[發明專利]利用離子植入在介電層形成開口的方法

無效

• 申請號: 01110529.1
• 申請日: 2001-04-10
• 公開（公告）號: CN1379449A
• 公開（公告）日: 2002-11-13
• 發明（設計）人: 楊允魁;張逸明
• 申請（專利權）人: 華邦電子股份有限公司
• 主分類號: H01L21/311
• 分類號: H01L21/311;H01L21/316;H01L21/3065
• 代理公司: 北京集佳專利商標事務所
• 代理人: 王學強

本發明是關于一種半導體制程，特別是關于一種利用離子植入(ion?implantation)，化學氣相蝕刻(chemical?vapor?etching)，和干蝕刻(dry?etching)在介電層(insulator)形成開口(opening)的方法。

在深接觸窗(deep?contact)和深渠溝(deep?trench)和硬罩幕(hardmask)等制程中，需要蝕刻的氧化層(oxide?layer)厚度愈來愈深。但微影制程因分辨率的需求，光阻厚度需降低。若全程均用干蝕刻，因干蝕刻使用電漿，易有因光阻損耗(resist?loss)造成的臨界尺寸損耗(critical?dimension?loss)。此現象由于干蝕刻時，電漿對光阻也產生蝕刻，隨著氧化層厚度增加，也就是蝕刻深度增加，光阻被蝕刻掉的越多，而產生明顯的損耗。圖1A是蝕刻前光阻層的厚度與光阻層開口的形狀和臨界尺寸(critical?dimension)，其中氧化層20位于基底10上，光阻層26位于氧化層20上，光阻層開口24具有直的輪廓(profile)。如圖1B所示，于蝕刻后并于去光阻前的結果，其中氧化層20位于基底10上，而光阻層26位于氧化層20上，當氧化層20為深厚度時，蝕刻時光阻層26損耗，并伴隨著臨界尺寸損耗，蝕刻后于去光阻前，光阻層26損耗明顯，伴隨光阻厚度明顯減少，以及光阻從光阻層和氧化層的開口28處向外緣退縮，使得產生凹凸不平的開口邊緣，不直的輪廓。而于后續的去光阻步驟后，氧化層的開口(未示于圖)的臨界尺寸的損耗明顯。

當光阻過度損耗時更有刻痕(striation)的問題產生。如圖2所示，其所繪示的是公知的蝕刻深的氧化層時，因光阻過度損耗，所造成的蝕刻臨界尺寸損耗和刻痕的問題。其中在基底10上，有一含離子氧化層12位于基底10上，和一未含離子氧化層14位于含離子氧化層12上，并有一氧化層開口18形成于此含離子氧化層12和未含離子氧化層14上，且暴露出此基底10。此氧化層開口18的輪廓不直，有凹凸不平的開口邊緣，有臨界尺寸損耗造成的加大的開口底部直徑，以及刻痕16。

一般而言，當氧化層干蝕刻時，光阻的蝕刻率為800埃/分鐘，對光阻的選擇比為6。若能降低干蝕刻時光阻的蝕刻率，也就是增加干蝕刻時對光阻的選擇比，則可以解決上述的光阻損耗問題。但因干蝕刻含有電漿，其對光阻的選擇比無法有效的增加，所以在蝕刻深的氧化層時，光阻的損耗無法有效的減少。為了增加對光阻的選擇比，可采用部分化學濕蝕刻(chemical?wet?etching)來取代干蝕刻。一般而言，當氧化層蝕刻時，此化學濕蝕刻的光阻蝕刻率為10埃/分鐘，對光阻的選擇比大于80。因此化學濕蝕刻有高的對光阻的選擇比，可減少光阻的損耗，但伴隨而來，化學濕蝕刻的嚴重的側向蝕刻，造成不直的輪廓，無法運用于實際的制程。

有鑒于此，本發明提供一種利用離子植入在介電層形成開口的方法，此介電層包括，例如至少一層介電層，且其上層為未含離子介電層。以離子植入方法減少化學氣相蝕刻的側向蝕刻，而化學氣相蝕刻也對罩幕層有高選擇比。此化學氣相蝕刻取代全部干蝕刻制程的部分蝕刻，因化學氣相蝕刻對罩幕層的蝕刻速率小，而達到減少蝕刻時罩幕層損耗，且避免臨界尺寸損耗和刻痕的問題。

本發明提供的方法為，在一基底上形成一未含離子介電層，在未含離子的介電層形成一罩幕層，此罩幕層具有一開口，暴露部分未含離子的介電層。此未含離子的介電層，例如氧化層。利用此罩幕層，進行一離子植入步驟，植入離子于此開口下的未含離子介電層，形成一離子植入區，此離子植入區深度不超過此未含離子介電層厚度。利用此罩幕層，繼續進行一化學氣相蝕刻步驟，蝕刻此離子植入區。利用此罩幕層，繼續進行一干蝕刻步驟，蝕刻離子植入區下的剩余的此未含離子介電層，以暴露出部分的此基底。然后根據制程需要，去除及不去除二者的罩幕層。

在上述的方法中，其中離子植入區域的化學氣相蝕刻速率大于未含離子介電層的非離子植入區域的速率，因此離子植入區域的化學氣相蝕刻側向蝕刻速率相對降低，使得化學氣相蝕刻的側向蝕刻，有效地被避免。因此離子植入步驟可減少化學氣相蝕刻的側向蝕刻，可以蝕刻出直的輪廓。而且因化學氣相蝕刻對罩幕層的蝕刻速率小，而有高的選擇比，如以此化學氣相蝕刻取代全部干蝕刻制程的部分蝕刻，則可減少蝕刻時罩幕層損耗，避免臨界尺寸損耗和刻痕的問題。

為讓本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合所附圖，作詳細說明：

圖面說明：