專利名稱：制造閃存器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造閃存器件的方法。更特別地，本發(fā)明涉及制造閃存器件的方法，其中形成槽掩模(trench mask)時光刻工藝的裕度(margin)能被改進(jìn)。
背景技術(shù)：
許多閃存器件是使用90nm或更小的技術(shù)制造的高集成器件。隨著器件制得更小，電阻問題變得更嚴(yán)重。出于此原因，通常使用金屬基材料例如鎢(W)代替多晶硅(poly-si)形成接觸或柵極線。
然而，來自KrF(248nm)或ArF(193nm)的在后面的光刻工藝中用來曝光的光當(dāng)接觸金屬基材料時趨于嚴(yán)重地漫射(diffuse)(或“漫反射(diffusedreflection)”)。利用這樣的材料作為下面的接觸，柵極線導(dǎo)致光刻工藝期間減小的裕度。
例如，在NAND閃存器件中，形成柵極的工藝、形成由PE-TEOS氧化物層構(gòu)成的第一層間絕緣層的工藝、在第一層間絕緣層中形成源極接觸的工藝、形成由PE-TEOS氧化物層構(gòu)成的第二層間絕緣層的工藝、以及在第二和第一層間絕緣層中形成漏極接觸的工藝被首先執(zhí)行。然后形成由氧氮化物(SiNx)構(gòu)成的蝕刻停止層和槽氧化物層。然后進(jìn)行光刻工藝以在槽氧化物層和蝕刻停止層中形成槽。
然而，如果利用金屬基材料形成一個(或多個)柵極、源極接觸和漏極接觸，然而，下面的金屬基材料導(dǎo)致曝光的光產(chǎn)生漫反射，由此減小光刻工藝的裕度。
圖1是示出當(dāng)消光系數(shù)(k)顯著小于折射率(n)時具有不同折射率的兩介質(zhì)(介質(zhì)1與介質(zhì)2)之間的反射現(xiàn)象的視圖。
假定圖1中介質(zhì)1的折射率是n1且介質(zhì)2的折射率是n2，則在介質(zhì)1和介質(zhì)2的界面處發(fā)生的反射率(R)可以用下面的公式表達(dá)。
公式

R＝(n1-n2)/(n1+n2)氧化物層和氮化物層具有約1.5至1.6的折射率且鎢(W)具有0.2至0.4的折射率。從該公式可以看出，在槽氧化物層和蝕刻停止層的界面處或在蝕刻停止層和第二層間絕緣層的界面處的反射率不高，但在第一層間絕緣層和鎢的界面處的反射率非常高。
已經(jīng)在第一層間絕緣層和鎢的界面處經(jīng)歷了漫反射的光導(dǎo)致減小光刻工藝的裕度。因此，當(dāng)構(gòu)圖槽氧化物層和蝕刻停止層時會產(chǎn)生圖案崩潰(pattern collapse)或圖案失效(pattern failure)例如薄襯(thin line)。
在本領(lǐng)域中，為了防止由于漫反射的光刻工藝裕度減小，底部抗反射涂層(下文稱為“BARC”)，例如有機(jī)BARC材料或無機(jī)BARC材料，形成在光掩膜之下以最小化漫反射的影響。然而，為了利用BARC層確保光刻裕度，BARC層應(yīng)較厚。
如果BARC層太厚，這會成問題，因為蝕刻目標(biāo)會被相應(yīng)地增大。這要求光掩模更厚，這又導(dǎo)致光掩模具有大的高寬比，其增大了光掩模崩潰的危險。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一實施例涉及制造閃存器件的方法，其中光刻工藝裕度被改善。
本發(fā)明另一實施例涉及制造閃存器件的方法，其中防止了圖案失效。
本發(fā)明又一實施例涉及制造閃存器件的方法，其中通過減小光掩模的高寬比防止了諸如光掩模崩潰的失效。
根據(jù)本發(fā)明一示例性實施例的制造閃存器件的方法包括在其中形成下圖案的半導(dǎo)體襯底上形成抗反射和蝕刻停止層；在該抗反射和蝕刻停止層上形成絕緣層；在該絕緣層上形成光致抗蝕劑；構(gòu)圖該光致抗蝕劑；以及利用該圖案化光致抗蝕劑作為掩模蝕刻該絕緣層以及該抗反射和蝕刻停止層，從而形成槽深度。
