专利名称：半导体制程的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体制程。
背景技术：
在半导体制程中，为了减少光罩数目，会以同一道光罩来定义绝缘层中的接触窗开口，包括位元线之间的接触窗开口、暴露周边区的栅极的接触窗开口以及暴露周边区的源极与漏极的接触窗开口。然而，定义这些接触窗开口时需移除的材料层的厚度与材料不尽相同，因此使用同一蚀刻制程可能会发生过度蚀刻或蚀刻不完全的问题，导致接触窗开口的轮廓不易控制。如此一来，会影响接触窗插塞与该些元件之间的电性连接，进而影响半导体元件的元件特性。然而，若是以不同光罩来分别定义这些接触窗开口，则又会增加半导体元件的制作成本与制程时间。
发明内容
本发明提供一种半导体制程，使接触窗开口具有良好的轮廓，且使半导体元件具有较低的制作成本与较短的制程时间。本发明提供一种半导体制程。提供基底，基底包括存储单元区与周边区，基底上形成有多个栅极，栅极两侧分别形成有掺杂区，其中栅极包括依序配置于基底上的硅层、硅化金属层以及顶盖层。于基底上形成绝缘层，以覆盖存储单元区与周边区。于存储单元区的绝缘层中形成多个第一接触窗开口，第一接触窗开口位于两相邻的栅极之间且暴露存储单元区的掺杂区的其中一者。于第一接触窗开口中形成第一接触窗插塞，以电性连接掺杂区。于基底上形成图案化罩幕层，以覆盖存储单元区并暴露出部分周边区。以图案化罩幕层为罩幕，同时于周边区的绝缘层中形成多个第二接触窗开口与多个第三接触窗开口，其中第二接触窗开口暴露周边区的栅极的其中一者的硅化金属层，以及第三接触窗开口暴露周边区的掺杂区的其中一者。于第二接触窗开口与第三接触窗开口中形成第二接触窗插塞与第三接触窗插塞，以分别电性连接硅化金属层与掺杂区。在本发明的一实施例中，上述的第一接触窗开口的形成方法包括于存储单元区的绝缘层中形成多个初始接触窗开口，初始接触窗开口位于两相邻的栅极之间且暴露存储单元区的掺杂区的其中一者；于绝缘层上形成一牺牲层，其中牺牲层填满初始接触窗开口 ；对牺牲层与绝缘层进行一平坦化制程，以移除第一接触窗开口以外的牺牲层；以及移除第一接触窗开口中的牺牲层，以形成多个第一接触窗开口。在本发明的一实施例中，上述的牺牲层的材料包括多晶硅。在本发明的一实施例中，上述的第一接触窗插塞的形成方法包括于绝缘层上形成一第一导体层，其中第一导体层填满第一接触窗开口 ；以及对第一导体层进行一平坦化制程，以移除第一接触窗开口以外的第一导体层并于第一接触窗开口中形成第一接触窗插塞。在本发明的一实施例中，上述的第一导体层的材料包括钨。
在本发明的一实施例中，上述的绝缘层的材料包括硼磷娃玻璃(borophosiIicateglass, BPSG)。在本发明的一实施例中，还包括一栅介电层，配置于栅极的表面与栅极与基底之间。在本发明的一实施例中，上述的形成第一接触窗开口的步骤还包括移除位于顶盖层上的部分栅介电层。在本发明的一实施例中，第二接触窗开口与第三接触窗开口的形成方法包括以图案化罩幕层为罩幕，对绝缘层进行蚀刻制程，其中蚀刻制程以硅化金属层为蚀刻终止层，移除部分绝缘层与部分栅极的部分顶盖层，以形成第二接触窗开口，且蚀刻制程以掺杂区为蚀刻终止层，移除另一部分的绝缘层，以形成第三接触窗开口。在本发明的一实施例中，上述的绝缘层的材料包括硼磷硅玻璃。在本发明的一实施例中，上述的顶盖层的材料包括氮化物。 在本发明的一实施例中，上述的掺杂区的材料包括掺杂硅。基于上述，在本发明的半导体制程中，是使用一道光罩形成位于存储单元区的接触窗开口，以及使用另一道光罩同时形成暴露周边区的栅极的接触窗开口以及暴露周边区的掺杂区的接触窗开口。如此一来，使得接触窗开口分别具有良好的轮廓，且使半导体元件具有较低的制作成本与较短的制程时间。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
图IA至图IF为依照本发明的一实施例的一种半导体制程的流程示意图。附图标记100 :基底102 :存储单元区104 :周边区106:隔离结构110:栅极112:硅层114:硅化金属层116:顶盖层118:栅介电层120 :掺杂区130 :绝缘层132:初始接触窗开口134,136,138 :接触窗开口140 :牺牲层142、144、146 :接触窗插塞150:图案化罩幕层
