專利名稱:利用具有至少一個(gè)等離子體預(yù)處理艙的裝置組制造半導(dǎo)體器件的接觸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用具有等離子預(yù)處理艙的裝置制造半導(dǎo)體器件的接觸的方法。更具體地說，本發(fā)明涉及從利用光致抗蝕劑圖形形成接觸孔時(shí)起到在接觸孔中淀積材料時(shí)止的預(yù)處理工藝。
背景技術(shù)：
高度集成的半導(dǎo)體器件是通過下列方法制造的以一個(gè)在另一個(gè)的頂上的方式層疊許多導(dǎo)電層或半導(dǎo)體層，在其間夾有各個(gè)絕緣層，將導(dǎo)電層或半導(dǎo)體層彼此連接。一般，采用接觸孔來連接導(dǎo)電層或半導(dǎo)體層，形成這種高度集成的半導(dǎo)體器件的方法包含以下步驟形成下(導(dǎo)電或半導(dǎo)體)層；在其上形成絕緣層；形成穿透絕緣層的接觸孔，該接觸孔使下層露出；在絕緣層上形成上(導(dǎo)電或半導(dǎo)體)層，該上層用導(dǎo)電材料填充接觸孔。
通常，通過等離子干蝕工藝形成接觸孔。在該工藝中，通過高速移動(dòng)的等離子的反應(yīng)離子來蝕刻絕緣層。因?yàn)橹圃彀雽?dǎo)體器件幾乎總是包含各向異性蝕刻，等離子干蝕工藝是半導(dǎo)體器件制造中的主要工藝之一。
然而，當(dāng)進(jìn)行等離子干蝕時(shí)，等離子的反應(yīng)離子在晶片的表面上產(chǎn)生晶格缺陷，或者損壞暴露在接觸孔底部的表面。如果允許這樣的缺陷或損壞存在，會(huì)對(duì)器件的電特性有不利影響。
因此，傳統(tǒng)的處理工藝包含晶片的退火工藝以防止其表面在等離子蝕刻工藝過程中受到損壞；形成接觸孔之后的栓塞植入工藝，以便矯正限定接觸孔底部的表面的任何損壞。而且，還有已知的除去接觸孔底部的損壞層的工藝。
圖1顯示了從形成接觸孔時(shí)起到形成上導(dǎo)電層或半導(dǎo)體層時(shí)的傳統(tǒng)的制造方法。參考圖1，通過等離子干蝕裝置形成接觸孔(S10)。通常，通過在半導(dǎo)體襯底或其它特定的下層(或“底層”)上形成絕緣層、利用光刻技術(shù)在絕緣層上形成光致抗蝕劑圖形、利用該光致抗蝕劑圖形作為蝕刻掩模蝕刻絕緣層來形成接觸孔。
然后，將半導(dǎo)體襯底移動(dòng)到灰化裝置，灰化并除去其上的光致抗蝕劑圖形(S12)。然后，進(jìn)行光致抗蝕劑(PR)剝離工藝(S14)。在該工藝中，將半導(dǎo)體襯底從灰化裝置傳送到充有硫酸的濕槽中，以便除去通過灰化沒有除去的光致抗蝕劑圖形的殘余物。
然后，進(jìn)行殘余物處理工藝，以便除去通過等離子干蝕在半導(dǎo)體襯底表面或限定接觸孔底部的特定下層的表面上形成的損壞層(S16)。利用低偏壓條件和CF4或氧氣進(jìn)行該殘余物處理工藝。接著，在濕槽中進(jìn)行預(yù)處理清潔工藝(S18)，以便除去通過殘余物處理工藝形成的另外的損壞層，并且從接觸孔中除去任何遺留的沾污物，例如碳。
接著，將預(yù)處理過的半導(dǎo)體襯底傳送到淀積裝置，于是形成上層以填充接觸孔(S20)。
然而，傳統(tǒng)的制造方法存在下列問題。
第一，光致抗蝕劑(PR)剝離工藝需要大量的處理時(shí)間，并且由于在充有硫酸的濕槽中進(jìn)行PR剝離工藝，增加了半導(dǎo)體襯底被沾污的可能性。
第二，通過干蝕裝置進(jìn)行的殘余物處理工藝可能會(huì)損壞由接觸孔露出的表面。然而，盡管通過在濕槽中進(jìn)行預(yù)處理清潔工藝可以除去損壞層，但隨著在預(yù)處理清潔工藝中使用的清潔液的不同，限定接觸孔側(cè)壁的各種層的蝕刻率也不同。這樣，限定接觸孔的側(cè)壁變得不平坦，形成在半導(dǎo)體襯底上的圖形也由于過蝕而劣化。
第三，甚至在進(jìn)行了預(yù)處理清潔工藝之后，隨著將半導(dǎo)體襯底傳送到淀積裝置，限定接觸孔底部的表面上還會(huì)形成新的天然氧化物膜。該天然氧化物膜妨礙了在限定接觸孔底部的下層的表面和通過淀積工藝形成的上層之間建立良好的接觸。
第四，由于干蝕和淀積工藝通常在一個(gè)晶片上進(jìn)行一次，而光致抗蝕劑PR剝離工藝和預(yù)處理清潔工藝的特征是使用濕槽，且為批量生產(chǎn)工藝，因此難以使工藝成為一個(gè)整體。因此，半導(dǎo)體襯底必須通過分開的處理裝置傳送，從而該襯底更容易被沾污。因此，盡管花費(fèi)了大量的處理時(shí)間，許多器件仍然會(huì)具有較差的電特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題。
