的文字說明與其他特徵，變得更容易瞭解，其中·· 第1圖所顯示爲一典型的半導體元件俯視圖。 第2圖所顯示爲一典型的半導體元件，沿第1圖線 Ι-Γ截取所得的截面圖。 • 第3圖所顯示爲一典型的半導體元件，沿第1圖線 ΙΙ-ΙΓ截取所得的截面圖。 第4圖所顯示爲根據本發明之一具體實施例所得之一 半導體元件的俯視圖。 第5A圖至第5F圖所顯示爲沿第4圖線ΙΙ-ΙΓ截取所 得的截面圖’說明根據本發明一具體實施例所得之形成存 儲節點接觸栓塞的方法。 第6A圖至第6F圖所顯示爲沿第4圖線Ι-Γ截取所得 0 的截面圖’說明根據本發明一具體實施例所得之製造存儲 節點接觸栓塞的方法。 第7圖所顯示爲根據本發明之一具體實施例，在一中 間絕緣層進行化學機械硏磨（CMP)製程後，一基材結構的掃 瞄式電子顯微鏡（SEM)顯微照相影像。 第8圖爲根據本發明之一具體實施例所得之SEM顯微 照相影像，顯示形成一存儲節點接觸的蝕刻製程後的一基 材結構。 -19- • 1310965 第9圖爲根據本發明之一具體實施例所得之SEM顯微 照相影像，顯示在一存儲節點接觸進行CMP製程後的一基 材結構。 【主要元件符號說明】

3 1 基 材 31 A 主 動 區 域 32 元 件 隔 絕 層 33 閘 極 線 33A 閘 極 間 隔 層 34 第 一 中 間 絕 緣 層 35 連 接 栓 塞 接 觸 36 第 二 中 間 絕 緣 層 37 位 元 線 接 觸 孔 38 障 壁 層 39 位 元 線 金 屬 層 40 位 元 線 硬 式 遮 罩 層 40A 氮 化 物 層 40B 鎮 層 40C 非 晶 質 碳 層 41 抗 反 射 覆 蓋 層 42 位 元 線 遮 罩 43 位 元 線 間 隔 層 44 第 二 中 間 絕 緣 層 45 存 儲 節 點 接 觸 遮 罩 -20 - 1310965 46 存儲 46A 第一 46B 第二 46C 第三 47 存儲 48 存儲 SN 存儲 BL 位元 節點接觸孔 接觸孔 接觸孔 接觸孔 節點接觸間隔層 節點接觸栓塞 節點 線

Claims (1)

