一種接觸窗結(jié)構(gòu)及其形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于高密度裝置，且特別是，在本發(fā)明的實(shí)施例中，提供一種形成三維高密度半導(dǎo)體裝置的方法，其以導(dǎo)體連接至半導(dǎo)體裝置(例如存儲(chǔ)器裝置)的有源層。
【背景技術(shù)】
[0002]三維半導(dǎo)體裝置是由多個(gè)有源層與多個(gè)絕緣層相互交替的疊層所形成。在存儲(chǔ)器裝置中，每一層皆可包括一平面陣列的存儲(chǔ)單元，在現(xiàn)今的三維疊層存儲(chǔ)器裝置中，有源層包括由有源層帶(active strip)建置而成的字線與位線，以供存儲(chǔ)單元使用，這些存儲(chǔ)單元交替疊層形成了空隙相隔的脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)(spaced-apart ridge-like structure)。這些有源層可由摻雜(P型或η型摻雜)半導(dǎo)體材料或無(wú)摻雜半導(dǎo)體材料制成。在此型的三維存儲(chǔ)裝置中，存儲(chǔ)單元可置放于層疊的位線或?qū)盈B的字線與交叉通過(guò)的字線或交叉通過(guò)的位線的交叉點(diǎn)上，以形成三維存儲(chǔ)器陣列。
[0003]其中一種連接層間導(dǎo)體至有源層的方式為多道顯影刻蝕工藝，其被揭露于美國(guó)專利號(hào) 8，383，512 中，名稱為 Method for Making Connect1n Structure,其中揭露的內(nèi)容在此引用作為參考。另一種方法則是美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?3 / 735，922，提交于2013 / 1 / 27，名稱為 Method for Forming Interlayer Conductors to a Stack of Conductor Layers此揭露的內(nèi)容在此引用作為參考。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在一范例中，提出一種階梯式接觸窗結(jié)構(gòu)的形成方法，該方法包括:形成一由多個(gè)有源層與多個(gè)絕緣層交替的疊層，如下所述；形成包括N個(gè)有源層的一第一子疊層，該N個(gè)有源層被這些絕緣層分開(kāi)，該N個(gè)有源層包括一上邊界有源層；形成一第二子疊層于該第一子疊層之上，該第二子疊層包括M個(gè)有源層，該M個(gè)有源層被這些絕緣層分開(kāi)，該M個(gè)有源層包括一上邊界有源層；形成一第一子疊層絕緣層位于該第一子疊層與該第二子疊層之間，在一已知刻蝕步驟中該第一子疊層絕緣層具有一不同于該第二子疊層內(nèi)的這些絕緣層的多個(gè)刻蝕時(shí)間的刻蝕時(shí)間；接通這些上邊界有源層；接續(xù)這些上邊界有源層的接通步驟，接通該第一子疊層與該第二子疊層的其余這些有源層，并于該第一子疊層與該第二子疊層的這些有源層上產(chǎn)生一階梯式結(jié)構(gòu)的著陸區(qū)(landing area);形成延伸至這些著陸區(qū)的多個(gè)層間導(dǎo)體，這些層間導(dǎo)體由絕緣材料各自分開(kāi)。
