专利名称：在sonos技术中提升金属接触孔工艺窗口的方法
技术领域：
本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是一种涉及金属接触孔的方法。
背景技术：
传统的金属接触孔膜层结构中通常由未搀杂氧化膜(USG)，硼磷硅酸玻璃(BPSG) 和氮化物或者氮氧化膜组成，其中氮化物(SiN/SiON)作为刻蚀阻挡层。这是因为在传统工 艺中干法刻蚀都可以相对容易地获得未搀杂氧化膜(USG)对氮化物的高选择比。但是当刻 蚀掉最后的氮化物(SiN/SiON)时，问题出现了，由于硅氮氧化物硅(SONOS)工艺的设计特 性，金属接触孔都为无边界容许孔；同时为了兼顾其它因素，该步刻蚀工艺很难达到氮化物 对为掺杂氧化物的高选择比。这就使得一旦工艺要求刻蚀使用较多的过刻蚀时，所谓齿状 穿通结构就不可避免的出现了 (图2)。此种现象非常危险，不但会大大降低产品的可靠性， 更由于下层的磷酸玻璃(PSG)具有很高的化学活性，一旦齿状穿通中的金属粒子接触的它 就会很快的通过化学反应和有源区产生短路，直接导致器件失效。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以省略掉传统工艺所需的氮化膜(SiN) 或者氮氧化膜(SiON)阻挡层的方法，从而在根本上消灭了齿状穿通结构产生的隐患。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种在SONOS技术中提升金属接触孔工艺 窗口的方法，用磷酸玻璃和未搀杂氧化膜作为接触孔层间膜，包括以下步骤步骤一、在硅 片上淀积一层未搀杂氧化膜；步骤二、淀积一层磷酸玻璃后进行化学机械抛光；步骤三、淀 积一层氧化膜，达到层间膜厚度；步骤四、利用光刻做出接触孔的图形；步骤五、利用磷酸 玻璃对未搀杂氧化膜的选择比50 : 1以上的干法工艺刻蚀接触孔。 本发明的有益效果在于利用磷酸玻璃(PSG)和未搀杂氧化膜的CAP0XIDE(USG) 作为一种新的接触孔层间膜，利用刻蚀工艺使得进行接触孔刻蚀时具有磷酸玻璃(PSG)对 下层的未搀杂氧化膜(USG)高选择比的特性，从而省略掉传统工艺所需的氮化膜(SiN)或 者氮氧化膜(Si0N)阻挡层。由于该集成工艺具有比传统工艺高得多的刻蚀选择比，磷酸玻 璃(PSG)对下层未搀杂氧化膜(USG)的选择比克高达50 : 1以上，从而在根本上消灭了齿 状穿通结构产生的隐患，大大增加了整个模块的工艺窗口的同时，更提升了产品的可靠性。
本发明可以适用于半导体制造中一切需要有刻蚀阻挡层，但又不希望采用氮化物 的工艺。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明实施例第一步的示意图；
图2是本发明实施例第二步的示意图；
图3是本发明实施例第三步的示意 图4是本发明实施例第四步的示意图；
图5是本发明实施例第五步的示意图；
图6是本发明所述方法的流程图。
具体实施例方式
本发明公布了一种新颖的适用于S0N0S技术中的金属接触孔层间膜(ILD)结构， 以及相应的干法刻蚀工艺方法。 本发明的核心步骤为利用磷酸玻璃(PSG)和未搀杂氧化膜的CAPOXIDE(USG)作为 一种新的接触孔层间膜，利用刻蚀工艺使得进行接触孔刻蚀时具有磷酸玻璃(PSG)对下层 的未搀杂氧化膜(USG)高选择比的特性，从而省略掉传统工艺所需的氮化膜(SiN)或者氮 氧化膜(SiON)阻挡层。在简化层间膜结构提高产品产能、降低生产成本的同时，又因为该 集成工艺具有比传统工艺高得多的刻蚀选择比，从而大大增加了整个模块的工艺窗口，更 提升了产品的可靠性。 本发明提供了一种在SONOS技术中提升金属接触孔工艺窗口的方法，用磷酸玻璃 和未搀杂氧化膜作为接触孔层间膜，包括以下步骤步骤一、在硅片上淀积一层未搀杂氧化 膜；步骤二、淀积一层磷酸玻璃后进行化学机械抛光；步骤三、淀积一层氧化膜，达到层间 膜厚度；步骤四、利用光刻做出接触孔的图形；步骤五、利用磷酸玻璃对未搀杂氧化膜的选 择比50 : 1以上的干法工艺刻蚀接触孔。 传统的金属接触孔膜层结构中通常由未搀杂氧化膜(USG)，硼磷硅酸玻璃(BPSG) 和氮化物或者氮氧化膜组成，其中氮化物(SiN/SiON)作为刻蚀阻挡层。