專利名稱：制造半導體器件的存儲節(jié)點接觸孔的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及制造半導體器件的方法，更具體涉及制造存儲節(jié)點接觸孔的方法。
背景技術：
由于動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)器件的設計規(guī)則已經(jīng)減小，用作掩模以形成接觸孔的光刻膠層的厚度也已經(jīng)減少。因此，在實施蝕刻過程期間缺少光刻膠層。最近，利用硬掩模來形成接觸孔以克服這種限制。
在DRAM的電容器形成過程中的存儲節(jié)點接觸孔的蝕刻過程中，主要利用多晶硅層來形成硬掩模。連接存儲節(jié)點接觸孔下部中形成的沉陷(landing)塞與電容器存儲節(jié)點的存儲節(jié)點接觸塞填充存儲節(jié)點接觸孔。
但是，用作硬掩模的多晶硅層在形成后續(xù)存儲節(jié)點接觸塞的過程中引起掩模對準，因此需要打開存儲節(jié)點接觸鍵槽(key box)的附加過程。而且，暴露于晶片整個表面的多晶硅薄膜在重復實施的清洗過程中可以被用作顆粒源。此外，包括氫組分的水分(H2O)存在于中間絕緣層內(nèi)部。在形成用作后續(xù)存儲節(jié)點接觸塞的多晶硅層期間殘留的多晶硅層用作阻止H2O逃離到外部的阻擋層。結果，H2O擴展到襯底，改變晶體管的閾值電壓特性。因此，在形成存儲節(jié)點接觸孔之后需要去除硬掩模。
圖1A-1C是圖解說明用于制造存儲節(jié)點接觸孔的典型方法的截面圖。
如圖1A所示，中間絕緣層12在襯底11的上部上方形成，襯底中形成有晶體管、沉陷塞和位線BL。硬掩模多晶硅層形成在中間絕緣層12上方。
存儲節(jié)點接觸掩模14形成在硬掩模多晶硅層上方。存儲節(jié)點接觸掩模14包括光刻膠層。
利用存儲節(jié)點接觸掩模14作為蝕刻阻擋層來蝕刻硬掩模多晶硅層，得到硬掩模13。硬掩模13包括多晶硅。
如圖1B所示，用存儲節(jié)點接觸掩模14和硬掩模13作為蝕刻阻擋層來蝕刻中間絕緣層12，以形成多個存儲節(jié)點接觸孔15。當存儲節(jié)點接觸孔15形成時，可以移除存儲節(jié)點接觸掩模14，并且硬掩模13起著蝕刻阻擋層的作用。在存儲節(jié)點接觸孔15形成之后，在單元區(qū)域中損失預定厚度的硬掩模13。下文中，存儲節(jié)點接觸孔15形成之后殘留的硬掩模將用附圖標記13A表示。
但是，在形成存儲節(jié)點接觸孔15的單元區(qū)域中殘留硬掩模13A的厚度D1與周邊區(qū)域中殘留硬掩模13A的厚度D2不同。
如圖1C所示，移除殘留硬掩模13A。
如果在形成存儲節(jié)點接觸孔15之后，移除所形成的厚度不均勻的殘留硬掩模13A，則單元區(qū)域中的中間絕緣層12可能受損。中間絕緣層12的受損部分用附圖標記12A表示(參見圖1C)。
例如，如果硬掩模13初始形成的厚度為約1200，則單元區(qū)域中殘留硬掩模13A的厚度D1為約600，周邊區(qū)域中殘留硬掩模13A的的厚度D2為約900。在移除殘留硬掩模13A之后，中間絕緣層12的受損部分12A為約300或更大。而且，當移除殘留硬掩模13A時，存儲節(jié)點接觸孔15的內(nèi)部和頂部可能受損。
如上所述，中間絕緣層12的受損部分12A可以增加位線和存儲節(jié)點之間的寄生電容或引起位線和存儲節(jié)點接觸塞之間電短路。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供制造半導體器件的存儲節(jié)點接觸孔的方法，該方法能夠在存儲節(jié)點接觸孔形成之后移除硬掩模并且在移除硬掩模的過程中使得對中間絕緣層的過度損傷最小化。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供制造半導體器件的存儲節(jié)點接觸孔的方法，包括在襯底上形成中間絕緣層；在中間絕緣層上形成硬掩模；蝕刻中間絕緣層以形成存儲節(jié)點接觸孔；形成鈍化層以填充存儲節(jié)點接觸孔；利用硬掩模的蝕刻速率比中間絕緣層的蝕刻速率更快來移除硬掩模；以及移除鈍化層。