用于制作半导体装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于制作半导体装置的方法，该方法超精细地形成深孔接触而不产生开口畸变以及接触孔内的扭曲。用于制作半导体装置的该方法包括步骤：（ａ）通过使用包含Ｘｅ气体的第一刻蚀气体的干法刻蚀，在包含氧化硅的绝缘层３的上部内形成接触孔６，以及（ｂ）通过使用不包含Ｘｅ气体的第二刻蚀气体的干法刻蚀，加深绝缘层３内的接触孔７。优选地该第一刻蚀气体包含通过使用Ｘｅ气体或者Ｘｅ气体及Ａｒ气体的混合气体来稀释刻蚀气体而得到的气体。优选地该第二刻蚀气体包括通过使用Ａｒ气体来稀释刻蚀气体而得到的气体。优选地该刻蚀气体包括碳氟化合物气体和Ｏ↓［２］气体的混合气体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，具体而言涉及用于制作 其中在绝缘层内形成开口的半导体装置的方法。技术背景干法刻蚀工艺已知为形成用于接触的接触孔的工艺，该接触孔将例如DRAM的半导体装置中下层内的布线层与上层内的布线层连接。对 于在氧化硅膜内提供接触孔的干法刻蚀工艺的情形，Ar作为稀释气体 用于改善垂直可加工性以及半导体晶片平面内的均匀性。在最近DRAM中，接触的直径变得超精细，且接触被置于相互之间 极端相邻的紧密间隔条件下。此外，为了维持装置的性能，正在进行 的是通过加深孔来提高纵横比。图1示出了一种半导体装置的剖面视 图，其具有通过常规技术形成的具有大纵横比的接触孔。示出了层间 绝缘膜101、接触102、层间绝缘膜103、掩模104和接触孔108。在 上述情形中形成具有大纵横比的接触孔108时，干法刻蚀工艺中的刻 蚀时间必须变得更长，且存在掩模104的厚度无法充分增大的限制。 因此，如图所示，在刻蚀层间绝缘膜103 (氧化硅膜)之后掩模104 的剩余膜不能得到充分保证，而由此导致接触孔108开口畸变的现象。 此外，掩模104的剖面在刻蚀时不能维持为矩形以形成凸块且使掩模 104本身畸变的现象，促进了该开口的畸变。掩模的剩余膜的减小和畸变直接导致接触孔相互短路，引起成品 率降低。因此，不采用由使用有机膜的光敏抗蚀剂形成的常规掩模， 介绍一种由多晶硅制成的硬掩模，其可以实现针对掩模的更高选择 比，或者由非晶硅制成的硬掩模，其可以使释放工艺变得比多晶硅简 单。介绍了由多晶硅制成的硬掩模，其针对掩模具有更高的选择比， 还介绍了由非晶碳制成的硬掩模，其释放工艺可以比多晶硅更简单。 同时，引入Xe气体，该气体可以显著地抑制掩模在干法刻蚀时出现的 畸变，尽管该气体非常昂贵。也就是说，通过使用Xe气体或Ar/Xe混 合气体作为稀释气体，可以执行刻蚀而不引起掩模畸变。然而在90nm这一代之后的超精细和高纵横比结构中，仅通过其单一使用难以高成品率地稳定地制作图案。这里的原因在于面临以前从未出现的称为扭曲(twisting)的现象。图2示出了通过另一种常规 技术制作的、具有更高纵横比的接触孔的半导体装置的剖面视图。图 中示有层间绝缘膜101、接触102、层间绝缘膜103、掩模104和接触 孔109。如图所示，出现了称为扭曲的现象，其中接触孔109本身无法 被垂直地图案化从而畸变。当这种扭曲发生时，下层内的接触102和 上层内的布线层之间的传导变差。该扭曲倾向于发生在接触孔109的 更深部分，且在使用Xe气体时较使用Ar气体时更容易发生。即，当仅Ar气体作为稀释气体时，造成由于开口畸变引起的接触 孔的相互短路。