專利名稱：自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)及形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體制程，特別是涉及一種自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)及形成方法。
背景技術(shù)：
在自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗(Self-Aligned Contact)的制程中，隨著深寬比(Aspect Ration)的增加，要使得制程保有較佳的精確性(Accurate)可說(shuō)是愈來(lái)愈困難。所謂深寬比是為在蝕刻制程中，被蝕刻的膜層(或是多層膜層)的總深度與蝕刻之后所形成的結(jié)構(gòu)(例如接觸窗開(kāi)口)的寬度的比值。因此，藉由降低所欲形成的結(jié)構(gòu)的寬度，可以增加組件密度，進(jìn)而使得深寬比也隨之提升。
此外，許多現(xiàn)有習(xí)知的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗制程會(huì)使用低介電常數(shù)(low-k)的膜層及其它的保護(hù)層。由于這些低介電常數(shù)的膜層及其它的保護(hù)層的膜厚較厚，因此會(huì)使得自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗制程的深寬比隨之增加。例如，現(xiàn)有習(xí)知的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗制程包括有氮化硅頂蓋層與氮化硅間隙壁，且在蝕刻過(guò)程中，此二膜層是用來(lái)保護(hù)閘極結(jié)構(gòu)，其中氮化硅頂蓋層(頂蓋層)的厚度一般是大于1000埃。在進(jìn)行蝕刻制程以形成自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口的過(guò)程中，基于蝕刻選擇性的控制以及對(duì)于閘極結(jié)構(gòu)的保護(hù)，使用膜厚較厚的保護(hù)層是必要的。
在現(xiàn)有習(xí)知的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗制程中，較高的深寬比亦會(huì)降低微影蝕刻的有效制程窗尺寸(Effective Lithography Window)，進(jìn)而使得自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗制程更為復(fù)雜。
由此可見(jiàn)，上述現(xiàn)有的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)及形成方法仍存在有諸多的缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決現(xiàn)有的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)及形成方法的缺陷，相關(guān)廠商莫不費(fèi)盡心思來(lái)謀求解決之道，但長(zhǎng)久以來(lái)一直未見(jiàn)適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展完成，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問(wèn)題。
因此，由上述可知，目前亟待一個(gè)能夠降低自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗制程的深寬比，并提升微影蝕刻的制程窗尺寸的方法。
有鑒于上述現(xiàn)有的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)及形成方法存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造多年豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)知識(shí)，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)及形成方法，能夠改進(jìn)一般現(xiàn)有的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)及形成方法，使其更具有實(shí)用性。經(jīng)過(guò)不斷的研究、設(shè)計(jì)，并經(jīng)反復(fù)試作樣品及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實(shí)用價(jià)值的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的形成方法存在的缺陷，而提供一種新的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口與無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的形成方法，以降低接觸窗開(kāi)口的深寬比，以使接觸窗開(kāi)口的蝕刻制程的有效制程窗尺寸提高，從而更加適于實(shí)用，且具有產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。