更具體地說，本發(fā)明的目的是提供一種形成半導(dǎo)體器件的接觸的方法，其中可以在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行形成良好接觸所需的預(yù)處理工藝。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種形成半導(dǎo)體器件的接觸的方法，其中在半導(dǎo)體襯底在各工藝之間的中間態(tài)不被沾污的情況下，進(jìn)行形成良好接觸所需的預(yù)處理工藝。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種方法，其中利用等離子進(jìn)行從形成接觸孔到填充接觸孔的預(yù)處理工藝。
利用光致抗蝕劑圖形作為蝕刻掩模形成接觸孔，其中露出包括硅的下層材料的表面。接著，將半導(dǎo)體襯底裝載到組合裝置中，所述組合裝置具有一個(gè)或多個(gè)等離子預(yù)處理和淀積艙，上述等離子預(yù)處理艙和淀積艙通過其中可以保持真空的裝置彼此連接。在第一預(yù)處理工藝中，通過灰化除去光致抗蝕劑圖形。在第二預(yù)處理工藝中，除去由接觸孔暴露出的表面處的損壞層。在第三預(yù)處理工藝中，清潔半導(dǎo)體襯底。然后將襯底保持在真空中的同時(shí)，將該半導(dǎo)體襯底傳送到淀積艙。在此，在襯底上形成膜以填充接觸孔，從而建立與下層的電接觸。
下層可以是硅、多晶硅或硅化物層。填充接觸孔所形成的上層是導(dǎo)電膜，例如由多晶硅層和金屬層形成的一個(gè)膜。
將等離子預(yù)處理艙設(shè)計(jì)成利用微波在外部產(chǎn)生等離子。在這一點(diǎn)上，利用等離子態(tài)的氮?dú)夂脱鯕?、接著?yīng)用UV光進(jìn)行灰化光致抗蝕劑的工藝。利用等離子態(tài)的氮?dú)夂脱鯕庖约暗入x子態(tài)的氟基氣體或常態(tài)的氟基氣體進(jìn)行除去損壞層的工藝。而且，清潔工藝包括利用等離子態(tài)的氫氣和氟基氣體引起與在接觸孔的底部露出的下層表面上的氧化物層的反應(yīng)，從而形成反應(yīng)層，給反應(yīng)層退火使該反應(yīng)層汽化。
根據(jù)本發(fā)明，可以在組合裝置的等離子預(yù)處理艙中連續(xù)地進(jìn)行灰化工藝、殘余物處理工藝和預(yù)清潔工藝。這樣，可以使預(yù)處理的處理時(shí)間最短。而且，與現(xiàn)有技術(shù)中半導(dǎo)體襯底在各個(gè)處理裝置中傳送的情況相比，防止了沾污物積聚在接觸孔中。
另外，由于在等離子預(yù)處理艙和淀積艙之間保持真空，防止了在預(yù)處理清潔工藝進(jìn)行之后在暴露的表面上生長(zhǎng)天然氧化物膜，因此淀積材料和由接觸孔露出的表面之間彼此接觸良好。
綜上所述，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件的接觸的制造方法，包括步驟提供半導(dǎo)體襯底，在該半導(dǎo)體襯底上，在包括硅的下層上形成了中間層；利用光致抗蝕劑圖形作為蝕刻掩膜，在中間層中形成接觸孔，其中在接觸孔的底部露出下層的表面；將該半導(dǎo)體襯底裝載到具有彼此相連的等離子預(yù)處理艙和淀積艙的裝置中；將半導(dǎo)體襯底傳送到等離子預(yù)處理艙；在等離子預(yù)處理艙中灰化光致抗蝕劑圖形以便除去光致抗蝕劑圖形；接著在等離子預(yù)處理艙中除去下層表面的損壞層，該下層表面限定了接觸孔的底部；接著在等離子預(yù)處理艙中清潔該半導(dǎo)體襯底；接著在真空中將半導(dǎo)體襯底傳送到淀積艙中；和在淀積艙中將填充接觸孔的材料淀積到該襯底上。
本發(fā)明還提供了一種半導(dǎo)體器件的接觸的制造方法，包括步驟提供半導(dǎo)體襯底，在該半導(dǎo)體襯底上，在包括硅的下層上形成了中間層；利用光致抗蝕劑圖形作為蝕刻掩膜，在中間層中形成接觸孔，其中在接觸孔的底部露出下層的表面；在等離子預(yù)處理加工腔中，利用等離子和UV光灰化光致抗蝕劑圖形，以便除去光致抗蝕劑圖形；接著在等離子預(yù)處理加工腔中，利用等離子和氟基氣體除去限定接觸孔底部的在下層表面上的損壞層，從而在所述表面上形成氧化物；接著在等離子預(yù)處理加工腔中清潔半導(dǎo)體襯底以便除去所述氧化物，所述清潔包括將與氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的等離子引導(dǎo)到表面上以形成反應(yīng)層，給襯底退火以便汽化該反應(yīng)層；接著在真空中將半導(dǎo)體傳送到淀積艙中；和在淀積艙中將填充接觸孔的材料淀積到該襯底上。