[0005]在一范例中，提出一種階梯式接觸窗結(jié)構(gòu)的形成方法，該方法包括:形成一由多個(gè)有源層和多個(gè)絕緣層交替的疊層，如下所述；該疊層包括具有上邊界有源層的多個(gè)子疊層，這些子疊層具有絕緣層和多個(gè)有源層對(duì)(active layer pair)在上邊界有源層之下,該絕緣層與這些有源層對(duì)構(gòu)成多個(gè)第一層對(duì)(first layer pairs),這些第一層對(duì)在該已知刻蝕工藝中有多個(gè)一致的第一子疊層刻蝕時(shí)間；該疊層也包括多個(gè)第二層對(duì)(second layerpairs)，這些第二層對(duì)包括多個(gè)子疊層絕緣層，這些子疊層絕緣層位于這些子疊層之間，該第二層對(duì)在該已知刻蝕工藝中有多個(gè)第二子疊層刻蝕時(shí)間，其相異于這些第一子疊層刻蝕時(shí)間；在一個(gè)或多個(gè)刻蝕步驟中，經(jīng)過(guò)刻蝕，使疊層產(chǎn)生多個(gè)開(kāi)口，這些開(kāi)口的刻蝕深度止于這些上邊界有源層；深度刻蝕被選定的這些開(kāi)口以形成多個(gè)通孔，這些通孔顯露各該子疊層內(nèi)的多個(gè)有源層；形成多個(gè)層間導(dǎo)體于(I)這些通孔中以延伸至這些有源層，且(2)在這些開(kāi)口未被進(jìn)行深度刻蝕的過(guò)程中，形成這些層間導(dǎo)體以延伸至這些上邊界有源層。
[0006]在一范例中，一階梯式接觸窗結(jié)構(gòu)包括一由有源層與絕緣層交替的疊層，該疊層為非簡(jiǎn)單排列，使得下述的兩種狀況至少其一針對(duì)相同的刻蝕工藝(I)有源層之間的刻蝕時(shí)間不同，或(2)絕緣層之間的刻蝕時(shí)間不同。一階梯式結(jié)構(gòu)的著陸區(qū)位于這些有源層之上，這些層間導(dǎo)體延伸至該階梯式結(jié)構(gòu)的著陸區(qū)，這些層間導(dǎo)體之間由絕緣材料所隔開(kāi)。
[0007]為了對(duì)本發(fā)明的上述，優(yōu)點(diǎn)及其他方面有更佳的了解，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:
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1繪示一半導(dǎo)體裝置的示意圖，其包括作為層間導(dǎo)體的半導(dǎo)體墊。
[0009]圖2A、圖2B、圖2C、圖2D、圖2E與圖2F為一簡(jiǎn)單側(cè)視圖，繪示了該疊層為簡(jiǎn)單排列時(shí)，多道顯影刻蝕工藝的一范例。
[0010]圖3A、圖3B、圖3C、圖3D與圖3E為一簡(jiǎn)單側(cè)視圖，繪示了該疊層為非簡(jiǎn)單排列時(shí)，在光刻刻蝕工藝當(dāng)中產(chǎn)生一刻蝕深度問(wèn)題的范例。
[0011]圖4A、圖4B、圖4C、圖4D、圖4E、圖4F與圖4G為一簡(jiǎn)單側(cè)視圖，為一疊層為簡(jiǎn)單排列時(shí)，剪切刻蝕工藝步驟的實(shí)施例。
[0012]圖5A、圖5B、圖5C與圖為一簡(jiǎn)單側(cè)視圖，為一疊層為非簡(jiǎn)單排列時(shí)，剪切刻蝕工藝步驟與工藝中產(chǎn)生刻蝕深度問(wèn)題的實(shí)施例。
[0013]圖6為一接觸窗結(jié)構(gòu)的范例，其中由有源層與絕緣層交替的疊層為非簡(jiǎn)單排列。
[0014]圖7-圖25為圖6接觸窗結(jié)構(gòu)的形成步驟范例，該步驟為多道顯影刻蝕工藝。
[0015]圖7繪示一由有源層與絕緣層交替的疊層。
[0016]圖8繪示圖7的結(jié)構(gòu)加上刻蝕掩模的情況。
[0017]圖9繪示圖8的結(jié)構(gòu)經(jīng)刻蝕步驟后的情況。
[0018]圖10繪示圖9的結(jié)構(gòu)移除刻蝕掩模后的情況。
[0019]圖11繪示圖10的結(jié)構(gòu)加上第二層刻蝕掩模的情況。
[0020]圖12繪示圖11的結(jié)構(gòu)經(jīng)刻蝕步驟后的情況。
[0021]圖13繪示圖12的結(jié)構(gòu)移除第二層刻蝕掩模后的情況。
[0022]圖14繪示圖13的結(jié)構(gòu)加上第三層刻蝕掩模的情況。
[0023]圖15繪示圖14的結(jié)構(gòu)經(jīng)刻蝕步驟后的情況。
