專利名稱：降低接觸電阻的接觸窗的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體工藝，特別地，涉及一種能夠降低接觸電阻的接 觸窗的制造方法。
背景技術：
隨著半導體工藝技術的快速發(fā)展，為了增進元件的速度與效能，整個電路元件的尺寸必須不斷縮小，并持續(xù)不斷地提升元件的集成度(integration)。 在要求元件集成度愈來愈高的情況下，還必須考慮元件物理特性上的改變 (如元件之間的接觸電阻(contact resistance)),以避免元件的操作速度及效能受影響。以存儲器為例， 一個存儲單元通常是由一個晶體管以及一個電容器所組 成。晶體管包括柵極和源極/漏極區(qū)。晶體管中的柵極會與相對應的字元線 (word line, WL)電連接，而晶體管中的源極則通過接觸窗與相對應的位元線 (bit line, BL)電連接。目前，在形成接觸窗的開口之后且在開口填入導體層之前，通常會對開 口進行清洗步驟，以清除開口底部的雜質或原生氧化層(native oxide),以達 到降低接觸電阻的目的。然而，上述方法在工藝中仍然存在有一些問題無法 解決，進而影響到元件的效能。圖1A至圖1C是已知的接觸窗的制造流程剖面示意圖。請參照圖1A,提供硅基底100。硅基底100上已形成有柵極結構102, 而硅基底100中已形成有源極/漏極區(qū)104。接著，在硅基底100上依序形成 一層硼磷硅玻璃(boronphosphosilicate glass, BPSG)層106、 一層氧化硅層108 和一層圖案化光致抗蝕劑層110。特別說明的是，為簡化圖示，故于此省略 柵極結構102的詳細構造。請參照圖1B，以圖案化光致抗蝕劑層110為掩模，進行干式蝕刻工藝， 移除暴露出的氧化硅層108、硼磷硅玻璃層106以及部分硅基底100，而形 成開口 112。之后，利用氧等離子體(oxygen plasma)進行灰化(ashing)步驟，
以去除圖案化光致抗蝕劑層110。然而，在進行灰化步驟時，硅基底100會 與氧氣接觸，容易在開口 112所暴露出的硅基底100表面發(fā)生氧化作用而形 成一層原生氧化層114。位于開口 112底部的原生氧化層114會造成后續(xù)形 成的接觸窗的接觸電阻升高，進而對元件效能造成影響。此外，在去除圖案化光致抗蝕劑層110之后，通常會進行濕式清洗工藝， 以移除附著于介電層108表面上的微粒、雜質或者任何會妨害元件效能的不 潔物。請參照圖1C,利用緩沖氪氟酸(buffer hydrofluoric acid, BHF)溶液進行濕 式蝕刻工藝，以去除原生氧化層114。然而，在去除原生氧化層114的同時， 也會侵蝕部分硼磷硅玻璃層106、氧化硅層108與硅基底100。特別是，經(jīng) 摻雜的硼磷硅玻璃層106會比未經(jīng)摻雜的氧化硅層108具有較大的濕式蝕刻 選擇性，使得開口 112的側壁會發(fā)生過度侵蝕而內(nèi)凹的情況，導致后續(xù)預形 成的接觸窗的關鍵尺寸(critical dimension, CD)過大。此外，若是開口112底 部的硅基底100受到蝕刻液的侵蝕而凹陷，則會嚴重影響工藝的可靠度以及 元件效能。因此，如何有效地清除原生氧化物并避免關鍵尺寸被擴大，以確保所形 成的接觸窗的品質是業(yè)界亟欲解決的課題之一 。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種降低接觸電阻的接觸窗的制造方法，可以防止原生氧化 層的產(chǎn)生以降低接觸電阻。本發(fā)明還提供一種降低接觸電阻的接觸窗的制造方法，能夠有助于避免 關鍵尺寸被擴大。本發(fā)明提出一種降低接觸電阻的接觸窗的制造方法。首先，提供其上已 依序形成有保護層及介電層的基底。之后，進行干式蝕刻工藝，以移除部分 介電層，而形成暴露部分保護層的開口。接著，進行濕式清洗工藝。然后， 進行干式清洗工藝，以移除位于開口底部的保護層。繼之，于開口中形成導 體層。在本發(fā)明一實施例中，上述干式清洗工藝所使用的氣體源例如是氫氟酸 (HF)、氨氣(NH3)和氬氣(Ar)。在本發(fā)明一實施例中，上述在干式清洗工藝中的氫氟酸的流量介于10