通過下面參考附圖對(duì)本發(fā)明最佳實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更顯而易見。圖中圖1是在制造半導(dǎo)體器件的工藝中形成接觸的傳統(tǒng)方法的方框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明形成半導(dǎo)體器件接觸的方法的方框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明在制造半導(dǎo)體器件的工藝中形成接觸的裝置的平面示意圖；
圖4是圖3所示的裝置的等離子預(yù)處理艙的第一實(shí)施例的示意圖；圖5是等離子預(yù)處理艙的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖；和圖6至10是襯底的截面圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明形成接觸的方法。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述本發(fā)明。然而，應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)描述一個(gè)層在另一層或襯底之上時(shí)，這種描述的含義是該層可以直接設(shè)置在所述另一層或襯底之上，或者可以在它們之間插入中間層。
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成形成接觸的方法的基本工藝。簡(jiǎn)言之，在利用干蝕裝置形成接觸孔(步驟S40)之后，灰化工藝(步驟S42)、殘余物處理工藝(步驟S44)和預(yù)處理工藝(步驟S46)都在預(yù)處理艙中進(jìn)行。接著，在淀積艙中形成上層(步驟S48)。
然而，在更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的形成接觸的方法之前，將描述實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。現(xiàn)在參考圖3，該裝置包括一組處理艙。在該裝置中間設(shè)置了其中保持均勻真空的傳送艙100。裝載和卸載艙110和120、冷卻艙130、預(yù)處理艙140、150和160以及淀積艙170和180排列在該傳送艙100的周圍。
在傳送艙100的中央提供了傳送裝置(未示出)。晶片從裝載艙110通過傳送裝置傳送到某個(gè)預(yù)處理艙140、150或160。預(yù)處理工藝完成后，該晶片通過其中保持真空的傳送艙100從預(yù)處理艙傳送到淀積艙170或180。在淀積艙中在該晶片上形成填充接觸孔的上層。如果在最后的預(yù)處理工藝后晶片的溫度太高，可以在形成上層之前將晶片傳送到冷卻艙130。還可以在淀積工藝后而在晶片傳送到卸載艙120之前，采用該冷卻艙130將晶片冷卻到適當(dāng)?shù)臏囟?。盡管圖3中示出了三個(gè)預(yù)處理艙和兩個(gè)淀積艙，但如果需要該裝置可以具有其它數(shù)目的預(yù)處理和淀積艙。
圖4顯示了包括分置式等離子發(fā)生裝置的預(yù)處理艙的一個(gè)實(shí)施例。這種分置式等離子發(fā)生裝置公開于韓國(guó)專利申請(qǐng)No.99-46365中。
參考圖4，預(yù)處理艙包含真空腔10、微波導(dǎo)管44、氣體擴(kuò)散器、用于在同一腔室進(jìn)行退火處理的加熱器54和用于在真空腔10中定位晶片的基座12，其中微波導(dǎo)管44構(gòu)成分置式等離子發(fā)生裝置，該分置式等離子發(fā)生裝置用于將反應(yīng)氣體激勵(lì)為等離子體并將該等離子態(tài)的反應(yīng)氣體傳送到真空腔10中。
更具體地說，安裝晶片14的基座12設(shè)置在真空腔10的中心。通過軸20和馬達(dá)22，該基座12可以從真空腔10的下部移動(dòng)到真空腔10的上部，并且可以反向移動(dòng)(如箭頭
所示)。通過基座12的溫度控制晶片14的溫度。為了確保工藝的可再制性，穿過基座12延伸的冷卻線路16a用于提供冷卻水或冷卻氣來控制基座12的溫度，由此控制晶片14的溫度。用于從冷卻水或冷卻氣供應(yīng)設(shè)備18提供冷卻水或冷卻氣的第一管線16連接到冷卻線路16a。