1310965 ) ''第 95 1 1 5903 號 專利案

〃月1修(更)正本 在半導體元件形成存儲節點接觸栓塞的方法 (2008年11月修正） 十、申請專利範圍： 1 · 一種在半導體元件形成存儲節點接觸栓塞的方法，包括： 形成一中間絕緣層於一具有一導電栓塞的基板上； 至少使用線型存儲節點接觸遮罩，作爲触刻遮罩，蝕刻 該中間絕緣層的一部分’以形成一具有傾斜側壁之第一接觸 孔； 蝕刻位於該第一接觸孔之下的該中間絕緣層另一部 分，以形成第二接觸孔’使該導電栓塞暴露出來，該第二接 觸孔具有實質上垂直之側壁；以及 塡充該第一與第二存儲節點接觸孔，以形成存儲節點接 觸栓塞： 其中，該傾斜側壁將開口定義爲在該第一接觸孔之上部 比該第一接觸孔之下部寬，而使該開口所提供之該存儲節點 接觸栓塞用的接觸面積增加。 2.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中形成具有傾斜倒j 壁之第一接觸孔包括： 使用該存儲節點接觸遮罩作爲蝕刻遮罩而乾式蝕刻該 中間絕緣層的一部分，以形成一溝槽；以及 將藉由該乾式蝕刻而圖案化的該中間絕緣層進行濕式 蝕刻，以橫向地擴展該第一接觸孔的側壁。 3 .如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該乾式蝕刻執行 1310965 於：壓力大約爲15 mTorr至50 mTorr;功率大約爲1,000 W 至2,000 W;—*氣體混合物，包括至少兩種由CF4，C4F8，CsFs， CM，CHF3，CH2F2，Ar, 〇2，CO與N2所組成之群組所選擇出 的氣體；以及該中間絕緣層的蝕刻標的深度大約介於1，〇〇〇 A 至 2,000A。 4 ·如申請專利範圍第丨項所述之方法，其中形成具有傾斜側壁 之第一接觸孔包栝： 對該中間絕緣層執行非等向性蝕刻而形成第一溝槽；及 對該中間絕緣層執行等向性蝕刻而形成具有傾斜側壁 之第二溝槽。 5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中在該等向性蝕刻 之前執行該非等向性蝕刻，而該等向性蝕刻爲使用HF溶液 所執行之濕式蝕刻。 6. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該非等向性蝕刻爲 乾式蝕刻製程。 7 ·如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該非等向性蝕刻 執行於.壓力大約爲15 mTorr至50 mTorr;功率大約爲1，〇〇〇 W至2,000 W ;及一氣體混合物，至少包括兩種由c4F8, c5F8, C4P6，CH2：F2，Ar’ 〇2，c〇與⑷所組成之群組所選擇出的氣體。 8 ·如申請專利範圍第丨項所述之方法，其中該存儲節點接觸 遮罩包括KrF光阻材料’其中該導電栓塞爲一連接栓塞接觸 (landing plug contact)。 9_ 一種在半導體元件形成存儲節點接觸栓塞的方法，該方法 包括：