該抗反射和蝕刻停止層可以使用無機(jī)BARC材料形成。
該絕緣層可以使用氧化物層形成，該抗反射和蝕刻停止層(或蝕刻停止)可以使用SiON層形成。
該方法還可包括在形成光致抗蝕劑之前在該絕緣層上形成BARC層的步驟。
在一個實現(xiàn)中，制造半導(dǎo)體器件的方法包括形成接觸設(shè)置在兩柵極結(jié)構(gòu)之間的摻雜區(qū)域的金屬接觸塞(metal contact plug)；在該金屬接觸塞和該柵極結(jié)構(gòu)之上形成抗反射和蝕刻停止層；在該抗反射和蝕刻停止層之上形成絕緣層；在該絕緣層之上提供圖案化光致抗蝕劑層，該圖案化光致抗蝕劑層定義位于該金屬接觸塞上方的開口；以及使用該圖案化光致抗蝕劑作為掩模蝕刻該絕緣層和該抗反射和蝕刻停止層以形成該金屬接觸塞上面的槽。
使用第一蝕刻氣體蝕刻該絕緣層，使用第二氣體蝕刻該抗反射和蝕刻停止層。在蝕刻該絕緣層以及該抗反射和蝕刻停止層之后去除該圖案化光致抗蝕劑層。
在另一實現(xiàn)中，制造存儲器件的方法包括形成第一和第二柵極堆疊，每個柵極堆疊具有浮置柵極和控制柵極。包括金屬的接觸塞形成為接觸設(shè)置在該第一和第二柵極堆疊之間的摻雜區(qū)域。第一絕緣層形成在該接觸塞之上。雙用層形成在該第一絕緣層之上，該雙用層作為抗反射涂層和蝕刻停止層。第二絕緣層形成在該雙用層之上。圖案化光致抗蝕劑層形成在該第二絕緣層之上，該圖案化光致抗蝕劑層定義位于該接觸塞上面的開口。利用該圖案化光致抗蝕劑層蝕刻該第二絕緣層，使得設(shè)置在該圖案化光致抗蝕劑的開口下方的部分第二絕緣層被蝕刻從而形成槽。
通過部分第二絕緣層的蝕刻而被暴露的部分所述雙用層被蝕刻。該部分雙用層被蝕刻至少直到該第一絕緣層基本被暴露。


結(jié)合附圖參照下面的詳細(xì)說明而更好地理解本發(fā)明時，本發(fā)明的更完整的認(rèn)識及其優(yōu)點將變得明顯，附圖中相似的附圖標(biāo)記表示相同或相似的元件，附圖中圖1是示出具有不同折射率的兩介質(zhì)之間的反射現(xiàn)象的視圖；圖2A至2C是剖視圖，示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例制造閃存器件的方法；圖3A至3C是剖視圖，示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例制造閃存器件的方法；圖4顯示當(dāng)槽處理中的蝕刻停止層是SiN(現(xiàn)有技術(shù))和SiON(本發(fā)明)時光致抗蝕劑(PR)的截面的模擬結(jié)果；以及圖5示出當(dāng)槽處理中的蝕刻停止層是SiN(現(xiàn)有技術(shù))和SiON(本發(fā)明)時根據(jù)蝕刻停止層厚度的襯底反射率。
具體實施例方式
在下面的詳細(xì)說明中，以說明方式僅簡單顯示和描述了本發(fā)明的特定示例性實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，所描述的實施例可以以各種不同方式修改，全部不偏離本發(fā)明的精神或范圍。相應(yīng)地，附圖和描述本質(zhì)上應(yīng)被看作示例性的而不是限制性的。本申請中相似的附圖標(biāo)記表示相似的元件。
圖2A至2C是剖視圖，示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例制造閃存器件的方法。
首先參考圖2A，隧穿氧化物層11形成在半導(dǎo)體襯底10上。多個柵極12形成在隧穿氧化物層11上。每個柵極具有浮置柵極12a、層間電介質(zhì)層12b、用于控制柵極的多晶硅層12c、鎢硅化物(WSix)層12d和硬掩模層12e。雜質(zhì)離子利用柵極12(或柵極堆疊)作為掩模注入到半導(dǎo)體襯底10中，從而形成源極和漏極結(jié)13。間隔物14形成在柵極12的側(cè)壁上。