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供制造半導體器件的存儲節(jié)點接觸孔的方法，包括在限定為單元區(qū)域和周邊區(qū)域的襯底上形成氧化物層；在氧化物層上形成包括大量硅的富硅氧氮化物(SRON)層；利用SRON層作為掩模來蝕刻氧化物層，以在單元區(qū)域中形成存儲節(jié)點接觸孔；形成填充存儲節(jié)點接觸孔的鈍化層；利用SRON層的蝕刻速率比氧化物層的蝕刻速率更快來移除SRON層；以及移除鈍化層。


通過下文中結合附圖所給出的示例性實施方案的說明，將更好地理解本發(fā)明的上述和其他目的以及特征。
圖1A-1C是圖解說明制造存儲節(jié)點接觸孔的典型方法的截面圖；和圖2A-2F是圖解說明根據(jù)本發(fā)明實施方案制造存儲節(jié)點接觸孔的方法的截面圖。
具體實施例方式
圖2A-2F是圖解說明根據(jù)本發(fā)明實施方案制造存儲節(jié)點接觸孔的方法的截面圖。
如圖2A所示，在限定為單元區(qū)域和周邊區(qū)域的襯底21上形成中間絕緣層22。中間絕緣層22包括氧化物基材料。氧化物基材料可以是高密度等離子體氧化物層和硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)層中的一種。襯底21已經(jīng)形成有包括字線、沉陷塞和位線的晶體管，并且可以認為是沉陷塞。因此，可以認為中間絕緣層22是多層結構并且位線BL形成在中間絕緣層22內(nèi)。
硬掩模層形成在中間絕緣層22上。硬掩模層包括選自氧化物層、氮化硅(Si3N4)層、多晶硅層和包括大量硅的富硅氧氮化物(SRON)層中的一種。具體地，硬掩模層主要包括SRON層。SRON層具有比Si3N4層和氮化物層更大量的硅，使得SRON層具有比Si3N4層和氮化物層更好的自對準接觸(SAC)蝕刻特征。而且，利用SRON層作為硬掩模層，使得比利用多晶硅層更容易控制中間絕緣層22的選擇性。因此，在后續(xù)移除過程中，對中間絕緣層22的損傷可以被最小化。
存儲節(jié)點接觸掩模24形成在硬掩模層上。存儲節(jié)點接觸掩模24包括光刻膠層。之后，利用存儲節(jié)點接觸掩模24作為蝕刻阻擋層來蝕刻硬掩模層，以獲得硬掩模23。
如圖2B所示，利用存儲節(jié)點接觸掩模24和硬掩模23作為蝕刻阻擋層來蝕刻中間絕緣層22，以形成暴露襯底21表面的多個存儲節(jié)點接觸孔25。當存儲節(jié)點接觸孔25形成時，可以移除存儲節(jié)點接觸掩模24；但是硬掩模23起著蝕刻阻擋層的作用。在形成存儲節(jié)點接觸孔25期間，硬掩模23使用包括大量多晶硅的SRON層，并因此具有優(yōu)異的SAC蝕刻特性。因此，可以使對硬掩模23頂部的損傷最小化。如果硬掩模23具有不良的SAC蝕刻特性，則在實施蝕刻過程以形成存儲節(jié)點接觸孔25期間可蝕刻硬掩模23的頂部。結果，在硬掩模23的頂部上方的損傷可以引起存儲節(jié)點接觸孔25的缺陷。
當存儲節(jié)點接觸孔25形成時，部分硬掩模23也被損傷，使得硬掩模23在中間絕緣層22之上保留預定厚度。在下文中，殘留硬掩模將用附圖標記23A表示。因此，單元區(qū)域中殘留硬掩模23A的厚度D11與周邊區(qū)域中殘留硬掩模23A的厚度D12不同。由于存儲節(jié)點接觸孔25僅形成在單元區(qū)域中，因此對硬掩模23的損傷主要發(fā)生在單元區(qū)域中。結果，單元區(qū)域中殘留硬掩模23A的厚度D11變得比周邊區(qū)域中殘留硬掩模23A的厚度D12更小。
如圖2C所示，形成鈍化層26以填充存儲節(jié)點接觸孔25，同時殘留硬掩模23A保留。在移除殘留硬掩模23A期間，鈍化層26起著防止蝕刻殘留物流入存儲節(jié)點接觸孔25中的作用。而且，在移除殘留硬掩模23A期間，鈍化層26減少對存儲節(jié)點接觸孔25頂部的損傷。