具体实施例方式图IA至图IF为依照本发明的一实施例的一种半导体制程的流程示意图。请参照图1A，提供基底100，基底100包括存储单元区102与周边区104，基底100上形成有多个栅极110，栅极110两侧分别形成有掺杂区120，其中栅极110包括依序配置于基底100上的硅层112、硅化金属层114以及顶盖层116。在本实施例中，基底100例如是硅基底，其中已形成有多个隔离结构106。掺杂区120例如是源极与漏极区。在本实施例中，硅化金属层114的材料例如是硅化钨(WSi2)、硅化钛(TiSi2)、硅化钴(CoSi2)、硅化镍(NiSi2)或其他合适的金属硅化物材料。顶盖层116的材料例如是氮化物。在本实施例中，栅极110的表面与栅极110与基底100之间例如是还配置有栅介电层118，栅介电层118的材料例如是氧化物。
请参照图1B，于基底100上形成绝缘层130，以覆盖存储单元区102与周边区104。接着，于存储单元区102的绝缘层130中形成多个初始接触窗开132，初始接触窗开132位于两相邻的栅极110之间且暴露存储单元区102的掺杂区120的其中一者。然后，于绝缘层130上形成一牺牲层140，其中牺牲层140填满初始接触窗开口 132。而后，对牺牲层140与绝缘层130进行平坦化制程，以移除初始接触窗开口 132以外的牺牲层140。在本实施例中，绝缘层130的材料例如是包括硼磷娃玻璃(borophosilicate glass, BPSG),牺牲层140的材料例如是多晶硅。平坦化制程例如是化学机械研磨制程。请参照图1C，接着，移除初始接触窗开口 132中的牺牲层140，以形成第一接触窗开口 134，第一接触窗开口 134位于两相邻的栅极110之间且暴露存储单元区102的掺杂区120的其中一者。在本实施例中，移除初始接触窗开口 132中的牺牲层140的步骤还包括移除位于顶盖层116上的部分栅介电层118。在本实施例中，第一接触窗开口 134例如是贯穿位于两相邻的栅极110之间及上方的绝缘层130、位于顶盖层116上的部分栅介电层118以及位于两相邻的栅极110之间的基底100上的栅介电层118。特别注意的是，虽然在本实施例中是使用牺牲层来形成第一接触窗开口 134，以利于进行绝缘层130的平坦化制程，然而本发明不限于此，举例来说，在一实施例中，可以直接于绝缘层130中形成第一接触窗开口 134，而不需要进行形成初始接触窗开口 132、于初始接触窗开口 132中填入牺牲层140以及移除初始接触窗开口 132中的牺牲层140的步骤。请参照图1D，然后，于绝缘层130上形成第一导体层(未示出)，其中第一导体层填满第一接触窗开口 134。之后，对第一导体层进行平坦化制程，以移除第一接触窗开口134以外的第一导体层，并于第一接触窗开口 134中形成电性连接掺杂区120的第一接触窗插塞142。在本实施例中，第一导体层的材料例如是钨或其他适当的导体材料，其形成方法例如是化学气相沉积制程。平坦化制程例如是化学机械研磨制程。在一实施例中(未示出)，第一接触窗插塞142可以具有双层结构，诸如由氮化钛层与钨金属层所构成，其中氮化钛层配置于钨金属层与第一接触窗开口 134之间。在本实施例中，第一接触窗插塞142例如是用以与位元线(未示出)进行电性连接，然而在其他实施例中，第一接触窗插塞142也适于与其他构件电性连接。请参照图1E，于基底100上形成图案化罩幕层150，以覆盖存储单元区102并暴露出部分周边区104。以图案化罩幕层150为罩幕，同时于周边区104的绝缘层130中形成多个第二接触窗开口 136与多个第三接触窗开口 138，其中第二接触窗开口 136暴露周边区104的栅极110的其中一者的硅化金属层114，以及第三接触窗开口 138暴露周边区104的掺杂区120的其中一者。