1310965 形成一第一絕緣層於—具有一導電栓塞的基t 形成複數的位元線圖案於該第一絕緣層之上 個該等位元線圖案包含具有第一、第二跑 形成一第二絕緣層於該等位元線圖案之上， 元線圖案之間的空間被塡滿； 平坦化該第二絕緣層，直到該硬式遮罩第二 來； 形成線型存儲節點接觸遮罩於該平 層之上； 使用該存儲節點接觸遮罩作爲鈾刻遮罩’依 第二絕緣層與該第一絕緣靥，以在該等位元線圖案 存儲節點接觸孔，該存儲節點接觸孔使該導電栓 來，該存儲節點接觸孔具備具有傾斜壁之上部，及 壁之下部；以及 塡充該存儲節點接觸孔，以形成接觸該導電 存儲節點栓塞。 10.如申請專利範圍第9項所述之方法，其中形成該存 觸孔包括： 鈾刻該第二絕緣層的一部分，以形成具有擴 溝槽；以及 鈾刻在該溝槽之下的該第二絕緣層的另一部 一絕緣層，以形成第二接觸孔，使該導電栓塞暴| 1 1 ·如申請專利範圍第1 〇項所述之方法，其中形成該 :上； ，其中每 之硬式遮 直到在位 層顯露出 第二絕緣 序蝕刻該 之間形成 塞暴露出 具有垂直 栓塞的該 儲節點接 展側壁之 分與該第 露出。 具有擴展 1310965 " 側壁之第一接觸孔包括： 使用該等存儲節點接觸遮罩作爲蝕刻遮罩而非等向性 地蝕刻該第二絕緣層，以形成該第一接觸孔；以及 等向性地蝕刻已藉由該非等向性蝕刻而圖案化之該第 二絕緣層，以擴展該第一接觸孔之側壁。 1 2 ·如申請專利範圍第1 1項所述之方法，其中該非等向性蝕刻 爲一乾式蝕刻執行於：壓力大約爲15 mTorr至50 mT〇rr; 功率大約爲1,〇〇〇 W至2,000 W ;—氣體混合物包括至少兩 > 種由 CF4，C4F8，C5F8，C4F«，CHF3，CH2F2，Ar，〇2，C0 與 N2 所 組成之群組所選擇出的氣體；以及該第二絕緣層的蝕刻標的 深度大約介於1，00〇A至2,000A。 1 3 ·如申請專利範圍第1 1項所述之方法，其中該等向性蝕刻爲 一使用HF溶液執行濕式鈾刻。 14.如申請專利範圍第1〇項所述之方法，其中形成該第二接觸 孔的步驟包括執行一乾式蝕刻製程。 1 5 _如申請專利範圍第1 4項所述之方法，其中乾式蝕刻製程執 > 行於：壓力大約爲1 5 mTorr至50 mTorr ;功率大約爲1,000 W至2,000 W;—氣體混合物包括至少兩種由C4F8，C5F8, C4F6，CH2F2，Ar，〇2，CO與1所組成之群組所選擇出的氣 體。 1 6.如申請專利範圍第1 5項所述之方法，其中該位元線圖案的 該硬式遮罩包含： 依序形成之氮化物層、鎢層與非晶質碳層，其中該非 晶質碳層在平坦化該第二絕緣層時被移除。 1310965 • 17.如申請專利範圍第16項所述之方法，其中形成該硬式遮讓 的該氮化物層厚度大約介於U00A至2,500A;該硬式遮讓 的該鎢層厚度大約介於3 00 A至800A ;以及該硬式遮罩的 該非晶質碳層厚度大約介於1，〇〇〇Α至2,000人。 1 8 ·如申go專利範圍第1 6項所述之方法，其中形成該存儲節點 接觸栓塞包括： 形成數個間隔層在該等存儲節點接觸孔的側壁之上； 使用一導電層塡充該存儲節點接觸孔，該導電層設於 > 該第二絕緣層與該等間隔層之上；以及 平坦化該導電層，直到該硬式遮罩之該氮化物層顯露 出。 19. 如申請專利範圍第18項所述之方法，其中形成該等間隔層 包括： 形成一絕緣層於藉由該乾式蝕刻與該濕式蝕刻所圖案 化的該第一與第二絕緣層之上；以及 触刻該絕緣層，使得該絕緣層保留在該第一與第二絕 私緣層上’而該硬式遮罩之該鎢層則被移除。 20. 如申請專利範圍第18項所述之方法，其中該導電層包含多 晶石夕。 2 1 .如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該存儲節點接觸遮 罩包含KrF光阻材料。 22.—種在半導體元件形成存儲節點接觸栓塞的方法，包括： 形成一中間絕緣層於一具有一導電栓塞的基板上； 餽刻該中間絕緣層的第一部分以定義一具有實質上垂 直側壁之第一溝槽； 1310965 • 餓刻該中間絕緣層的第二部分，以轉換該第一溝槽爲一 具有傾斜側壁之第二溝槽； 蝕刻該中間絕緣層的第三部分，以形成一具有實質上 垂直側壁之第三溝槽’該第二溝槽與該第三溝槽相連接以定 義出存儲節點接觸孔；以及 塡充該存儲節點接觸孔以形成接觸導電栓塞的存儲節 點接觸栓塞， 其中’該第二溝槽將開口定義爲在該第一接觸孔之上 部比該第一接觸孔之下部寬，而使該開口所提供之該存儲 節點接觸栓塞用的接觸面積增加。

1310965 七、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第5F圖。 (二） 本代表圖之元件符號簡單說明：

3 1 基 材 3 1 A 主 動 1¾ 或 32 元 件 隔 絕 層 33 閘 極 線 33A 閘 極 間 隔 層 34 第 — 中 間 絕 緣 層 35 連 接 栓 塞 接 觸 36 第 二 中 間 絕 緣 層 37 位 元 線 接 觸 孔 38 障 壁 層 39 位 元 線 金 屬 層 40A 氮 化 物 層 43 位 元 線 間 隔 層 44 第 二 中 間 絕 緣 層 46 存 儲 節 點 接 觸 孔 46B 第 二 接 觸 孔 46C 第 二 接 觸 孔 47 存 儲 節 點 接 觸 間 隔層 48 存 儲 節 點 接 觸 栓 塞 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：