本發(fā)明的另一目的在于，克服現(xiàn)有的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口結(jié)構(gòu)存在的缺陷，提供一種自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口與無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是使觸窗開(kāi)口的深寬比降低，進(jìn)而使使接觸窗開(kāi)口的蝕刻制程的有效制程窗尺寸提高。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗(Self-Aligned Contact，SAC)開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的形成方法，其包括以下步驟在一基底中形成一淺溝渠隔離(Shallow Trench Isolation，STI)結(jié)構(gòu)，以定義出一主動(dòng)區(qū)；在該基底上形成包含有一氧化物頂蓋層的一閘極結(jié)構(gòu)，且該閘極結(jié)構(gòu)是與該淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)及該主動(dòng)區(qū)垂直；在該閘極結(jié)構(gòu)的一側(cè)壁上形成一氧化物間隙壁；在該基底上形成一共形的襯層，以覆蓋該閘極結(jié)構(gòu)、該氧化物間隙壁與該淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)；在該基底上形成一層間介電層(Inter-LayerDielectric，ILD)，以覆蓋該共形的襯層；以及圖案化該層間介電層，以定義出一自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
前述的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的形成方法，其中所述的襯層包括由多數(shù)層襯層所構(gòu)成。
前述的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的形成方法，其中所述的該些襯層包括一第一襯層，且該第一襯層至少包括由一氮化硅層與一氮氧化硅層所組成的族群。
前述的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的形成方法，其中所述的該些襯層包括一第二襯層，且該第二襯層位于該第一襯層與該氧化物頂蓋層之間，而且該第二襯層是由氧化硅所構(gòu)成。
前述的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的形成方法，其中所述的氧化物頂蓋層是由一氧化硅層所構(gòu)成前述的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的形成方法，其中所述的間隙壁是由氧化硅所構(gòu)成。
前述的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的形成方法，其更包括蝕刻該層間介電層，以形成該自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口。
前述的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的形成方法，其中所述的蝕刻該層間介電層，以形成該自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口包括對(duì)該層間介電層使用一蝕刻氣體，且該蝕刻氣體至少包括由一C4F6/O2/Ar混合物與一C5F8/CH2F2混合物所組成的族群。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還采用以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗(Self-Aligned Contact，SAC)開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)，其包括一基底；一淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)(ShallowTrench Isolation，STI)，是形成于該基底中，以定義出一主動(dòng)區(qū)；一閘極結(jié)構(gòu)，其具有一氧化物頂蓋層，該閘極結(jié)構(gòu)是形成于該基底上，且與該淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)及該主動(dòng)區(qū)垂直；一氧化物間隙壁，位于該閘極結(jié)構(gòu)的一側(cè)壁上；一共形的襯層，位于該基底上，且覆蓋該閘極結(jié)構(gòu)、該氧化物間隙壁與該淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)；以及一層間介電層(Inter-Layer Dielectric，ILD)，位于該基底上，且覆蓋該襯層，而且該層間介電層是被蝕刻，以定義出一自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
前述的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)，其中所述的襯層包括由多數(shù)層襯層所構(gòu)成。
前述的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)，其中所述的該些襯層包括一第一襯層，且該第一襯層至少包括由一氮化硅層與一氮氧化硅層所組成的族群。
前述的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)，其中所述的該些襯層包括一第二襯層，且該第二襯層位于該第一櫬層與該氧化物頂蓋層之間，而且該第二襯層包括氧化硅層。
前述的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)，其中所述的氧化物頂蓋層是由一氧化硅層所構(gòu)成。
前述的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)，其中所述的間隙壁是由氧化硅所構(gòu)成。
前述的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)，其中所述的層間介電層是被蝕刻，以形成該自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還采用以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗(Self-Aligned Contact，SAC)開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的形成方法，其包括以下步驟在一基底中形成一淺溝渠隔離(Shallow Trench Isolation，STI)結(jié)構(gòu)，以定義出一主動(dòng)區(qū)；在該基底上形成包含有一氧化物頂蓋層的一閘極結(jié)構(gòu)，且該閘極結(jié)構(gòu)是與該淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)及該主動(dòng)區(qū)垂直，而且該氧化物頂蓋層包括氧化硅；在該閘極結(jié)構(gòu)的至少一側(cè)壁上形成一氧化硅間隙壁；在該基底上形成一共形的襯層，以覆蓋該閘極結(jié)構(gòu)、該氧化物間隙壁與該淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)，且該共形的襯層至少包括由一氮化硅層與一氮氧化硅層所組成的族群；在該基底上形成一層間介電層(Inter-Layer Dielectric，ILD)，以覆蓋該襯層；以及圖案化該層間介電層，以定義出一自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