sccm至100 sccm之間。在本發(fā)明一實施例中，上述在干式清洗工藝中的氨氣的流量介于10 sccm至100 sccm之間。在本發(fā)明一實施例中，上述在干式清洗工藝中的氬氣的流量介于5 sccm 至100sccm之間。在本發(fā)明 一 實施例中，上述濕式清洗工藝所使用的清洗液例如是硫酸和 過fU匕氫所纟且成的'混合;容、液(suIforic acid hydrogen peroxide mixture, SPM)以 及氛水禾口過氧4匕氬所纟且成的混合5容液(ammonia hydrogen peroxide mixture, APM》在本發(fā)明一實施例中，上述濕式清洗工藝所使用的清洗液例如是經(jīng)稀釋 的氫氟酸溶液(dilute hydrofluoric acid， DHF)。在本發(fā)明一實施例中，還包括在保護層與介電層之間形成氮化物層。 在本發(fā)明一實施例中，上述介電層的形成方法例如是先在基底上形成第 一介電層，接著再于第一介電層上形成第二介電層。在本發(fā)明一實施例中，上述第一介電層的材料例如是硼磷硅玻璃。 在本發(fā)明一實施例中，上述第二介電層的材料例如是氧化硅。 在本發(fā)明一實施例中，上述保護層的材料例如是氧化硅。 本發(fā)明還提出 一種降低接觸電阻的接觸窗的制造方法。首先提供其上已 形成有至少一個元件的基底，且基底上已依序形成有保護層、氮化物層及多 層介電層以覆蓋元件。接著，進行干式蝕刻工藝，以移除部分介電層與氮化 物層，而形成暴露部分保護層的開口。之后，進^f亍濕式清洗工藝。繼之，進 行干式清洗工藝，以移除位于開口底部的保護層。接著，在開口中形成導體 層。在本發(fā)明 一實施例中，上述干式清洗工藝所使用的氣體源例如是氫氟酸、氨氣和氬氣o在本發(fā)明一實施例中，上述在干式清洗工藝中的氫氟酸的流量介于10 sccm至100 sccm之間。在本發(fā)明一實施例中，上述在干式清洗工藝中的氨氣的流量介于10 sccm至100 sccm之間。在本發(fā)明一實施例中，上述在干式清洗工藝中的氬氣的流量介于5 sccm 至100 sccm之間。
在本發(fā)明一實施例中，上述濕式清洗工藝所^使用的清洗液例如是石危酸和 過氧化氫所組成的混合溶液以及氨水和過氧化氬所組成的混合溶液。在本發(fā)明一實施例中，上述濕式清洗工藝所使用的清洗液例如是經(jīng)稀釋 的氫氟酸溶液。在本發(fā)明一實施例中，上述介電層的材料例如是硼磷硅玻璃。 在本發(fā)明一實施例中，上述介電層的材料例如是氧化硅。 在本發(fā)明一實施例中，上述保護層的材料例如是氧化硅。 本發(fā)明的接觸窗的制造方法在所形成的開口底部藉由保護層來隔絕基底與氧氣接觸，可有助于防止原生氧化層的形成。再者，本發(fā)明采用干式清洗工藝來去除開口底部的保護層，因此可以避免介電層和基底被過度侵蝕，并防止關鍵尺寸被擴大的問題發(fā)生。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細iJt明如下。


