專利名稱：開口的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種半導(dǎo)體制程，且特別是有關(guān)于一種蝕刻介電層的方法、開口的形成方法以及雙重金屬鑲嵌制程(Dual Damascene)。
背景技術(shù)：
微影蝕刻制程是半導(dǎo)體制程中十分重要的一環(huán)，其中微影制程的目的是在欲圖案化的材料層上方形成圖案化的光阻層，而蝕刻制程則是以圖案化的光阻層為罩幕蝕刻暴露出的材料層，以得到圖案化的材料層。由于光阻層在蝕刻制程中仍會(huì)受到侵蝕，所以光阻層的厚度常須隨蝕刻制程的要求而增加，以免在蝕刻制程中被蝕穿而使欲保留部分的材料層受到破壞。
然而，由于微影制程的解析度隨光阻層的厚度增加而下降，因此對(duì)于一些需要形成較深開口的制程而言，例如鑲嵌制程，光阻層無(wú)法提供給材料層較有效的保護(hù)，因此光阻層的圖案無(wú)法精確地轉(zhuǎn)移至材料層上。所以，目前較常使用的方法之一是使用較能抵抗蝕刻的鈦/氮化鈦層作為硬罩幕層。然而，在進(jìn)行蝕刻時(shí)，鈦/氮化鈦硬罩幕層卻容易產(chǎn)生微粒。如此將可能影響了最終所制作出來(lái)的元件品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的就是在提供一種蝕刻介電層的方法，以解決習(xí)知在圖案化的制程中，因罩幕層產(chǎn)生微粒而污染晶圓的問(wèn)題。
本發(fā)明的再一目的是提供一種開口的形成方法，以蝕刻出具有較佳輪廓的開口。
本發(fā)明的又一目的是提供一種雙重金屬鑲嵌制程，以解決習(xí)知在圖案化的制程中，圖形轉(zhuǎn)移不精確的問(wèn)題。
本發(fā)明提出一種蝕刻介電層的方法，此方法是利用圖案化的硅化金屬層作為蝕刻罩幕，來(lái)進(jìn)行介電層的蝕刻。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例所述的蝕刻介電層的方法，上述的圖案化的硅化金屬層例如是硅化鎢層，而介電層例如是氧化硅層。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例所述的蝕刻介電層的方法，上述的方法適于金屬鑲嵌制程或接觸窗制程。
本發(fā)明提出一種開口的形成方法，使方法先提供基底，此基底上已形成有至少一元件結(jié)構(gòu)。然后，在基底上形成介電層覆蓋此元件結(jié)構(gòu)。之后，在介電層上形成圖案化的硅化金屬層。接著，以此圖案化的硅化金屬層為蝕刻罩幕蝕刻介電層，以形成至少一開口，而暴露出對(duì)應(yīng)的元件結(jié)構(gòu)。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例所述的開口的形成方法，上述的圖案化的硅化金屬層例如是硅化鎢層，而介電層例如是氧化硅層。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例所述的開口的形成方法，上述的元件結(jié)構(gòu)例如是摻雜區(qū)、閘極、導(dǎo)線或接觸窗；而所形成的開口例如是接觸窗開口或溝渠。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例所述的開口的形成方法，在形成上述的開口之后，更包括使用含氨水(NH4OH)的溶液來(lái)去除該硅化金屬層。其中，含氨水的溶液例如是水(H2O)/過(guò)氧化氫(H2O2)/氨水(NH4OH)的混合液(標(biāo)準(zhǔn)清洗液SC1)。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例所述的開口的形成方法，在形成上述的介電層之后以及在形成圖案化的硅化金屬層之前，更包括形成一襯層。其中襯層的材質(zhì)例如是多晶硅。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例所述的開口的形成方法，此形成方法適于金屬鑲嵌制程或接觸窗制程。
本發(fā)明提出一種雙重金屬鑲嵌制程，此制程先提供基底，且此基底上已形成有至少一元件結(jié)構(gòu)。然后，在基底上形成介電層覆蓋此元件結(jié)構(gòu)。接著，在介電層上形成硅化金屬層。之后，圖案化此硅化金屬層，以暴露出預(yù)定形成接觸窗開口的區(qū)域。繼之，以圖案化的硅化金屬層為蝕刻罩幕蝕刻介電層，以形成至少一接觸窗開口，而暴露出對(duì)應(yīng)的元件結(jié)構(gòu)。然后，再次圖案化此硅化金屬層，以暴露出預(yù)定形成溝渠的區(qū)域。接著，以保留下來(lái)的硅化金屬層為蝕刻罩幕蝕刻介電層，以形成至少一溝渠，其中所形的溝渠是與接觸窗開口連接。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例所述的雙重金屬鑲嵌制程，上述的硅化金屬層例如是硅化鎢層，而介電層例如是氧化硅層。