通過氣體擴(kuò)散器為真空腔10供應(yīng)反應(yīng)氣體。該氣體擴(kuò)散器包含預(yù)備腔50和連接到預(yù)備腔50底部的穿孔的板52，預(yù)備腔50用于從延伸到真空腔lO外的第二和第三管線32和34接收反應(yīng)氣體，穿孔的板52用于使氣體均勻地分布在整個(gè)真空腔10中。第二管線32用于供應(yīng)等離子態(tài)的氣體。氫氣供應(yīng)源(用“H2”表示)和氟基氣體供應(yīng)源(用“NF3”表示)與第二管線32的一端相連。用于控制氣體量的開關(guān)閥36和38以及流量控制器(MFC)40和42分別安裝在氫氣供應(yīng)源和氟基氣體供應(yīng)源附近。從氟基氣體供應(yīng)源和氫氣供應(yīng)源來的氣體分別通過開關(guān)閥36和38以及流量控制器40和42，到達(dá)微波導(dǎo)管44，在此該氣體被激勵(lì)。第三管線34用于供應(yīng)常態(tài)氟基氣體。氟基氣體供應(yīng)源(用“NF3”表示)連接到第三管線34的一端。開關(guān)閥46和MFC48安裝在第三管線34中氟基氣體供應(yīng)源的附近。
然而，在本發(fā)明的方法中使用的源氣不限于氫(H2)和氟基氣體(NF3)。例如，可以采用氧(O2)、氮(N2)和氬(Ar)作為源氣。
在真空腔10的底部設(shè)置抽氣口24，用于從真空腔10抽氣，以便保持真空腔10中適當(dāng)?shù)恼婵斩?。第四管線26與抽氣口24相連，開關(guān)閥28和真空泵30安裝在第四管線26中。
通過安裝在真空腔10底部的智能閥自動(dòng)控制真空腔中的壓力。用于給晶片14退火的加熱器54夾在預(yù)備腔50的頂部和真空腔10的頂板之間。加熱器54可以是紫外(UV)燈或激光。
圖5示意性地顯示了預(yù)處理艙的另一個(gè)實(shí)施例。該預(yù)處理實(shí)施例包含真空腔60、微波導(dǎo)管90、氣體擴(kuò)散器、用于在腔室60進(jìn)行退火處理的UV燈78和用于支撐晶片64的基座62，其中微波導(dǎo)管90構(gòu)成分置式等離子發(fā)生裝置，該分置式等離子發(fā)生裝置用于將反應(yīng)氣體激勵(lì)為等離子體并將該反應(yīng)氣體以等離子態(tài)傳送到真空腔60中。
真空腔60的內(nèi)壁用陽極化膜覆蓋以防止內(nèi)壁受氟離子的侵蝕。真空腔60的側(cè)壁設(shè)有加熱器96。真空腔的上壁76呈圓頂狀。更具體地說，上壁包括燈固定單元76和正好在UV燈78下面延伸的由藍(lán)寶石制成的透明窗74，在燈固定單元76中一體結(jié)合有UV燈78。
其上安裝了晶片64的基座62設(shè)置在真空腔60的下部的中央。用于上、下移動(dòng)晶片64的提升支柱72穿過基座62延伸。提升支柱72安裝到支柱保持體70上，該支柱保持體70被驅(qū)動(dòng)上下移動(dòng)。通過基座62的溫度控制晶片64的溫度。為了確保工藝的可再制性，用于提供冷水或冷氣的冷卻線路穿過基座62延伸，以便控制基座62的溫度，由此控制晶片64的溫度。用于從冷水或冷氣供應(yīng)裝置68供應(yīng)冷水或冷氣的第一管線66與冷卻線路相連。
通過氣體擴(kuò)散器將反應(yīng)氣體供應(yīng)到真空腔60中，該氣體擴(kuò)散器包含預(yù)備腔80和穿孔的板82，預(yù)備腔80用于接收從延伸到真空腔60外的第二管線98來的反應(yīng)氣體，穿孔的板82與預(yù)備腔80下部相連，用于在整個(gè)真空腔60中均勻分布?xì)怏w。與氟基氣體供應(yīng)源(NF3)連接的管線又連接到第二管線98，用于給真空腔供應(yīng)氟基氣體。開關(guān)閥92a和MFC94a安裝在該管線中，這樣控制氟基氣體的供應(yīng)。在第二管線98處安裝用于產(chǎn)生等離子的微波導(dǎo)管90。通過MFC92b、92c、92d和92f以及開關(guān)閥94b、94c、94d和94f分別控制通過管98供應(yīng)到微波導(dǎo)管90的氮?dú)?、氧氣、氫氣、氬氣和NF3氣體。
在真空腔60的底部設(shè)置抽氣口，用于從真空腔60中抽出氣體，以便保持真空腔60中的真空。第三管線84與抽氣口連接，開關(guān)閥86和真空泵88安裝在第三管線84中。
在下文中，將描述根據(jù)本發(fā)明，利用包含圖4或5所示類型的預(yù)處理艙的裝置形成接觸的工藝。
圖6至10顯示了根據(jù)本發(fā)明形成半導(dǎo)體器件的自對(duì)準(zhǔn)接觸(SAC)的工藝。
參考圖6，在硅襯底200上形成柵極圖形。首先，在硅襯底200上依次形成柵絕緣層202、多晶硅層204、硅化物層206和氮化硅的掩模層208。接著，利用傳統(tǒng)的光刻法布圖上述層以形成柵極。通過在整個(gè)結(jié)構(gòu)上形成氮化硅層，然后從硅襯底200的表面蝕刻氮化硅層，在柵極的側(cè)壁上形成隔離層210。
