專利名稱：在半導體器件中形成接觸的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制造半導體器件的方法，更具體涉及一種在半導體 器件中形成接觸的方法。
背景技術：
諸如動態(tài)隨機存取存儲(DRAM)器件的半導體器件包含多層金屬線。 因此，要求用于形成接觸的工藝連接上金屬線與下金屬線。
近年來，隨著半導體器件高度集成，增加了接觸的縱橫比(aspect ratio)。因此，在形成接觸的工藝期間發(fā)生各種問題。這些問題將參照 圖1A到1C更詳細地說明。
參照圖1A,包含位線導電層11A和位線硬掩模層11B的位線11形 成在包含特定下部結構的襯底(沒有顯示)的上方。
接著，在包含位線11的所得結構上方形成第一絕緣層12。蝕刻停 止層13與第二絕緣層14形成在第一絕緣層12上方。第二絕緣層14形 成具有足夠厚度，以覆蓋在半導體存儲元件中的單元區(qū)域內所形成的電 容器(沒有顯示)。
在第二絕緣層14上方形成用于接觸孔工藝的硬掩模層15之后，在 硬掩模層15上方形成具有開口以暴露出目標接觸孔區(qū)域的光刻膠圖案 17?？狗瓷鋵?6可被插入光刻膠圖案17下方，以防止在曝光工藝期間 的反射。
參照圖1B,使用光刻膠圖案17作為蝕刻掩模，蝕刻硬掩模層15以 形成硬掩模圖案15A。在蝕刻工藝期間，光刻膠圖案17會有一定程度的損失。
參照圖1C，使用硬掩模圖案15A作為蝕刻阻擋層，蝕刻第二絕緣層 14、蝕刻停止層13、第一絕緣層12以及位線硬掩模層11B,以形成暴 露出位線導電層11A的接觸孔18。接著，移除硬掩模圖案15A。其后， 通過將導電層填入接觸孔18中形成接觸(沒有顯示)，并在第二絕緣層 14上方形成上金屬線(沒有顯示)，用以連接所述接觸。
然而，當縮小設計規(guī)則時，光刻膠圖案17的顯影檢視臨界尺寸(DICD) 明顯減小，例如，在約40nm以下，這在形成接觸孔的工藝期間造成下 述問題。
首先，光刻膠圖案17的厚度也隨著DICD減小而實質減小，并因而 甚至難以使用光刻膠圖案17蝕刻硬掩模層15。
當光刻膠圖案17的DICD減小時，單元區(qū)域中的電容器的高度增加 以確保所需的電容。因此，第二絕緣層14的高度也增加以覆蓋電容器。 這意味著接觸孔18的頂部的臨界尺寸(CD)減小，同時所述孔具有增加 的深度。即增加接觸孔18的深寬比。然而，在使用典型干蝕刻設備的 情況下，接觸孔18的CD隨著自頂部至底部的延伸而減小。因此，由于 接觸孔18深寬比的增加而可能發(fā)生用于形成接觸孔18的接觸打開的失 敗(參照圖1C中虛線)。
為克服上述問題，可考慮增加光刻膠圖案17的DICD,由此增加光 刻膠圖案17的厚度并確保接觸開口裕度。然而，光刻膠圖案17的DICD 增加以及后續(xù)接觸孔18的頂部的CD增加會導致接觸與相鄰金屬線之間 的橋接(bridge)問題。因為字線與金屬線具有相同節(jié)距，因此該問題在 字線捆扎結構(strapping structure)中更頻繁的發(fā)生，其中所述字 線捆扎結構用以將字線直接連接金屬線，以減少外圍電路區(qū)域中的子字 線(sub-word line)區(qū)域。

發(fā)明內容
本發(fā)明涉及提供一種在半導體器件中形成接觸的方法。 根據本發(fā)明的一方面，提供一種制造半導體器件的方法。該方法包
括提供襯底；在襯底上方形成絕緣層；在絕緣層上方形成用于接觸孔 的光刻膠圖案，其中光刻膠圖案包含具有大于所需接觸臨界尺寸(CD) 的CD的開口；使用光刻膠圖案，通過選擇性蝕刻絕緣層形成接觸孔； 以及在接觸孔的側壁上形成隔離物，直到其側壁被隔離物覆蓋的接觸孔 的CD減少至所需的接觸CD。


圖1A到1C是在半導體器件中形成接觸的傳統(tǒng)方法的橫截面圖。
