專(zhuān)利名稱(chēng)：在表面上形成接觸窗開(kāi)口的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種半導(dǎo)體元件的制作方法，且特別是有關(guān)于一種半導(dǎo)體元件中材料表面的接觸窗開(kāi)口的形成方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體元件的制作中，大多希望能提供較小直徑的開(kāi)口以連接到元件。然而此會(huì)受限于光罩開(kāi)口的直徑，其中光罩開(kāi)口是暴露出覆蓋于待蝕刻材料上的光阻層。因此，形成比使用的光罩開(kāi)口及光阻層所暴露的區(qū)域小的連接開(kāi)口直徑，是讓人期望的。習(xí)知技術(shù)中已達(dá)成上述目的，其技術(shù)是利用光罩對(duì)光阻層進(jìn)行曝光后，向下蝕刻出開(kāi)口，此開(kāi)口連接至需要被連接的表面。之后，配置覆蓋材料至開(kāi)口與需要被連接的表面上。在覆蓋材料沉積之后，進(jìn)行非等向性蝕刻。因?yàn)榉堑认蛐晕g刻的特性，在孔洞底部的一部份覆蓋材料會(huì)被蝕刻去除，而一部份的材料在蝕刻過(guò)程中會(huì)被保留。因此，在開(kāi)口底部而需要被連接的表面會(huì)再被進(jìn)行一次蝕刻制程，因而對(duì)最后以電性連接而接觸的基底材料造成損害。
因此，可以理解的是，在習(xí)知技術(shù)中，第一次蝕刻形成向下通往需要被連接的表面的開(kāi)口，接著進(jìn)行材料的覆蓋以及對(duì)其進(jìn)行非等向性蝕刻。使用習(xí)知技術(shù)在形成開(kāi)口時(shí)會(huì)進(jìn)行二次蝕刻，因此在提供開(kāi)口底部的材料的接觸前，會(huì)造成不必要的損害。
因此，需要一單一的蝕刻制程，以在形成覆蓋層覆蓋開(kāi)口內(nèi)的側(cè)壁的同時(shí)，在開(kāi)口底部形成接觸區(qū)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種在材料表面形成接觸窗開(kāi)口的方法，可避免習(xí)知技術(shù)所造成的損害效應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的一態(tài)樣，材料表面的接觸窗開(kāi)口的形成，是先在表面上形成第一介電層，然后在第一介電層上形成第二介電層，接著自第二介電層的表面至材料的接觸表面形成第一孔洞，其長(zhǎng)度小于第一介電層與第二介電層相連接的厚度。之后，形成第三介電層以覆蓋孔洞的表面與暴露出的第一介電層表面。然后，去除第三介電層與第一介電層的一部份，以暴露出材料的連接表面區(qū)域的一部份。
在一實(shí)施例中，在表面上形成第一介電層的方法例如為在表面上沉積氮化硅層。
在一實(shí)施例中，在表面上形成第一介電層的方法例如為在表面上沉積氮氧化硅層。
在一實(shí)施例中，形成第一介電層的方法例如為化學(xué)氣相沉積制程。
在一實(shí)施例中，形成第一介電層的方法例如為使用化學(xué)氣相沉積制程沉積氮氧化硅層。
在一實(shí)施例中，去除第三介電層與第一介電層的一部份以暴露出材料的表面的一部份的方法例如為非等向性蝕刻制程。
在一實(shí)施例中，在第一介電層上形成第二介電層的方法例如為在第一介電層上形成二氧化硅層。
在一實(shí)施例中，形成第一孔洞的方法例如為蝕刻制程。
在一實(shí)施例中，蝕刻制程例如為反應(yīng)離子蝕刻。
在一實(shí)施例中，去除第三介電層與第一介電層的一部份的方法例如為反應(yīng)離子蝕刻。
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1所示為一部份半導(dǎo)體基底的剖面示意圖。
圖2所示為形成保護(hù)層后的圖1中的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
圖3所示為形成第二介電層與光阻層并進(jìn)行蝕刻后的圖2中的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
圖4所示為形成蝕刻至閘極的介層窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
圖5所示為形成第三介電材料后的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
圖6所示為進(jìn)行非等向性蝕刻后的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
