專利名稱：高縱橫比觸點(diǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體及半導(dǎo)體制造方法。更特定來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及絕緣層中的高 縱橫比開(kāi)口及用于形成高縱橫比開(kāi)口的等離子蝕刻方法。
背景技術(shù)：
在形成諸如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)等半導(dǎo)體裝置期間，使用絕緣層來(lái) 電分離導(dǎo)體層。通常要求半導(dǎo)體層通過(guò)絕緣層中的開(kāi)口相互連接。此類開(kāi)口通常稱 為接觸孔(即，通過(guò)絕緣層延伸到有源裝置區(qū)域的開(kāi)口)或通孔(即，通過(guò)絕緣層 在兩個(gè)導(dǎo)電層之間延伸的開(kāi)口)。
開(kāi)口的輪廓尤其重要，從而使其在所述接觸孔或通孔提供有或填充有導(dǎo)電材料 時(shí)展示出特定的特性。隨著裝置的最小特征尺寸減小，需要增大開(kāi)口的縱橫比(深 度與寬度的比)。然而，隨著縱橫比增大，可發(fā)生一種稱作"扭曲"的現(xiàn)象。當(dāng)開(kāi) 口的蝕刻前端開(kāi)始從垂直于半導(dǎo)體襯底表面的位置偏離時(shí)發(fā)生扭曲，例如，可能會(huì) 形成螺旋形狀的幵口。關(guān)于高縱橫比(HAR)開(kāi)口的扭曲現(xiàn)象的問(wèn)題在于，扭曲因 增大了有源裝置區(qū)域之間的距離且因增大了用導(dǎo)電材料填充觸點(diǎn)的難度而使觸點(diǎn)的 功效降低。同樣，在HAR蝕刻方法中需要一種針對(duì)扭曲現(xiàn)象的合適解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例包含一種用具有至少百分之五十(50)氦(He)的流速(立方厘 米每分鐘(sccm))的第一氣體蝕刻劑蝕刻絕緣層的方法。根據(jù)本發(fā)明，可通過(guò)使 用本發(fā)明中描述的第一氣體蝕刻劑來(lái)減少高縱橫比觸點(diǎn)(HARC)的扭曲現(xiàn)象。在其 它實(shí)施例中，用于蝕刻高縱橫比觸點(diǎn)的第一氣體蝕刻劑是Ar與He的混合物。在一 個(gè)實(shí)施例中，第一氣體蝕刻劑可以是約百分之九十(90)的He與約百分之十(10) 的Ar的混合物。在又一實(shí)施例中，所述第一氣體蝕刻劑為He。
本文中使用的術(shù)語(yǔ)"高縱橫比觸點(diǎn)"(HARC)包含絕緣層中具有針對(duì)約80納 米的深度尺寸的至少15: I的縱橫比(深度與寬度的比)的觸點(diǎn)、開(kāi)口、通孔及/或 溝槽。本文中使用的術(shù)語(yǔ)"絕緣層"包含用于分離導(dǎo)電層的材料。絕緣層的實(shí)例包 含二氧化硅、磷摻雜的二氧化硅或電介質(zhì)，例如，硅酸鹽玻璃、氧化硅、硅垸、正 硅酸四乙酯(TEOS)、聚四氟乙烯(PTFE)或氮化硅。其它例示性材料包含但不限 于固化氫或甲基倍半氧硅烷組合物、由密歇根(Mich.)中部陶氏化工公司(TheDowChemical Company of Midland)制造的諸如SiLK⑧等各種聚亞芳基醚(PAE)聚合物、 由加利福尼亞(Calif.)卡爾斯巴德的舒馬赫(Schumacher of Carlsbad)制造的Velox 或由新澤西(NJ)的莫利斯頓的霍尼韋爾(Honeywell of Morristown)制造的FLARETM。
在高縱橫比觸點(diǎn)的形成期間，可首先使用第二氣體蝕刻劑來(lái)形成具有小于約 15:1的縱橫比的開(kāi)口，所述第二氣體蝕刻劑未必一定含有He，還可含有(例如)氬 (Ar)、氙(Xe)及其組合。隨著縱橫比接近15:1的值，可將第二氣體蝕刻劑的組 合物替換為具有至少百分之五十(50) He的第一氣體蝕刻劑。
在另外的實(shí)施例中，提供一種用重離子的等離子體蝕刻絕緣層以產(chǎn)生開(kāi)口的方 法。 一旦所述開(kāi)口達(dá)到約15:1的縱橫比，將所述重離子替換為輕離子以將所述開(kāi)口 蝕刻到至少20:1的縱橫比。
在另一實(shí)施例中，提供一種用氣體蝕刻劑等離子體蝕刻絕緣層以產(chǎn)生高縱橫比 觸點(diǎn)的方法。此外，所述高縱橫比觸點(diǎn)具有細(xì)長(zhǎng)的對(duì)稱形狀及針對(duì)約80納米的深度 尺寸的至少約15:1的縱橫比。本發(fā)明實(shí)施例還可用于形成具有至少20:1的縱橫比的 高縱橫比觸點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，在絕緣層中形成觸點(diǎn)，其中開(kāi)口允許垂直于所述 絕緣層的軸穿過(guò)開(kāi)口到達(dá)底部而不被開(kāi)口的側(cè)面截?cái)?。此外，所述觸點(diǎn)具有開(kāi)口， 所述開(kāi)口以針對(duì)大于八十(80)納米的深度尺寸的至少20:1的縱橫比界定基本細(xì)長(zhǎng) 的對(duì)稱形狀。在另一實(shí)施例中，所述觸點(diǎn)接納若干層以形成用于存儲(chǔ)器裝置中的電 容器，例如用于隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)或靜態(tài) 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)。