圖2A到2D是根據本發(fā)明的的一個實施方案在半導體器件中形成接 觸的方法的橫截面圖。
具體實施例方式
圖2A到2D是橫截面圖，用以說明根據本發(fā)明的一個實施方案在半導 體器件中形成接觸的方法。
參照圖2A,在包含特定下部結構的襯底(沒有顯示)上方形成包含位線 導電層21A和位線硬掩模層21B的位線21。
接著，在包含位線21的所得結構上方形成第一絕緣層22。蝕刻停止 層23和第二絕緣層24形成在第一絕緣層22上方。第二絕緣層24形成為 具有足夠的厚度，以覆蓋在半導體器件的單元區(qū)域中所形成的電容器(沒有 顯示)。
在第二絕緣層24上方形成用于接觸孔工藝的硬掩模層25之后，在硬 掩模層25上方形成具有用以暴露出目標接觸孔區(qū)域的開口的光刻膠圖案 27。在此，光刻膠圖案27的開口暴露出目標接觸孔區(qū)，所述開口具有大于 由設計規(guī)則所限定的臨界尺寸(CD)。因此，即使縮小設計規(guī)則，也不需要 引入新的光刻設備。此外，可確保光刻膠圖案27的厚度，并由此可容易地 蝕刻硬掩模層25?？筤^射層26可形成在光刻膠圖案27下方，用以防止曝 光工藝期間的反射。
接著，使用光刻膠圖案27作為蝕刻掩模，蝕刻硬掩模層25以形成硬 掩模圖案25A。
參照圖2B，使用硬掩模圖案25A作為蝕刻阻擋層，順序蝕刻第二絕 緣層24、蝕刻停止層23、第一絕緣層22和位線硬掩模層21B以形成接觸
孔28,直到暴露出位線導電層21A。接觸孔28的頂部的第一臨界尺寸 (CD)W1對應光刻膠圖案27的開口的尺寸。因此，接觸孔28的頂部的第 一 CD Wl大于設計規(guī)則所限定的尺寸。當然，接觸孔28的頂部的第一 CD Wl應具有選擇的值，使得接觸孔28不會^^任何相鄰接觸孔。
因此，根據本發(fā)明，由于即使在蝕刻目標，例如第二絕緣層24、蝕刻 停止層23、第一絕緣層22和位線》更掩模層21B^jf的情況下，并且接觸 孔28的CD隨著自頂部至底部延伸而減少，接觸裕度也得以增大，所以可 防止接觸打開的失敗。這意味著不需要新的先進干蝕刻設備。
然而，如果根據圖2B的工藝結果，在頂部具有增加CD的接觸孔28 上實施用于形成接觸和上金屬線的后續(xù)工藝，則可能在接觸與其相鄰金屬 線之間產生橋接。因此，為防止這種橋接問題，應實施如圖2C與2D中所 示的附加工藝。
參照圖2C,在圖2B中的所得結構的表面上方形成用于隔離物的絕緣 層29，以減少接觸孔28的頂部的第一CDWl,直到其達到第二CDW2。 形成絕緣層29直到接觸孔28的頂部的第二 CD W2達到設計規(guī)則所限定 的CD，例如從約100A到約999A。在該實施方案中，絕緣層29可以是氧 化物層，例如03-未摻雜硅酸鹽玻璃(USG)層、等離子體增強的原硅酸四 乙酯(PETEOS)層、硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)層、磷硅酸鹽玻璃(PSG)層等。 接觸孔28的底部可被絕緣層29覆蓋。
參照圖2D，移除在接觸孔28的底部中用于隔離物的絕緣層29,以暴 露出位線導電層21A，由此將絕緣層29殘留在接觸孔28的側壁上，以形 成隔離物29A,同時保持接觸孔28的頂部的第二 CD W2。在接觸孔28的 底部中的絕緣層29通過^式干蝕刻工藝而移除。在逸菱式干蝕刻工藝期 間，可任選地實施平坦化工藝以改善表面均勻性。平坦化工藝可優(yōu)選通過 使用接觸式化學機械拋光(CMP)法來實施，優(yōu)選具有約500A 約1500A 的拋光目標。
雖然沒有顯示，但實施后續(xù)工藝，通過在具有第二CD W2的接觸孔 28中填入導電材料(例如，金屬)以形成接觸，并接著形成連接第二絕緣層 24上方的所述接觸的金屬線。
在該實施方案中，已說明用于形成位線與金屬線之間的接觸的方法的 示例。然而，該方法可應用于需要深接觸結構的所有類型的半導體器件。