參考圖7，通過化學(xué)汽相淀積(CVD)在硅襯底200的整個(gè)表面上形成氮化硅的蝕刻停止層212。該蝕刻停止層212的作用是使接著用來形成SAC的蝕刻工藝停止，這樣防止柵極圖形之間的硅襯底200的表面被損傷。
參考圖8，形成預(yù)定厚度的氧化硅層間介質(zhì)膜214，該層間介質(zhì)膜相對(duì)于上述蝕刻停止層212具有蝕刻選擇性。然后，利用干蝕裝置在層間介質(zhì)膜214中形成接觸孔(步驟S40)。更具體地說，通過SAC工藝形成接觸孔。
在這方面，在預(yù)處理艙中形成光致抗蝕劑圖形216。利用該光致抗蝕劑圖形形成接觸孔，該接觸孔與柵極圖形之間的間距寬度相應(yīng)。柵極圖形之間的間隔越小，利用一般的光刻工藝形成光致抗蝕劑圖形越困難，這是工藝分辨率方面的固有限制。據(jù)此，設(shè)計(jì)光致抗蝕劑圖形以便形成接觸孔，接觸孔比柵極圖形之間的間隔的寬度大。利用光致抗蝕劑圖形作為蝕刻掩模，各向異性蝕刻該層間介質(zhì)膜214，從而通過掩膜層208和每個(gè)柵極圖形的隔離層210將接觸孔自對(duì)準(zhǔn)。當(dāng)蝕刻層間介質(zhì)膜214時(shí)，在柵極圖形之間露出蝕刻停止層212。
參考圖9，在與蝕刻層間介質(zhì)膜214的蝕刻條件不同的蝕刻條件下，通過蝕刻蝕刻停止層212，露出柵極圖形之間的硅襯底200。由此，形成接觸孔。此時(shí)，在柵極圖形之間的露出的硅襯底200的表面處，產(chǎn)生了損壞層218。另外，在柵極圖形之間的露出的硅襯底200的表面上留有各種沾污物。
在其中已形成接觸孔的硅襯底200傳送到圖4或5所示的預(yù)處理艙處之后，依次進(jìn)行灰化工藝S42、殘余物處理工藝S44和預(yù)處理清潔工藝S46?，F(xiàn)在將詳細(xì)描述這些工藝過程中預(yù)處理艙中的通行條件。
第一，進(jìn)行除去光致抗蝕劑圖形216的灰化工藝。在該工藝中，UV燈發(fā)射200-500nm波長(zhǎng)的UV光并在300-1,000W的功率下工作。微波導(dǎo)管的功率為500-2,000W。預(yù)處理艙中的壓力為0.1-10乇。硅襯底200的溫度為25-300℃。在這些條件下，通過以10-2,000sccm和10-2,000sccm的速率分別給艙供應(yīng)等離子態(tài)的氮和氧進(jìn)行所述的灰化工藝，注意，通過UV光比通過在傳統(tǒng)灰化工藝中采用的裝置更能有效地除去光致抗蝕劑圖形。這樣，不需要附加的剝離工藝。
然后，通過將等離子態(tài)的氮和氧供應(yīng)到艙中和通過將氟基氣體供應(yīng)到艙中進(jìn)行除去損壞層218的殘余物處理工藝。在該工藝中，微波導(dǎo)管的功率為500-2,000W。預(yù)處理艙中的壓力為0.1-10乇。硅襯底的溫度為5-300℃。以10-2,000sccm的速率供應(yīng)作為反應(yīng)氣體的氮，以10-2,000sccm的速率供應(yīng)氧，以30-300sccm的速率供應(yīng)氟基氣體(NF3)。
與傳統(tǒng)的殘余物處理工藝相比，采用等離子來除去損壞層對(duì)下層產(chǎn)生的損害較小。此外，由于采用了與CF基氣體相反的NF3，露出的硅襯底200表面不會(huì)受到碳的沾污。
最后，在兩個(gè)步驟即化學(xué)反應(yīng)步驟和退火步驟中進(jìn)行預(yù)處理清潔工藝?；瘜W(xué)反應(yīng)步驟包含將氫和氟基氣體供應(yīng)到艙中，兩種氣體與形成在限定接觸孔底部的硅襯底200表面上的氧化膜化學(xué)反應(yīng)，從而形成反應(yīng)層。這樣形成的退火步驟除去所形成的反應(yīng)層。
下面將描述形成反應(yīng)層的步驟的具體條件。微波導(dǎo)管的功率為500-2,000W。等離子預(yù)處理艙中的壓力為1-10乇。硅襯底的溫度為0-50℃。以10-2,000sccm的速率供應(yīng)作為反應(yīng)氣體的氮，以5-200sccm的速率供應(yīng)氫，以10-300sccm的速率供應(yīng)NF3。結(jié)果，天然氧化膜轉(zhuǎn)換成如(NH4)2SiF6的反應(yīng)層。這種反應(yīng)層可以汽化而被除去。
