專利名稱：在半導(dǎo)體器件中形成不會(huì)短路的小型接觸孔的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制造工藝，特別是在半導(dǎo)體器件中形成小型接觸孔的工藝。
半導(dǎo)體器件制造商現(xiàn)已增加了制備在單個(gè)半導(dǎo)體芯片上集成電路的電路元件數(shù)?？s小電路元件的比例以增加集成密度，相應(yīng)地接觸孔要小型化。


圖1示出了形成在現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體集成電路器件中接觸孔的一個(gè)典型例子。雜質(zhì)區(qū)1a、1b和1c形成在硅襯底2內(nèi)，雜質(zhì)區(qū)1a由兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管共享。兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管相互分離，并且有形成在柵氧化層3b/4b上的各自的柵電極3a/3b。兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管和雜質(zhì)區(qū)1a/1b/1c由層間絕緣層5覆蓋。
當(dāng)現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體集成電路器件需要用于雜質(zhì)區(qū)1的接觸孔時(shí)，接觸孔按下面的步驟形成在層間絕緣層5內(nèi)。將光刻膠溶液涂在層間絕緣層5的上表面并進(jìn)行烘焙，以形成層間絕緣層5上的光刻膠層。對(duì)準(zhǔn)器(未顯示)將接觸圖形圖象由光掩模(未顯示)轉(zhuǎn)移到光刻膠層形成光刻膠層中的潛影，潛影在顯影液中顯影。然后，除去部分光刻膠層，在層間絕緣層5上形成光刻膠腐蝕掩模6。光刻膠腐蝕掩模6將部分層間絕緣層5暴露于腐蝕劑，并局部地除去層間絕緣層5。制造商在硅襯底2的主表面上停止腐蝕，在層間絕緣層5內(nèi)形成接觸孔5a。最后，剝離掉光刻膠腐蝕掩模6。
雖然未在圖1中示出，接觸孔5a填有一塊導(dǎo)電材料，通過導(dǎo)電材料塊層間絕緣層5上的布線條電連接到雜質(zhì)區(qū)1a。電信號(hào)通過導(dǎo)電材料塊由布線條傳送到雜質(zhì)區(qū)1a，柵電極3a/3b上的控制信號(hào)控制著信號(hào)由雜質(zhì)區(qū)1a傳遞到雜質(zhì)區(qū)1b/1c。有必要將柵電極3a/3b與導(dǎo)電材料塊完全隔離。如果接觸孔5a由目標(biāo)區(qū)域向右或向左移動(dòng)，那么柵電極3b/3a會(huì)進(jìn)入到接觸孔5a內(nèi)，并與導(dǎo)電材料塊短路。如前所述，對(duì)準(zhǔn)器機(jī)械地將光掩模與光刻膠層上的目標(biāo)區(qū)域?qū)?zhǔn)，偏移是不可避免的。由于這個(gè)原因，接觸孔5a需要適當(dāng)?shù)脑６取?br> 圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體集成電路器件的另一個(gè)例子。雜質(zhì)區(qū)11a/11b/11c以一定間隔形成在硅襯底12內(nèi)，柵電極13a/14a形成在柵氧化層13b/14b上雜質(zhì)區(qū)11a/11b/11c之間的區(qū)域上。雜質(zhì)區(qū)11a/11b/11c、柵氧化層13b/14b和柵電極13a/14a組合在一起形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
場(chǎng)效應(yīng)晶體管由下層間絕緣層15a覆蓋，布線條16a/16b形成在下層間絕緣層15a上。布線條16a/16b由上層間絕緣層覆蓋。
接觸孔15c以下面的方式形成在上/下層間絕緣層15a/15b內(nèi)。將光刻膠溶液涂在上層間絕緣層15b的上表面并進(jìn)行烘焙，以形成層間絕緣層15b上的光刻膠層。對(duì)準(zhǔn)器(未顯示)將接觸圖形圖象由光掩模(未顯示)轉(zhuǎn)移到光刻膠層形成光刻膠層中的潛影，潛影在顯影液中顯影。然后，除去部分光刻膠層，在層間絕緣層15b上形成光刻膠腐蝕掩模17。光刻膠腐蝕掩模17將部分層間絕緣層15a/15b暴露于腐蝕劑，局部地除去層間絕緣層15a/15b。制造商在硅襯底12的主表面上停止腐蝕，在層間絕緣層15a/15b內(nèi)形成接觸孔15c。最后，剝離掉光刻膠腐蝕掩模17。