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例所述的雙重金屬鑲嵌制程，在形成上述的溝渠之后，更包括使用含氨水(NH4OH)的溶液來(lái)去除硅化金屬層。其中，含氨水的溶液例如是水/過(guò)氧化氫/氨水的混合液(標(biāo)準(zhǔn)清洗液SC1)。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例所述的雙重金屬鑲嵌制程，在形成上述的介電層之后以及在形成硅化金屬層之前，更包括形成一襯層。其中，襯層的材質(zhì)例如是多晶硅。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例所述的雙重金屬鑲嵌制程，更包括先暴露出預(yù)定形成溝渠的區(qū)域后，再暴露出預(yù)定形成接觸窗開口的區(qū)域。
由于本發(fā)明使用硅化金屬層，例如硅化鎢，作為蝕刻罩幕層，而此硅化金屬層對(duì)于介電層(氧化硅層)有較佳的蝕刻選擇比，亦即能有效抵抗蝕刻侵蝕。因此，在進(jìn)行氧化硅層蝕刻、開口制程或是雙重金屬鑲嵌制程時(shí)，可以將圖形精準(zhǔn)地移轉(zhuǎn)至待蝕刻材料層上。而且，本發(fā)明的方法亦可應(yīng)用于深度較深的開口，例如金屬鑲嵌制程中的接觸窗開口，且所形成的接觸窗開口仍可保有較佳的輪廓。
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1A至圖1E是依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種形成半導(dǎo)體元件的流程剖面圖。
100基底102元件結(jié)構(gòu)104氧化硅層106、106a硅化金屬層108、108’、118、118’區(qū)域110襯層112、116光阻層114、114’接觸窗開口120、120’溝渠122導(dǎo)體層122a雙重金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)122b導(dǎo)線122c接觸窗
具體實(shí)施例方式
在下述實(shí)施例中，利用圖1A至圖1E的半導(dǎo)體元件的制造流程剖面示意圖，來(lái)一并說(shuō)明本發(fā)明的溝渠、接觸窗開口以及雙重金屬鑲嵌制程。
首先，請(qǐng)參照?qǐng)D1A，提供基底100，基底100上已形成有至少一元件結(jié)構(gòu)102。其中，基底100例如是硅基底。元件結(jié)構(gòu)102例如是閘極、導(dǎo)線、接觸窗，而其材質(zhì)例如是硅化鈷、硅化鎳等。在另一實(shí)施例中，元件結(jié)構(gòu)亦可以是位于基底100中的摻雜區(qū)(未繪示)。
然后，在基底100上形成介電層覆蓋元件結(jié)構(gòu)102。上述，介電層是以氧化硅層104為例做說(shuō)明，而氧化硅層104的形成方法例如是進(jìn)行化學(xué)氣相沉積制程。
接著，在氧化硅層104上形成圖案化的硅化金屬層106，此圖案化的硅化金屬層106暴露出預(yù)定形成接觸窗開口的區(qū)域108、108’。在一實(shí)施例中，圖案化的硅化金屬層106例如是硅化鎢層。此外，為了增加圖案化的硅化金屬層106與氧化硅層104之間的粘著性，在一實(shí)施例中，更可在二者之間形成一襯層110，其中襯層110的材質(zhì)例如是多晶硅。另外，圖案化的硅化金屬層106與襯層110的形成方法例如是利用光阻層112來(lái)進(jìn)行圖案化制程以形成之。
之后，請(qǐng)參照?qǐng)D1B，在移除光阻層112之后，以此圖案化的硅化金屬層106為蝕刻罩幕，蝕刻氧化硅層104，以形成接觸窗開口114、114’，而接觸窗開口114暴露出對(duì)應(yīng)的元件結(jié)構(gòu)102。值得一提的是，由于氧化硅層104對(duì)硅化金屬層106具有較佳的蝕刻選擇比，因此在蝕刻氧化硅層104以形成接觸窗開口114、114’的過(guò)程中，硅化金屬層106可以有效阻擋蝕刻的侵蝕，而使形成的接觸窗開口114、114’仍保有完整的輪廓。而且，對(duì)于一些材質(zhì)為硅化鈷、硅化鎳等硅化金屬的元件結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行氧化硅層104蝕刻時(shí)，由于氧化硅對(duì)硅化金屬具有較佳的蝕刻選擇比，因此這些元件結(jié)構(gòu)亦可在蝕刻避免遭受損傷。
繼之，于此圖案化的硅化金屬層106形成另一光阻層116，此光阻層116暴露出預(yù)定形成溝渠的區(qū)域118、118’。