前述的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的形成方法，其更包括蝕刻該層間介電層，以形成該自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口。
前述的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的形成方法，其中蝕刻該層間介電層，以形成該自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口包括對(duì)該層間介電層使用一蝕刻氣體，且該蝕刻氣體至少包括由一C4F6/O2/Ar混合物與一C5F8/CH2F2混合物所組成的族群。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。由以上技術(shù)方案可知，為了達(dá)到前述發(fā)明目的，本發(fā)明的主要技術(shù)內(nèi)容如下廣義的說(shuō)，本發(fā)明是藉由提供一種可以降低深寬比的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗制程來(lái)滿足上述的需求。在一實(shí)施例中，是在進(jìn)行蝕刻制程中，藉由使用一層膜厚較薄的保護(hù)層(或是多層保護(hù)層)來(lái)保護(hù)閘極結(jié)構(gòu)，以使深寬比降低。以下是舉出本發(fā)明的數(shù)個(gè)實(shí)施例來(lái)加以說(shuō)明。
本發(fā)明提出一種自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗(Self-Aligned Contact，SAC)開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的形成方法。在此方法中，是先在基底中形成淺溝渠隔離(Shallow Trench Isolation，STI)結(jié)構(gòu)，以定義出主動(dòng)區(qū)。然后，在基底上形成包含有氧化物頂蓋層的閘極結(jié)構(gòu)，且該閘極結(jié)構(gòu)是與淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)及主動(dòng)區(qū)垂直。之后，在閘極結(jié)構(gòu)的至少一側(cè)壁上形成氧化物間隙壁。接著，在基底上形成共形的襯層，以覆蓋閘極結(jié)構(gòu)、氧化物間隙壁與淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)。繼之，在基底上形成層間介電層(Inter-Layer Dielectric，ILD)，以覆蓋共形的襯層。然后，圖案化層間介電層，以定義出自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口。在一實(shí)施例中，層間介電層是被蝕刻，以形成自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口。
在一實(shí)施例中，氧化物間隙壁與氧化物頂蓋層是由氧化硅所構(gòu)成，而共形的襯層是由氮化硅或是氮氧化硅所構(gòu)成。在一實(shí)施例中，是使用C4F6/O2/Ar混合物與C5F8/CH2F2混合物來(lái)蝕刻層間介電層。
在一實(shí)施例中，上述的襯層包括由多數(shù)層襯層所構(gòu)成。在一實(shí)施例中，這些襯層包括第一襯層，且該第一襯層至少包括由氮化硅層與氮氧化硅層所組成的族群。另外，這些襯層也包括第二襯層，且該第二襯層位于第一櫬層與氧化物頂蓋層之間，而且該第二襯層是由氧化硅所構(gòu)成。
本發(fā)明還提出一種自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括基底與淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)，且該淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)是形成于基底中，以定義出主動(dòng)區(qū)。此外，具有氧化物頂蓋層的閘極結(jié)構(gòu)是形成于基底上，且與淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)及主動(dòng)區(qū)垂直。另外，該結(jié)構(gòu)更包括氧化物間隙壁，其位于閘極結(jié)構(gòu)的一側(cè)壁上。此外，共形的襯層是形成于基底上，且覆蓋閘極結(jié)構(gòu)、氧化物間隙壁與淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)。另外，層間介電層形成于基底上，且覆蓋襯層。此外，圖案化該層間介電層，以定義出自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口。
借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明在閘極結(jié)構(gòu)以及間隙壁上是覆蓋有氮化硅襯層，以作為保護(hù)層之用，因此閘極頂部的頂蓋層的厚度可以降低，以使自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口與無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的深寬比降低，進(jìn)而可以提高自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口與無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的蝕刻制程的有效制程窗尺寸。
