[發(fā)明專利]設(shè)置頂部刻蝕阻擋層以增加接觸孔刻蝕制程窗口的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110160287.0
• 申請(qǐng)日: 2011-06-15
• 公開（公告）號(hào): CN102420175A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 景旭斌;楊斌;郭明升
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/768
• 分類號(hào): H01L21/768;H01L21/311
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 王敏杰

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體加工工藝，尤其涉及一種設(shè)置頂部刻蝕阻擋層以增加接觸孔刻蝕制程窗口的方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，工藝節(jié)點(diǎn)按比例縮小，其中硅柵與硅柵的間距是整個(gè)工藝集成中對(duì)光刻要求最苛刻的工程之一。為了控制器件短溝道效應(yīng)，側(cè)墻（spacer）的寬度不可能大幅度減薄。目前主流的接觸孔刻蝕工藝一般都使用底部刻蝕停止層，來實(shí)現(xiàn)不同高度差氧化膜的刻蝕，厚度在200~600A不等。這導(dǎo)致留給后續(xù)接觸孔的空間大幅縮小，只能在設(shè)計(jì)要求中規(guī)定不能在硅柵最小間距的地方向上連接觸孔，并給接觸孔工程一個(gè)相對(duì)寬裕的間距空間。當(dāng)然，這類做法犧牲的是增加了芯片面積，提高芯片成本。

儲(chǔ)存電路設(shè)計(jì)對(duì)芯片面積尤為關(guān)切，某些工藝（比如SONOS工藝）不惜犧牲器件速度，通過在硅柵淀積氮化硅，結(jié)合磷硅玻璃（PSG）為金屬前絕緣層，不使用底部刻蝕停止層，單純利用干法刻蝕對(duì)不同氧化膜，氮化膜的刻蝕選擇比，來達(dá)到縮小接觸孔。其中，目前主流的接觸孔刻蝕工藝一般都使用底部刻蝕停止層，來實(shí)現(xiàn)不同高度差氧化膜的刻蝕。通常情況下它的工藝流程如下所列：

步驟a：墊積底部刻蝕停止層：氮化硅（200-600A左右）

步驟b：接觸孔絕緣層成膜，然后對(duì)層間膜CMP

步驟c：接觸孔工程光刻

步驟d：接觸孔工程干法刻蝕，先刻蝕層間膜并停止在底部刻蝕停止層，然后加刻

步驟e：底部刻蝕停止層，最后去膠

步驟f：后續(xù)正常金屬化工程

但是此類工藝存在一個(gè)最大的問題是對(duì)孔干法刻蝕要求太高，工藝窗口相當(dāng)小，不利于大規(guī)模量產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

????本發(fā)明公開了一種設(shè)置頂部刻蝕阻擋層以增加接觸孔刻蝕制程窗口的方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行刻蝕的過程中，若對(duì)硅柵與硅柵的間距進(jìn)行控制，則對(duì)孔干法刻蝕要求太高，且工藝窗口相當(dāng)小，不利于大規(guī)模量產(chǎn)的問題。

????本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種設(shè)置頂部刻蝕阻擋層以增加接觸孔刻蝕制程窗口的方法，其中，

步驟a：在一包含有半導(dǎo)體器件單元的襯底上形成一層間介質(zhì)層，同時(shí)將半導(dǎo)體器件單元所包含的第一柵極和第二柵極覆蓋；

步驟b：在所述介質(zhì)層上淀積一刻蝕阻擋層；

步驟c：在刻蝕阻擋層上旋涂光刻膠，進(jìn)行第一次光刻形成柵極通孔、有源區(qū)通孔、柵極-有源區(qū)通孔的開口圖形；

步驟d：利用開口圖形進(jìn)行第一干法刻蝕，打開刻蝕阻擋層，并刻蝕介質(zhì)層，以形成柵極通孔、有源區(qū)通孔和柵極-有源區(qū)通孔，使所述柵極通孔的底部止于并接觸所述第一柵極；使所述有源區(qū)通孔的底部止于介質(zhì)層中，且不接觸半導(dǎo)體器件單元的有源區(qū)；使所述柵極-有源區(qū)通孔底部的一部分區(qū)域止于并接觸所述第二柵極，同時(shí)使柵極-有源區(qū)通孔底部的另一部分區(qū)域止于介質(zhì)層中，且不接觸半導(dǎo)體器件單元的有源區(qū)；

步驟e：去除光刻膠；

步驟f：第二次在刻蝕阻擋層上旋涂光刻膠，并進(jìn)行第二次光刻，第二次旋涂的光刻膠將所述柵極通孔覆蓋，第二次光刻所形成的開口圖形將所述有源區(qū)通孔和柵極-有源區(qū)通孔露出；

步驟g：利用第二次光刻所形成的開口圖形進(jìn)行第二干法刻蝕，刻蝕掉所述有源區(qū)通孔底部的介質(zhì)層直至源區(qū)通孔止于并接觸部分有源區(qū)，并刻蝕掉所述柵極-有源區(qū)通孔底部止于介質(zhì)層中的一部分區(qū)域下方的介質(zhì)層，直至柵極-有源區(qū)通孔止于并接觸部分有源區(qū)；

步驟h：將第二次旋涂的光刻膠去除。

如上所述的設(shè)置頂部刻蝕阻擋層以增加接觸孔刻蝕制程窗口的方法，其中，所述步驟d之后還包括：進(jìn)行過刻蝕，使所述有源區(qū)通孔和柵極-有源區(qū)通孔的深度均超過所述柵極通孔的深度。

如上所述的設(shè)置頂部刻蝕阻擋層以增加接觸孔刻蝕制程窗口的方法，其中，將所述刻蝕阻擋層的厚度控制在100A到400A之間。

如上所述的設(shè)置頂部刻蝕阻擋層以增加接觸孔刻蝕制程窗口的方法，其中，步驟b中淀積氮化硅以形成所述刻蝕阻擋層。

如上所述的設(shè)置頂部刻蝕阻擋層以增加接觸孔刻蝕制程窗口的方法，其中，所述第一次光刻的精度大于所述第二次光刻的精度。

如上所述的設(shè)置頂部刻蝕阻擋層以增加接觸孔刻蝕制程窗口的方法，其中，所述步驟a之后還包括：對(duì)介質(zhì)層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨平坦化的工藝。

如上所述的設(shè)置頂部刻蝕阻擋層以增加接觸孔刻蝕制程窗口的方法，其中，所述過刻蝕所形成的有源區(qū)通孔和柵極-有源區(qū)通孔的深度是第一干法刻蝕所形成的有源區(qū)通孔和柵極-有源區(qū)通孔的深度的20%。