可以以等離子態(tài)或正常氣態(tài)供應(yīng)氟基氣體?？梢圆捎肗F3、SF6或ClF3作為所用的氟基氣體。在最佳實(shí)施例中，采用NF3。以等離子態(tài)將氫供應(yīng)到艙中。當(dāng)氫和氟基氣體以等離子態(tài)供應(yīng)時(shí)，NF3氣體和氫等離子體的比設(shè)定為0.1-100，例如，此混合物與氧化膜也就是SiO2化學(xué)反應(yīng)。在混合物遇到氧化膜的地方形成了反應(yīng)副產(chǎn)物即(NH4)2SiF6。一旦反應(yīng)層達(dá)到一定的厚度，反應(yīng)層起化學(xué)反應(yīng)阻擋層的作用。因此，化學(xué)反應(yīng)停止。在供給氣體和氧化膜之間的化學(xué)反應(yīng)停止之后，進(jìn)行退火工藝，從而使反應(yīng)層汽化并排到艙的外面。為此，最好在100-500℃的溫度進(jìn)行20-600秒的退火處理，在沾污物例如天然氧化膜和表面氧化物被除去之后，在暴露的表面上形成與氫原子結(jié)合的鈍化層。因此防止了半導(dǎo)體襯底表面的再氧化。
如果除去的氧化膜與天然氧化膜一樣薄，可以在一個(gè)預(yù)處理清潔工藝的循環(huán)中除去該氧化膜。然而，根據(jù)要除去的氧化膜的厚度，可以重復(fù)進(jìn)行預(yù)處理清潔工藝的兩個(gè)步驟。
此外，在預(yù)處理清潔工藝中，在預(yù)處理艙中依次進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)步驟和退火步驟。當(dāng)采用圖4的預(yù)處理艙時(shí)，可以在半導(dǎo)體襯底位于真空腔10的下部時(shí)完成化學(xué)反應(yīng)步驟，退火步驟可以在半導(dǎo)體襯底位于其中已設(shè)置了UV燈54的真空腔的上部時(shí)完成。
參考圖10，在真空中通過傳送艙100，將已經(jīng)進(jìn)行了預(yù)處理清潔處理的硅襯底200從預(yù)處理艙140、150或160(圖3)傳送到圖3的淀積艙170或180。然后形成后來的層(上層)220?？梢圆捎酶鞣N導(dǎo)電金屬膜作為上層220。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，由于(1)利用等離子體在預(yù)處理艙中依次進(jìn)行灰化工藝、殘余物處理工藝和預(yù)處理清潔工藝，和(2)由于通過利用氧等離子和UV燈進(jìn)行灰化工藝更有效地除去了光致抗蝕劑，因此不需要PR剝離工藝，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明減少了處理時(shí)間和制造費(fèi)用。
第二，由于采用氟基氣體和氧來除去接觸孔底部的損壞層，而不采用含碳?xì)怏w，可以利用本發(fā)明來制造具有改進(jìn)的電特性的半導(dǎo)體器件。即，本發(fā)明的殘余物處理工藝使對(duì)暴露在接觸孔底部的層的任何進(jìn)一步損壞減至最小并不留下任何碳沾污。
第三，由于利用等離子干蝕代替?zhèn)鹘y(tǒng)的濕蝕進(jìn)行預(yù)處理工藝，應(yīng)用本發(fā)明不會(huì)使接觸孔的輪廓變劣或留下水點(diǎn)。
第四，在工藝之間的時(shí)間內(nèi)，由于預(yù)處理艙和淀積艙組合在一起并且通過可以保持真空的裝置連接，因此本發(fā)明使襯底的沾污減至最小，并且防止了天然氧化膜的再生長(zhǎng)。
盡管參考柵極圖形之間的SAC的形成具體顯示和描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解本發(fā)明并不限于此，而且可以應(yīng)用于半導(dǎo)體器件制造中的各種其它方法，例如形成金屬和位線接觸的方法。而且，本發(fā)明可以應(yīng)用于在中間層中形成接觸孔，所述中間層設(shè)置在包括硅的下層上，例如關(guān)于暴露多晶硅層或硅化物層的接觸孔的形成。因此，落入附加的權(quán)利要求
范圍內(nèi)的所有這些應(yīng)用都應(yīng)在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件的接觸的制造方法，包括步驟提供半導(dǎo)體襯底，在該半導(dǎo)體襯底上，在包括硅的下層上形成了中間層；利用光致抗蝕劑圖形作為蝕刻掩膜，在中間層中形成接觸孔，其中在接觸孔的底部露出下層的表面；將該半導(dǎo)體襯底裝載到具有彼此相連的等離子預(yù)處理艙和淀積艙的裝置中；將半導(dǎo)體襯底傳送到等離子預(yù)處理艙；在等離子預(yù)處理艙中灰化光致抗蝕劑圖形以便除去光致抗蝕劑圖形；接著在等離子預(yù)處理艙中除去下層表面的損壞層，該下層表面限定了接觸孔的底部；接著在等離子預(yù)處理艙中清潔該半導(dǎo)體襯底；接著在真空中將半導(dǎo)體襯底傳送到淀積艙中；和在淀積艙中將填充接觸孔的材料淀積到該襯底上。
2.權(quán)利要求