1基底 2閘氧化層3、12表面 4閘極5、8保護(hù)層 6源極7汲極 9第二介電層10、13光阻層11接觸窗14、18、19開(kāi)口 15第三介電層16、17覆蓋層具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1所示，為一部份半導(dǎo)體基底的剖面示意圖。如圖1所示，基底1包括在基底1的表面3上的閘氧化層2與配置于閘氧化層2頂端的閘極4。保護(hù)層5配置于閘極4上，有時(shí)候稱(chēng)為閘氮化層，其材質(zhì)例如為氮化硅(Si3N4)。閘氧化層2的材質(zhì)可以為習(xí)知技術(shù)中的任何氧化物。閘極4的材質(zhì)例如為多晶硅。上述結(jié)構(gòu)可以習(xí)知技術(shù)來(lái)形成，在此不另行敘述。圖1也繪示出與閘極4結(jié)合在一起的源極6與汲極7。值得注意的是，連結(jié)閘極、源極與汲極的方式是采對(duì)其最小損害的方式相連結(jié)，且連結(jié)制程將在此描述。
請(qǐng)參閱圖2所示，為形成保護(hù)層后的圖1中的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。如圖2所示，保護(hù)層8，有時(shí)候稱(chēng)為阻障層，覆蓋于表面3、閘極4、保護(hù)層5與閘氧化層2上。保護(hù)層8的材質(zhì)例如為氮化硅或氮氧化硅(Si3OXNY)，其中X與Y可以為0～2。保護(hù)層8可以利用習(xí)知技術(shù)來(lái)形成，例如為低壓化學(xué)氣相沉積法(LPCVD)或電漿增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積法(PECVD)。保護(hù)層8的厚度例如為20?！?00。舉例來(lái)說(shuō)，較佳的厚度例如為大約230。
請(qǐng)參閱圖3所示，為形成第二介電層與光阻層并進(jìn)行蝕刻后的圖2中的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。如圖3所示，在保護(hù)層8上配置第二介電層9，之后配置光阻層10并使用光罩以提供一開(kāi)口，再利用此開(kāi)口形成源極6的接觸窗。最初的接觸窗11是如圖3所示蝕刻穿過(guò)第二介電層9。蝕刻穿過(guò)第二介電層9后，則停止在保護(hù)層8的表面12上。對(duì)最初的接觸窗11進(jìn)行蝕刻可以利用一般的蝕刻制程，此蝕刻制程例如為反應(yīng)離子蝕刻，其蝕刻氣體例如為六氟丁二烯(C4F6)/氧氣(O2)/氬氣(Ar)。如圖3所示，形成接觸窗11的蝕刻制程在到達(dá)保護(hù)層8后即停止。因?yàn)榇宋g刻制程并沒(méi)有穿過(guò)保護(hù)層8，所以可避免對(duì)基底1上的源極6的接觸區(qū)域造成損害。第二介電層9在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的主動(dòng)(active)層之間提供絕緣的作用，一般被稱(chēng)為層間介電層。第二介電層9的材質(zhì)可為各種絕緣材料，例如為二氧化硅。
請(qǐng)參閱圖4所示，為形成蝕刻至閘極的介層窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。如圖4所示，在進(jìn)行完蝕刻之后，去除光阻層10并以經(jīng)過(guò)曝光的光阻層13代替，然后蝕刻第二介電層9以形成向下延伸至閘極4的最初的開(kāi)口14。對(duì)最初的開(kāi)口14進(jìn)行蝕刻則可以利用如上所述與形成最初的接觸窗11相同的制程。在形成穿過(guò)保護(hù)層8與5(有時(shí)候也被稱(chēng)為閘氮化層)的開(kāi)口14之后，去除光阻層13。為了圖示的方便，只有圖示說(shuō)明最初的接觸窗11替源極6提供開(kāi)口，然而也可以利用相同的技術(shù)替汲極7提供開(kāi)口。
請(qǐng)參閱圖5所示，為形成第三介電材料后的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。如圖5所示，第三介電層15則使用在提供覆蓋層至連接源極6與閘極4的接觸窗開(kāi)口時(shí)的最初步驟。第三介電層15的材質(zhì)例如為氮化硅或氮氧化硅(Si3OXNY)，其中X與Y與前述的保護(hù)層8相同。第三介電層15的形成方法例如為低壓化學(xué)氣相沉積法或電漿增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積法，其合適的厚度例如在20至500之間。一般較佳的厚度例如為150。