圖1A至圖1C是已知的接觸窗的制造流程剖面示意圖； 圖2A至圖2C是依照本發(fā)明一實施例的接觸窗的制造流程剖面示意圖。主要附圖標記說明100:硅基底102、220:柵極結構104:源才及/漏極區(qū)106:硼磷硅玻璃層108:氧化硅層110、210:圖案化光致抗蝕劑層112、212:開口114:原生氧化層200:基底202:保護層204:氮化物層206、208:介電層214:導體層
220a:浮置柵極 220b:控制柵極220c: 4冊間介電層 220d:穿隧介電層 220e:頂蓋層 220f:間隙壁 222:摻雜區(qū)具體實施方式
圖2A至圖2C是依照本發(fā)明一實施例的接觸窗的制造流程剖面示意圖。 請參照圖2A,提供基底200,其例如是硅基底。在基底200上已形成有 柵極結構220。柵極結構220可以是存在動態(tài)隨機存取存儲器(dynamic random access memory, DRAM)中的柵極結構、金屬氧化物半導體(metal oxide semiconductor, MOS)中的柵極結構或其他半導體元件中的柵極結構，本發(fā)明 不作特別限定。在本實施例中，柵才及結構220例如是由浮置柵極220a、控制 柵極220b、片冊間介電層220c、穿隧介電層220d以及頂蓋層220e所構成。 浮置柵極220a與控制柵極220b的材料皆例如是經(jīng)摻雜的多晶硅層，且其形 成方法例如是化學氣相沉積法。柵間介電層220c的材料例如是氧化硅、氮 化硅或兩者的組合，且其形成方法例如是化學氣相沉積法。穿隧介電層220d 的材料例如是氧化硅，且其形成方法例如是熱氧化法。頂蓋層220e的材料 例如是氮化硅，且其形成方法例如是化學氣相沉積法。當然，柵極結構220 還可以包括間隙壁220f,配置于柵極結構220的兩側。間隙壁220f的材料 例如是氧化硅或其他合適的介電材料，且其形成方法例如是化學氣相沉積 法。承上所述，在基底200中例如形成有摻雜區(qū)222，以作為源極/漏極區(qū)。 當然，柵極結構220與摻雜區(qū)222的配置方式并不局限于上述實施例所述， 本領域普通技術人員可視其需求自行調(diào)整。請繼續(xù)參照圖2A,在基底200上依序形成保護層202、氮化物層204、 介電層206、介電層208以及圖案化光致抗蝕劑層210。保護層202的材料 例如是氧化硅，其形成方法例如是以四乙基硅酸鹽(tetraethoxysilane, TEOS) 為氣體源進行化學氣相沉積工藝。氮化物層204的材料例如是氮化硅，且其
形成方法例如是化學氣相沉積法。介電層206的材料例如是硼磷硅玻璃，且 其形成方法例如是以四乙基硅酸鹽為硅源所進行的化學氣相沉積工藝。介電層208的材料例如是氧化硅，且其形成方法例如是以四乙基硅酸鹽為氣體源 進行低壓化學氣相沉積工藝。圖案化光致抗蝕劑層210例如是暴露出后續(xù)預 形成接觸窗的位置。在本實施例中，圖案化光致抗蝕劑層210會暴露出位于 摻雜區(qū)222上方的部分介電層208。圖案化光致抗蝕劑層210的形成方法例 如是以旋轉涂布法(spin coating)在基底200上形成一層光致抗蝕劑材料層(未 繪示)，之后再依序進行曝光及顯影步驟而形成之。在此說明的是，由于介電層206的材料摻雜有硼與磷，因此介電層206 具有良好的填溝(gap filling)能力，可有助于避免在柵極結構220與其他柵極 結構(未繪示)或元件(未繪示)之間產(chǎn)生隙縫或孔洞。請參照圖2B，以圖案化光致抗蝕劑層210為掩模，移除部分介電層208、 介電層206及氮化物層204，以形成開口 212。開口 212底部例如暴露出保 護層202部分表面。