1的方法，其中所述灰化、除去損壞層和預(yù)清潔的每個(gè)步驟都包括在預(yù)處理艙的外側(cè)利用微波激勵(lì)氣體以便誘發(fā)等離子態(tài)，并且將該等離子態(tài)氣體導(dǎo)向預(yù)處理艙中的襯底。
3.權(quán)利要求
2的方法，其中所述灰化步驟包括在預(yù)處理艙中加熱襯底。
4.權(quán)利要求
3的方法，其中所述加熱的步驟包括在預(yù)處理艙中產(chǎn)生UV光。
5.權(quán)利要求
4的方法，其中所述灰化的步驟包括在預(yù)處理艙外利用微波激勵(lì)氮?dú)夂脱鯕庖哉T發(fā)等離子態(tài)，給預(yù)處理艙中的襯底供應(yīng)等離子態(tài)的氮?dú)夂脱鯕狻?br>6.權(quán)利要求
5的方法，其中所述灰化的步驟包括以10-2,000sccm的速率供應(yīng)作為反應(yīng)氣體的氮?dú)夂鸵?0-2,000sccm的速率供應(yīng)作為反應(yīng)氣體的氧氣，用500-2,000W功率的微波激勵(lì)這些氣體，保持等離子預(yù)處理艙中的壓力為0.1-10乇，將襯底的溫度調(diào)節(jié)到20-300℃，以及利用工作在300-1,000W的功率的UV燈提供UV光。
7.權(quán)利要求
1的方法，其中所述除去損壞層的步驟包括在預(yù)處理艙的外側(cè)利用微波激勵(lì)氮?dú)夂脱鯕猓哉T發(fā)等離子態(tài)，將等離子態(tài)的氮?dú)夂脱鯕庖约胺鶜怏w供應(yīng)給預(yù)處理艙中的襯底。
8.權(quán)利要求
7的方法，其中氟基氣體為NF3。
9.權(quán)利要求
8的方法，其中所述除去損壞層的步驟包括以10-2,000sccm的速率供應(yīng)作為反應(yīng)氣體的氮?dú)夂鸵?0-2,000sccm的速率供應(yīng)作為反應(yīng)氣體的氧氣，以及以30-300sccm的速率供應(yīng)作為反應(yīng)氣體的NF3氣體，用500-2,000W功率的微波激勵(lì)該氮?dú)夂脱鯕?，保持等離子預(yù)處理艙中的壓力為0.1-10乇，將半導(dǎo)體襯底的溫度調(diào)節(jié)到5-300℃。
10.權(quán)利要求
1的方法，其中所述清潔步驟包括將等離子態(tài)的氫氣和氟基氣體供應(yīng)到襯底上，以便引起與包括硅的下層上的氧化物層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而形成反應(yīng)層，給反應(yīng)層退火以便汽化該反應(yīng)層。
11.權(quán)利要求
10的方法，其中以氣態(tài)供應(yīng)所述氟基氣體。
12.權(quán)利要求
10的方法，其中所述氟基氣體的供應(yīng)包括利用微波在預(yù)處理艙外激勵(lì)氟基氣體，以便誘發(fā)等離子態(tài)，將等離子態(tài)的氟基氣體引導(dǎo)到襯底上。
13.權(quán)利要求
10的方法，其中所述氟基氣體選自由NF3、SF6和ClF3構(gòu)成的組。
14.權(quán)利要求
10的方法，其中所述清潔步驟包括以10-2,000sccm的速率供應(yīng)作為反應(yīng)氣體的氮?dú)夂鸵?-200sccm的速率供應(yīng)作為反應(yīng)氣體的氫氣，以及以10-300sccm的速率供應(yīng)作為反應(yīng)氣體的氟基氣體，用500-2,000W功率的微波激勵(lì)這些氣體，保持等離子預(yù)處理艙中的壓力為0.1-10乇，將襯底的溫度調(diào)節(jié)到0-50℃。
15.權(quán)利要求
10的方法，其中所述清潔步驟包括當(dāng)供應(yīng)氣體以引起所述的化學(xué)反應(yīng)時(shí)，將半導(dǎo)體襯底定位在預(yù)處理艙的下部，當(dāng)進(jìn)行退火時(shí)，將該襯底定位在預(yù)處理艙的上部。
16.權(quán)利要求
10的方法，其中所述退火包括將半導(dǎo)體襯底加熱到100-500℃的范圍內(nèi)。
17.一種半導(dǎo)體器件的接觸的制造方法，包括步驟提供半導(dǎo)體襯底，在該半導(dǎo)體襯底上，在包括硅的下層上形成了中間層；利用光致抗蝕劑圖形作為蝕刻掩膜，在中間層中形成接觸孔，其中在接觸孔的底部露出下層的表面；在等離子預(yù)處理加工腔中，利用等離子和UV光灰化光致抗蝕劑圖形，以便除去光致抗蝕劑圖形；接著在等離子預(yù)處理加工腔中，利用等離子和氟基氣體除去限定接觸孔底部的在下層表面上的損壞層，從而在所述表面上形成氧化物；接著在等離子預(yù)處理加工腔中清潔半導(dǎo)體襯底以便除去所述氧化物，所述清潔包括將與氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的等離子引導(dǎo)到表面上以形成反應(yīng)層，給襯底退火以便汽化該反應(yīng)層；接著在真空中將半導(dǎo)體傳送到淀積艙中；和在淀積艙中將填充接觸孔的材料淀積到該襯底上。