当仅包含Xe的稀释气体用于抑制该短路时，出现扭曲。 因此，对于最近具有高纵横比的精细紧密间隔的接触孔的图案化变得 困难。期望有一种用于形成超精细深孔接触的技术，该技术不会导致 开口畸变及扭曲。作为相关技术，日本专利申请公开No. 10-98021公开了一种用 于制作半导体装置的方法。用于制作半导体装置的该方法特征在于， 使用包含碳氟化合物、氧气和惰性气体的刻蚀气体来刻蚀硅化合物 层，其中该碳氟化合物由通式CmFn (其中m和n为表示原子数目的自 然数，满足条件111>2， n《2m)表示。更具体而言，该方法的特征在于， 在刻蚀期间使例如Ar的惰性气体的数量小于先前步骤。目的是减小 damage on ground。然而，在例如Ar的惰性气体的数量小于先前步 骤的方法中，掩模的畸变无法得到抑制。因此，开口的畸变无法得到 抑制。另外，深孔部分内的扭曲无法避免。作为相关技术，日本专利申请公开No. 2002-305171公开了一种 硅基衬底表面处理的方法。该硅基衬底的表面处理方法是指这样的方 法，即，其中硅基衬底的目标表面的刻蚀处理是通过等离子体处理来执行的。该方法的特征在于，包括在上述处理目标表面上形成精细不 规则性的第一等离子体刻蚀步骤，以及在该第一等离子体刻蚀步骤之 后，通过使用包含氟基气体的等离子体发生气体的等离子体处理进一 步刻蚀该处理目标表面以形成均匀而混浊刻蚀表面的第二等离子体刻 蚀步骤。更具体而言，该方法的特征在于，仅使用例如Ar的惰性气体 的第一步骤以及仅使用例如CF SF6的含氟气体的第二步骤。在仅使 用惰性气体的刻蚀中，针对掩模的选择比无法维持在高的状态且掩模的刻蚀速率增大。仅使用CF4或SF6的刻蚀无法制作垂直图案，不适用 于高纵横比的图案化。作为相关技术，日本专利申请公开No. 2002-110647公开了一种 用于制作半导体集成电路装置的方法。在用于制作半导体集成电路装 置的方法中，对沉积在半导体衬底上的氧化硅基绝缘膜执行使用包含 碳氟化合物基气体及氧气的刻蚀气体的等离子体刻蚀处理，从而选择 性地刻蚀上述氧化硅基绝缘膜。在该操作中，第一和第二步骤依次执 行。在上述第一步骤中，刻蚀处理是在下述条件下执行的其中聚合 物层的沉积性能弱于上述第二步骤。在随后第二步骤中，刻蚀处理是 在改变条件后执行的其中聚合物层的沉积性能强于上迷第一步骤。 更具体而言，该方法的特征在于包括低沉积性能的第一步骤以及沉积 性能比第一步骤更低的随后的第二步骤。在该方法中，在刻蚀氧化硅 期间无法避免形成掩模畸变，因此开口的畸变无法抑制。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，该方法能 够超精细地形成深孔接触而不产生开口畸变以及接触孔内的扭曲。本专利技术的另一个目的是提供一种，该 方法能够抑制在形成接触孔时的成品率降低且制作具有高可靠性的半 导体装置。下文中，将使用在具体实施方式使用的数字和标记来解释解 决该问题的手段。这些数字和标记加有括号，从而使得权利要求中的 描迷和用于实施本专利技术的优选实施例之间的对应关系变得清楚。这些 数字和标记不应用于解释权利要求所述的本专利技术的技术范围。为了解决上述问题，本专利技术的包括步 骤(a)通过使用包含Xe气体的第一刻蚀气体的干法刻蚀，在包含氧 化硅的绝缘层(3)的上部内形成接触孔(6),以及(b)通过使用不 包含Xe气体的笫二刻蚀气体的干法刻蚀，加深绝缘层(3)内的接触 孔(7 )。