綜上所述，本發(fā)明特殊的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)及形成方法，能夠降低接觸窗開(kāi)口的深寬比，可使接觸窗開(kāi)口的蝕刻制程的有效制程窗尺寸提高，從而更加適于實(shí)用。其具有上述諸多的優(yōu)點(diǎn)及實(shí)用價(jià)值，并在同類產(chǎn)品及方法中未見(jiàn)有類似的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及方法公開(kāi)發(fā)表或使用而確屬創(chuàng)新，其不論在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、方法或功能上皆有較大的改進(jìn)，在技術(shù)上有較大的進(jìn)步，并產(chǎn)生了好用及實(shí)用的效果，且較現(xiàn)有的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)及形成方法具有增進(jìn)的多項(xiàng)功效，從而更加適于實(shí)用，而具有產(chǎn)業(yè)的廣泛利用價(jià)值，誠(chéng)為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。
上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如后。


圖1是依照本發(fā)明的一實(shí)施例的一種自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口(Self-Aligned Contact，SAC)/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)的上視示意圖。
圖2是在圖1的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)中，由2-2剖面所得的Y方向的剖面示意圖。
圖3是在圖1的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)中，由3-3剖面所得的X方向的剖面示意圖。
圖4是對(duì)圖2的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)個(gè)步驟以形成多層膜層后，所得的剖面示意圖，且其是為在圖1中，由2-2剖面所得的Y方向的剖面示意圖。
圖5是對(duì)圖3的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)個(gè)步驟以形成多層膜層后，所得的剖面示意圖，且其是為在圖1中，由3-3剖面所得的X方向的剖面示意圖。
圖6是依照本發(fā)明一實(shí)施例的一種形成自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)的操作步驟的流程圖。
100自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)102淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)106基底 110主動(dòng)區(qū)112閘極結(jié)構(gòu) 114氧化物頂蓋層120襯層 122間隙壁124層間介電層(ILD)130自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口132無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口600、610、615操作步驟 620、625操作步驟630、635、640操作步驟具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)及形成方法其具體結(jié)構(gòu)、方法、步驟、特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如后。
以下是以數(shù)個(gè)實(shí)施例來(lái)說(shuō)明自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)及形成方法。熟知此技藝者能輕易推知，在未采用部分或是全部的下述說(shuō)明的情況下，本發(fā)明仍可實(shí)施。
由于自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的制程精確性(Accurate)會(huì)直接沖擊到這些位于基底上的組件結(jié)構(gòu)的制程容忍度(Manufacturing Tolerance)，因此自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的制程可說(shuō)是相當(dāng)?shù)闹匾?。在較低的深寬比的情況下，可以增加自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的制程精確性。使用膜厚較薄的保護(hù)層可以降低該深寬比。除此之外，自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的制程更可以增加微影蝕刻的有效制程窗尺寸，進(jìn)而可以簡(jiǎn)化半導(dǎo)體組件的制程。
請(qǐng)參閱圖1～圖5所示，是本發(fā)明的一實(shí)施例的一種自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗(Self-Aligned Contact，SAC)/無(wú)邊界接觸窗結(jié)構(gòu)100的示意圖。其中，圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的上視示意圖；圖2是在圖1中，由2-2剖面所得的Y方向的剖面示意圖；圖3是在圖1中，由3-3剖面所得的X方向的剖面示意圖；圖4是對(duì)圖2的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗/無(wú)邊界接觸窗結(jié)構(gòu)100進(jìn)行數(shù)個(gè)步驟以形成多層膜層后，所得的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是對(duì)圖3的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗/無(wú)邊界接觸窗結(jié)構(gòu)100進(jìn)行數(shù)個(gè)步驟以形成多層膜層后，所得的結(jié)構(gòu)示意圖。