本文中使用的術(shù)語(yǔ)"半導(dǎo)體襯底"或"半導(dǎo)電襯底"被定義為表示任何構(gòu)造， 其中包括半導(dǎo)電材料，其包含但不限于體半導(dǎo)電材料，例如半導(dǎo)電晶片(獨(dú)立的或 以其上包括其它材料的組合形式)，及半導(dǎo)電材料層(獨(dú)立地或以包括其它材料的 組合形式)。本文使用的術(shù)語(yǔ)"襯底"是指包含但不限于本文描述的半導(dǎo)電襯底的任何 支撐結(jié)構(gòu)。本文中使用的術(shù)語(yǔ)"層"涵蓋單數(shù)及復(fù)數(shù)形式，除非另外指明。本文中
使用的術(shù)語(yǔ)"扭曲"或"扭曲現(xiàn)象"是指開(kāi)口的蝕刻前端從垂直于半導(dǎo)體襯底表面 的位置偏離的情形。
應(yīng)了解，第一氣體蝕刻劑及第二氣體蝕刻劑充當(dāng)與反應(yīng)氣體聯(lián)合以蝕刻電介質(zhì) 的惰性氣體。因此，隨著反應(yīng)氣體的添加，第一及第二氣體蝕刻劑的流速(立方厘 米每分鐘(sccm))將被調(diào)節(jié)且同時(shí)使其相關(guān)量保持不變。所述反應(yīng)氣體可以是已 知用于蝕刻的任何氣體材料。本發(fā)明可使用的合適的反應(yīng)氣體的實(shí)例包含溴化氫 (HBr)、氯化物(Cl2)、四氟化碳(CF4)、氟代甲垸(CHF3)等。應(yīng)了解，對(duì)反 應(yīng)氣體的選定可由將要蝕刻的襯底以及蝕刻方法的物理參數(shù)(例如，功率、壓力、 溫度等)來(lái)確定。
應(yīng)了解，蝕刻材料的所有百分比值均為流速百分比。例如，第一氣體蝕刻劑具 有至少百分之五十(50)的氦(He)將意味著在流入到等離子反應(yīng)器中的氣體中， 所述立方厘米每分鐘(sccm)的百分之五十(50)是He。


圖1圖解說(shuō)明一種圖解說(shuō)明所述扭曲現(xiàn)象的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖2及圖3是顯示所述扭曲現(xiàn)象的圖片。
圖4是提供用氣體蝕刻劑形成的開(kāi)口的關(guān)于He與Ar的比的扭曲數(shù)據(jù)的圖形。 圖5圖解說(shuō)明在執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)蝕刻方法實(shí)施例之后所得的結(jié)構(gòu)的實(shí)施 例剖視圖。
圖6是顯示在執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的蝕刻方法之后的一個(gè)所得結(jié)構(gòu)實(shí)施例的圖片。
圖7圖解說(shuō)明適合用于本發(fā)明實(shí)施例的等離子產(chǎn)生裝置的一般圖形。
圖8圖解說(shuō)明具有存儲(chǔ)器裝置的系統(tǒng)，其中可使用根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)施例的開(kāi)□。
具體實(shí)施例方式
本文中的圖式遵循這樣的編號(hào)慣例其中第一個(gè)或前幾個(gè)數(shù)字對(duì)應(yīng)于圖式編號(hào)， 且剩下的數(shù)字指明圖中的元件或組件。不同圖式之間的類似元件或組件可通過(guò)使用
類似數(shù)字來(lái)指明。例如，在圖1中110可指示元件"10"，且在圖2中類似的元件 可指示為210。同樣顯而易見(jiàn)的是，圖式上的比例不表示其中所圖解說(shuō)明的各種元件 的精確尺寸。
由于扭曲現(xiàn)象，產(chǎn)生具有大于15: 1的縱橫比的高縱橫比觸點(diǎn)(HARC)已被 證明是困難的。圖1提供對(duì)扭曲現(xiàn)象的圖解說(shuō)明。如圖中所圖解說(shuō)明，電子101將 主要穿透界定開(kāi)口 104的絕緣層114的開(kāi)口頂部103附近處，而正離子102將到達(dá) 開(kāi)口底部105。這就是導(dǎo)致開(kāi)口頂部103帶負(fù)電荷而開(kāi)口 104底部105帶正電荷的原 因。處于開(kāi)口底部105處的電荷將形成被排斥到開(kāi)口 104側(cè)面106的離軸離子。
另外，由于光刻或聚合體裝載，開(kāi)口 104頂部103的較小不對(duì)稱還可致使開(kāi)口 104頂部103處不對(duì)稱的電荷分布，從而導(dǎo)致入射離子102的彎曲。此可進(jìn)而致使開(kāi) 口 104由于到一個(gè)區(qū)域的離子102流量增大而在一個(gè)側(cè)面106上蝕刻得更快。圖2 及圖3中顯示展示扭曲現(xiàn)象(圓周的)的開(kāi)口的其它圖解說(shuō)明。