特別地，因為大于設計規(guī)則所限定尺寸的接觸孔頂部的CD會導致相鄰近 的觸孔互相接觸，因此優(yōu)選本發(fā)明可應用于具有低接觸密度的區(qū)域。
雖然本發(fā)明已針對特定實施方案進行了描述，但本發(fā)明的上述實施方 案是示例性的而不是限定性的。對本領域技術人員而言顯而易見的是，本 發(fā)明可作進行各種改變與修改而仍不脫離如所附權利要求所限定的本發(fā) 明的精神與范圍。
權利要求
1. 一種制造半導體器件的方法，所述方法包括:提供襯底；在所述襯底上方形成絕緣層；在所述絕緣層上方形成用于接觸孔的光刻膠圖案，其中所述光刻膠圖案包含臨界尺寸(CD)大于所需的接觸CD的開口；使用所述光刻膠圖案，通過選擇性地蝕刻所述絕緣層形成接觸孔；和在所述接觸孔的側壁上形成隔離物，直到側壁被所述隔離物覆蓋的所述接觸孔的CD減少至所需的接觸CD。
2. 權利要求l所述的方法，其中所述所需的接觸CD是由半導體 器件的設計規(guī)則所限定的CD。
3. 權利要求l所述的方法，其中所述襯底包含位線，所述位線具 有在所述絕緣層下方順序形成的位線導電層和位線硬掩模層，通過蝕刻 所述絕緣層和所述位線硬掩模層來實施接觸孔的形成以暴露出所述位 線導電層。
4. 權利要求1所述的方法，其中還包括在形成所述光刻膠圖案之 前，在所述絕緣層上方形成硬掩模層。
5. 權利要求4所述的方法，其中使用通過所述光刻膠圖案來圖案 化的所述硬掩模層以實施所述接觸孔的形成。
6. 權利要求l所述的方法，其中形成所述隔離物包括在包含所述接觸孔的所得結構的表面上方形成用于隔離物的絕緣 層；和移除在所述接觸孔的底部中用于所述隔離物的所述絕緣層。
7. 權利要求6所述的方法，其中用于所述隔離物的所述絕緣層由 基于氧化物的層制成。
8. 權利要求7所述的方法，其中用于所述隔離物的所述絕緣層包 含03-未摻雜硅酸鹽玻璃(USG)層、等離子體增強的原硅酸四乙酯 (PETE0S)層、硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)層、磷硅酸鹽玻璃(PSG)層、或其 組合。
9. 權利要求7所述的方法，其中用于所述隔離物的所述絕緣層的 厚度為約100A 約999人。
10. 權利要求6所述的方法，其中通過毯覆式干蝕刻工藝來實施在 所述接觸孔的底部中用于所述隔離物的所述絕緣層的移除。
11. 權利要求7所述的方法，其中形成所述隔離物還包括在移除所 述接觸孔的底部中用于所述隔離物的絕緣層之后，實施平坦化工藝。
12. 權利要求6所述的方法，其中使用接觸式化學機械拋光(CMP) 法來實施所述平坦化工藝。
13. 權利要求12所述的方法，其中以約500A 約1500A的拋光目 標來實施所述接觸式CMP法。
14. 權利要求1所述的方法，其中所述接觸孔具有選擇的臨界尺寸 (CD)，以使得所述接觸孔不侵入任何鄰近的接觸孔。
15. 權利要求1所述的方法，其中還包括在形成所述隔離物之后利 用導電材料填充所述接觸孔來形成接觸。
全文摘要
本發(fā)明涉及制造半導體器件的方法，更具體涉及在半導體器件中形成接觸的方法，包括提供襯底；在襯底上方形成絕緣層；在絕緣層上方形成用于接觸孔的光刻膠圖案，其中光刻膠圖案包含具有大于所需接觸臨界尺寸(CD)的臨界尺寸(CD)的開口；通過使用光刻膠圖案選擇性蝕刻絕緣層，以形成接觸孔；和在接觸孔的側壁上形成隔離物，直到其側壁被隔離物覆蓋的接觸孔的CD減少至所需的接觸CD。
文檔編號H01L21/768GK101378034SQ20071030633
公開日2009年3月4日 申請日期2007年12月28日 優(yōu)先權日2007年8月31日
發(fā)明者曹祥薰, 李相晤 申請人:海力士半導體有限公司