详言之，在本实施例中，以图案化罩幕层150为罩幕,对绝缘层130进行蚀刻制程，其中蚀刻制程以硅化金属层114为蚀刻终止层，移除部分绝缘层130与部分栅极110的部分顶盖层116，以形成第二接触窗开口 136，且蚀刻制程同时以掺杂区120为蚀刻终止层，移除另一部分的绝缘层130，以形成第三接触窗开口 138。在本实施例中，绝缘层130的材料例如是硼磷硅玻璃，顶盖层116的材料例如是氮化物，掺杂区120的材料例如是掺杂硅。在本实施例中，第二接触窗开口 136例如是贯穿顶盖层116上的部分栅介电层118与部分顶盖层116，以暴露栅极110的硅化金属层114。第三接触窗开口 138例如是贯穿绝缘层130，以暴露掺杂区120。特别一提的是，本实施例是利用蚀刻制程对于硅化金属层114及其他绝缘层(包括栅介电层118、顶盖层116以及绝缘层130)的材料之间以及掺杂区120与绝缘层130的材料之间具有高选择蚀刻比的特性，因而使用同一蚀刻制程于绝缘层130中形成深度较浅的第二接触窗开口 136与深度较浅的第三接触窗开口 138，而不会发生过度蚀刻或蚀刻不完全的问题，以控制接触窗开口 136、138具有良好的轮廓。
请参照图1F，于第二接触窗开口 136与第三接触窗开口 138中形成第二接触窗插塞144与第三接触窗插塞146，以分别电性连接硅化金属层114与掺杂区120。在本实施例中，第二接触窗插塞144与第三接触窗插塞146的形成方法例如是于基底上形成第二导体层(未示出)，第二导体层填满第二接触窗开口 136与第三接触窗开口 138，接着，移除部分第二导体层，以分别于第二接触窗开口 136与第三接触窗开口 138中形成第二接触窗插塞144与第三接触窗插塞146。特别注意的是，在本实施例中，是在同一道微影蚀刻制程中完成第二接触窗插塞144与第三接触窗插塞146的制作，以简化半导体制程并降低其生产成本。另外，值得一提的是，在一实施例中，用以形成第二接触窗插塞144与第三接触窗插塞146的第二导体层可以覆盖第一接触窗插塞142，而后藉由图案化制程将第二导体层图案化成诸如位元线等线路或其他构件，使得诸如位元线等线路或其他构件与第一、第二及第三接触窗插塞142、144、146电性连接。一般来说，以同一光罩于绝缘层中定义多种接触窗开口时，由于需移除的材料层的厚度与材料不尽相同，因此这些接触窗开口可能会发生过度蚀刻或蚀刻不完全的问题，导致接触窗开口的轮廓不易控制。然而，在本实施例的半导体制程中，是使用一道光罩定义位于存储单元区的第一接触窗开口，以及使用另一道光罩同时定义暴露周边区的栅极的第二接触窗开口以及暴露周边区的掺杂区的第三接触窗开口。也就是说，本实施例是以两个图案化步骤来进行这些接触窗开口的制作，在其中一图案化步骤中制作位于存储单元区的第一接触窗开口，以及在另一图案化步骤中同时制作暴露周边区的栅极的第二接触窗开口以及暴露周边区的掺杂区的第三接触窗开口。如此一来，使得第一、第二及第三接触窗开口分别具有良好的轮廓，且使半导体元件具有较低的制作成本与较短的制程时间。特别是，在本实施例中，在制作第二及第三接触窗开口的步骤中，由于硅化金属层及其他绝缘层(包括栅介电层、顶盖层以及绝缘层)的材料之间具有高选择蚀刻比，以及掺杂区与绝缘层的材料之间具有高选择蚀刻比的特性，因此硅化金属层与掺杂区可同时作为蚀刻终止层。因而，可使用同一蚀刻制程于绝缘层中形成深度较浅的第二接触窗开口与深度较浅的第三接触窗开口，而不会发生过度蚀刻或蚀刻不完全的问题。如此一来，使得第二接触窗开口与第三接触窗开口分别具有良好的轮廓，且使半导体元件具有较低的制作成本与较短的制程时间。综上所述，在本发明的半导体制程中，是使用一道光罩形成位于存储单元区的接触窗开口，以及使用另一道光罩同时形成暴露周边区的栅极的接触窗开口以及暴露周边区的掺杂区的接触窗开口。换言之，本发明是以两个图案化步骤来进行这些接触窗开口的制作，在其中一图案化步骤中制作位于存储单元区的接触窗开口，以及在另一图案化步骤中同时制作暴露周边区的栅极的接触窗开口以及暴露周边区的掺杂区的接触窗开口。如此一来，使得接触窗开口具有良好的轮廓，且使半导体元件具有较低的制作成本与较短的制程时间。