然后緩沖氧化物層(未示出)和犧牲氮化物層15順序形成在整個表面上。然后第一層間絕緣層16被形成且隨后被拋光。第一層間絕緣層16、犧牲氮化物層15和緩沖氧化物層以及隧穿氧化物層11被蝕刻從而暴露源極結(jié)，由此形成源極接觸孔。金屬或多晶硅層填充到源極接觸孔中從而形成源極接觸塞17。用金屬填充該接觸孔減小了源極接觸塞17的電阻，這隨著器件縮小和接觸塞變小而變得重要。
之后，第二層間絕緣層18沉積在整個表面上且然后被拋光。
此時，盡管圖中未顯示，但是第二層間絕緣層18、第一層間絕緣層16、犧牲氮化物層15和緩沖氧化物層以及隧穿氧化物層11被蝕刻從而暴露漏極結(jié)，于是形成漏極接觸孔。每個漏極接觸孔被填充以多晶硅或金屬膜從而形成漏極接觸塞。金屬膜的使用減小了漏極接觸塞的電阻。
如果源極接觸塞17或漏極接觸塞利用金屬形成，那么光刻工藝期間用來形成槽的曝光的光由于這些金屬塞而經(jīng)歷漫反射，從而導(dǎo)致圖案失效。
為此，抗反射涂層或?qū)?9被形成，例如無機(jī)BARC材料，從而防止光刻工藝期間的漫反射。層19在形成槽的蝕刻工藝期間還充當(dāng)蝕刻停止層。層19起到雙重作用，與利用氧氮化物(SiN)形成的傳統(tǒng)蝕刻停止層不同。用于槽的氧化物層20形成在抗反射和蝕刻停止層19上。
接著參照圖2B，光致抗蝕劑(PR)涂覆在氧化物層20上。光致抗蝕劑(PR)通過曝光和顯影工藝被圖案化，使得氧化物層20被設(shè)置有開口以定義源極接觸塞17和漏極接觸塞(未示出)上面的槽。
盡管下面的接觸和漏極塞由金屬構(gòu)成，但曝光的光的漫反射現(xiàn)象通過抗反射/蝕刻停止層19被最小化。因此能顯著減少由于小的光刻工藝裕度而導(dǎo)致的圖案失效。
如圖2C所示，氧化物層20和抗反射/蝕刻停止層19利用圖案化光致抗蝕劑(PR)作為掩模被蝕刻，從而形成槽21。
圖3A至3C是剖視圖，示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的制造閃存器件的方法。
如圖3A所示，隧穿氧化物層11形成在半導(dǎo)體襯底10上。多個柵極12形成在隧穿氧化物層11上。這些柵極堆疊12中的每個具有浮置柵極12a、層間電介質(zhì)層12b、用于控制柵極的多晶硅層12c、鎢硅化物(WSix)層12d和硬掩模層12e。然后雜質(zhì)離子利用柵極12作為掩模注入到半導(dǎo)體襯底10中，從而形成源極和漏極結(jié)13。間隔物14形成在柵極12的側(cè)壁上。
然后緩沖氧化物層(未示出)和犧牲氮化物層15順序形成在整個表面上。然后第一層間絕緣層16形成在整個表面上且完全覆蓋柵極12。絕緣層16被拋光從而提供光滑且一致的表面用于后面的光刻工藝。第一層間絕緣層16、犧牲氮化物層15和緩沖氧化物層以及隧穿氧化物層11被蝕刻從而形成源極接觸孔。每個源極接觸孔被填充以金屬或多晶硅從而形成源極接觸塞17。金屬的使用減小了源極接觸塞17的電阻，這隨著器件縮小和接觸塞變小而變得重要。
之后，第二層間絕緣層18沉積在整個表面上且然后被拋光。
此時，盡管圖中未示出，但是第二層間絕緣層18、第一層間絕緣層16、犧牲氮化物層15和緩沖氧化物層以及隧穿氧化物層11被蝕刻從而形成漏極接觸孔。每個漏極接觸孔被填充以多晶硅或金屬以形成漏極接觸塞。與源極接觸塞一樣，金屬的使用減小了漏極接觸塞的電阻。
如果用金屬形成源極接觸或漏極接觸塞，那么光刻工藝期間用來形成槽的曝光的光經(jīng)歷漫反射且會導(dǎo)致圖案失效，因為槽對準(zhǔn)在金屬接觸塞之上。
為此，抗反射/蝕刻停止層19形成在第二層間絕緣層18之上。在本實施例中，層19由無機(jī)BARC材料構(gòu)成。層19在光刻工藝期間用于最小化漫反射。層19還在形成槽的蝕刻工藝期間充當(dāng)蝕刻停止層。層19起到雙重作用，與利用氧氮化物(SiN)形成的傳統(tǒng)蝕刻停止層不同。用于槽的氧化物層20形成在抗反射/蝕刻停止層19上。