雖然未在圖2中示出，接觸孔15c填有導(dǎo)電材料塊，上布線條形成在上層間絕緣層15b上。通過導(dǎo)電材料塊上布線條電連接到雜質(zhì)區(qū)11a。電信號(hào)通過導(dǎo)電材料塊由上布線條傳送到雜質(zhì)區(qū)11a，柵電極14a/14b上的控制信號(hào)控制著信號(hào)由雜質(zhì)區(qū)11a傳遞到雜質(zhì)區(qū)11b/11c。布線條16a/16b傳送其它電信號(hào)，制造商需要將布線條16a/16b與導(dǎo)電材料塊隔離。因此，有必要不僅柵電極3a/3b而且布線條16a/16b與導(dǎo)電材料完全隔離。如果接觸孔15c由目標(biāo)區(qū)域向右或向左移動(dòng)，那么布線條16a/16b首先進(jìn)入到接觸孔15c內(nèi)，由于接觸孔15c由上層間絕緣層15b的上表面朝硅襯底12的主表面聚集。不能避免偏移，因而接觸孔15c需要比接觸孔5a大的裕度。
如上所述，由于光掩模和光刻膠層上的目標(biāo)區(qū)域之間不可避免的偏移，接觸孔5a/15c需要一個(gè)裕度。然而，半導(dǎo)體集成電路仍然需要電路元件小型化，在電路元件小型化的設(shè)計(jì)工作中使用了嚴(yán)格的設(shè)計(jì)規(guī)則。嚴(yán)格的設(shè)計(jì)規(guī)則僅為對(duì)準(zhǔn)器提供了小裕度，并容易將柵電極3a/3b暴露到接觸孔5a。實(shí)際上，當(dāng)設(shè)計(jì)規(guī)則限定最小尺寸為0．25微米時(shí)，裕度可以忽略。柵電極3a/3b和導(dǎo)電材料塊之間的短路減少了成品率。這是現(xiàn)有技術(shù)的接觸孔中固有的問題，該問題在圖2示出的現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)中比圖1示出的現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)中更嚴(yán)重。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種在半導(dǎo)體器件中形成接觸孔的工藝，能防止接觸孔與層間絕緣結(jié)構(gòu)中最小尺寸構(gòu)圖的導(dǎo)電布線條短路。
要達(dá)到該目的，本發(fā)明提出一種絕緣側(cè)壁間隔層來限定使用光刻和腐蝕形成的初始孔中的目標(biāo)孔。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種形成孔的工藝，包括以下步驟；制備具有底層的結(jié)構(gòu)，第一絕緣層覆蓋底層，在第一絕緣層內(nèi)形成在底層上以在一個(gè)方向測(cè)量的距離相互間隔的至少兩個(gè)導(dǎo)電層，在第一絕緣層內(nèi)形成延伸至底層并具有大于一個(gè)方向距離的第一長(zhǎng)度的初始孔，形成在第一絕緣層的上表面上一致延伸的第二絕緣層，內(nèi)表面限定初始孔和底層，并腐蝕第二絕緣層直到再次露出上表面以形成小于在一個(gè)方向上距離的第二長(zhǎng)度。
參考下面結(jié)合附圖的的說明將更清楚地理解本工藝的特征和優(yōu)點(diǎn)。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體集成電路器件中形成的接觸孔的結(jié)構(gòu)剖面圖；圖2為另一現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體集成電路器件中形成的接觸孔的結(jié)構(gòu)剖面圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器件中引入的存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)的平面圖；圖4A到4E為沿A-A線截取的剖面圖并示出了制造存儲(chǔ)單元的工藝；圖5A到5E為沿B-B線截取的剖面圖并示出了制造存儲(chǔ)單元的工藝；以及圖6A到6C示出了根據(jù)本發(fā)明制造存儲(chǔ)器件的另一工藝。