然后，請(qǐng)參照?qǐng)D1C，利用此光阻層116再次圖案化硅化金屬層106。接著，在移除光阻層116之后，以保留下來(lái)的硅化金屬層106a為蝕刻罩幕，蝕刻襯層110與氧化硅層104，以形成溝渠120、120’，其中所形成的溝渠120是與接觸窗開口114連接。此時(shí)，溝渠120以及與其相連的接觸窗開口114可視為雙重金屬鑲嵌開口。而接觸窗開口114’可視為單金屬鑲嵌開口。值得一提的是，由于氧化硅層104對(duì)硅化金屬層106a具有較佳的蝕刻選擇比，因此在蝕刻氧化硅層104以形成溝渠120的過(guò)程中，硅化金屬層106a可以有效阻擋蝕刻的侵蝕，而使形成的溝渠120仍保有完整的輪廓。
接著，請(qǐng)參照?qǐng)D1D，使用含氨水(NH4OH)的溶液來(lái)清洗整個(gè)結(jié)構(gòu)。上述含氨水的溶液可例如是水(H2O)/過(guò)氧化氫(H2O2)/氨水(NH4OH)的混合液(標(biāo)準(zhǔn)清洗液SC1)、水/氨水的混合液、過(guò)氧化氫/氨水的混合液等，較佳是使用水/過(guò)氧化氫/氨水的混合液(標(biāo)準(zhǔn)清洗液SC1)。特別是，于此步驟所進(jìn)行的清洗，能夠使硅化金屬層106a一并被移除。
之后，在基底100上形成導(dǎo)體層122，以至少填滿溝渠120、120’與接觸窗開口114、114’。其中，導(dǎo)體層122的材質(zhì)例如是鎢、銅或是其他合適的導(dǎo)電材料。導(dǎo)體層122的形成方法例如是化學(xué)氣相沉積制程。
繼之，請(qǐng)參照?qǐng)D1E，移除溝渠120、120’與接觸窗開口114、114’以外的導(dǎo)體層122，以形成雙重金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)122a、導(dǎo)線122b以及接觸窗122c。其中，移除導(dǎo)體層122的方法例如是進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨制程。而且，在研磨的過(guò)程中，可以同時(shí)將襯層110一并移除。值得一提的是，利用上述清洗制程所移除的硅化金屬層106a，亦可在此步驟中，與襯層110一并移除之。
綜上所述，本發(fā)明所提出的開口的形成方法適于金屬鑲嵌制程或接觸窗制程。而且，利用氧化硅層對(duì)硅化金屬層(例如硅化鎢層)的高蝕刻選擇比，可以此硅化金屬層作為蝕刻罩幕，來(lái)進(jìn)行氧化硅層的蝕刻。
更進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，由于本發(fā)明使用硅化金屬層，例如硅化鎢，作為蝕刻罩幕層，而且此硅化金屬層對(duì)于氧化硅層具有較佳的蝕刻選擇比，亦即能有效抵抗蝕刻侵蝕。因此，在進(jìn)行氧化硅層、開口蝕刻或是金屬鑲嵌制程時(shí)，可以將圖形精準(zhǔn)地移轉(zhuǎn)至待蝕刻材料層上。而且，本發(fā)明的方法亦可應(yīng)用于深度較深的開口，例如雙重金屬鑲嵌制程中的接觸窗開口，且所形成的接觸窗開口仍可保有較佳的輪廓。
除此之外，在上述實(shí)施例中，雖然是以先形成接觸窗開口，再形成溝渠的雙重金屬鑲嵌制程來(lái)作說(shuō)明。但是，本發(fā)明的方法亦可應(yīng)用于先形成溝渠，再形成接觸窗開口的雙重金屬鑲嵌制程中，在此不再贅述。
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)專利范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種蝕刻介電層的方法，其特征在于該方法是利用一圖案化的硅化金屬層作為蝕刻罩幕，來(lái)進(jìn)行一介電層的蝕刻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻氧化硅層的方法，其特征在于其中所述的圖案化的硅化金屬層包括硅化鎢層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻氧化硅層的方法，其特征在于其中所述的介電層包括氧化硅層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻氧化硅層的方法，其特征在于其中所述的蝕刻氧化硅層的方法適于金屬鑲嵌制程或接觸窗制程。