在本专利技术中，当在包含氧化硅的层内形成深孔接触时，使用包含 Xe气体的第一刻蚀气体在步骤(a )执行干法刻蚀。通过添加Xe气体， 可以在掩模表面平滑的条件下执行刻蚀，而不在用于形成接触孔的掩 模表面上产生不规则性。由此，接触孔开口的畸变可以得到抑制。接 着在步骤(b)，使用不包含Xe气体的第二刻蚀气体。通过不添加Xe 气体，称为扭曲的接触孔弯折可以得到避免，即使形成更深接触孔。 因此，通过改变刻蚀早期和后期的刻蚀气体类型，可以抑制开口畸变 以及接触孔内的扭曲，并形成具有大纵横比的接触孔。在用于制作半导体装置的上述方法中，优选地该第一刻蚀气体包 含通过使用Xe气体或者Xe气体和Ar气体的混合气体来稀释刻蚀气体 而得到的气体。在本专利技术中，通过使用该气体，刻蚀可以在研磨表面平滑的条件 下执行，而不在用于形成接触孔的掩模的表面上产生不规则性。在用于制作半导体装置的上述方法中，优选地该第二刻蚀气体包 含通过使用Ar气体来稀释刻蚀气体而得到的气体。在本专利技术中，通过使用该气体，即使在形成更深的接触孔时，仍 可以避免称为扭曲的接触孔的弯折。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制作半导体装置的方法，包括步骤：（ａ）通过使用包含Ｘｅ气体的第一刻蚀气体的干法刻蚀，在包含氧化硅的绝缘层的上部内形成接触孔，以及（ｂ）通过使用不包含Ｘｅ气体的第二刻蚀气体的干法刻蚀，加深所述绝缘层内的所述接触孔。

【技术特征摘要】
JP 2006-8-21 2006-2241741.一种用于制作半导体装置的方法，包括步骤(a)通过使用包含Xe气体的第一刻蚀气体的干法刻蚀，在包含氧化硅的绝缘层的上部内形成接触孔，以及(b)通过使用不包含Xe气体的第二刻蚀气体的干法刻蚀，加深所述绝缘层内的所述接触孔。2. 如权利要求l所述的用于制作半导体装置的方法，其中所述笫一 刻蚀气体包括通过使用Xe气体或者Xe气体及Ar气体的混合气体来稀释 刻蚀气体而得到的气体。3. 如权利要求l所述的用于制作半导体装置的方法，其中所述第二 刻蚀气体包括通过使用Ar气体来稀释刻蚀气体而得到的气体。4. 如权利要求2所述的用于制作半导体装置的方法，其中所述第二 刻蚀气体包括通过使用Ar气体来稀释刻蚀气体而得到的气体。5. 如权利要求2所述的用于制作半导体装置的方法，其中所述刻蚀 气体包括碳氟化合物气体和02气体的混合气体。6. 如权利要求3所述的用于制作半导体装置的方法，其中所述刻蚀 气体包括碳氟化合物气体和02气体的混合气体。7. 如权利要求4所述的用于制作半导体装置的方法，其中所述刻蚀 气体包括碳氟化合物气体和02气体的混合气体。8. 如权利要求l所述的用于制作半导体装置的方法，其中所述步骤 (a)和步骤(b)是在同一干法刻蚀腔体内实施的。9. 如权利要求2所述的用于制作半导体装置的方法，其中所述步骤 (a)和步骤(b)是在同一干法刻蚀腔体内实施的。10. 如权利要求3所述的用于制作半导体装置的方法，其中所述步 骤(a)和步骤(b)是在同一干法刻蚀腔体内实施的。11. 如权利要求4所述的用于制作半导体装置的方法，其中所述步 骤(a)和步...

【专利技术属性】
技术研发人员：池田武信，
申请(专利权)人：尔必达存储器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[]