首先，參考圖3介紹動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器單元。從圖3所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上除去鈍化層，局部地截去層間絕緣層以便更清楚地理解布局。在硅襯底20上制造動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器單元，在硅襯底20的主表面上選擇性地生長(zhǎng)厚場(chǎng)氧化層(未顯示在圖3中)。厚場(chǎng)氧化層限定了多個(gè)有源區(qū)，將動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器單元指定為多個(gè)有源區(qū)中的一個(gè)。雖然僅介紹了一個(gè)動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器單元，但其它動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器單元的區(qū)域和層由相同的參考數(shù)字標(biāo)識(shí)。
通過串聯(lián)存取晶體管和存儲(chǔ)電容實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器單元。將與硅襯底20導(dǎo)電類型相反的摻雜劑雜質(zhì)選擇性地?fù)饺胗性磪^(qū)內(nèi)，并形成源區(qū)(未顯示在圖3中)和漏區(qū)(未顯示在圖3中)。在源區(qū)和漏區(qū)之間的有源區(qū)上生長(zhǎng)柵絕緣層(未顯示在圖3中)，字線21在柵絕緣層上延伸。柵絕緣層上的部分字線21起存取晶體管的柵電極21a的作用。以等于半導(dǎo)體動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器使用的設(shè)計(jì)規(guī)則中限定的最小間距為間隔將字線21相互隔離。
存取晶體管由下層間絕緣層22覆蓋，位線23在下層間絕緣層22上延伸。雖然未顯示在圖3中，但位線接觸孔形成在漏區(qū)上的下層間絕緣層22內(nèi)，位線23通過位線接觸孔電連接到漏區(qū)。位線23以等于最小間距的間隔相互隔離。
位線23由上層間絕緣層24覆蓋，初始節(jié)點(diǎn)接觸孔25形成在下層間絕緣層22和上層間絕緣層24內(nèi)，源區(qū)暴露到初始節(jié)點(diǎn)接觸孔25。初始節(jié)點(diǎn)接觸孔25比字線21之間的間隙和位線23之間的間隙寬。由于這個(gè)原因，字線21和位線23部分地暴露到初始節(jié)點(diǎn)接觸孔25。絕緣側(cè)壁間隔層26形成在層間絕緣層22/24的內(nèi)壁，字線21和位線23完全由絕緣側(cè)壁間隔層26覆蓋。
絕緣側(cè)壁間隔層26限定了節(jié)點(diǎn)接觸孔27，節(jié)點(diǎn)接觸孔27的直徑比最小間距短。雖然初始節(jié)點(diǎn)接觸孔25和節(jié)點(diǎn)接觸孔27分別具有圓形截面，用于初始節(jié)點(diǎn)接觸孔25的光掩模(未顯示)具有方形透明區(qū)域，方形透明區(qū)域具有設(shè)計(jì)規(guī)則中限定的最小尺寸。然而，初始節(jié)點(diǎn)接觸孔25的截面為圓形，并且比最小尺寸寬。該現(xiàn)象由以下事實(shí)推導(dǎo)出。
首先，雖然用于初始節(jié)點(diǎn)接觸孔25的光掩模具有方形透明區(qū)域，但光輻射在光刻膠層中形成圓形的潛影。光輻射在方形透明區(qū)域的四角被散射，因此，角附近的光強(qiáng)度降低。結(jié)果，光刻膠層中的潛影變圓，在光刻膠腐蝕掩模中形成圓形開口。
第二，制造商有意地增加曝光量以使接觸孔可靠地延伸到雜質(zhì)區(qū)。在任何步進(jìn)器/對(duì)準(zhǔn)器內(nèi)光強(qiáng)度的分散是不可避免的。即使制造商想使一個(gè)發(fā)射區(qū)域上的光強(qiáng)度不變，曝光能量在短區(qū)域內(nèi)分散。當(dāng)制造商將曝光能量調(diào)到最小尺寸的圖形轉(zhuǎn)移要求的限度時(shí)，存在曝光能量太小不能使接觸孔可靠地延伸到雜質(zhì)區(qū)的可能性。由于這個(gè)原因，制造商通常使曝光能量高于限度。由此，潛影傾向?qū)捰诠庋谀Ｉ系膱D形圖象。
