自对准接触孔层间膜及制作方法、接触孔刻蚀的方法

摘要

本发明公开了一种接触孔层间膜，该接触孔层间膜的制作方法以及本发明的接触孔层间膜上刻蚀接触孔的方法。接触孔层间膜包括自下往上依次为掺杂的氧化硅玻璃和保护氧化膜的两个膜层。制作接触孔层间膜制作方法，在前道工艺完成之后包括两步，1.在硅片上淀积磷硅玻璃；2.在磷硅玻璃上淀积一层保护氧化膜。在本发明的层间膜上刻蚀接触孔的方法将待刻蚀衬底上区分花苞状图形稀疏和密集的区域，针对不同的区域采用不同的刻蚀工艺，不仅使得接触孔能完全打开，而且也兼顾接触孔电阻、击穿电压和漏电性能等工艺电参数。

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别是一种自对准接触孔层间膜，该自对准接触孔层间膜的制作方法。本发明还涉及在本发明的自对准接触孔层间膜上刻蚀接触孔的工艺方法。

背景技术

随着工业界对高密度存储器产品的要求越来越紧迫，芯片的尺寸正变的越来越少。这也要求存储单元的密度进一步增加。已有技术中的层间膜都包括掺杂氧化硅玻璃和氮化物形成的刻蚀阻挡层，不能满足提高存储单元密度的要求。

与此同时，生长层间膜一般采用高密度等离子体化学汽相淀积工艺，在此过程中由于高密度等离子体化学汽相淀积工艺过程中离子对不同材料的溅射率不同，从而在有条状图形上形成花苞状外壳状的图形。而这种花苞状外壳会根据不同的栅极图形分布生长成不同形状。这种成份类似于未杂氧化膜的图形对干法刻蚀工艺带来很大的困难，会造成刻蚀速率降低从而导致刻蚀停止。

花苞状外壳在不同的栅极图形分布不同这一特征导致了在不同栅极图形区域的刻蚀深度不同，从而大大缩小了刻蚀工艺的窗口。已有技术的干法刻蚀工艺很难在确保打开所有结构的接触孔，或者因为在某些花苞状外壳图形区域对浅槽隔离结构上填充的高密度等离子体和氮化物侧墙具有高选择比，从而也难以同时兼顾接触孔电阻、击穿电压和漏电性能等工艺电参数。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能使存储单元密度获得提高的层间膜，为此本发明还提供这种层间膜的生长方法，以及在这种层间膜上刻蚀自对准接触孔的工艺方法。

为解决上述技术问题，本发明自对准接触孔层间膜技术方案是，从下往上依次包含两个层面，第一层为掺杂的氧化硅玻璃，第二层为保护氧化膜。

作为本发明自对准接触孔层间膜的进一步改进是，从下往上依次包含两个层面，第一层为磷硅玻璃，第二层为保护氧化膜。

制作上述接触孔层间膜制作方法是，在前道工艺完成之后，还包括以下步骤：第一步，在硅片上淀积磷硅玻璃，并对该磷硅玻璃进行化学机械抛光；第二步，在磷硅玻璃上淀积一层保护氧化膜。

在本发明的自对准接触孔层间膜上刻蚀接触孔的方法，包括以下步骤：第一步，在待刻蚀衬底上，依据花苞状外壳图形分布的密集程度将待刻蚀衬底分成花苞状外壳图形密集和花苞状外壳图形稀疏的区域；第二步，利用掩膜版对花苞状外壳图形密集的区域进行曝光；第三步，利用光刻胶作为刻蚀掩蔽层对花苞状外壳图形密集的区域以时间较长且选择比较低的工艺参数进行刻蚀；第四步，剥离抗反射层和光刻胶，用有机抗反射层涂覆硅片表面，填充第一次刻蚀后的间隙，使衬底表面平坦化；第五步，利用掩膜版对花苞状外壳图形稀疏的区域进行曝光；第六步，利用光刻胶作为刻蚀掩蔽层对花苞状外壳图形稀疏的区域以时间较短且选择比较高的工艺参数进行刻蚀；第七步，剥离抗反射层和光刻胶，用有机抗反射层涂覆硅片表面，填充第二次刻蚀后的间隙，使衬底表面平坦化；第八步，重复上述第二步至第七步完成所有区域的解除孔刻蚀，并在之后进行去胶和清洗。

接触孔层间膜制作方法制作的接触孔层间膜直接采用搀杂的氧化硅玻璃作为层间膜，省略掉了原有的刻蚀阻挡层，从而使存储器单元的密度进一步增加。而本发明提供的刻蚀接触孔的方法适用于本发明的接触孔层间膜，解决了原来一次刻蚀工艺中碰到的由花苞状外壳导致的刻蚀深度不一致现象。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明：

