[發明專利]一種簡化存儲器中字線介電質膜刻蝕成型工藝的方法

有效

• 申請號: 201210375725.X
• 申請日: 2012-10-08
• 公開（公告）號: CN102915959A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 黃海;張瑜;黃君
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L21/311
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 竺路玲

技術領域

本發明涉及半導體器件的制備工藝，確切的說，是涉及到一種簡化存儲器中字線介電質膜刻蝕成型的工藝方法。

背景技術

如圖1所示，在存儲器中，字線的功能非常重要，一個存儲單元的大致結構如圖所示，字線1將晶體管3的柵極連接起來，通過對存儲單元進行選擇性的開啟和關閉，來控制電容2的充電及放電。再如圖2所示，為存儲器的基本原理圖，通過字線1的高、低電平來控制晶體管2的開關，從而實現了對晶體管開關的控制。

現有的字線介電質膜刻蝕成型工藝如圖3A-3F所示，如圖3A所示，先在介電質膜4和通孔刻蝕停止層（Contact?etch?stop?layer，簡稱CESL，亦稱作接觸孔刻蝕阻擋層?）中刻蝕出通孔5，并在通孔5的底部暴露出柵極上表面的一部分金屬硅化物，然后在包括通孔50的介電質膜4上旋涂一層填充材料層（其具有與抗反射膜類似的成分，有良好的孔洞填充能力，可以視為一種抗反射膜）19，并使其固化。其中，用于形成填充材料層19的填充材料還填充在通孔5內部，之后通過回蝕的方法去除介電質膜4上方的填充材料層19，同時也會一并將通孔5上部的一部分填充材料回蝕掉而保留下部的填充材料，因此位于通孔5內其下部的余下的填充材料的上表面低于介電質膜4的上表面，換言之，通孔5內剩余填充材料與介電質膜4的上表面之間形成高度落差。其后，再在介電質膜4上方旋涂一層底部抗反射膜20，此間用于形成底部抗反射膜20的一部分材料填充在通孔5的上部，然后再在抗反射膜20上旋涂光刻膠層21，并通過在曝光顯影工藝來定義光刻膠層21中的字線圖形。最后刻蝕介電質膜4，而后對介電質膜4表面剩余的光刻膠，剩余的底部抗反射層以及通孔5內剩余的填充材料19等進行灰化工藝加以去除，以形成溝槽9，溝槽9和接觸孔5相連通。

顯而易見的是，現有的技術方案工序較為復雜，體現在需要先旋涂填充材料而后又要回蝕，然后在形成光刻膠層之前，還需要旋涂了兩次抗反射材料，較多的工序導致成本顯著升高，而且產品的良率在復雜的工藝環境下更容易下降。因此如果能對整個流程進行適當的優化，則可以節省生產成本，提高效率。

發明內容

本發明提供一種簡化存儲器中字線介電質膜刻蝕成型工藝的方法，包括以下步驟：步驟一，在一半導體襯底上形成半導體元件，以及在所述半導體元件的上方形成一通孔刻蝕停止層，并進一步在所述通孔刻蝕停止層上方形成一層介電質膜；步驟二，依次在所述介電質膜和通孔刻蝕停止層中實施刻蝕以形成對準半導體元件的柵極的通孔；步驟三，涂覆一層底部抗反射涂層覆蓋在所述介電質膜的上方，所述底部抗反射涂層同時覆蓋在通孔上并且用于形成底部抗反射涂層的抗反射材料還進入到每個通孔的較上部以形成一個上部填充物而沒有填充在通孔的下部；步驟四，在底部抗反射涂層之上再涂覆一層光刻膠層，并通過光刻工藝至少形成光刻膠層中的字線開口圖形；?步驟五，利用所述光刻膠層作為掩膜，刻蝕掉所述底部抗反射涂層暴露在字線開口圖形中的部分和所述的上部填充物，并對在包括形成了所述通孔的區域的區域中的所述介電質膜實施刻蝕，以形成位于所述介電質膜頂部的并連接到通孔的字線溝槽。

上述的方法，在步驟四的光刻步驟中，用于形成所述光刻膠層中的字線開口圖形的顯影液只與光刻膠層發生反應而不與底部抗反射涂層發生反應。

上述的方法，在形成底部抗反射涂層的步驟中，在旋涂抗反射涂層時，控制半導體襯底的旋轉速度和抗反射材料所處環境的溫度值，使得用于形成底部抗反射涂層的抗反射材料僅進入到通孔的較上部以形成所述的上部填充物而不進入到通孔的下部，從而在通孔的下部形成一個空腔。

上述的方法，步驟五之后，在所述通孔中填充金屬形成栓塞，及在所述字線溝槽中填充金屬形成金屬字線互連結構，以使所述字線互連結構通過所述栓塞電性連接到所述的柵極上。

上述的方法，在步驟五之后，以及在通孔、字線溝槽中填充金屬的步驟之前，還包括移除余下的底部抗反射涂層、光刻膠層的步驟。

上述的方法，步驟二的刻蝕過程中所形成的聚合物附著在通孔的頂部的內壁上，可以使得通孔頂部稍微縮口，因此在步驟三的旋涂底部抗反射涂層時，抗反射材料僅填充了通孔的上部，而在通孔下部形成空腔。

上述的方法，在步驟五之后，還包括將刻蝕反應過程中形成的聚合物與余下的底部抗反射涂層、光刻膠層一起移除掉的步驟。