請(qǐng)首先參閱圖1與圖3所示，淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)102是形成于基底106中，以定義出主動(dòng)區(qū)110。而且，閘極結(jié)構(gòu)112亦形成于基底106上。在一實(shí)施例中，閘極結(jié)構(gòu)112是形成于與淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)102及主動(dòng)區(qū)110垂直的方向上。此外，由淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)102所定義出的主動(dòng)區(qū)110是如圖3中所示。
請(qǐng)參閱圖2所示，主動(dòng)區(qū)110是形成于基底106中，其中主動(dòng)區(qū)110的形成方法是可進(jìn)行現(xiàn)有習(xí)知的制程。此外，閘極結(jié)構(gòu)112是形成于基底106上，且氧化物頂蓋層114是形成于閘極結(jié)構(gòu)112上。在一實(shí)施例中，氧化物頂蓋層114是為氧化硅層。
值得一提的是，氧化物頂蓋層114的厚度可以小于500埃左右。在一實(shí)施例中，現(xiàn)有習(xí)知的包含有頂蓋層的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗制程，該頂蓋層的厚度一般是為1000埃以上。因此，相對(duì)于現(xiàn)有習(xí)知的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗制程，該膜厚較薄的氧化物頂蓋層114可以直接降低自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗制程的深寬比。此外，在此所提及的“左右”一詞，是表示位于所提及的參數(shù)的正負(fù)百分之十的范圍內(nèi)。例如，“500埃左右”表示此參數(shù)是位于450埃至550埃的范圍內(nèi)。
請(qǐng)繼續(xù)參閱圖2所示，間隙壁122是形成于閘極結(jié)構(gòu)112的側(cè)壁上。在一實(shí)施例中，間隙壁122是由氧化硅所構(gòu)成。以Y方向的剖面來(lái)看(如圖2所示)，共形的襯層120是覆蓋氧化物頂蓋層114、間隙壁122與主動(dòng)區(qū)110。以X方向的剖面來(lái)看(如圖3所示)，襯層120是覆蓋基底106與淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)102。在一實(shí)施例中，襯層102是為氮氧化硅層與氮化硅層。除此之外，若情況需要，共形的襯層102可以包括一第二共形層(未繪示于圖2中)，該第二共形層可以是氧化硅層或是其它合適的膜層。當(dāng)?shù)诙残螌哟嬖跁r(shí)，該第二共形層可形成于襯層120、閘極結(jié)構(gòu)112與主動(dòng)區(qū)110之間。
在一實(shí)施例中，氧化物頂蓋層114與間隙壁122是由氧化硅所構(gòu)成，且襯層120是為氮化硅層。由于在后續(xù)的蝕刻制程中，是以氧化硅頂蓋層114與共形的氮化硅襯層120共同作為保護(hù)層，來(lái)保護(hù)閘極結(jié)構(gòu)112，所以氧化物頂蓋層114的膜厚相較于現(xiàn)有習(xí)知的頂蓋層的膜厚可以較薄，其中氧化物頂蓋層114的厚度是小于500埃左右，而現(xiàn)有習(xí)知的頂蓋層厚度是為1000埃以上。
請(qǐng)參閱圖4所示，層間介電層(Inter-Layer Dielectric，ILD)124是覆蓋位于氧化物頂蓋層114上的部分襯層120。在一實(shí)施例中，層間介電層124是為氧化硅層。此外，位于主動(dòng)區(qū)110處的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口130是由層間介電層124與襯層120的另一表面所定義出來(lái)的(如圖4所示)。
請(qǐng)參閱圖5所示，層間介電層124是形成于基底106上，且覆蓋位于淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)102上的部分襯層120。此外，位于主動(dòng)區(qū)110處的無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口132是由層間介電層124的另一表面所定義出來(lái)的(如圖5所示)。
請(qǐng)參閱圖6所示，是依照本發(fā)明的一實(shí)施例的一種形成自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗/無(wú)邊界接觸窗結(jié)構(gòu)的操作步驟的流程圖。請(qǐng)參閱圖1、圖2、圖3及圖6所示，在操作步驟610中，是在基底106上形成淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)102，以定義出主動(dòng)區(qū)110，且淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)102的形成方法一般是進(jìn)行離子植入步驟或是其它的現(xiàn)有習(xí)知制程。在操作步驟615中，是在基底106上形成包含有氧化物頂蓋層114的閘極結(jié)構(gòu)112。在一實(shí)施例中，包含有氧化物頂蓋層114的閘極結(jié)構(gòu)112是形成于與淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)102及主動(dòng)區(qū)110垂直的方向上。在操作步驟620中，是在閘極結(jié)構(gòu)112的側(cè)壁上形成間隙壁112，該間隙壁112可以是是氧化硅或是其它合適的材料。
在操作步驟625中，是在基底106上形成共形的襯層120，以覆蓋閘極結(jié)構(gòu)112、淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)102與主動(dòng)區(qū)110。此外，在操作步驟625中，除了形成襯層120之外，還可在襯層120、閘極結(jié)構(gòu)112與主動(dòng)區(qū)110之間形成第二共形的氧化硅層(圖中未示)。