第三，光刻膠層的厚度沿硅晶片的中心區(qū)域到周邊不等。如果上百個(gè)半導(dǎo)體動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器制造在一個(gè)硅晶片上，那么節(jié)點(diǎn)接觸孔相當(dāng)于64兆×100的產(chǎn)品，制造商不得不在光刻膠層中完全形成這樣大量的節(jié)點(diǎn)接觸孔。在此情況中，制造商稍微增加了最小尺寸的圖形轉(zhuǎn)移需要的曝光能量限制，潛在的圖象比字線21的間隔和位線23的間隔更寬。
第四，步進(jìn)器/對(duì)準(zhǔn)器內(nèi)的偏移不可避免。目前，偏移為0.05微米數(shù)量級(jí)。換句話說，存在用于初始節(jié)點(diǎn)接觸孔的潛影與字線21之間的間隙和位線23之間的間隙偏移的可能性。該結(jié)果導(dǎo)致位線23和/或字線21暴露于初始節(jié)點(diǎn)接觸孔25。
最后，由于厚度的差異，字線/位線21/23和層間絕緣層22/24之間的側(cè)蝕的量不同。雖然目前側(cè)蝕量可以精確地控制，但側(cè)蝕中的差異不可忽視。
存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)電極28形成在上層間絕緣層24上，并穿過接觸孔27與源區(qū)相接觸。雖然單元平板電極通過介電層與存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)電極28相對(duì)置，但在圖3所示的結(jié)構(gòu)中省卻了存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)電極和介電層。
從以上的說明可以理解，即使構(gòu)圖字線21和位線23具有等于最小間距的間隙，但節(jié)點(diǎn)接觸孔27比字線21的間隔和位線23的間隔窄，存儲(chǔ)單元高密度地集成在硅襯底20上。絕緣側(cè)壁間隔層26可防止存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)電極28與字線21和位線23短路，半導(dǎo)體動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器不會(huì)由于短路造成故障操作。
圖3示出的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器以下面的方式制備在硅襯底20上。工藝從硅襯底20的制備開始。場(chǎng)氧化層30選擇性地生長(zhǎng)在硅襯底20的主表面上，并限定出有源區(qū)20a。柵絕緣層31生長(zhǎng)在有源區(qū)20a上。
字線21形成并延伸在厚場(chǎng)氧化層30和柵絕緣層31上。此時(shí)，字線21具有多晶硅硅化物結(jié)構(gòu)，即，摻雜的多晶硅條和硅化鎢條的疊層結(jié)構(gòu)。摻雜的多晶硅條為150納米厚，硅化鎢條為100納米厚。多晶硅硅化物結(jié)構(gòu)的形成對(duì)本領(lǐng)域中的技術(shù)人員是公知的，為簡(jiǎn)化起見下面不再進(jìn)行說明。使用光刻和腐蝕構(gòu)圖字線21。用于字線21的光刻膠腐蝕掩模(未顯示)具有設(shè)計(jì)規(guī)則限定的最小間距隔開的開口。
柵絕緣層31上的部分字線21起柵電極21a的作用。以與柵電極21a自對(duì)準(zhǔn)的方式將與硅襯底20導(dǎo)電類型相反的摻雜劑雜質(zhì)用例如離子注入法注入到有源區(qū)內(nèi)，形成有源區(qū)20a內(nèi)的源區(qū)20b和漏區(qū)20c。柵絕緣層31、柵電極21a、源區(qū)20b、漏區(qū)20c以及源區(qū)20b和漏區(qū)20c之間的溝道區(qū)總體構(gòu)成存取晶體管32。
絕緣材料淀積在所得半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面上，并形成下層間絕緣層22。存取晶體管32和字線21由下層間絕緣層22覆蓋。用化學(xué)機(jī)械法拋光下層間絕緣層22以產(chǎn)生平坦的表面。