这是因为在传统工 艺中干法刻蚀都可以相对容易地获得未搀杂氧化膜(USG)对氮化物的高选择比。但是当刻 蚀掉最后的氮化物(SiN/SiON)时问题出现了，由于S0N0S工艺的设计特性，金属接触孔都 为无边界容许孔；同时为了兼顾其它因素，该步刻蚀工艺很难达到氮化物对为掺杂氧化物 的高选择比。这就使得一旦工艺要求刻蚀使用较多的过刻蚀时，所谓齿状穿通结构就不可 避免的出现了。此种现象非常危险，不但会大大降低产品的可靠性，更由于下层的磷酸玻璃 (PSG)具有很高的化学活性，一旦齿状穿通中的金属粒子接触的它就会很快的通过化学反 应和有源区产生短路，直接导致器件失效。 而采用了本发明中的新型层间膜结构后，由于该集成工艺具有比传统工艺高得多 的刻蚀选择比，磷酸玻璃(PSG)对下层未搀杂氧化膜(USG)的选择比克高达50 : 1以上， 从而在根本上消灭了齿状穿通结构产生的隐患，大大增加了整个模块的工艺窗口的同时， 更提升了产品的可靠性。 所述未搀杂氧化膜层间膜介质，可以通过腔体淀积或是扩散炉生成获得的未搀杂 氧化膜。所述磷酸玻璃可以通过薄膜淀积方法获得。 所述干法刻蚀工艺关键特征主刻蚀具有磷酸玻璃对未搀杂氧化膜的高选择比，其 主要工艺参数为 (1)上部电源功率0 2000w ;
(2)偏转功率0 加00w ; (3)压力:0 200mT ;
(4)氩气0 500sccm ;
(5)氧气0 500sccm ; (6)具有高选择比的碳氟系气体0 500sccm ;
(7)具有高选择比的碳氟氢系气体0 500sccm
(8)静电吸附盘ESC背部氦气压力0 20T。 所述高选择比的碳氟系气体可以包括C4F8或C4F6或C5F8。所述具有高选择比的 碳氟氢系气体可以包括F135。
权利要求
一种在SONOS技术中提升金属接触孔工艺窗口的方法，其特征在于，用磷酸玻璃和未搀杂氧化膜作为接触孔层间膜，包括以下步骤步骤一、在硅片上淀积一层未搀杂氧化膜；步骤二、淀积一层磷酸玻璃后进行化学机械抛光；步骤三、淀积一层氧化膜，达到层间膜厚度；步骤四、利用光刻做出接触孔的图形；步骤五、利用磷酸玻璃对未搀杂氧化膜的选择比50∶1以上的干法工艺刻蚀接触孔。
2. 根据权利要求1所述的在S0N0S技术中提升金属接触孔工艺窗口的方法，其特征在 于，所述未搀杂氧化膜层间膜介质，通过腔体淀积或是扩散炉生成获得的未搀杂氧化膜。
3. 根据权利要求1所述的在S0N0S技术中提升金属接触孔工艺窗口的方法，其特征在 于，所述磷酸玻璃通过薄膜淀积方法获得。
4. 根据权利要求1所述的在S0N0S技术中提升金属接触孔工艺窗口的方法，其特征在 于，所述干法刻蚀工艺关键特征主刻蚀具有磷酸玻璃对未搀杂氧化膜的高选择比，其主要 工艺参数为(1) 上部电源功率0 2000W ;(2) 偏转功率:0 2000w ;(3) 压力:0 200mT ;(4) 氩气:0 500sccm ;(5) 氧气:0 500sccm ;(6) 具有高选择比的碳氟系气体0 500sccm ;(7) 具有高选择比的碳氟氢系气体0 500sccm ;(8) 静电吸附盘背部氦气压力0 20T。
5. 根据权利要求1所述的在S0N0S技术中提升金属接触孔工艺窗口的方法，其特征在 于，所述高选择比的碳氟系气体包括C4F8或C4F6或C5F8。
6. 根据权利要求1所述的在S0N0S技术中提升金属接触孔工艺窗口的方法，其特征在 于，所述具有高选择比的碳氟氢系气体包括F135。
全文摘要
本发明公开了一种在SONOS技术中提升金属接触孔工艺窗口的方法，用磷酸玻璃和未搀杂氧化膜作为接触孔层间膜，包括以下步骤步骤一、在硅片上淀积一层未搀杂氧化膜；步骤二、淀积一层磷酸玻璃后进行化学机械抛光；步骤三、淀积一层氧化膜，达到层间膜厚度；步骤四、利用光刻做出接触孔的图形；步骤五、利用磷酸玻璃对未搀杂氧化膜的选择比50∶1以上的干法工艺刻蚀接触孔。可以省略掉传统工艺所需的氮化膜(SiN)或者氮氧化膜(SiON)阻挡层的方法，从而在根本上消灭了齿状穿通结构产生的隐患。
文档编号H01L21/311GK101740465SQ200810043939
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月18日 优先权日2008年11月18日
发明者王函 申请人:上海华虹Nec电子有限公司