鈍化層26包括光刻膠層并且通過以下方法形成以填充存儲節(jié)點接觸孔25。在以上所得結構的整個表面上形成光刻膠層，直到填滿存儲節(jié)點接觸孔25。之后，實施毯覆式(blanket)曝光過程以移除形成在殘留硬掩模23A上的光刻膠層并且使得光刻膠層僅殘留在存儲節(jié)點接觸孔25的內(nèi)部。
如圖2D所示，通過回蝕刻法移除殘留硬掩模23A。當去除殘留硬掩模23A時，保持殘留硬掩模23A的蝕刻速率比作為氧化物基層的中間絕緣層22的蝕刻速率更快，以減少對中間絕緣層22的過度損傷。如果保持殘留硬掩模23A的蝕刻速率比中間絕緣層22的蝕刻速率更快，則可以使在中間絕緣層22上產(chǎn)生損傷最小化，即使在殘留硬掩模23A上過度實施蝕刻也是如此。例如，殘留硬掩模23A和中間絕緣層22的蝕刻速率保持為至少約2份的殘留硬掩模23A對1份的中間絕緣層，或者更高，即約2-3份的殘留硬掩模23A對約1份的中間絕緣層。
下文中將詳細研究由包括大量硅的SRON層形成的殘留硬掩模23A的蝕刻過程。
移除殘留硬掩模23A的蝕刻方法使用回蝕刻法。利用通過將作為稀釋氣體的氬(Ar)氣加入到二氟甲烷(CH2F2)、甲烷(CH4)和氧(O2)的混合氣體中而獲得的氣體，在反應性離子蝕刻型等離子體室中實施回蝕刻法。CH2F2氣體∶CH4氣體∶氧氣的混合比為約2∶約1∶約1。CH2F2、CH4和O2的混合氣體的總流量為約80sccm或更小，即約50sccm-約80sccm。Ar氣的流量為約100sccm-約1000sccm。如果CH2F2、CH4和O2的混合氣體的總流量超過約80sccm，則中間絕緣層22可被過度蝕刻。如果混合氣體中O2氣體的流量小于CH2F2氣體的流量，則中間絕緣層22可能較少蝕刻。
如果采用上述配方，則使包括大量硅的SRON層和中間絕緣層22的蝕刻速率保持為約2-3份SRON層∶約1份中間絕緣層22的比率。因此，可以使產(chǎn)生在單元區(qū)域中的中間絕緣層22上的損傷最小化，直到SRON層被完全移除。
如上所述，在移除殘留硬掩模23A之后可以使中間絕緣層22上的表面損傷最小化。而且，在實施回蝕刻法以去除殘留硬掩模23A的過程中，由于鈍化層26而并不損傷存儲節(jié)點接觸孔25的內(nèi)部和頂部。
如圖2E所示，移除填充存儲節(jié)點接觸孔25的鈍化層26。由于鈍化層26包括光刻膠層，因此可以利用氧等離子體實施剝離過程來移除鈍化層26。在鈍化層26附近形成的中間絕緣層22對氧等離子體具有高度選擇性。因此，在移除鈍化層26時不會損傷中間絕緣層22的頂部。
如圖2F所示，在移除鈍化層26之后形成多晶硅層27，直到填滿暴露的存儲節(jié)點接觸孔25。由于在多晶硅層27形成之前，殘留硬掩模23A已經(jīng)被移除，因此中間絕緣層22內(nèi)部的水分可以逃離到外部。因此，晶體管的閾值電壓不因為水分而變化。
雖然沒有示出，但在后續(xù)過程中選擇性蝕刻多晶硅層27，以便形成存儲節(jié)點接觸孔。
如上所述，通過在中間絕緣層和硬掩模之間增大蝕刻選擇性來移除硬掩模。結果，可以減少對單元區(qū)域中的中間絕緣層的過度損傷。在移除硬掩模之后，不會產(chǎn)生在周邊區(qū)域和單元區(qū)域之間的中間絕緣層的厚度差異。而且，可以減少存儲節(jié)點接觸塞和位線之間的電短路以及存儲節(jié)點和位線之間的寄生電容。
雖然在本發(fā)明的該實施方案中示例性說明了存儲節(jié)點接觸孔的形成，但是該實施方案可應用于在形成半導體器件的接觸孔期間使用硬掩模的任意其他情況。根據(jù)本發(fā)明實施方案，可以使單元區(qū)域和周邊區(qū)域之間的中間絕緣層的厚度差異最小化。
根據(jù)本發(fā)明的該實施方案，在存儲節(jié)點接觸孔形成之后，可以利用中間絕緣層和硬掩模之間的高蝕刻選擇性，使中間絕緣層上的損傷最小化。而且，可以減少存儲節(jié)點接觸孔的變形。此外，在存儲節(jié)點接觸塞形成之前選擇性蝕刻硬掩模，使得中間絕緣層內(nèi)部的水分可以容易地逃離至外部。因此，可以穩(wěn)定晶體管的閾值電壓。