在接觸孔或通孔蝕刻中，所述方法通常在一開(kāi)始正常蝕刻(例如，沒(méi)有扭曲)， 但在某一縱橫比下，所述蝕刻動(dòng)作開(kāi)始扭曲。在某些情況下，此轉(zhuǎn)變?cè)卺槍?duì)約80(80) 納米的深度尺寸的約為15:1的縱橫比下發(fā)生。在使用重離子(例如，氬(Ar)及氙 (Xe))的蝕刻方法中，扭曲尤其成問(wèn)題，其中蝕刻等離子體具有離子與電子之間 的較大能量差距。所述較大能量差距導(dǎo)致重離子以比等離子體中對(duì)應(yīng)的電子更垂直 的速度到達(dá)開(kāi)口。因此，當(dāng)縱橫比增大到針對(duì)約80納米的深度尺寸的15:1以上時(shí)， 離子開(kāi)始在開(kāi)口底部處聚積。隨著額外的離子繼續(xù)被引入到開(kāi)口中，所述離子由電 場(chǎng)聚集及散開(kāi)，從而致使輪廓變形及蝕刻速率降低。由于蝕刻速率隨著開(kāi)口的縱橫 比的增大而變化，蝕刻速率的降低被稱作"依賴于縱橫比的蝕刻速率"且是開(kāi)口底部處電荷累積的結(jié)果。同樣，如果由于圖案、聚合物或特征不對(duì)稱在電荷累積時(shí)存 在任何不對(duì)稱，則扭曲現(xiàn)象將隨著離子被聚集到特征的一側(cè)而發(fā)生。本發(fā)明實(shí)施例 不限于此實(shí)例中給出的約八十(80)納米的深度尺寸。其它深度尺寸也是可能的，
其中包含大于八十(80)納米的深度尺寸及小于八十(80)納米的深度尺寸。
雖然使用重離子可產(chǎn)生扭曲的開(kāi)口及減小的蝕刻速率，但使用重離子的等離子 體蝕刻由于其掩模選擇性在當(dāng)前的等離子體蝕刻方法中繼續(xù)占主導(dǎo)地位。重離子顯 示允許等離子體更有選擇性地蝕刻暴露的絕緣層而不是掩模層的蝕刻選擇性。因此， 盡管在高縱橫比開(kāi)口蝕刻中存在扭曲及蝕刻速率問(wèn)題，掩模選擇性仍然是在等離子 體蝕刻中使用重離子的一個(gè)主要原因。
本發(fā)明實(shí)施例幫助減少扭曲現(xiàn)象及絕緣層中所形成的開(kāi)口的蝕刻速率減小。盡 管常規(guī)上優(yōu)選用重離子在絕緣層中蝕刻高縱橫比開(kāi)口，本發(fā)明實(shí)施例已令人驚訝地 發(fā)現(xiàn)使用來(lái)自較輕的低能量離子的等離子體在通過(guò)絕緣層形成高縱橫比觸點(diǎn)時(shí)可高 度有效地減小或消除扭曲。
雖然不希望受理論限制，但人們相信，使用本發(fā)明的較輕的低能量離子來(lái)蝕刻
約八十(80)納米的深度尺寸下具有至少15:1的縱橫比的開(kāi)口可導(dǎo)致等離子體的離 子與電子之間能量差距的減小。由于所述低能量差距，離子能夠中和開(kāi)口頂部的負(fù) 電荷。此便于更多的離子進(jìn)入到開(kāi)口中。然后通過(guò)電子進(jìn)入開(kāi)口來(lái)中和來(lái)自開(kāi)口底 部的離子的正電荷。隨著額外的離子被引入到開(kāi)口中，所述離子繼續(xù)蝕刻而不被排 斥到開(kāi)口側(cè)面中。因此，對(duì)于具有至少15:1或更大的縱橫比且具有至少八十(80) 納米的深度尺寸的開(kāi)口來(lái)說(shuō)，開(kāi)口的扭曲減小。同樣，隨著縱橫比增大，其不會(huì)伴 隨著影響蝕刻速率的通常的電荷累積而發(fā)生。因此，使用較輕的低能量離子還可消 除依賴于縱橫比的蝕刻速率，從而使蝕刻速率在整個(gè)蝕刻期間幾乎保持恒定。
本文使用的用作等離子體蝕刻劑的較輕的低能量離子包含來(lái)自氦(He)的離子。 在各種實(shí)施例,，使用具有至少百分之五十(50) He的第一氣體蝕刻劑來(lái)蝕刻絕緣 層。結(jié)果是絕緣層中的蝕刻開(kāi)口中可見(jiàn)的扭曲現(xiàn)象的減少。圖4提供在當(dāng)?shù)谝粴怏w 蝕刻劑具有至少百分之五十(50) He時(shí)與第一氣體蝕刻劑主要為Ar時(shí)蝕刻的開(kāi)口 中觀察到的扭曲現(xiàn)象的比較。通過(guò)分析已蝕刻的開(kāi)口從通過(guò)開(kāi)口頂部中央延伸的假 想中央線的偏離來(lái)測(cè)量圖4中的扭曲。如圖中所顯示，與所觀察的主要使用Ar的方 法中的扭曲相比，使用He的方法顯示較小范圍的扭曲且顯示從中央線不大于約四十 (40)納米的扭曲。
在各種實(shí)施例中，可用含有至少百分之五十(50) He的第一氣體蝕刻劑的等離 子體來(lái)蝕刻具有至少15:1的縱橫比的開(kāi)口。如本文中將論述，可使用具有He的其 它氣體來(lái)形成第一氣體蝕刻劑的等離子體。