18.權(quán)利要求
17的方法，其中所述灰化、除去損壞層和清潔中的每一步驟都包括利用微波激勵(lì)氣體。
19.權(quán)利要求
17的方法，其中所述灰化步驟包括利用微波激勵(lì)氮?dú)夂脱鯕猓哉T發(fā)等離子態(tài)。
20.權(quán)利要求
19的方法，其中所述灰化的步驟包括以10-2,000sccm的速率供應(yīng)作為反應(yīng)氣體的氮?dú)夂鸵?0-2,000sccm的速率供應(yīng)作為反應(yīng)氣體的氧氣，用500-2,000W功率的微波激勵(lì)這些氣體，保持等離子預(yù)處理加工腔中的壓力為0.1-10乇，在該預(yù)處理加工腔中進(jìn)行所述的灰化步驟，將襯底的溫度調(diào)節(jié)到25-300℃，以及利用工作在300-1,000W的功率的UV燈提供UV光。
21.權(quán)利要求
17的方法，其中氟基氣體是NF3。
22.權(quán)利要求
21的方法，其中所述除去損壞層的步驟包括以10-2,000sccm的速率供應(yīng)作為反應(yīng)氣體的氮?dú)夂鸵?0-2,000sccm的速率供應(yīng)作為反應(yīng)氣體的氧氣，以及以30-300sccm的速率供應(yīng)作為反應(yīng)氣體的NF3氣體，用500-2,000W功率的微波激勵(lì)該氮?dú)夂脱鯕猓３诸A(yù)處理加工腔中的壓力為0.1-10乇，在該預(yù)處理加工腔中進(jìn)行除去所述損壞層的步驟，將半導(dǎo)體襯底的溫度調(diào)節(jié)到5-300℃。
23.權(quán)利要求
17的方法，其中所述清潔步驟包括將等離子態(tài)的氫氣和氮?dú)庖约胺鶜怏w供應(yīng)到襯底上。
24.權(quán)利要求
23的方法，其中以氣態(tài)供應(yīng)所述氟基氣體。
25.權(quán)利要求
24的方法，其中所述氟基氣體的供應(yīng)包括利用微波激勵(lì)氟基氣體，以便誘發(fā)等離子態(tài)。
26.權(quán)利要求
25的方法，其中所述氟基氣體選自由NF3、SF6和ClF3構(gòu)成的組。
27.權(quán)利要求
23的方法，其中所述清潔步驟包括以10-2,000sccm的速率供應(yīng)作為反應(yīng)氣體的氮?dú)夂鸵?-200sccm的速率供應(yīng)作為反應(yīng)氣體的氫氣，以及以10-300sccm的速率供應(yīng)作為反應(yīng)氣體的氟基氣體，用500-2,000W功率的微波激勵(lì)這些氣體，保持在其中進(jìn)行所述清潔步驟的預(yù)處理加工腔中的壓力為0.1-10乇，將襯底的溫度調(diào)節(jié)到0-50℃。
28.權(quán)利要求
17的方法，其中所述清潔步驟包括當(dāng)引發(fā)所述化學(xué)反應(yīng)時(shí)，將半導(dǎo)體襯底定位在預(yù)處理加工腔的下部，當(dāng)進(jìn)行退火時(shí)，將該襯底定位在預(yù)處理加工腔的上部。
29.權(quán)利要求
17的方法，其中所述退火包括將半導(dǎo)體襯底加熱到100-500℃的范圍內(nèi)。
專利摘要
半導(dǎo)體器件的接觸的制造方法包含一系列的預(yù)處理工藝，每個(gè)工藝都在等離子預(yù)處理艙中進(jìn)行。半導(dǎo)體襯底具有形成在包含硅的材料的下層上的中間層。接觸孔形成在中間層中以便露出下層的表面。接著，將半導(dǎo)體襯底裝載到等離子預(yù)處理艙中。在預(yù)處理艙中通過灰化除去光致抗蝕劑圖形。然后在等離子艙中除去由接觸孔露出的表面處的損壞層。接著，在等離子預(yù)處理艙中預(yù)清潔該半導(dǎo)體襯底。然后在真空中將該半導(dǎo)體襯底傳送到淀積艙。在這里，在該襯底上形成填充接觸孔的上層。
文檔編號(hào)H01L21/28GKCN1187796SQ01139609
公開日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2001年11月23日
發(fā)明者鄭丞弼, 池京求, 金智秀, 秋昌雄, 徐相勛 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan