專利名稱：形成自對(duì)準(zhǔn)接觸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造半導(dǎo)體器件的方法，特別涉及形成DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)的自對(duì)準(zhǔn)接觸的方法。
DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)的高集成化導(dǎo)致存儲(chǔ)器單元節(jié)距尺寸減小。因此，在吉比特(Gigabit)DRAM和更小的DRAM的制造工藝中保證未對(duì)準(zhǔn)的裕度(margin)是極為重要的。
由于光刻技術(shù)和腐蝕技術(shù)的限制，最重要和最困難的是在形成存儲(chǔ)器單元的過程中確保存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)(node)接觸與柵電極、位線和存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)的未對(duì)準(zhǔn)裕度。
參照

圖1A，在半導(dǎo)體襯底10上形成淺溝槽隔離12，限定有源區(qū)和無源區(qū)。在有源區(qū)上形成導(dǎo)電層(即柵電極)。柵電極有在多晶硅層上層疊多晶硅硅化物層的結(jié)構(gòu)。用氮化物間隔層覆蓋柵電極的上表面和兩側(cè)壁。形成第一氧化物層14作為絕緣層，以覆蓋包括溝槽隔離12在內(nèi)的半導(dǎo)體襯底10。
然后，進(jìn)行自對(duì)準(zhǔn)接觸(以下稱為SAC)工藝。亦即，利用接觸孔形成掩模，腐蝕有源區(qū)上的第一氧化物層14，形成焊盤(pad)形成接觸孔。在用多晶硅層填充接觸孔之后，用CMP(化學(xué)機(jī)械研磨)工藝使多晶硅層平面化以與第一氧化物層14共面。結(jié)果，形成與半導(dǎo)體襯底10電連接的存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)接觸焊盤16。同時(shí)在下列工藝中形成使位線與半導(dǎo)體襯底10連接的位線接觸焊盤(未示出)。
參照?qǐng)D1B，在包括存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)接觸焊盤16的第一氧化物層14上形成第二氧化物層18。第二氧化物層由例如厚度約為1000埃的P-TEOS(等離子體四乙氧基氧硅烷)構(gòu)成。利用接觸孔形成掩模，腐蝕第二氧化物層18，以形成位線接觸孔(未示出)。
形成通過位線接觸孔與接觸焊盤電連接的位線20。在包括位線20的第二氧化物層18上順序形成第三氧化物層22.氮化物層24和第四氧化物層。當(dāng)按下列工藝形成電容器介質(zhì)膜時(shí)，產(chǎn)生氧氣，于是氧化位線20。氮化層24可抑制位線20的氧化。第二氧化物層18，第三氧化物層22，氮化物層24和第四氧化物層26的總厚度約為6000埃。
參照?qǐng)D1C，利用接觸孔形成掩模，順序腐蝕第四絕緣層26，氧化物層24，第三絕緣層22和第二絕緣層18直至存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)接觸焊盤16的上表面。于是形成存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)接觸孔27。如果掩模未對(duì)準(zhǔn)，那么在位線與下列工藝中所形成的存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)接觸之間可能產(chǎn)生短路。
參照?qǐng)D1D，在包括上述存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)接觸孔27的第四氧化物層26上形成象存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)高度那樣高的存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)形成導(dǎo)電層。利用存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)形成掩模，構(gòu)圖導(dǎo)電層，形成與存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)接觸焊盤16電連接的存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)30。
當(dāng)腐蝕第二氧化物層18形成位線接觸孔時(shí)，氧化物層的腐蝕厚度相對(duì)較薄(約1000埃)，并且一形成接觸焊盤，就形成位線。因此，對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤并不困難。
可是，在存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)接觸28的腐蝕中，氮化物層的腐蝕厚度較厚(約6000埃)。因此，在對(duì)準(zhǔn)中難以保證未對(duì)準(zhǔn)的存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)。
0.15的節(jié)距要求存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)接觸的頂部在100nm以上和底部在80nm以上。由于考慮到不開孔(not-open)而較厚地(6000埃以上)腐蝕絕緣層并完全地過腐蝕，因而可增加頂部的臨界尺寸。所以，在流行的腐蝕技術(shù)中，存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)接觸與柵電極的未對(duì)準(zhǔn)通常在40nm以下，與位線的未對(duì)準(zhǔn)也在40nm以下，而與存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)在20nm以下。
本發(fā)明的目的在于提供一種形成自對(duì)準(zhǔn)接觸的方法，該方法可抑制由柵電極未對(duì)準(zhǔn)產(chǎn)生的短路失效并保證存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)接觸與存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)的未對(duì)準(zhǔn)裕度。
按照本發(fā)明的目的，在形成晶體管的半導(dǎo)體襯底上形成第一絕緣層。貫穿第一絕緣層，形成與半導(dǎo)體襯底電連接的第一自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤。在包括第一自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤的第一絕緣層上形成第二絕緣層。在第二絕緣層上形成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，用相對(duì)于第二絕緣層有腐蝕選擇性的材料層覆蓋導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。在包括位線的第二絕緣層上形成第三絕緣層。順序腐蝕第三絕緣層和第二絕緣層直至第一自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤的上表面，從而形成第一開口。形成通過第一開口與第一自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤電連接的第二自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤。在包括第二自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤的第三絕緣層上形成第四絕緣層。腐蝕第四絕緣層直至第二自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤的上表面，從而形成第二開口。最后，形成通過第二開口與第二自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤電連接的存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)。
按照本發(fā)明的目的，在形成晶體管的半導(dǎo)體襯底上形成第一絕緣層。貫穿第一絕緣層，形成與半導(dǎo)體襯底電連接的第一自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤。在包括第一自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤的第一絕緣層上形成第二絕緣層。在第二絕緣層上形成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。用相對(duì)于第二絕緣層有腐蝕選擇性的材料層覆蓋導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。用光刻膠圖形作掩模腐蝕第二絕緣層的一部分直至第一自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤的上表面。在該部分中形成自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤。在半導(dǎo)體襯底的整個(gè)表面上形成焊盤形成導(dǎo)電層。使導(dǎo)電層平面化直至材料層的上表面。用光刻膠圖形作掩模構(gòu)圖導(dǎo)電層，形成與第一自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤電連接的第二自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤。在包括第二自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤的第二絕緣層上形成第三絕緣層。腐蝕第三絕緣層直至第二自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤的上表面，從而形成開口。形成通過開口與第二自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤電連接的存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)。
本發(fā)明的自對(duì)準(zhǔn)接觸包括其中形成晶體管的半導(dǎo)體襯底；在半導(dǎo)體襯底上由多層形成的接觸焊盤，接觸焊盤與半導(dǎo)體襯底電連接；和使接觸焊盤絕緣的絕緣層。
結(jié)合附圖通過閱讀下列詳細(xì)說明，將更明了本發(fā)明的上述和其它特征以及各方案。
圖1A-1D是表示沿與字線平行的方向剖取的且用于形成自對(duì)準(zhǔn)接觸的現(xiàn)有方法的工藝步驟的流程圖；圖2A-2F是表示沿與字線平行的方向剖取的且按第一實(shí)施例的用于形成自對(duì)準(zhǔn)接觸方法的工藝步驟的流程圖；圖3A-3F是表示沿與字線平行的方向剖取的且按第二實(shí)施例的用于形成自對(duì)準(zhǔn)接觸方法的工藝步驟的流程圖；圖4是表示沿與位線平行的方向剖取的且按第一實(shí)施例的自對(duì)準(zhǔn)接觸的剖面圖；圖5和圖6是表示沿與位線平行的方向剖取的且按第二實(shí)施例的自對(duì)準(zhǔn)接觸的剖面圖。
下面結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。(第一實(shí)施例)在優(yōu)選實(shí)施例的自對(duì)準(zhǔn)接觸中，在半導(dǎo)體襯底100上形成有源區(qū)和無源區(qū)。在半導(dǎo)體襯底100上多層地形成自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤106和118，以便與有源區(qū)電連接。用絕緣層104、108、116和120使自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤106和118絕緣。
參照?qǐng)D2A，在半導(dǎo)體襯底100上形成限定有源區(qū)和無源區(qū)的溝槽隔離102。在半導(dǎo)體襯底100上的柵電極氧化物層上形成柵電極形成導(dǎo)電層(未示出)。該導(dǎo)電層有在多晶硅層上層疊硅化物層的結(jié)構(gòu)。在導(dǎo)電層上形成氮化物掩模層。利用柵電極形成掩模，順序腐蝕氮化物掩模層和導(dǎo)電層，形成柵電極(未示出)。
在包括柵電極的半導(dǎo)體襯底100上形成氮化物層。深腐蝕氮化物層，在柵電極的兩側(cè)壁上形成柵電極間隔層(未示出)。該柵電極間隔層在形成接觸焊盤的下列工藝中可防止焊盤一柵電極的短路。
在包括柵電極的半導(dǎo)體襯底100上形成用作層間絕緣膜的第一氧化物層104。用光刻膠圖形作掩模，腐蝕柵電極兩側(cè)的第一氧化物層104，形成接觸孔。在包括接觸孔的第一氧化物層104上淀積例如多晶硅層之后，用CMP(化學(xué)機(jī)械研磨)工藝使多晶硅層和第一氧化物層104平面化。然后，形成與半導(dǎo)體襯底100電連接的第一自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤106。氮化物掩模層用作腐蝕中止層。
在包括第一自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤106的第一氧化物層104上形成第二氧化物層108。第二氧化物層108由P-TEOS(等離子體原硅酸四乙酯)構(gòu)成。利用位線接觸孔形成掩模，腐蝕第二氧化物層108直至第一自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤106的上表面，從而形成位線接觸孔(未示出)。
在包括位線接觸孔的第二氧化物層108上順序形成位線形成導(dǎo)電層110和氮化物掩模層111。導(dǎo)電層110有在TiN層上層疊W層或在多晶硅層上層疊硅化物層的結(jié)構(gòu)。氮化物層111由SiN構(gòu)成并在下列工藝中用作腐蝕中止層。
利用位線形成掩模113，順序腐蝕氮化物掩模層111和導(dǎo)電層110，如圖2B所示，形成通過位線接觸與第一自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤106電連接的位線。在包括位線112的第二氧化物層108上形成氮化物層114。用深腐蝕工藝各向異性地腐蝕氮化物層114，在位線112兩側(cè)壁上形成位線間隔層114。該位線間隔層可防止在位線導(dǎo)電層與用下列工藝形成的存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)之間的橋接，并抑制在位線與用下列工藝形成的接觸焊盤之間的絕緣。在包括位線112的第二氧化物層108上形成第三絕緣層116。
參照?qǐng)D2C和圖4，用光刻膠圖形117和掩模111(圖4中未示出)作掩模，順序腐蝕第三氧化物層116和第二氧化物層108直至第一自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤106的上表面。然后，形成接觸孔。通過線(line)型(圖2C中所示)或用光刻膠層圖形作掩模形成接觸孔的接觸型(未示出)實(shí)施使用接觸孔的方法。
用灰化(ashing)工藝去除接觸孔形成掩模117。在用多晶硅層填充接觸孔之后，用CMP工藝使多晶硅平面化直至氮化物掩模層的上表面。然后，如圖2D所示，形成與第一自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤106電連接的第二自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤。
參照?qǐng)D2E，在包括第二自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤118的第三氧化物層116上形成第四氧化物層120。形成厚度為約1000至2000埃的第四氧化物層120。利用接觸形成掩模，腐蝕第四氧化物層120直至第二自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤118的上表面。然后，形成存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)接觸孔121。為了抑制不開口和保證與存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)的未對(duì)準(zhǔn)裕度，用于形成存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)接觸孔121的腐蝕厚度必須將6000埃減至1000-2000埃。
簡(jiǎn)單地說，在優(yōu)選實(shí)施例中用雙層形成自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤。因此，可防止產(chǎn)生由未對(duì)準(zhǔn)同時(shí)形成存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)接觸孔所引起的存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)接觸-位線-柵電極的橋接。并且，絕緣層的腐蝕厚度被減小，以抑制不開口和獲得所要求的接觸的臨界尺寸。結(jié)果，能夠保證與存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)的未對(duì)準(zhǔn)。
參照?qǐng)D2F，在包括存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)接觸孔121的第四絕緣層120上形成存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)形成導(dǎo)電層之后，利用存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)形成掩模腐蝕該導(dǎo)電層。然后，形成與存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)接觸122電連接的存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)124。(第二實(shí)施例)參照?qǐng)D3A，對(duì)位線形成工藝來說，實(shí)施與第一實(shí)施例相同的工藝，因此在第二實(shí)施例中省略其說明。
在包括位線的第二氧化物層208上形成氮化物層214。用深腐蝕工藝各向異性地腐蝕氮化物層214，在位線212的兩側(cè)壁上形成位線間隔層214。
參照?qǐng)D3B和圖5，用上述光刻膠圖形215和氮化物掩模層211作掩模，去除第二氧化物層208直至第一自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤206的上表面，同時(shí)保留用于形成自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤的部分。
參照?qǐng)D3C，在第一自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤206和包括位線212的第二氧化物層208上，形成自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤形成多晶硅層。此后，用CMP工藝使多晶硅層平面化直至氮化物掩模層211的上表面。
參照?qǐng)D3D和圖6，利用自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤形成掩模，去除除與第一自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤206電連接的第二自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤216之外的導(dǎo)電層。
參照?qǐng)D3E，在半導(dǎo)體襯底200的整個(gè)表面上形成第三氧化物層218之后，用CMP工藝使第三氧化層218平面化。在CMP工藝之后，保留在位線212上的第三氧化物層218的厚度在約1000至2000埃的范圍。利用存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)接觸孔形成掩模，腐蝕第三氧化物層218直至第二自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤216的上表面。然后，形成存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)接觸孔219。
參照?qǐng)D3F，在包括上述接觸孔219的第三氧化物層218上形成存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)形成導(dǎo)電層。隨后，利用存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)形成掩模，構(gòu)圖導(dǎo)電層，形成與存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)接觸220電連接的存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)。
在本發(fā)明中用多層形成自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤。因此，接觸與柵電極和位線是自對(duì)準(zhǔn)的，從而防止由未對(duì)準(zhǔn)引起的短路失效。并且，腐蝕厚度被減小同時(shí)腐蝕氧化物層，形成存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)接觸孔，因而可抑制不開口和減小存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)接觸的臨界尺寸。結(jié)果，可保證對(duì)存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)的未對(duì)準(zhǔn)裕度。
