专利名称：阶梯式开口的制造方法
技术领域：
本发明是有关于一种半导体组件(Semiconductor device)的制造方法，且特别是有关于一种阶梯式开口的制造方法。
一般采用上述技术以形成导线、接触窗或是介层窗的方法，是在已形成有导电区域的基底上形成介电层后，再于介电层中形成开口，此开口可为沟渠、接触窗开口或是介层窗开口等结构。然后，在基底全面沉积一层金属层并填满沟渠。最后，再以化学机械研磨法去除开口之外的金属层以形成导线、接触窗或是介层窗。
随着半导体组件的持续缩小，图案的线宽也随之缩小，此时用以形成导线、接触窗或是介层窗的开口宽度也随之缩小，并使得此开口具有较大的深宽比(aspect ratio)，然而，开口结构宽度的缩小将导致金属材料的不易填入，并且非常容易在填入金属材料的过程中产生孔洞(void)，另一方面，由于填入开口中的金属层图案的线宽也随之缩小，将使得导线与后续工艺的对准能力较差，而使得工艺裕度也随之降低。
本发明的另一个目的在于提出一种阶梯式沟渠的制造方法，能够扩张开口的面积，以使填入开口中的金属材料也具有较大的面积，以增加导线与后续工艺的对准能力。
本发明提供一种阶梯式开口的形成方法，此方法是在具有第一介电层、蚀刻终止层、第二介电层的基底上，依次形成第一罩幕层、第二罩幕层、第三罩幕层。其中第二罩幕层与第一罩幕层、第三罩幕层具有高蚀刻选择比，并且第二罩幕层的蚀刻速率大于第一介电层、第二介电层的蚀刻速率。接着，在第一罩幕层、第二罩幕层、第三罩幕层、第二介电层以及蚀刻终止层中形成开口，再去除开口侧壁的部份第二罩幕层，以使开口形成一内凹结构。其后，在去除第三罩幕层后，以第二罩幕层为罩幕，去除部份的第一罩幕层、第二介电层以及第一介电层，以于开口中露出蚀刻终止层表面以及基底表面，最后再去除第二罩幕层以及第一罩幕层，以形成阶梯式的开口。
由上述可知，本发明的重要特征在于所形成的阶梯式开口具有上宽下窄的阶梯式结构，因此能够降低开口的深宽比，使得金属材料相当容易的填入开口中，并且能够避免在填入金属材料时产生孔洞。
而且，本发明所形成的阶梯式开口具有上宽下窄的轮廓，填入开口中的导体层也具有较大的面积，因此与后续所进行的工艺较容易对准，而具有较大的工艺裕度。
此外，本发明仅需于形成开口时使用一道光罩，因此本发明的阶梯式开口结构可以在大幅降低工艺复杂度的情形下完成。
100基底102、106介电层104蚀刻终止层108复合罩幕层110第一罩幕层112第二罩幕层114第三罩幕层116开口
118内凹结构首先，请参照
图1A，提供一基底100，且在基底100上已依次形成有介电层102、蚀刻终止层104、介电层106，其中介电层102、介电层106的材质例如是氧化硅，且介电层102、介电层106的形成方法例如是化学气相沉积法。蚀刻终止层104的材质例如是氮化硅或是氮氧化硅，其形成的方法例如是化学气相沉积法。
首先在介电层106上形成复合罩幕层108，其中复合罩幕层108由第一罩幕层110、第二罩幕层112以及第三罩幕层114依次堆栈于介电层106上所形成，其中第一罩幕层110的材质可为有机材料，例如是光阻材料，形成的方法例如是旋转涂布法。第二罩幕层112的材质例如是氧化硅，其形成的方法例如是于25℃将硅烷(SiH4)与过氧化氢(H2O2)反应，以形成液态的二氧化硅，然后以液相沉积法(Liquid phase deposition，LPD)将二氧化硅沉积至第一罩幕层110上，再于100℃的温度将此二氧化硅固化，此第二罩幕层112的厚度例如是50埃至100埃左右，且第二罩幕层112的蚀刻速率大于介电层102与介电层106的蚀刻速率。第三罩幕层114的材质例如是光阻材料，其形成的方法例如是旋转涂布法。
在上述形成复合罩幕层108的步骤中，由于光阻材料的材质在超过150℃即有受到破坏的问题存在，因此于此处采用在低温下以液相沉积法所形成的氧化硅作为第二罩幕层112。
接着，请参照图1B，以微影工艺将第三罩幕层114图案化，以于第三罩幕层114中形成开口116，其中开口116例如可为沟渠、接触窗开口或是介层窗开口。然后，以第三罩幕层114为罩幕，去除开口116中的第二罩幕层112，其中去除第二罩幕层112的方法例如是非等向性蚀刻法，接着，对开口116中的第一罩幕层110进行干显影工艺，以去除开口116中的第一罩幕层110，其中进行干显影工艺的方法例如是以第三罩幕层114、第二罩幕层112为罩幕，以非等向性蚀刻法去除开口116中第一罩幕层110。其后，依次去除开口116中的介电层106以及蚀刻终止层，并于开口底部露出介电层102的表面。
接着，请参照图1C，去除开口116侧壁的部份第二罩幕层112，以扩张开口116在第二罩幕层112中的宽度，而于开口116中形成内凹结构118。其中去除开口116侧壁的部份第二罩幕层112的方法例如是湿式蚀刻法，且所使用的蚀刻液例如是氢氟酸(HF)，进行湿蚀刻的温度例如是25℃。
由于此第二罩幕层112所使用的材质蚀刻速率大于介电层102以及介电层106，因此，在进行上述湿式蚀刻工艺时，第二罩幕层112的移除率将会大于介电层102以及介电层106，对于介电层102以及介电层106的影响极为有限，而不会影响后续的工艺。尚且，通过控制湿式蚀刻工艺，能够控制第二罩幕层112的移除率，进而能够达到控制开口116的上部宽度的目的。
接着，请参照图1D，以等离子体处理步骤去除第三罩幕层114，其中等离子体处理步骤所使用的气体源例如是氧气。然后，以第二罩幕层112为罩幕，以干显影工艺去除开口116中的第一罩幕层110，其中进行干显影工艺的方法例如是以第二罩幕层112为罩幕，以非等向性蚀刻法去除开口116中的第一罩幕层110至露出介电层106的表面为止。
接着，请参照图1E，续以第二罩幕层110为罩幕，去除开口116中的介电层106以及介电层102，以形成阶梯式的开口结构。其中去除介电层106以及介电层102的方法例如是非等向性蚀刻法。
在经由图1D以及图1E所述的步骤，由于以宽度较宽的第二罩幕层112作为罩幕，因此开口116在介电层106的宽度(也即是开口116的上部)的会大于介电层102的宽度(也即是开口116的下部)，而形成本发明的阶梯式开口。
接着，请参照图1F，对基底200进行等离子体处理步骤，以去除第二罩幕层112以及第一罩幕层110，其中等离子体处理步骤所使用的气体源例如是氧气。
在本发明较佳实施例中，第一罩幕层的材质使用光阻材料，然而，第一罩幕层并不限定于光阻层，也可以使用例如是氮化硅与氮氧化硅等与第二罩幕层具有足够蚀刻速率差异的材质。
尚且，在本发明较佳实施例中，第二罩幕层所使用的材质为液相沉积法所形成的氧化硅，然而第二罩幕层并非限定于此材质，在第一罩幕层的材质为光阻材料时，第二罩幕层也可以使用形成温度低于150℃、且与第一罩幕层具有足够蚀刻速率差异的材质。
更加的，在第一罩幕层的材质不是光阻材料时，第二罩幕层的材质不须限定形成温度必须小于150℃，而可以使用与第一罩幕层具有足够蚀刻速率差异的材质。
综上所述，本发明具有下述的优点1.本发明所形成的阶梯式开口具有上宽下窄的阶梯式结构，因此能够降低开口的深宽比，使得金属材料相当容易的填入开口中，并且能够避免在填入金属材料时产生孔洞。
2.本发明所形成的阶梯式开口具有上宽下窄的轮廓，填入开口中的导体层也具有较大的面积，因此与后续所进行的工艺较容易对准，而具有较大的工艺裕度。
3.本发明形成此具有阶梯式开口的工艺，仅需使用一道光罩即可以达到，因此可以在大幅降低工艺复杂度的情形下完成本发明。
权利要求
1.一种阶梯式开口的制造方法，其特征是，该方法包括下列步骤提供一基底；在该基底上依次形成一第一介电层、一蚀刻终止层、一第二介电层；在该第二介电层上形成一第一罩幕层；在该第一罩幕层上形成一第二罩幕层；在该第二罩幕层上形成一第三罩幕层；图案化该第三罩幕层，以形成一第一开口；以该第三罩幕层为罩幕，去除部份该第二罩幕层、该第一罩幕层、该第二介电层以及该蚀刻终止层，以使该第一开口形成露出该第一介电层表面的一第二开口；去除该第二开口侧壁的部份该第二罩幕层，以于该第开口形成一内凹结构；去除该第三罩幕层；以该第二罩幕层为罩幕，去除部份该第一罩幕层、该第二介电层以及该第一介电层，以于该第二开口中露出该蚀刻终止层表面以及该基底表面；以及去除该第二罩幕层以及该第一罩幕层。