雖然使用含有至少百分之五十(50) He的第一氣體蝕刻劑產(chǎn)生比不使用He的 方法明顯更少的扭曲，當(dāng)前實(shí)踐中己由于He的較差掩模選擇性而趨向于不使用He。 例如，在第一氣體蝕刻劑中使用He可導(dǎo)致掩模層及絕緣層兩者被蝕刻。為使掩模選擇性問(wèn)題最小化， 一旦開(kāi)始在絕緣層的開(kāi)口中觀察到扭曲現(xiàn)象，本 發(fā)明實(shí)施例即向第一氣體蝕刻劑提供相當(dāng)一部分He。在本發(fā)明實(shí)施例中，通常在絕 緣層中具有至少15:1的縱橫比的開(kāi)口處開(kāi)始觀察到扭曲。通過(guò)在開(kāi)口一到達(dá)至少15:1 的縱橫比時(shí)即向第一氣體蝕刻劑添加He,可將開(kāi)口蝕刻到至少20:1或更大的縱橫比 且具有比不存在He時(shí)更小的扭曲。同樣，由于He僅用于等離子體蝕刻的一部分， 所以減小了氦的較差掩模選擇性的影響。
一個(gè)這樣的實(shí)施例首先使用含有Ar、Xe或其組合的第二氣體蝕刻劑在絕緣層中 蝕刻開(kāi)口，直到所述開(kāi)口具有小于約15:1的縱橫比。應(yīng)了解，所述第二氣體蝕刻劑 還可包含He。然后， 一旦開(kāi)口已到達(dá)小于約15:1的縱橫比，將含有Ar、 Xe或其組 合的第二氣體蝕刻劑替換為含有至少百分之五十(50) He的第一氣體蝕刻劑。然后， 所述蝕刻方法可進(jìn)一步繼續(xù)以產(chǎn)生具有至少20:1的縱橫比的開(kāi)口。
本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)一步包含使用具有He的其它氣體來(lái)形成本發(fā)明的第一氣體蝕 刻劑。此類其它氣體的實(shí)例可選自諸如Ar、 Xe、氪(Kr)、溴(Br)、大碳氟化合 物離子及其組合等氣體。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，可用含有約百分之九十(90) He 及約百分之十(10) Ar的第一氣體蝕刻劑來(lái)蝕刻具有至少15:1的縱橫比的開(kāi)口。這 些額外氣體的選擇可部分地基于將被蝕刻的絕緣層。另外，與He結(jié)合使用的額外氣 體可用于降低產(chǎn)生等離子體所需的活化能量。應(yīng)了解，將He用作第一氣體蝕刻劑的 氣體也是可能的。換句話說(shuō)，在不添加任何額外氣體的情況下將He用作第一氣體蝕 刻劑的氣體是可能的。
另外的實(shí)施例將絕緣層暴露于重離子氣體蝕刻劑的等離子體以將開(kāi)口蝕刻到小 于約15:1的縱橫比。 一旦開(kāi)口的縱橫比約為15:1，將重離子氣體蝕刻劑替換為輕離 子氣體蝕刻劑以將開(kāi)口進(jìn)一步蝕刻到至少20:1的縱橫比。應(yīng)了解，重離子氣體蝕刻 劑包含第一惰性氣體及第一反應(yīng)氣體，且輕離子氣體蝕刻劑包含第二惰性氣體及第 二反應(yīng)氣體。在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一及第二惰性氣體分別由重離子及輕離子構(gòu) 成。第一惰性氣體中的重離子的實(shí)例包含但不限于Ar、 Xe、 Kr、 Br、大碳氟化合 物離子及其組合。第二惰性氣體中的輕離子的實(shí)例包含但不限于He、氖(Ne)、 氯(Cl)及氟(F)離子。在另外的實(shí)施例中，所述第一及第二反應(yīng)氣體分別由重離 子及輕離子構(gòu)成。第一反應(yīng)氣體中的重離子的實(shí)例為Br。第二反應(yīng)氣體中的輕離子 的實(shí)例為Cl。
本發(fā)明的又一實(shí)施例僅使用反應(yīng)氣體來(lái)蝕刻開(kāi)口。所述實(shí)施例將絕緣層暴露于 重離子反應(yīng)氣體蝕刻劑的等離子體以將開(kāi)口蝕刻到小于約15:1的縱橫比。 一旦開(kāi)口 的縱橫比約為15:1，將重離子反應(yīng)氣體蝕刻劑替換為輕離子氣體蝕刻劑以將開(kāi)口進(jìn) 一步蝕刻到至少20:1的縱橫比。應(yīng)了解， 一旦縱橫比由于不存在惰性氣體而達(dá)到約 15:1，即替換整個(gè)蝕刻化學(xué)物。
圖5圖解說(shuō)明絕緣層514中根據(jù)本發(fā)明而產(chǎn)生的開(kāi)口 504。如圖中所示，開(kāi)口 504不會(huì)展示扭曲。特定來(lái)說(shuō)，垂直于絕緣層514的軸530可穿過(guò)開(kāi)口 504而不被開(kāi)口 504的側(cè)面506截?cái)?。同樣，開(kāi)口 504界定具有至少約15:1的縱橫比的基本上細(xì) 長(zhǎng)的對(duì)稱形狀?？筛鶕?jù)本文中描述的方法在絕緣層中形成具有至少20:1的縱橫比的 開(kāi)口 504。
在一個(gè)實(shí)施例中，開(kāi)口 504可以是觸點(diǎn)、通孔或溝槽。在另一實(shí)施例中，開(kāi)口 504是根據(jù)本文中描述的方法產(chǎn)生的具有至少20:1的縱橫比的觸點(diǎn)。在另一實(shí)施例 中，觸點(diǎn)的深度至少為八十(80)納米或更大。在又一實(shí)施例中，開(kāi)口接納若干層 以形成用于存儲(chǔ)器裝置中的電容器。所述存儲(chǔ)器裝置包含晶體管、導(dǎo)線及含納于絕 緣層中的電容器，所述絕緣層具有如本發(fā)明中描述的具有至少20:1的縱橫比的開(kāi)口。 晶體管與電容器通過(guò)導(dǎo)線連接。電容器還可制造為RAM、 DRAM或SRAM電路的 一部分。
另外，圖5顯示將使用來(lái)自根據(jù)本文描述的實(shí)施例產(chǎn)生的第一氣體蝕刻劑520 的等離子體來(lái)蝕刻的襯底組合件510。襯底組合件510包括例示性體襯底材料512， 例如單晶硅。當(dāng)然，也預(yù)期其它材料及襯底，其中包含絕緣體上半導(dǎo)體及其它襯底， 不論其已存在還是即將被研發(fā)出。
可在襯底512上方形成絕緣層514。例示性絕緣層為氧化物，例如TEOS，但也 可以是硅酸鹽玻璃、氧化硅、硅垸、聚四氟乙烯(PTFE)或氮化硅。其它例示性材 料包含但不限于固化氫或甲基倍半氧硅垸組合物、由密歇根(Mich.)中部陶氏化 工公司(The Dow Chemical Company of Midland)制造的諸如SiLK⑧等各種聚亞芳基 醚(PAE)聚合物、由加利福尼亞(Calif.)卡爾斯巴德的舒馬赫(Schumacher of Carlsbad)制造的Velox"TM或由新澤西(NJ)的莫利斯頓的霍尼韋爾(Honeywell of Morristown)制造的FLARE 。在絕緣層514上方沉積掩模層516。例示性掩模材料 為半硬質(zhì)無(wú)定形碳掩模。當(dāng)然，還預(yù)期多層或其它掩模層方法，例如多層掩模處理。 所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)顯而易見(jiàn)，所述結(jié)構(gòu)可用于形成各種裝置或電路，例如 SRAM、 DRAM等。
本文中呈現(xiàn)的實(shí)施例還可用于界定通過(guò)絕緣層到任何下伏材料的高縱橫比開(kāi) 口。同樣，襯底512包含表面區(qū)域507，高縱橫比開(kāi)口 504延伸到所述表面區(qū)域。因 此，開(kāi)口 504為相對(duì)于襯底512的表面區(qū)域507形成互連、電極等提供準(zhǔn)備。例如， 表面區(qū)域507可以是任何含有硅的區(qū)域，例如氮化硅區(qū)域或經(jīng)摻雜硅或經(jīng)摻雜多晶 硅區(qū)域。然而，本發(fā)明無(wú)論如何都不會(huì)限于此類含有硅的區(qū)域，但僅由所附權(quán)利要 求書(shū)限定。此類高縱橫比特征可相對(duì)于用于形成任何數(shù)目的特征(例如，互連層級(jí) 的接觸孔、柵極電極、電容器電極、通孔等)的襯底512的任何表面區(qū)域507 (例如， 氮化硅、金屬互連、金屬硅化物、介電材料)而形成。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，表面區(qū)域507可 以是與襯底512的剩余部分相同或不同的材料。例如，表面區(qū)域507可具有與襯底 512的剩余部分接續(xù)的本質(zhì)。
對(duì)絕緣層514的蝕刻是使用來(lái)自根據(jù)本文實(shí)施例產(chǎn)生的第一氣體蝕刻劑520的 等離子體執(zhí)行的各向異性蝕刻。可利用任何已知的合適的蝕刻裝置來(lái)產(chǎn)生等離子體，例如產(chǎn)品名稱為P5000蝕刻機(jī)的可從應(yīng)用材料(AppliedMaterial)獲得的蝕刻機(jī)，所 述蝕刻機(jī)是美國(guó)專利第4,298,443號(hào)中描述的一種蝕刻設(shè)備，是可從泛林研發(fā)公司 (Lam Research Corporation)獲得的9100 TCP氧化物蝕刻機(jī)或任何其它高密度等離 子體蝕刻機(jī)。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)顯而易見(jiàn)，根據(jù)用于產(chǎn)生等離子體的特殊 蝕刻設(shè)備，用于完成類似目標(biāo)的各種參數(shù)可不同。
舉例來(lái)說(shuō)，圖6提供絕緣層中根據(jù)本發(fā)明形成的不具有可察覺(jué)到的扭曲的開(kāi)口 的圖片。
圖7大體地顯示用于執(zhí)行蝕刻的說(shuō)明性蝕刻反應(yīng)器750。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，這是表示整 個(gè)系統(tǒng)的例示圖，盡管僅顯示了系統(tǒng)的幾個(gè)組件?？衫靡愿鞣N配置并入許多元件 的各種系統(tǒng)。為產(chǎn)生等離子體720，向說(shuō)明性等離子體產(chǎn)生器750提供根據(jù)本發(fā)明的 氣體。在一個(gè)實(shí)施例中，將含有至少百分之五十(50) He的氣體提供給等離子體產(chǎn) 生設(shè)備750。