移除部分介電層208、介電層206及氮化物層204的方 法例如是干式蝕刻法。在移除介電層208與介電層206時，所使用的等離子 體氣體源例如是四氟化碳/氧氣/氬氣(CF4/CVAr)的混合氣體。而移除氮化物 層204所使用的等離子體氣體源例如是三氟曱烷(CHF3)或二氟曱烷(CH2F2)。 之后，移除圖案化光致抗蝕劑層210。移除圖案化光致抗蝕劑層210的方法 例如是通過灰化步驟。值得一提的是，在移除圖案化光致抗蝕劑層210之后，由于介電層208 表面或開口 212表面可能殘存有微?；螂s質，而這些物質會對后續(xù)工藝造成 不良影響。因此，接著進行濕式清洗工藝，以去除殘留的微?；螂s質，避免 后續(xù)工藝受影響。在本實施例中，濕式清洗工藝所使用的清洗液例如是硫酸 和過氧化氫所組成的混合溶液(SPM)以及氨水和過氧化氫所組成的混合溶液 (APM)。此外，濕式清洗工藝也可以使用經(jīng)稀釋的氫氟酸溶液(DHF)作為清 洗液。接著，請參照圖2C，進行干式清洗工藝，以移除位于開口 212底部的 保護層202。在本實施例中，干式清洗工藝是在壓力介于10mtorr至150mtorr 之間，且溫度介于35。C至6(TC之間的工藝環(huán)境中進行。干式清洗工藝所使 用的等離子體氣體源例如是氫氟Sl/氨氣/氬氣(HF/NH3/Ar)的混合氣體。上述 所使用的氫氟酸的流量例如是介于10 sccm至100 sccm之間，氨氣的流量例
如是介于10 sccm至100 sccm之間，氬氣的流量例如是介于5 sccm至100 sccm之間。此外，在移除部分保護層202之后，還可以選擇性地進行退火(annealing) 工藝，以降低材料內(nèi)的缺陷密度并恢復基底200表面的材料結構和電性。退 火工藝所使用的溫度例如是介于175。C至23(TC之間。請繼續(xù)參照圖2C,在基底200上形成導體層214,且導體層214例如填 入開口 212中。導體層214的材料例如是摻雜多晶硅、金屬(如鴒、銅、鋁 或其合金等)、金屬硅化物或其他合適的導體材料，且其形成方法例如是化 學氣相沉積法或物理氣相沉積法。之后，移除部分導體層214,至暴露出介 電層208的上表面。至于后續(xù)工藝細節(jié)應為本領域普通技術人員所周知，故 于此不再贅述。特別說明的是，在上述實施例中，為方便說明，是以在基底200上形成 兩層介電層(介電層206和介電層208)作為內(nèi)層介電層為例來進行說明，然 而本發(fā)明并不限于此。在其他實施例中，本領域技術人員可以視工藝所需， 而在基底200上形成多層介電層。綜上所述，本發(fā)明的降低接觸電阻的接觸窗的制造方法藉由在形成開口 時，保留保護層，藉此避免基底與氧氣接觸，可有助于防止原生氧化層的形 成。此外，本發(fā)明的方法利用干式清洗工藝來移除位于開口底部的保護層， 能夠避免介電層與基底被蝕刻液過度侵蝕的問題發(fā)生。因此，利用本發(fā)明所 形成的接觸窗會具有較小的接觸電阻，并能夠使工藝可靠度獲得提升。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何 本領域普通技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許之更動與 潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視所附權利要求書所界定者為準。
權利要求
1. 一種降低接觸電阻的接觸窗的制造方法，包括提供基底，該基底上已依序形成有保護層及介電層；進行干式蝕刻工藝，以移除部分該介電層，而形成暴露部分該保護層的開口；進行濕式清洗工藝；進行干式清洗工藝，以移除位于該開口底部的該保護層；以及在該開口中形成導體層。