參照圖3B，BARC層22形成在氧化物層20(或槽氧化物層)上以最小化曝光的光的漫反射。BARC層22可使用有機(jī)或無機(jī)BARC材料形成。
BARC層22和抗反射/蝕刻停止層19被一起使用以最小化漫反射。因此，當(dāng)與傳統(tǒng)技術(shù)比較時BARC層22的厚度減小。光致抗蝕劑(PR)層涂覆在BARC層22上。
由于可以使用具有減小的厚度的BARC層22，所以總蝕刻目標(biāo)被減少。光致抗蝕劑(PR)層的厚度因此被減小。這避免了光致抗蝕劑具有大的高寬比，從而減小了光致抗蝕劑(PR)崩潰的危險。
光致抗蝕劑(PR)層通過曝光和顯影工藝被構(gòu)圖從而在接觸塞之上提供開口。通過光致抗蝕劑開口暴露的部分BARC層22被蝕刻。氧化物層20和抗反射/蝕刻停止層19被蝕刻從而形成位于接觸塞上面的槽21(見圖3C)。
在本發(fā)明的第二實施例中，增加了BARC層22。因此，當(dāng)與第一實施例相比時，圖案化光致抗蝕劑(PR)時漫反射的影響可被進(jìn)一步減小。
圖4示出當(dāng)槽處理中的蝕刻停止層是SiN(現(xiàn)有技術(shù))和SiON(本發(fā)明)時光致抗蝕劑(PR)層的截面的模擬結(jié)果。
從圖4可以看出，SiON的使用比SiN減小了駐波效應(yīng)。如果駐波效應(yīng)小，其在構(gòu)圖工藝期間有利。為了減小駐波效應(yīng)，可額外進(jìn)行曝光后烘焙工藝。
圖5示出當(dāng)槽處理中蝕刻停止層是SiN(現(xiàn)有技術(shù))和SiON(本發(fā)明)時根據(jù)蝕刻停止層厚度(厚度層#2)的襯底反射率。
從圖5可以看出，當(dāng)使用SiON而不是SiN時，反射率改善了200％或更多。
例如，假定SiN和SiON的厚度是65nm，當(dāng)使用SiN時反射率是0.03％。然而，當(dāng)使用SiON時反射率可以降低到0.015％。另外，該效率還可根據(jù)SiN或SiON的厚度進(jìn)一步增強。
如上所述，本發(fā)明可具有如下優(yōu)點。
首先，槽處理的蝕刻停止層既作為蝕刻停止層又作為抗反射層。因此，曝光的光由于下面的金屬層的漫反射可被最小化。因此可以減少由于漫反射而導(dǎo)致的失效圖案的產(chǎn)生。
第二，通過與抗反射/蝕刻停止層一起使用BARC層，較薄的BARC層可用于取消漫反射。因此可以減小光致抗蝕劑的厚度，這使得可以使用不厚的光致抗蝕劑層。這防止了光致抗蝕劑層具有大的高寬比和所導(dǎo)致的光致抗蝕劑崩潰或薄襯。
第三，由于可以減小駐波效應(yīng)，可以更容易地構(gòu)圖光致抗蝕劑層。
雖然結(jié)合當(dāng)前預(yù)期的特定示例性實施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)理解，本發(fā)明不限于所公開的實施例，而是，相反，本發(fā)明有意覆蓋包括在所附權(quán)利要求的思想和范圍內(nèi)的各種修改和等效布置。
權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括形成金屬接觸塞，接觸設(shè)置在兩柵極結(jié)構(gòu)之間的摻雜區(qū)域；在該金屬接觸塞和該柵極結(jié)構(gòu)之上形成抗反射和蝕刻停止層；在該抗反射和蝕刻停止層之上形成絕緣層；在該絕緣層之上設(shè)置圖案化光致抗蝕劑層，該圖案化光致抗蝕劑層定義位于該金屬接觸塞上方的開口；以及利用該圖案化光致抗蝕劑作為掩模蝕刻該絕緣層和該抗反射和蝕刻停止層從而形成該金屬接觸塞上面的槽。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中使用無機(jī)底部抗反射涂層(下文稱為“BARC”)材料形成該抗反射和蝕刻停止層。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該絕緣層包括氧化物且該抗反射和蝕刻停止層包括SiON。