請(qǐng)參閱圖4、圖5及圖6所示，在操作步驟630中，是在基底106上形成層間介電層124，以至少覆蓋部分的襯層120。在操作步驟635中，是圖案化層間介電層124，以在Y方向上定義出自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口130(請(qǐng)參閱圖4所示)，以及在X方向上定義出無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口132(請(qǐng)參閱圖5所示)。在操作步驟640中，是蝕刻層間介電層124，以形成自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口130以及無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口132。舉例來(lái)說(shuō)，是使用蝕刻反應(yīng)氣體來(lái)進(jìn)行層間介電層124的蝕刻，該蝕刻反應(yīng)氣體可以是C4F6/O2/Ar混合物或是C5F8/CH2F2混合物。
當(dāng)使用蝕刻反應(yīng)氣體來(lái)蝕刻層間介電層124時(shí)，氧化硅材質(zhì)對(duì)于氮化硅材質(zhì)的蝕刻選擇性是大于25左右。由于使用較大的蝕刻選擇性來(lái)進(jìn)行蝕刻，所以在主動(dòng)區(qū)110處不會(huì)發(fā)生過(guò)度蝕刻的問(wèn)題，進(jìn)而使得自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口130以及無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口132的側(cè)壁較為垂直。于是，所形成的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口130以及無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口132具有較佳的精確性。
在一實(shí)施例中，襯層120的配置可以增加自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口130以及無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口132的寬度，如此將可以避免高深寬比所造成的蝕刻問(wèn)題，并且藉此提升微影蝕刻的制程窗尺寸。相較于現(xiàn)有習(xí)知的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗制程，由于在進(jìn)行蝕刻制程時(shí)，所形成的共形的襯層120可以與厚度較薄的氧化硅頂蓋層114及間隙壁122共同作為閘極結(jié)構(gòu)112的保護(hù)層，因此氧化物頂蓋層114與間隙壁122的材質(zhì)并不僅限于氮化硅或是氮氧化硅。
熟知此技藝者可以輕易推知，本發(fā)明的實(shí)施方式并不需要全然依照?qǐng)D6中所提及的各個(gè)操作步驟依序進(jìn)行之，且本發(fā)明的實(shí)施方式亦不需要采取圖6中所提及的所有操作步驟來(lái)加以實(shí)施。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗(Self-Aligned Contact，SAC)開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的形成方法，其特征在于其包括以下步驟在一基底中形成一淺溝渠隔離(Shallow Trench Isolation，STI)結(jié)構(gòu)，以定義出一主動(dòng)區(qū)；在該基底上形成包含有一氧化物頂蓋層的一閘極結(jié)構(gòu)，且該閘極結(jié)構(gòu)是與該淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)及該主動(dòng)區(qū)垂直；在該閘極結(jié)構(gòu)的一側(cè)壁上形成一氧化物間隙壁；在該基底上形成一共形的襯層，以覆蓋該閘極結(jié)構(gòu)、該氧化物間隙壁與該淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)；在該基底上形成一層間介電層(Inter-Layer Dielectric，ILD)，以覆蓋該共形的襯層；以及圖案化該層間介電層，以定義出一自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界觸窗開(kāi)口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的形成方法，其特征在于其中所述的襯層包括由多數(shù)層襯層所構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的形成方法，其特征在于其中所述的該些襯層包括一第一襯層，且該第一襯層至少包括由一氮化硅層與一氮氧化硅層所組成的族群。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的形成方法，其特征在于其中所述的該些襯層包括一第二襯層，且該第二襯層位于該第一襯層與該氧化物頂蓋層之間，而且該第二襯層是由氧化硅所構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的形成方法，其特征在于其中所述的氧化物頂蓋層是由一氧化硅層所構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的形成方法，其特征在于其中所述的間隙壁是由氧化硅所構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的形成方法，其特征在于其更包括蝕刻該層間介電層，以形成該自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的形成方法，其特征在于其中所述的蝕刻該層間介電層，以形成該自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口包括對(duì)該層間介電層使用一蝕刻氣體，且該蝕刻氣體至少包括由一C4F6/02/Ar混合物與一C5F8/CH2F2混合物所組成的族群。