請(qǐng)參閱圖6所示，為進(jìn)行非等向性蝕刻后的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。如圖6所示，進(jìn)行非等向性蝕刻以去除第二介電層9表面上與通往源極6的接觸窗中的保護(hù)層8上的第三介電層15。在圖6中，除了第三介電層15，蝕刻制程也去除了源極6上方的接觸窗中的保護(hù)層8。上述的蝕刻制程所使用的蝕刻氣體及其特性將在表1中所敘述。其中，蝕刻制程例如為熟知的反應(yīng)離子蝕刻技術(shù)。如表1所示，說(shuō)明了二個(gè)示范的蝕刻制程的蝕刻比。反應(yīng)離子蝕刻形成了通往源極6的最終開(kāi)口18中的覆蓋層16，與通往閘極4的最終開(kāi)口19中的覆蓋層17。
表1

綜上所述，使用上述的技術(shù)，在源極6部分的基底只需經(jīng)過(guò)一次的蝕刻制程，因此對(duì)基底造成的損害可減至最小。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種在材料表面形成接觸窗開(kāi)口的方法，其特征在于其包括在一材料的一表面上形成一第一介電層；在該第一介電層上形成一第二介電層；自該第二介電層的一表面至該材料的該表面形成一第一孔洞，其中該第一孔洞的長(zhǎng)度小于該第一介電層與該第二介電層的總厚度；形成一第三介電層，以覆蓋該孔洞的一表面與暴露出的該第一介電層的一表面；以及去除該第三介電層與該第一介電層的一部份，以暴露出該材料的該表面的一部份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在材料表面形成接觸窗開(kāi)口的方法，其特征在于其中在該表面上形成該第一介電層的方法包括在該表面上沉積一氮化硅層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在材料表面形成接觸窗開(kāi)口的方法，其特征在于其中在該表面上形成該第一介電層的方法包括在該表面上沉積一氮氧化硅層。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在材料表面形成接觸窗開(kāi)口的方法，其特征在于其中沉積該氮化硅層的方法包括使用一化學(xué)氣相沉積制程。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的在材料表面形成接觸窗開(kāi)口的方法，其特征在于其中沉積該氮氧化硅層的方法包括使用一化學(xué)氣相沉積制程。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在材料表面形成接觸窗開(kāi)口的方法，其特征在于其中去除該第三介電層與該第一介電層的一部份以暴露出該材料的該表面的一部份的方法包括進(jìn)行一非等向性蝕刻制程。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在材料表面形成接觸窗開(kāi)口的方法，其特征在于其中在該第一介電層上形成該第二介電層的方法包括在該第一介電層上形成二氧化硅層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在材料表面形成接觸窗開(kāi)口的方法，其特征在于其中形成該第一孔洞的方法包括進(jìn)行一蝕刻制程。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的在材料表面形成接觸窗開(kāi)口的方法，其特征在于其中所述的蝕刻制程包括反應(yīng)離子蝕刻。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在材料表面形成接觸窗開(kāi)口的方法，其特征在于其中去除該第三介電層與該第一介電層的一部份的方法包括進(jìn)行一反應(yīng)離子蝕刻。
全文摘要
一種在半導(dǎo)體材料的表面上形成接觸窗開(kāi)口的方法，此接觸窗開(kāi)口具有對(duì)配置于接觸窗開(kāi)口上的介電層進(jìn)行非等向性蝕刻所制作出的側(cè)壁。保護(hù)層配置于半導(dǎo)體材料的表面上。為了保護(hù)基底，進(jìn)行最初的蝕刻而穿過(guò)層間介電層，以形成通往基底但并沒(méi)有穿入的最初的孔洞。并且，在基底上保留至少一部份的保護(hù)層。在另一步驟中，形成最終的接觸窗開(kāi)口。在此步驟中，穿過(guò)保護(hù)層形成開(kāi)口至半導(dǎo)體材料的表面。
文檔編號(hào)H01L21/31GK1761040SQ200510059368
公開(kāi)日2006年4月19日 申請(qǐng)日期2005年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月12日
發(fā)明者蔡奎昌, 趙俊源, 蕭家順 申請(qǐng)人:茂德科技股份有限公司