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在該絕緣層和該光致抗蝕劑層之間形成底部抗反射涂層(BARC層)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該半導(dǎo)體器件是閃存器件，該摻雜區(qū)是源或漏區(qū)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在該金屬接觸塞之上形成電介質(zhì)層，使得該電介質(zhì)層設(shè)置在該絕緣層和該金屬接觸塞之間。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中使用第一蝕刻氣體蝕刻該絕緣層，使用第二氣體蝕刻該抗反射和蝕刻停止層。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在蝕刻該絕緣層和該抗反射和蝕刻停止層之后去除該圖案化光致抗蝕劑層。
9.一種制造存儲器件的方法，該方法包括形成第一和第二柵極堆疊，每個柵極堆疊具有浮置柵極和控制柵極；形成包括金屬的接觸塞以接觸設(shè)置在該第一和第二柵極堆疊之間的摻雜區(qū)；在該接觸塞之上形成第一絕緣層；在該第一絕緣層之上形成雙用層，該雙用層作為抗反射涂層和蝕刻停止層；在該雙用層之上形成第二絕緣層；在該第二絕緣層之上形成圖案化光致抗蝕劑層，該圖案化光致抗蝕劑層定義位于該接觸塞上面的開口；以及利用該圖案化光致抗蝕劑層蝕刻該第二絕緣層，使得設(shè)置在該圖案化光致抗蝕劑的所述開口下方的所述第二絕緣層的部分被蝕刻從而形成槽。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括蝕刻通過所述第二絕緣層的所述部分的蝕刻暴露的所述雙用層的部分。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述雙用層的所述部分被蝕刻至少直到所述第一絕緣層基本暴露。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中該雙用層包括無機(jī)底部抗反射涂層(下文稱為“BARC”)材料。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其中該第一和第二絕緣層包括氧化物，該雙用層包括SiON。
14.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括在形成該光致抗蝕劑層之前，在該第二絕緣層之上形成底部抗反射涂層。
15.如權(quán)利要求9所述的方法，其中使用第一蝕刻氣體蝕刻該第二絕緣層，使用第二氣體蝕刻該雙用層。
16.如權(quán)利要求9所述的方法，其中在蝕刻該絕緣層和該雙用層之后去除該圖案化光致抗蝕劑層。
全文摘要
一種制造存儲器件的方法，包括形成第一和第二柵極堆疊，每個柵極堆疊具有浮置柵極和控制柵極。形成包括金屬的接觸塞以接觸設(shè)置在第一和第二柵極堆疊之間的摻雜區(qū)。第一絕緣層形成在接觸塞之上。雙用層形成在第一絕緣層之上，該雙用層充當(dāng)抗反射涂層和蝕刻停止層。第二絕緣層形成在雙用層之上。圖案化光致抗蝕劑層形成在第二絕緣層之上，該圖案化光致抗蝕劑層定義位于接觸塞上面的開口。第二絕緣層利用圖案化光致抗蝕劑層被蝕刻，使得設(shè)置在圖案化光致抗蝕劑的開口下方的部分第二絕緣層被蝕刻從而形成槽。
文檔編號H01L21/8247GK1866497SQ20061009165
公開日2006年11月22日 申請日期2006年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月11日
發(fā)明者黃勝民 申請人:海力士半導(dǎo)體有限公司