5.一種開口的形成方法，其特征在于其包括提供一基底，該基底上已形成有至少一元件結(jié)構(gòu)；在該基底上形成一介電層覆蓋該元件結(jié)構(gòu)；在該介電層上形成一圖案化的硅化金屬層；以及以該圖案化的硅化金屬層為蝕刻罩幕蝕刻該介電層，以形成至少一開口，而暴露出對(duì)應(yīng)的該元件結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的開口的形成方法，其特征在于其中所述的圖案化的硅化金屬層包括硅化鎢層。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的開口的形成方法，其特征在于其中所述的元件結(jié)構(gòu)包括摻雜區(qū)、閘極、導(dǎo)線或接觸窗。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的開口的形成方法，其特征在于其中所形成的該開口包括接觸窗開口或溝渠。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的開口的形成方法，其特征在于其中在形成該開口之后，更包括使用一含氨水的溶液來(lái)去除該圖案化的硅化金屬層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的開口的形成方法，其特征在于其中所述的含氨水的溶液包括水/過(guò)氧化氫/氨水的混合液。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的開口的形成方法，其特征在于其中在形成該介電層之后以及在形成該圖案化的硅化金屬層之前，更包括形成一襯層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的開口的形成方法，其特征在于其中所述的襯層的材質(zhì)包括多晶硅。
13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的開口的形成方法，其特征在于其中所述的介電層包括氧化硅層。
14.根據(jù)權(quán)利要求5所述的開口的形成方法，其特征在于其中所述的開口的形成方法適于金屬鑲嵌制程或接觸窗制程。
15.一種雙重金屬鑲嵌制程，其特征在于其包括提供一基底，該基底上已形成有至少一元件結(jié)構(gòu)；在該基底上形成一介電層覆蓋該元件結(jié)構(gòu)；在該介電層上形成一硅化金屬層；圖案化該硅化金屬層，以暴露出預(yù)定形成接觸窗開口的區(qū)域；以圖案化的該硅化金屬層為蝕刻罩幕蝕刻該介電層，以形成至少一接觸窗開口，而暴露出對(duì)應(yīng)的該元件結(jié)構(gòu)；再次圖案化該硅化金屬層，以暴露出預(yù)定形成溝渠的區(qū)域；以及以保留下來(lái)的該硅化金屬層為蝕刻罩幕蝕刻該介電層，以形成至少一溝渠，其中所形成的該溝渠是與該接觸窗開口連接。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的雙重金屬鑲嵌制程，其特征在于其中在形成該開口之后，更包括使用一含氨水的溶液來(lái)去除該硅化金屬層。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的雙重金屬鑲嵌制程，其特征在于其中所述的含氨水的溶液包括水/過(guò)氧化氫/氨水的混合液(標(biāo)準(zhǔn)清洗液SC1)。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的雙重金屬鑲嵌制程，其特征在于其中在形成該介電層之后以及在形成該硅化金屬層之前，更包括形成一襯層。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的雙重金屬鑲嵌制程，其特征在于其中所述的襯層的材質(zhì)包括多晶硅。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的雙重金屬鑲嵌制程，其特征在于其更包括先暴露出預(yù)定形成溝渠的區(qū)域后，再暴露出預(yù)定形成接觸窗開口的區(qū)域。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的雙重金屬鑲嵌制程，其特征在于其中所述的介電層包括氧化硅層。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的雙重金屬鑲嵌制程，其特征在于其中所述的硅化金屬層包括硅化鎢層。
全文摘要
一種開口的形成方法，此方法先提供基底，此基底上已形成有至少一元件結(jié)構(gòu)。然后，在基底上形成介電層覆蓋此元件結(jié)構(gòu)。之后，在介電層上形成圖案化的硅化金屬層。接著，以圖案化的硅化金屬層為蝕刻罩幕蝕刻介電層，以形成至少一開口，而暴露出對(duì)應(yīng)的元件結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01L21/32GK1929095SQ20051010261
公開日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2005年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月6日
發(fā)明者楊大弘 申請(qǐng)人:旺宏電子股份有限公司