說(shuō)明性蝕刻反應(yīng)器750包含經(jīng)由電容767連接到RF偏壓源765的經(jīng)供電電極 760，所述經(jīng)供電電極上放置有具有將被蝕刻的絕緣層的半導(dǎo)體襯底。此外，RF源 766連接到用于在室770中產(chǎn)生等離子體720的元件，例如，線圈。離子鞘756形成 于等離子體720與經(jīng)供電電極760之間。當(dāng)半導(dǎo)體襯底764定位于說(shuō)明性等離子體 產(chǎn)生設(shè)備750內(nèi)時(shí)，根據(jù)可形成圖5的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例來(lái)蝕刻絕緣層。所利用的電源 766可以是任何合適的電源，其中包含RF產(chǎn)生器、微波產(chǎn)生器等。顯而易見(jiàn)，可使 用任何等離子體蝕刻系統(tǒng)。
本發(fā)明實(shí)施例還可包含基于處理器的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)并入根據(jù)本文描述的方法 實(shí)施例在絕緣層中形成的開(kāi)口。例如，圖8提供基于處理器的系統(tǒng)834的實(shí)施例， 所述系統(tǒng)包含含納于絕緣層中的電容器，所述絕緣層具有根據(jù)本發(fā)明形成的開(kāi)口以 用于存儲(chǔ)器裝置880。如圖8所顯示，系統(tǒng)834還可包含一個(gè)或一個(gè)以上輸入裝置 844，例如，鍵盤、觸摸屏、收發(fā)器、鼠標(biāo)等，所述輸入裝置連接到計(jì)算單元835以 允許用戶輸入數(shù)據(jù)、指令等從而操作計(jì)算單元835。連接到計(jì)算單元835的一個(gè)或一 個(gè)以上輸出裝置846還可提供為系統(tǒng)834的一部分以顯示或以其它方式輸出由處理 器836產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。輸出裝置的實(shí)例包含打印機(jī)、視頻終端、監(jiān)視器、顯示單元 等。
雖然本文中已圖解說(shuō)明及描述了特定實(shí)施例，但所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了 解，經(jīng)計(jì)算以達(dá)到相同結(jié)果的布置可由所顯示的特定實(shí)施例取代。本發(fā)明打算涵蓋 對(duì)本發(fā)明各種實(shí)施例的修改或變化形式。應(yīng)了解，以上說(shuō)明以說(shuō)明性方式而非限定
性方式作出。在審閱以上說(shuō)明后，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將明了上述實(shí)施例的組 合及本文中沒(méi)有明確描述的其它實(shí)施例。本發(fā)明各種實(shí)施例的范圍包含使用以上結(jié) 構(gòu)及方法的其它應(yīng)用。因此，本發(fā)明各種實(shí)施例的范圍應(yīng)參照所附權(quán)利要求書(shū)及歸 屬所述權(quán)利要求書(shū)的等效物的全部范圍來(lái)確定。
在前述詳細(xì)說(shuō)明中，出于簡(jiǎn)化本發(fā)明的目的，將各種特征一起集合在單個(gè)實(shí)施例中。本發(fā)明揭示的此方法不應(yīng)被視為反映本發(fā)明所揭示實(shí)施例打算必須使用比明 確陳述于每一權(quán)利要求項(xiàng)中更多的特征。而是，如以上權(quán)利要求書(shū)所反映，本發(fā)明
主題在于少于單個(gè)所揭示實(shí)施例的所有特征。因此，以上權(quán)利要求書(shū)由此并入到詳 細(xì)說(shuō)明中，其中每一權(quán)利要求項(xiàng)均作為單獨(dú)的實(shí)施例而獨(dú)立存在。
權(quán)利要求
1、一種用于蝕刻絕緣層的方法，其包括將具有至少百分之五十(50)He的第一氣體蝕刻劑供應(yīng)到等離子體蝕刻反應(yīng)器；及將所述絕緣層暴露于所述第一氣體蝕刻劑的等離子體以用所述等離子體蝕刻具有至少15∶1的縱橫比的開(kāi)口。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其包含首先將所述絕緣層暴露于包括Ar、Xe及其組合的第二氣體蝕刻劑以將所述開(kāi)口 蝕刻到小于約15:1的縱橫比。
3、 如權(quán)利要求2所述的方法，其包含一旦所述己蝕刻開(kāi)口的所述縱橫比達(dá)到約15:1，將所述第二氣體蝕刻劑替換為 所述第一氣體蝕刻劑。
4、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述絕緣層為選自由硅酸鹽玻璃、氧化硅、 硅垸及正硅酸四乙酯(TEOS)組成的群組的氧化物。
5、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一氣體蝕刻劑是He與Ar的混合物。
6、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一氣體蝕刻劑為約百分之九十(90) He及約百分之十(10) Ar。