將導(dǎo)電材料例如硅化鎢淀積在下層間絕緣層22的平坦表面上。光刻膠溶液涂在硅化鎢層的整個(gè)表面上，并烘焙形成光刻膠(未顯示)。對(duì)準(zhǔn)器(未顯示)將用于位線23的圖形圖象由光掩模(未顯示)轉(zhuǎn)移到光刻膠層形成潛影，潛影在顯影液中顯影，并將光刻膠層形成光刻膠腐蝕掩模33(見圖4A和5A)。光刻膠腐蝕掩模具有以等于設(shè)計(jì)規(guī)則中限定的最小間距為間隔隔離的開口。使用光刻膠腐蝕掩模，選擇性地腐蝕掉硅化鎢層，位線23形成在下層間絕緣層22上。鎢硅化物層很薄以致側(cè)蝕不可忽略。由于這個(gè)原因，以等于最小間距為間隔將位線23隔離。位線可以為多晶硅硅化物結(jié)構(gòu)。
剝掉光刻膠腐蝕掩模33，將絕緣材料淀積在所得半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面上。絕緣材料形成上層間絕緣層24，用化學(xué)機(jī)械方法拋光上層間絕緣層24以形成圖4B和5B中示出的平坦表面。
將光刻膠溶液涂在上層間絕緣層15b的上表面并進(jìn)行烘焙，以形成層間絕緣層15b上的光刻膠層。對(duì)準(zhǔn)器(未顯示)將用于節(jié)點(diǎn)接觸孔的圖形圖象由光掩模(未顯示)轉(zhuǎn)移到光刻膠層，潛影形成在光刻膠層中。顯影潛影，并將光刻膠層形成光刻膠腐蝕掩模34。然后，如結(jié)合圖3介紹的在光刻膠腐蝕掩模34中形成圓形開口34，每個(gè)圓形開口34的直徑大于設(shè)計(jì)規(guī)則中限定的最小長(zhǎng)度。使用光刻膠腐蝕掩模34，選擇性地腐蝕掉上層間絕緣層24和下層間絕緣層22，以便形成初始節(jié)點(diǎn)接觸孔25。初始節(jié)點(diǎn)接觸孔25輕微地朝硅襯底20的主表面聚集，將字線21和位線23部分地暴露到初始節(jié)點(diǎn)接觸孔25，如圖4C和5C所示。初始節(jié)點(diǎn)接觸孔25寬的原因在上文已介紹了。確認(rèn)字線21和位線23分別深入到初始節(jié)點(diǎn)接觸孔25中D1和D2。
剝離掉光刻膠腐蝕掩模34，使用化學(xué)汽相淀積在所得半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面上淀積絕緣材料，絕緣材料形成絕緣層。字線21和位線23由絕緣層覆蓋，上層間絕緣層24的平坦表面也由絕緣材料覆蓋。使用反應(yīng)離子腐蝕，沒有任何腐蝕掩模地局部腐蝕絕緣層直到再次露出平坦的表面。然后，絕緣側(cè)壁間隔層26留在層間絕緣層22/24的內(nèi)表面上，并限定節(jié)點(diǎn)接觸孔27，如圖4D和5D所示。反應(yīng)腐蝕系統(tǒng)進(jìn)行各向異性腐蝕時(shí)，進(jìn)行側(cè)面腐蝕，使絕緣側(cè)壁間隔層26比絕緣層薄。如果側(cè)蝕的量對(duì)字線21為t1，對(duì)位線23為t2，那么絕緣層要求在字線21為大于(D1加t1)的厚度，在位線23為大于(D2加t2)的厚度。換句話說，繼續(xù)化學(xué)汽相淀積直到絕緣層在字線21厚度大于(D1加t1)，在位線23厚度大于(D2加t2)。
隨后，將劑量為1×1015原子/cm2加速能量為30KeV的磷離子通過節(jié)點(diǎn)接觸孔27注入到源區(qū)20b，形成重?fù)诫s節(jié)點(diǎn)接觸區(qū)35。重?fù)诫s節(jié)點(diǎn)接觸區(qū)35嵌在源區(qū)20b內(nèi)，并且比源區(qū)20b深。
使用化學(xué)汽相淀積在所得半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面上淀積摻雜的多晶硅。摻雜的多晶硅填充節(jié)點(diǎn)接觸孔27，并膨脹進(jìn)入摻雜的多晶硅層內(nèi)。光刻膠腐蝕掩模(未顯示)形成在摻雜的多晶硅層上，選擇性地腐蝕掉摻雜的多晶硅層形成存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)電極28。絕緣側(cè)壁間隔層26將字線21和位線23與存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)電極28隔離。