本申請包含與分別在2005年12月14日和2006年9月11日提交至韓國專利局的韓國專利申請KR 2005-0123470和KR 2006-0087607相關的主題，這些申請的全部內(nèi)容通過引用并入本文。
雖然已就特定實施方案說明了本發(fā)明，但可以在不偏離如所附權利要求中所限定的本發(fā)明精神和范圍下做出各種變化和修改，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。
權利要求
1.一種制造半導體器件的存儲節(jié)點接觸孔的方法，包括在襯底上形成中間絕緣層；在中間絕緣層上形成硬掩模；蝕刻中間絕緣層以形成存儲節(jié)點接觸孔；形成鈍化層以填充存儲節(jié)點接觸孔；利用硬掩模的蝕刻速率比中間絕緣層的蝕刻速率更快來移除硬掩模；和移除鈍化層。
2.權利要求1的方法，其中在移除硬掩模期間，硬掩模和中間絕緣層的蝕刻速率保持為約2-3份的硬掩模約1份的中間絕緣層的比率。
3.權利要求2的方法，其中硬掩模的移除包括利用回蝕刻過程。
4.權利要求1的方法，其中鈍化層包括光刻膠層。
5.權利要求4的方法，其中鈍化層的形成包括在中間絕緣層上形成光刻膠層，直到填滿存儲節(jié)點接觸孔；和通過實施毯覆式曝光過程，使光刻膠層僅殘留在存儲節(jié)點接觸孔的內(nèi)部。
6.權利要求5的方法，其中鈍化層的移除包括使用氧等離子體實施剝離過程。
7.權利要求6的方法，其中硬掩模包括氮化硅層和多晶硅層中的一種。
8.權利要求6的方法，其中中間絕緣層包括氧化物基材料。
9.權利要求6的方法，其中襯底被限定為單元區(qū)域和周邊區(qū)域，并且存儲節(jié)點接觸孔形成在單元區(qū)域中。
10.一種制造半導體器件的存儲節(jié)點接觸孔的方法，包括在限定為單元區(qū)域和周邊區(qū)域的襯底上形成氧化物層；在氧化物層上形成包括大量硅的富硅氧氮化物(SRON)層；利用SRON層作為掩模來蝕刻氧化物層，以在單元區(qū)域中形成存儲節(jié)點接觸孔；形成填充存儲節(jié)點接觸孔的鈍化層；利用SRON層的蝕刻速率比氧化物層的蝕刻速率更快來移除SRON層；和移除鈍化層。
11.權利要求10的方法，其中在移除SRON層期間，SRON層和氧化物層的蝕刻速率保持為約2-3份的SRON層∶約1份的氧化物層的比率。
12.權利要求11的方法，其中SRON層的移除包括利用回蝕刻過程。
13.權利要求12的方法，其中回蝕刻過程包括使用反應性離子蝕刻型等離子體室作為蝕刻室。
14.權利要求13的方法，其中回蝕刻過程包括使用包含二氟甲烷(CH2F2)、甲烷(CH4)和氧(O2)的混合氣體以及加入所述混合氣體中作為稀釋氣體的氬(Ar)氣。
15.權利要求14的方法，其中CH2F2、CH4和O2以約2份CH2F2∶約1份CH4∶約1份O2的比率混合。
16.權利要求14的方法，其中CH2F2、CH4和O2的總流量為約80sccm或更小，Ar氣的流量為約100sccm-約1000sccm。
17.權利要求10的方法，其中鈍化層包括光刻膠層。
18.權利要求17的方法，其中鈍化層的形成包括在氧化物層上形成光刻膠層，直到填滿存儲節(jié)點接觸孔；和通過實施毯覆式曝光過程，使光刻膠層僅殘留在存儲節(jié)點接觸孔的內(nèi)部。
19.權利要求18的方法，其中鈍化層的移除包括利用氧等離子體實施剝離過程。
全文摘要
一種制造半導體器件的存儲節(jié)點接觸孔的方法，包括在襯底上形成中間絕緣層；在中間絕緣層上形成硬掩模；蝕刻中間層絕緣層以形成存儲節(jié)點接觸孔；形成鈍化層以填充存儲節(jié)點接觸孔；利用硬掩模的蝕刻速率比中間絕緣層的蝕刻速率更快來移除硬掩模；和移除鈍化層。
文檔編號H01L21/02GK1983553SQ20061015283
公開日2007年6月20日 申請日期2006年10月20日 優(yōu)先權日2005年12月14日
發(fā)明者南基元 申請人:海力士半導體有限公司