具體參照優(yōu)選實(shí)施例已詳細(xì)說明了本發(fā)明，但應(yīng)理解，在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可進(jìn)行各種改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種形成自對(duì)準(zhǔn)接觸的方法，包括下列步驟在形成晶體管的半導(dǎo)體襯底上形成第一絕緣層；貫穿所述第一絕緣層，以形成與所述半導(dǎo)體襯底電連接的第一自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤；在包括所述第一自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤的所述第一絕緣層上形成第二絕緣層；在所述第二絕緣層上形成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，用相對(duì)于所述第二絕緣層有腐蝕選擇性的材料層覆蓋所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)；在包括所述位線的所述第二絕緣層上形成第三絕緣層；順序腐蝕所述第三絕緣層和所述第二絕緣層直至所述第一自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤的上表面，從而形成第一開口；形成通過所述第一開口與所述第一自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤電連接的第二自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤；在包括所述第二自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤的所述第三絕緣層上形成第四絕緣層；腐蝕所述第四絕緣層直至所述第二自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤的上表面，從而形成第二開口；以及形成通過所述第二開口與所述第二自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤電連接的存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述第一、所述第二、所述第三和所述第四絕緣層由氧化物構(gòu)成和所述材料層由氮化硅構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述第四絕緣層的厚度形成為約1000至2000埃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)是位線。
5.一種形成自對(duì)準(zhǔn)接觸的方法，包括下列步驟在形成晶體管的半導(dǎo)體襯底上形成第一絕緣層；貫穿所述第一絕緣層，以形成與所述半導(dǎo)體襯底電連接的第一自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤；在包括所述第一自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤的所述第一絕緣層上形成第二絕緣層；在所述第二絕緣層上形成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，用相對(duì)于所述第二絕緣層有腐蝕選擇性的材料層覆蓋所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)；用光刻膠圖形作掩模腐蝕所述第二絕緣層的一部分直至所述第一自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤的上表面，在所述部分中形成自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤；在所述半導(dǎo)體襯底的整個(gè)表面上形成焊盤形成導(dǎo)電層；使所述導(dǎo)電層平面化直至所述材料層的上表面；用光刻膠圖形作掩模構(gòu)圖所述導(dǎo)電層，形成與所述第一自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤電連接的第二自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤；在包括所述第二自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤的所述第二絕緣層上形成第三絕緣層；腐蝕所述第三絕緣層直至所述第二自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤的上表面，從而形成開口；以及形成通過所述開口與所述第二自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤電連接的存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)。
6.一種自對(duì)準(zhǔn)接觸，該自對(duì)準(zhǔn)接觸包括其中形成晶體管的半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上所形成的具有多層的接觸焊盤，接觸焊盤與所述半導(dǎo)體襯底電連接；和使所述接觸焊盤絕緣的絕緣層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的自對(duì)準(zhǔn)接觸，其特征在于，所述接觸焊盤是由雙層形成的。
全文摘要
一種形成自對(duì)準(zhǔn)接觸的方法,包括:在包括第一自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤的第一絕緣層上形成第二絕緣層,在第二絕緣層上形成導(dǎo)電結(jié)構(gòu),在導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的兩側(cè)壁形成第二自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤。用相對(duì)于第二絕緣層有腐蝕選擇性的材料層覆蓋導(dǎo)電結(jié)構(gòu),第二與第一自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤電連接。于是,用雙層形成了自對(duì)準(zhǔn)接觸焊盤。因此可防止由未對(duì)準(zhǔn)引起的短路失效,并且保證與存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)的未對(duì)準(zhǔn)裕度。
文檔編號(hào)H01L21/28GK1244727SQ99109620
公開日2000年2月16日 申請(qǐng)日期1999年7月1日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月6日
發(fā)明者林炳俊 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社