[0024]圖16繪示圖15的結(jié)構(gòu)移除第三層刻蝕掩模后的情況。
[0025]圖17繪示圖16的結(jié)構(gòu)加上第四層刻蝕掩模的情況。
[0026]圖18繪示圖17的結(jié)構(gòu)經(jīng)刻蝕步驟后的情況。
[0027]圖19繪示圖18的結(jié)構(gòu)移除第四層刻蝕掩模后的情況。
[0028]圖20繪示圖19的結(jié)構(gòu)加上第五層刻蝕掩模的情況。
[0029]圖21繪示圖20的結(jié)構(gòu)經(jīng)刻蝕步驟后的情況。
[0030]圖22繪示圖21的結(jié)構(gòu)移除第五層刻蝕掩模后，疊層中通孔形成的情況。
[0031]圖23繪示圖22的結(jié)構(gòu)加入一絕緣層。
[0032]圖24繪示圖23的結(jié)構(gòu)移除了一部分絕緣層，并于通孔中留下一側(cè)壁絕緣層。
[0033]圖25繪示圖24的結(jié)構(gòu)加入層間導(dǎo)體之后產(chǎn)生如圖6所繪示的接觸窗結(jié)構(gòu)。
[0034]圖26-圖43為一藉剪切刻蝕步驟形成一接觸窗結(jié)構(gòu)的范例。
[0035]圖26繪示一由有源層與絕緣層交替的疊層，其上置第一刻蝕掩模。
[0036]圖27繪示圖26的結(jié)構(gòu)經(jīng)刻蝕步驟后的情況。
[0037]圖28繪示圖27的結(jié)構(gòu)移除第一刻蝕掩模，并以第二刻蝕掩模代替。
[0038]圖29繪示圖28的結(jié)構(gòu)經(jīng)刻蝕步驟后的情況。
[0039]圖30繪示圖29的結(jié)構(gòu)移除第二刻蝕掩模。
[0040]圖31繪示圖30的結(jié)構(gòu)加上第三刻蝕掩模。
[0041]圖32繪示圖31的結(jié)構(gòu)經(jīng)刻蝕步驟后的情況。
[0042]圖33繪示圖32進(jìn)行第三刻蝕掩模的第一次修整。
[0043]圖34繪示圖33的結(jié)構(gòu)經(jīng)刻蝕步驟后的情況。
[0044]圖35繪示圖34進(jìn)行第三刻蝕掩模的第二次修整。
[0045]圖36繪示圖35的結(jié)構(gòu)經(jīng)刻蝕步驟后的情況。
[0046]圖37繪示圖36移除修整后的第三刻蝕掩模。
[0047]圖38繪示圖37的結(jié)構(gòu)加入一絕緣/絕阻層后的情況。
[0048]圖39繪示圖38的結(jié)構(gòu)加入一絕緣材料后的情況。
[0049]圖40繪示圖39的結(jié)構(gòu)加上第四刻蝕掩模。
[0050]圖41繪示圖40的結(jié)構(gòu)經(jīng)刻蝕步驟后的情況。
[0051]圖42繪示圖41移除第二刻蝕掩模后與通孔形成的結(jié)構(gòu)。
[0052]圖43繪示圖42中的通孔內(nèi)加入層間導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)。
[0053]圖44為一簡(jiǎn)化流程示意圖，繪示圖7-圖25所述的接觸窗結(jié)構(gòu)形成步驟。
[0054]圖45為一簡(jiǎn)化流程示意圖，繪示圖26-圖43的接觸窗結(jié)構(gòu)形成的步驟。
[0055]圖46為一簡(jiǎn)化流程示意圖，繪示圖26-圖43接觸窗結(jié)構(gòu)形成的步驟。
[0056]圖47為一集成電路的簡(jiǎn)化方塊圖。
[0057]【符號(hào)說(shuō)明】
[0058]ML1、ML2、ML3:金屬層
[0059]100:半導(dǎo)體裝置
[0060]102 ?105、112 ?115:有源層帶
[0061]102B、103B、104B、105B、112B、113B、114B、115B:半導(dǎo)體墊
[0062]102C1、102C2、102C3、103C1、103C2、104C1:半導(dǎo)體板開(kāi)口
[0063]119:源極線終端
[0064]125-1 ?125-N:層間導(dǎo)體
[0065