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的普通技术人员，当可作些许更动与润饰，而不脱离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种半导体制程，包括 提供一基底，该基底包括一存储单元区与一周边区，该基底上形成有多个栅极，各该栅极两侧分别形成有一掺杂区，其中各该栅极包括依序配置于该基底上的一娃层、一娃化金属层以及一顶盖层； 于该基底上形成一绝缘层，以覆盖该存储单元区与该周边区； 于该存储单元区的该绝缘层中形成多个第一接触窗开口，各该第一接触窗开口位于两相邻的该些栅极之间且暴露该存储单元区的该些掺杂区的其中一者； 于各该第一接触窗开口中形成一第一接触窗插塞，以电性连接该掺杂区； 于该基底上形成一图案化罩幕层，以覆盖该存储单元区并暴露出部分该周边区； 以该图案化罩幕层为罩幕，同时于该周边区的该绝缘层中形成多个第二接触窗开口与多个第三接触窗开口，其中各该第二接触窗开口暴露该周边区的该些栅极的其中一者的该硅化金属层，以及各该第三接触窗开口暴露该周边区的该些掺杂区的其中一者；以及 于各该第二接触窗开口与各该第三接触窗开口中形成一第二接触窗插塞与一第三接触窗插塞，以分别电性连接该硅化金属层与该掺杂区。
2.根据权利要求I所述的半导体制程，其中该些第一接触窗开口的形成方法包括 于该存储单元区的该绝缘层中形成多个初始接触窗开口，各该初始接触窗开口位于两相邻的该些栅极之间且暴露该存储单元区的该些掺杂区的其中一者； 于该绝缘层上形成一牺牲层，其中该牺牲层填满各该初始接触窗开口 ； 对该牺牲层与该绝缘层进行一平坦化制程，以移除该些初始接触窗开口以外的该牺牲层；以及 移除该些初始接触窗开口中的该牺牲层，以形成多个第一接触窗开口。
3.根据权利要求2所述的半导体制程，其中该牺牲层的材料包括多晶硅。
4.根据权利要求I所述的半导体制程，其中该些第一接触窗插塞的形成方法包括 于该绝缘层上形成一第一导体层，其中该第一导体层填满各该第一接触窗开口 ；以及 对该第一导体层进行一平坦化制程，以移除该些第一接触窗开口以外的该第一导体层并于各该第一接触窗开口中形成该第一接触窗插塞。
5.根据权利要求4所述的半导体制程，其中该第一导体层的材料包括钨。
6.根据权利要求I所述的半导体制程，其中该绝缘层的材料包括硼磷硅玻璃。
7.根据权利要求I所述的半导体制程，其中还包括一栅介电层，配置于各该栅极的表面与各该栅极与该基底之间。
8.根据权利要求7所述的半导体制程，其中形成各该第一接触窗开口的步骤还包括移除位于该顶盖层上的部分栅介电层。
9.根据权利要求I所述的半导体制程，其中该些第二接触窗开口与该些第三接触窗开口的形成方法包括 以该图案化罩幕层为罩幕，对该绝缘层进行一蚀刻制程，其中该蚀刻制程以该些硅化金属层为蚀刻终止层，移除部分该绝缘层与部分该些栅极的部分该顶盖层，以形成该些第二接触窗开口，且该蚀刻制程以该些掺杂区为蚀刻终止层，移除另一部分的该绝缘层，以形成该些第三接触窗开口。
10.根据权利要求9所述的半导体制程，其中该绝缘层的材料包括硼磷硅玻璃。
11.根据权利要求9所述的半导体制程，其中该些顶盖层的材料包括氮化物。
12.根据权利要求9所述的半导体制程，其中该些掺杂区的材料包括掺杂硅。
全文摘要
一种半导体制程。提供基底，其上有多个栅极，栅极包括硅层、硅化金属层以及顶盖层且两侧有掺杂区。形成绝缘层，以覆盖存储单元区与周边区。于存储单元区的绝缘层中形成多个第一接触窗开口，第一接触窗开口位于两相邻的栅极之间且暴露掺杂区。于第一接触窗开口中形成插塞，以电性连接掺杂区。于基底上形成图案化罩幕层，以覆盖存储单元区并暴露部分周边区。以图案化罩幕层为罩幕，于周边区的绝缘层中形成多个第二与第三接触窗开口，以分别暴露栅极的硅化金属层及掺杂区。于第二与第三接触窗开口中形成插塞，以分别电性连接硅化金属层与掺杂区。
文档编号H01L21/768GK102810505SQ20111024264
公开日2012年12月5日 申请日期2011年8月23日 优先权日2011年6月3日
发明者王文杰, 陈逸男, 刘献文 申请人:南亚科技股份有限公司