2.如权利要求1所述的阶梯式开口的制造方法，其特征是，该第一罩幕层的材质包括有机材料。
3.如权利要求2所述的阶梯式开口的制造方法，其特征是，该第二罩幕层的材质包括氧化硅。
4.如权利要求3所述的阶梯式开口的制造方法，其特征是，形成该第二罩幕层的方法包括液相沉积法(Liquid Phase Deposition，LPD)。
5.如权利要求3所述的阶梯式开口的制造方法，其特征是，去除该第二开口侧壁的部份该第二罩幕层的方法包括一湿式蚀刻法。
6.如权利要求5所述的阶梯式开口的制造方法，其特征是，该湿式蚀刻法所使用的蚀刻液包括氢氟酸。
7.如权利要求1所述的阶梯式开口的制造方法，其特征是，该第二开口选自一沟渠、一接触窗开口与一介层窗开口所组成的族群。
8.如权利要求1所述的阶梯式开口的制造方法，其特征是，该第二罩幕层与该第一罩幕层具有一高蚀刻选择比。
9.如权利要求1所述的阶梯式开口的制造方法，其特征是，该第二罩幕层与该第三罩幕层具有一高蚀刻选择比。
10.如权利要求1所述的阶梯式开口的制造方法，其特征是，该第二罩幕层的蚀刻速率大于该第一介电层以及该第二介电层的蚀刻速率。
11.如权利要求1所述的阶梯式开口的制造方法，其特征是，该第一罩幕层的材质选自氮化硅、氮氧化硅所组成的族群。
12.一种阶梯式开口的制造方法，其特征是，该方法包括下列步骤提供一基底；在该基底上依次形成一第一介电层、一蚀刻终止层、一第二介电层；在该第二介电层上依次形成一第一罩幕层、一第二罩幕层、一第三罩幕层；在该第三罩幕层、该第二罩幕层、该第一罩幕层、该第二介电层以及该蚀刻终止层中形成一内凹开口，其中该内凹开口位于该第二罩幕层的宽度大于位于该第三罩幕层、该第一罩幕层、该第二介电层以及该蚀刻终止层的宽度，并且于该内凹开口底部露出该第一介电层的表面；去除该第三罩幕层，以使该内凹开口形成一第一开口；以该第二罩幕层为罩幕，去除部份该第一罩幕层、该第二介电层以及该第一介电层，以于该第一开口中露出该蚀刻终止层表面以及该基底表面；以及去除该第二罩幕层以及该第一罩幕层。
13.如权利要求12所述的阶梯式开口的制造方法，其特征是，形成该内凹开口的方法包括下列步骤定义该第三罩幕层、该第二罩幕层、该第一罩幕层、该第二介电层以及该蚀刻终止层以形成一第二开口，其中该第二开口露出该第一介电层；以及去除该第二开口侧壁的部份该牺牲层，以形成该内凹开口。
14.如权利要求13所述的阶梯式开口的制造方法，其特征是，去除该第二开口侧壁的部份该第二罩幕层的方法包括一非等向性蚀刻法。
15.如权利要求12所述的阶梯式开口的制造方法，其特征是，该第一开口选自一沟渠、一接触窗开口与一介层窗开口所组成的族群。
16.如权利要求12所述的阶梯式开口的制造方法，其特征是，该第二罩幕层与该第一罩幕层具有一高蚀刻选择比。
17.如权利要求12所述的阶梯式开口的制造方法，其特征是，该第二罩幕层与该第三罩幕层具有一高蚀刻选择比。
18.如权利要求12所述的阶梯式开口的制造方法，其特征是，该第二罩幕层的蚀刻速率大于该第一介电层以及该第二介电层的蚀刻速率。
全文摘要
一种阶梯式开口的形成方法，此方法是在具有第一介电层、蚀刻终止层、第二介电层的基底上，依次形成第一罩幕层、第二罩幕层、第三罩幕层。接着，在第一罩幕层、第二罩幕层、第三罩幕层、第二介电层以及蚀刻终止层中形成开口，再去除开口侧壁的部分第二罩幕层，以使开口形成一内凹结构。其后，在去除第三罩幕层后，以第二罩幕层为罩幕，去除部分的第一罩幕层、第二介电层以及第一介电层，以于开口中露出蚀刻终止层表面以及基底表面，最后再去除第二罩幕层以及第一罩幕层，以形成阶梯式的开口。
文档编号H01L21/302GK1421902SQ0114003
公开日2003年6月4日 申请日期2001年11月22日 优先权日2001年11月22日
发明者张庆裕 申请人:旺宏电子股份有限公司