復(fù)合的介電層36形成在存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)電極28上，并包括氧化硅層和中間夾有氧化硅層的氮化硅層。使用常壓化學(xué)汽相淀積在所得半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面上淀積多晶硅，由多晶硅層形成單元平板電極37，如圖4E和5E所示。存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)電極28、復(fù)合的介質(zhì)層36和單元平板電極37整體構(gòu)成堆疊的存儲(chǔ)電容器38，存取晶體管32和堆疊的存儲(chǔ)電容器38組合一起形成動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)單元。
從以上的說明可以明白，即使初始節(jié)點(diǎn)接觸孔25延伸越過間隔等于最小間距的字線21的內(nèi)邊和位線23的內(nèi)邊，絕緣側(cè)壁間隔層26覆蓋字線21的暴露部分和位線23的暴露部分，在字/位線21/23和存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)電極28之間絕對(duì)不會(huì)發(fā)生任何短路。節(jié)點(diǎn)接觸孔27的周邊小于設(shè)計(jì)規(guī)則限定的最小長(zhǎng)度，存儲(chǔ)單元高密度地排列在硅襯底20上。
在第一實(shí)施例中，源區(qū)20b起底層的作用，下層間絕緣層22和上層間絕緣層24整體構(gòu)成第一絕緣層。字線21或位線23對(duì)應(yīng)于至少兩個(gè)導(dǎo)電層。
絕緣側(cè)壁間隔層26的最小厚度等于伸出部分D1/D2，最大厚度小于初始節(jié)點(diǎn)接觸孔25的直徑和伸出部分D1/D2之間差值的一半。
圖6A到6C示出了體現(xiàn)本發(fā)明制造動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器單元的另一工藝。除了形成絕緣側(cè)壁間隔層40以外，該工藝與圖4A到4E和5A到5E示出的工藝類似。由于這個(gè)原因，說明集中在絕緣側(cè)壁間隔層40。其它層由代表第一實(shí)施例的對(duì)應(yīng)層的相同參考數(shù)字標(biāo)識(shí)，為避免重復(fù)省卻了詳細(xì)的說明。
首先，初始接觸孔41形成在層間絕緣層22/24內(nèi)。初始接觸孔41很寬從而將位線23暴露到初始接觸孔41。腐蝕中止層42形成在上層間絕緣層24，并由在反應(yīng)離子腐蝕中對(duì)腐蝕劑有選擇性的材料形成。
絕緣材料淀積在所得半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面上，并形成如圖6A所示的絕緣層43。使用反應(yīng)離子腐蝕各向異性地腐蝕絕緣層43。即使露出腐蝕中止層42，仍繼續(xù)反應(yīng)離子腐蝕(見圖6B)。當(dāng)上層間絕緣層24暴露在腐蝕中止層42和絕緣側(cè)壁間隔層40之間時(shí)，停止反應(yīng)離子腐蝕(見圖6C)。
絕緣側(cè)壁間隔層40限定了比位線23之間的間隙更窄的接觸孔44，并獲得了第一實(shí)施例的所有優(yōu)點(diǎn)。
雖然示出并介紹了本發(fā)明的特定實(shí)施例，但顯然對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以做出不同的變化和修改而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。例如，根據(jù)本發(fā)明的工藝可用于比設(shè)計(jì)規(guī)則限定的最小尺寸更窄的任何接觸孔。換句話說，本發(fā)明并不僅局限于節(jié)點(diǎn)接觸孔的形成。
權(quán)利要求