7、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一氣體蝕刻劑為He。
8、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述開(kāi)口包含選自由通孔、觸點(diǎn)及溝槽組成 的群組的開(kāi)口。
9、 一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法產(chǎn)生的觸點(diǎn)，其具有至少20:1的縱橫比且 在絕緣層中具有底部及側(cè)面，且允許垂直于所述絕緣層的軸穿過(guò)所述開(kāi)口到達(dá)底部 而不被所述開(kāi)口的所述側(cè)面截?cái)唷?br> 10、 一種用于蝕刻絕緣層的方法，其包括將等離子體蝕刻反應(yīng)器中的所述絕緣層暴露于重離子氣體蝕刻劑的等離子體， 所述重離子氣體蝕刻劑包括， 第一惰性氣體；及第一反應(yīng)氣體，其用于將開(kāi)口蝕刻到小于約15:1的縱橫比；及 將所述重離子氣體蝕刻劑替換為輕離子氣體蝕刻劑，所述輕離子氣體蝕刻劑包括，第二惰性氣體；及第二反應(yīng)氣體， 一旦所述已蝕刻開(kāi)口的所述縱橫比達(dá)到約15:1，所述第二反 應(yīng)氣體將所述開(kāi)口進(jìn)一步蝕刻到至少20:1的縱橫比。
11、 如權(quán)利要求IO所述的方法，其中所述第一惰性氣體由重離子構(gòu)成且所述第二惰性氣體由輕離子構(gòu)成。
12、 如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述重離子選自包括Ar、 Xe、氪(Kr)、 溴(Br)、大碳氟化合物離子及其組合的群組，且所述輕離子選自包括He、氖(Ne)、 氯(Cl)及氟(F)的群組。
13、 如權(quán)利要求IO所述的方法，其中所述第一反應(yīng)氣體由重離子組成且所述第 二反應(yīng)氣體由輕離子組成。
14、 如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述重離子為Br且所述輕離子為Cl。
15、 一種用于蝕刻絕緣層的方法，其包括將等離子蝕刻反應(yīng)器中的所述絕緣層暴露于重離子反應(yīng)氣體蝕刻劑的等離子體 以將開(kāi)口蝕刻到小于約15:1的縱橫比；及一旦所述已蝕刻開(kāi)口的所述縱橫比達(dá)到約15:1，將所述重離子反應(yīng)氣體蝕刻劑 替換為輕離子反應(yīng)氣體蝕刻劑以將所述開(kāi)口進(jìn)一步蝕刻到至少20:1的縱橫比。
16、 如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述重離子反應(yīng)氣體蝕刻劑為Br且所述 輕離子反應(yīng)氣體蝕刻劑為Cl。
17、 一種用于蝕刻絕緣層的方法，其包括將所述絕緣層暴露于包括Ar、Xe及其組合的氣體蝕刻劑的等離子體以將開(kāi)口蝕 刻到高達(dá)約15:1的縱橫比；及將所述絕緣層暴露于具有至少百分之五十(50) He的氣體蝕刻劑的等離子體以 蝕刻具有至少15:1的縱橫比的開(kāi)口。
18、 如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述絕緣層為選自由硅酸鹽玻璃、氧化硅、 硅院及正硅酸四乙酯(TEOS)組成的群組的氧化物。
19、 如權(quán)利要求17所述的方法，其中用于蝕刻具有至少15:1的縱橫比的所述 開(kāi)口的所述氣體蝕刻劑為He與Ar的混合物。
20、 如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述氣體蝕刻劑為約百分之九十(90) He 及約百分之十(10) Ar。
21、 如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述開(kāi)口包含選自通孔、觸點(diǎn)及溝槽的群 組的開(kāi)口。
22、 一種用于蝕刻絕緣層以產(chǎn)生高縱橫比觸點(diǎn)(HARC)的方法，其包括 將氣體蝕刻劑供應(yīng)到具有所述絕緣層的等離子體蝕刻反應(yīng)器；及 用所述氣體蝕刻劑的等離子體蝕刻所述絕緣層以產(chǎn)生界定基本上細(xì)長(zhǎng)的對(duì)稱形狀且具有至少約15:1的縱橫比的高縱橫比觸點(diǎn)。
23、 如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述高縱橫比觸點(diǎn)具有至少20:1的縱橫比。
24、 如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述氣體蝕刻劑具有至少百分之五十(50)He。
25、 一種蝕刻方法，其包括將氣體蝕刻劑供應(yīng)到等離子體蝕刻反應(yīng)器；用所述氣體蝕刻劑的等離子體蝕刻絕緣層的表面；及形成在所述絕緣層中具有底部及側(cè)面的開(kāi)口，其允許垂直于所述絕緣層的軸穿 過(guò)所述開(kāi)口到達(dá)所述底部而不被所述開(kāi)口的所述側(cè)面截?cái)嗲揖哂兄辽?0:1的縱橫 比。