图1本发明自对准接触孔层间膜结构示意图；

图2为发明自对准接触孔层间膜制作方法；

图3至图8为本在本发明的接触孔层间膜上制造接触孔的工艺步骤示意图。

图中附图标记为衬底为100，磷硅玻璃为200，保护氧化膜为300，花状外壳为400，图形为500。

具体实施方式

如图1所示，本发明的接触孔层间膜包括两个膜层，自下往上依次为掺杂的氧化硅玻璃和保护氧化膜。其中掺杂的氧化硅玻璃也可以是磷硅玻璃。

如图2所示，以下实施例在前道工艺完成之后以两个步骤进行接触孔层间膜的作：第一步，在硅片上淀积磷硅玻璃，并对该磷硅玻璃进行化学机械抛光；第二步，在磷硅玻璃上淀积一层保护氧化膜。

由于用本发明方法形成磷硅玻璃时，当磷的浓度大于6％时，由于高密度等离子体化学汽相淀积工艺过程中离子溅射对磷、硅和氧具有选择性，从而在图形上形成花状外壳。而根据图形分布的情况不同，花状外壳在图形稀疏和图形密集处也会有不同情况的分布和生长情形。

因此，如图3至图8所示，在本发明的自对准接触孔层间膜上刻蚀接触孔的方法，包括以下步骤：

如图3所示，在待刻蚀衬底100上，依据花苞状外壳图形400分布的密集程度将待刻蚀衬底100分成花苞状外壳图形密集和花苞状外壳图形稀疏的区域；然后，利用掩膜版对花苞状外壳图形密集的区域进行曝光；

如图4所示，利用光刻胶作为刻蚀掩蔽层对花苞状外壳图形密集的区域以时间较长且选择比较低的工艺参数进行刻蚀；刻蚀参数为：a.上部电源功率为0至2000w；b.偏转功率为0至2000w；c.工艺腔体的压力为0至200mT；d.氩气流量为0至500sccm；e.氧气流量为0至500sccm；f.高选择比的碳氟系气体，且该气体流量为0至500sccm；g.高选择比的碳氟氢系气体，且该气体流量为0至200sccm；h.静电吸附盘背部氦气压力为0至20T。其中，步骤f中的碳氟系气体为C₄F₈或者C₄F₆或者C₅F₈，步骤g中的碳氟氢系气体为C₂H₂F₄。

如图5所示，再剥离抗反射层和光刻胶，用有机抗反射层涂覆硅片表面，填充第一次刻蚀后的间隙，使衬底表面平坦化；

然后如图6所示，利用掩膜版对花苞状外壳图形稀疏的区域进行曝光；如图7所示，利用光刻胶作为刻蚀掩蔽层对花苞状外壳图形稀疏的区域以时间较短且选择比较高的工艺参数进行刻蚀；工艺参数为a.上部电源功率为0至2000w；b.偏转功率为0至2000w；c.工艺腔体的压力为0至200mT；d.氩气流量为0至500sccm；e.氧气流量为0至500sccm；f.高选择比的碳氟系气体，且该气体流量为0至500sccm；g.高选择比的碳氟氢系气体，且该气体流量为0至500sccm；h.静电吸附盘背部氦气压力为0至20T。其中，步骤f中的碳氟系气体为C₄F₈或者C₄F₆或者C₅F₈，步骤g中的碳氟氢系气体为C₂H₂F₄。

如图8所示，剥离抗反射层和光刻胶，用有机抗反射层涂覆硅片表面，填充第二次刻蚀后的间隙，使衬底表面平坦化；第八步，重复上述第二步至第七步完成所有区域的接触孔刻蚀，并在之后进行去胶和清洗。

和上述实施例不同的是，本发明也可以依据花苞状外壳图形分布的密集程度将待刻蚀衬底分成花苞状外壳图形密集和花苞状外壳图形稀疏的区域；然后，先对花苞状外壳图形稀疏的区域进行曝光，并以选择比较高且时间较短的刻蚀工艺进行接触孔的刻蚀，再剥离反射层和光刻胶之后再对花苞状外壳图形密集区域进行曝光，并以选择比较低且较长的时间进行刻蚀，在完成所有区域接触孔刻蚀之后进行去胶和清洗工作。

本发明的接触孔层间膜制作方法生长的层间膜直接采用掺杂的氧化硅玻璃作为层间膜，省掉已有的层间膜的刻蚀阻挡层，使层间膜的结构更加紧凑，提高存储器件的密度。在本发明的层间膜上刻蚀接触孔的方法将待刻蚀衬底上区分花苞状图形稀疏和密集的区域，针对不同的区域采用不同的刻蚀工艺，不仅使得接触孔能完全打开，而且也兼顾接触孔电阻、击穿电压和漏电性能等工艺电参数。