9.一種自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗(Self-Aligned Contact，SAC)開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)，其特征在于其包括一基底；一淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)(Shallow Trench Isolation，STI)，是形成于該基底中，以定義出一主動(dòng)區(qū)；一閘極結(jié)構(gòu)，其具有一氧化物頂蓋層，該閘極結(jié)構(gòu)是形成于該基底上，且與該淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)及該主動(dòng)區(qū)垂直；一氧化物間隙壁，位于該閘極結(jié)構(gòu)的一側(cè)壁上；一共形的襯層，位于該基底上，且覆蓋該閘極結(jié)構(gòu)、該氧化物間隙壁與該淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)；以及一層間介電層(Inter-Layer Dielectric，ILD)，位于該基底上，且覆蓋該襯層，而且該層間介電層是被蝕刻，以定義出一自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的襯層包括由多數(shù)層襯層所構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的該些襯層包括一第一襯層，且該第一襯層至少包括由一氮化硅層與一氮氧化硅層所組成的族群。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的該些襯層包括一第二襯層，且該第二襯層位于該第一櫬層與該氧化物頂蓋層之間，而且該第二襯層包括氧化硅層。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的氧化物頂蓋層是由一氧化硅層所構(gòu)成。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的間隙壁是由氧化硅所構(gòu)成。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的層間介電層是被蝕刻，以形成該自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口。
16.一種自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗(Self-Aligned Contact，SAC)開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的形成方法，其特征在于其包括以下步驟在一基底中形成一淺溝渠隔離(Shallow Trench Isolation，STI)結(jié)構(gòu)，以定義出一主動(dòng)區(qū)；在該基底上形成包含有一氧化物頂蓋層的一閘極結(jié)構(gòu)，且該閘極結(jié)構(gòu)是與該淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)及該主動(dòng)區(qū)垂直，而且該氧化物頂蓋層包括氧化硅；在該閘極結(jié)構(gòu)的至少一側(cè)壁上形成一氧化硅間隙壁；在該基底上形成一共形的襯層，以覆蓋該閘極結(jié)構(gòu)、該氧化物間隙壁與該淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)，且該共形的襯層至少包括由一氮化硅層與一氮氧化硅層所組成的族群；在該基底上形成一層間介電層(Inter-Layer Dielectric，ILD)，以覆蓋該襯層；以及圖案化該層間介電層，以定義出一自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的形成方法，其特征在于其更包括蝕刻該層間介電層，以形成該自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的形成方法，其特征在于其中蝕刻該層間介電層，以形成該自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口包括對(duì)該層間介電層使用一蝕刻氣體，且該蝕刻氣體至少包括由一C4F6/02/Ar混合物與一C5F8/CH2F2混合物所組成的族群。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)及形成方法。該形成方法包括先在基底中形成淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)，以定義出主動(dòng)區(qū)；然后，在基底上形成包含有頂蓋層的閘極結(jié)構(gòu)，且閘極結(jié)構(gòu)與淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)及主動(dòng)區(qū)垂直；之后，在閘極結(jié)構(gòu)至少一側(cè)壁上形成氧化物間隙壁；接著，在基底上方形成共形的襯層，以覆蓋閘極結(jié)構(gòu)、氧化物間隙壁與淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)；繼之，在基底上形成層間介電層，以覆蓋共形的襯層；然后圖案化層間介電層，以定義出自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口。本發(fā)明還揭露了自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口/無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的結(jié)構(gòu)。其使閘極頂部頂蓋層厚度降低，使自行對(duì)準(zhǔn)接觸窗開(kāi)口與無(wú)邊界接觸窗開(kāi)口的深寬比降低，而可提高蝕刻制程有效制程窗尺寸。
文檔編號(hào)H01L21/8234GK1549306SQ200310115240
公開(kāi)日2004年11月24日 申請(qǐng)日期2003年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月9日
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