26、 如權(quán)利要求25所述的方法，其中垂直于所述絕緣層的所述軸與所述側(cè)面之 間的距離小于約四十(40)納米。
27、 如權(quán)利要求25所述的方法，其中與缺少至少百分之五十(50) He的其它 相同蝕刻相比，所述氣體蝕刻劑組合物可有效地增加所述開(kāi)口的產(chǎn)生。
28、 如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述氣體蝕刻劑組合物可在所述開(kāi)口的所 述縱橫比達(dá)到至少15:1時(shí)有效地維持恒定的蝕刻速率。
29、 一種觸點(diǎn)，其包括在絕緣層中具有底部及側(cè)面的開(kāi)口，其允許垂直于所述絕緣層的軸穿過(guò)所述開(kāi) 口到達(dá)所述底部而不被所述開(kāi)口的所述側(cè)面截?cái)?，其中所述開(kāi)口界定具有至少20:1 的縱橫比的基本上細(xì)長(zhǎng)的對(duì)稱形狀。
30、 如權(quán)利要求29所述的觸點(diǎn)，其中所述觸點(diǎn)的深度約為八十(80)納米。
31、 如權(quán)利要求29所述的觸點(diǎn)，其中所述開(kāi)口接納若干層以形成用于存儲(chǔ)器裝 置中的電容器。
32、 如權(quán)利要求31所述的觸點(diǎn)，其中所述電容器被制造為RAM、DRAM或SRAM電路的一部分。
33、 一種觸點(diǎn)，其包括開(kāi)口，其界定具有至少20:1的縱橫比的基本上細(xì)長(zhǎng)的對(duì)稱形狀，所述開(kāi)口通過(guò) 將所述絕緣層暴露于至少50%He的氣體蝕刻劑的等離子體而被蝕刻到絕緣層上。
34、 如權(quán)利要求33所述的觸點(diǎn)，其中具有高達(dá)15:1的縱橫比的所述開(kāi)口通過(guò) 將所述絕緣層暴露于Ar、 Xe或其組合的第二氣體蝕刻劑的等離子體而形成。
35、 一種用于操作蝕刻反應(yīng)器的方法，其包括將具有至少百分之五十(50) He的第一氣體蝕刻劑供應(yīng)到所述蝕刻反應(yīng)器； 供應(yīng)絕緣層；及用所述第一氣體蝕刻劑的等離子體蝕刻在所述絕緣層中具有底部及側(cè)面的開(kāi) 口 ，所述開(kāi)口允許垂直于所述絕緣層的軸穿過(guò)所述開(kāi)口到達(dá)所述底部而不被所述開(kāi) 口的所述側(cè)面截?cái)嗲揖哂兄辽?5:1的縱橫比。
36、 如權(quán)利要求35所述的方法，其包含首先用包括Ar、Xe及其組合的第二氣體蝕刻劑的等離子體將所述開(kāi)口蝕刻到小 于約15:1的縱橫比。
37、 如權(quán)利要求35所述的方法，其包含一旦所述已蝕刻開(kāi)口的所述縱橫比達(dá)到約15:1，用所述第一氣體蝕刻劑來(lái)替換所述第二氣體蝕刻劑。
38、 一種存儲(chǔ)器裝置，其包括 晶體管；導(dǎo)線；及電容器，其中所述晶體管與所述電容器由所述導(dǎo)線連接，且其中所述電容器含 納于具有開(kāi)口的絕緣層中，所述開(kāi)口在所述絕緣層中具有底部及側(cè)面，且允許垂直 于所述絕緣層的軸穿過(guò)所述開(kāi)口到達(dá)所述底部而不被所述開(kāi)口的所述側(cè)面截?cái)嗲揖?有至少20:1的縱橫比。
39、 一種基于處理器的系統(tǒng)，其包括 數(shù)據(jù)輸入裝置；數(shù)據(jù)輸出裝置；處理器，其耦合到所述數(shù)據(jù)輸入及數(shù)據(jù)輸出裝置；及 存儲(chǔ)器裝置，其耦合到所述處理器，其中所述存儲(chǔ)器裝置包含晶體管；導(dǎo)線；及電容器，其中所述晶體管與所述電容器由所述導(dǎo)線連接，且其中所述電容器 含納于具有開(kāi)口的絕緣層中，所述開(kāi)口在所述絕緣層中具有底部及側(cè)面，且允許 垂直于所述絕緣層的軸穿過(guò)所述開(kāi)口到達(dá)所述底部而不被所述開(kāi)口的所述側(cè)面截 斷且具有至少20:1的縱橫比。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種用于通過(guò)將具有至少百分之五十(50)He的第一氣體蝕刻劑供應(yīng)到等離子體蝕刻反應(yīng)器并將絕緣層暴露于所述第一氣體蝕刻劑的等離子體來(lái)蝕刻所述絕緣層以產(chǎn)生具有至少15∶1的縱橫比的開(kāi)口的方法。使用所述第一氣體蝕刻劑可減少絕緣層中具有至少15∶1的縱橫比的開(kāi)口中的扭曲的發(fā)生。
文檔編號(hào)H01L21/311GK101410957SQ200780010481
公開(kāi)日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2007年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月21日
發(fā)明者阿龍·R·威爾遜 申請(qǐng)人:美光科技公司