1．一種形成孔的工藝，包括以下步驟a)制備具有底層(20b)的結(jié)構(gòu)，第一絕緣層(22/24)覆蓋所述底層，在所述第一絕緣層內(nèi)形成在所述底層上以在一個(gè)方向上測(cè)量的距離相互間隔的至少兩個(gè)導(dǎo)電層(21或23)；以及b)在所述第一絕緣層內(nèi)形成目標(biāo)孔(27；44)，以便露出其中的所述底層，其特征在于所述步驟b)包括以下分步驟b-1)在所述第一絕緣層內(nèi)形成延伸到所述底層并具有大于所述方向上所述距離的第一長(zhǎng)度的初始孔(25；41)，b-2)形成在所述第一絕緣層的上表面上一致地延伸的第二絕緣層(26；41)，內(nèi)表面限定所述初始孔和所述底層，以及b-3)腐蝕所述第二絕緣層直到再次露出所述上表面以形成具有小于所述距離的第二長(zhǎng)度的所述目標(biāo)孔。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的工藝，其中所述b-1)包括以下分步驟b-1-1)通過光刻在所述第一絕緣層上形成光刻膠腐蝕掩模(34)，以及b-1-2)腐蝕暴露到位于所述底層之上的所述光刻膠腐蝕掩模的開口的所述第一絕緣層的一部分，以便所述至少兩個(gè)導(dǎo)電層(21或23)局部地暴露于所述初始孔。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的工藝，其中在所述步驟b-2)中形成的所述第二絕緣層具有的厚度大于從所述內(nèi)表面伸出的所述至少兩個(gè)導(dǎo)電層的長(zhǎng)度(D1或D2)以及所述步驟b-3)之前所述第二絕緣層的內(nèi)表面和所述步驟b-3)之后所述第二絕緣層的對(duì)應(yīng)內(nèi)表面之間的距離(t1或t2)總和。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的工藝，其中在所述步驟b-3)中使用各向異性腐蝕。
5．根據(jù)權(quán)利要求2的工藝，其中在所述第一絕緣層具有第一絕緣層子層(22)和疊置在所述第一絕緣層子層上的第二絕緣層子層(24)，并且所述步驟a)包括以下分步驟a-1)在第二絕緣層子層(24)上形成導(dǎo)電層，a-2)使用所述光刻在所述導(dǎo)電層上形成光刻膠腐蝕掩模(33)，以及a-3)選擇性地腐蝕所述導(dǎo)電層以便由所述導(dǎo)電層形成所述至少兩個(gè)導(dǎo)電層(23)。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的工藝，還包括在所述步驟b-1)和所述b-2)之間在所述第一絕緣層的所述上表面上形成腐蝕中止層(42)，以便進(jìn)行所述腐蝕直到在所述步驟d)中露出所述腐蝕中止層的步驟。
7．根據(jù)權(quán)利要求1的工藝，其中所述目標(biāo)孔(27；44)起用于動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)電極(28)的節(jié)點(diǎn)接觸孔的作用。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的工藝，其中所述至少兩個(gè)導(dǎo)電層起在所述存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)電極(28)下延伸的位線(23)的作用。
9．根據(jù)權(quán)利要求7的工藝，其中所述至少兩個(gè)導(dǎo)電層起在所述存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)電極(28)下延伸的字線(21)的作用。
全文摘要
為了在由設(shè)計(jì)規(guī)則中限定的最小長(zhǎng)度隔開的位線(23)之間的層間絕緣結(jié)構(gòu)(22/24)內(nèi)形成節(jié)點(diǎn)接觸孔(27),首先初始節(jié)點(diǎn)接觸孔(25)以長(zhǎng)度大于最小長(zhǎng)度的方式在位線之間的層間絕緣結(jié)構(gòu)內(nèi)形成,絕緣側(cè)壁間隔層(26)形成在限定初始節(jié)點(diǎn)接觸孔的內(nèi)表面上,以便形成長(zhǎng)度小于最小長(zhǎng)度的節(jié)點(diǎn)接觸孔,由此形成相當(dāng)窄的節(jié)點(diǎn)接觸孔,并且位線和存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)電極(28)之間不會(huì)短路。
文檔編號(hào)H01L23/485GK1213160SQ9812006
公開日1999年4月7日 申請(qǐng)日期1998年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月29日
發(fā)明者川口真輝, 藤井威男 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社