2. 如權利要求1所述的接觸窗的制造方法，其中該干式清洗工藝所使用 的氣體源包括氫氟酸、氨氣和氬氣。
3. 如權利要求2所述的接觸窗的制造方法，其中在該干式清洗工藝中的 氬氟酸的流量介于10 sccm至100 sccm之間。
4. 如權利要求2所述的接觸窗的制造方法，其中在該干式清洗工藝中的 氨氣的流量介于10 sccm至100 sccm之間。
5. 如權利要求2所述的接觸窗的制造方法，其中在該干式清洗工藝中的 氬氣的流量介于5 sccm至100 sccm之間。
6. 如權利要求1所述的接觸窗的制造方法，其中該濕式清洗工藝所使用 的清洗液包括硫酸和過氧化氫所組成的混合溶液以及氨水和過氧化氫所組 成的混合溶液。
7. 如權利要求1所述的接觸窗的制造方法，其中該濕式清洗工藝所使用 的清洗液包括經(jīng)稀釋的氫氟酸溶液。
8. 如權利要求1所述的接觸窗的制造方法，還包括在該保護層與該介電 層之間形成氮化物層。
9. 如權利要求1所述的接觸窗的制造方法，其中該介電層的形成方法包括在該基底上形成第一介電層；以及 在該第一介電層上形成第二介電層。
10. 如權利要求9所述的接觸窗的制造方法，其中該第一介電層的材料 包括硼磷珪玻璃。
11. 如權利要求9所述的接觸窗的制造方法，其中該第二介電層的材料 包括氧化硅。
12. 如權利要求1所述的接觸窗的制造方法，其中該保護層的材料包括氧化硅。
13. —種降低接觸電阻的接觸窗的制造方法，包括提供基底，該基底上已形成有至少一元件，且該基底上已依序形成有保 護層、氮化物層及多層介電層以覆蓋該元件；進行干式蝕刻工藝，以移除部分所述介電層與該氮化物層，而形成暴露 部分該保護層的開口；進行濕式清洗工藝；進行干式清洗工藝，以移除位于該開口底部的該保護層；以及 在該開口中形成導體層。
14. 如權利要求13所述的接觸窗的制造方法，其中該干式清洗工藝所使 用的氣體源包括氫氟酸、氨氣和氬氣。
15. 如權利要求14所述的接觸窗的制造方法，其中在該干式清洗工藝中 的氫氟酸的流量介于10 sccm至100 sccm之間。
16. 如權利要求14所述的接觸窗的制造方法，其中在該干式清洗工藝中 的氨氣的流量介于10 sccm至100 sccm之間。
17. 如權利要求14所述的接觸窗的制造方法，其中在該干式清洗工藝中 的氬氣的流量介于5 sccm至100 sccm之間。
18. 如權利要求13所述的接觸窗的制造方法，其中該濕式清洗工藝所使 用的清洗液包括硫酸和過氧化氫所組成的混合溶液以及氨水和過氧化氬所 組成的混合溶液。
19. 如權利要求13所述的接觸窗的制造方法，其中該濕式清洗工藝所使 用的清洗液包括經(jīng)稀釋的氫氟酸溶液。
20. 如權利要求13所述的接觸窗的制造方法，其中所述介電層的材料包 括硼磷硅玻璃。
21. 如權利要求13所述的接觸窗的制造方法，其中所述介電層的材料包括氧化珪。
22. 如權利要求13所述的接觸窗的制造方法，其中該保護層的材料包括 氧化硅。
全文摘要
本發(fā)明提供一種降低接觸電阻的接觸窗的制造方法。首先，提供其上已依序形成有保護層及介電層的基底。之后，進行干式蝕刻工藝，以移除部分介電層，而形成暴露部分保護層的開口。接著，進行濕式清洗工藝。然后，進行干式清洗工藝，以移除位于開口底部的保護層。繼之，在開口中形成導體層。
文檔編號H01L21/70GK101399221SQ20071016197
公開日2009年4月1日 申請日期2007年9月27日 優(yōu)先權日2007年9月27日
發(fā)明者吳欣雄, 吳至寧, 廖玉梅, 王偉民, 簡俊弘, 謝榮源, 陳正坤, 陳泳卿 申請人:力晶半導體股份有限公司