[发明专利]用于半导体制造的导电层的低温氧化

说明书

发明背景

1、技术领域

本发明涉及半导体制造，特别涉及通过金属的低温氧化形成的蚀刻硬掩模。

2、相关技术的说明

半导体制造中的沟槽形成经常受到用于形成半导体晶片的沟槽或其它部件的掩模的能力的限制。为了更详细地说明这一点，解释深沟槽蚀刻的示意性的例子。使用深沟槽以包括用于深沟槽电容器的存储结。为了增加深沟槽电容器的容量，增加存储结的表面面积是有利的。这样做的一种方式是增加深沟槽的深度，因为包括深沟槽的衬底能提供深度而不会对衬底的布置面积有影响。深沟槽(DT)蚀刻深度通常受到掩模腐蚀的限制，解释如下。

参见图1，存储器件10包括其上形成有衬垫叠层11的衬底12。衬底12优选是单晶硅衬底。衬垫叠层11包括氧化物层14和氮化物层16。硬掩模层18淀积在衬垫叠层11上。硬掩模18一般包括掺杂硼的硅酸盐玻璃(BSG)。使用本领域技术人员公知的光刻技术对硬掩模18构图，形成其中将要形成深沟槽17的孔15。沟槽17的形成优选采用各向异性蚀刻形成，例如反应离子蚀刻(RIE)。

沟槽17被蚀刻到衬底12中。然而，在这个工艺期间，硬掩模18被腐蚀掉，这将间接损伤到邻近沟槽17位置的区域。蚀刻的时间越长，腐蚀掉硬掩模18的风险就越大。

为了增加蚀刻的时间量，可使用较厚的硬掩模18。但是，这将使工艺时间增加和不必提供更深的沟槽。

因此，需要一种用于蚀刻的更经济的硬掩模，其已经增加了选择性，因而增加蚀刻时间而不会显著腐蚀硬掩模。

发明概要

根据本发明的形成用于半导体制造的阀用金属氧化物(valvemetal oxide)的方法包括以下步骤：提供半导体晶片，在晶片上淀积阀用金属材料，将晶片放置在电化学单元内，当在阀用金属材料和溶液之间提供电位差时，使包括电解质的溶液与阀用金属材料互相作用，形成金属氧化物，并使用金属氧化物层处理晶片。

根据本发明，在半导体衬底中蚀刻沟槽的方法包括以下步骤：提供半导体衬底，形成衬底的衬垫叠层，在衬垫叠层上淀积阀用金属材料，将衬底放在电化学单元内，以便当在阀用金属材料和溶液之间提供电位差时，使包括电解质的溶液与阀用金属材料互相作用，形成金属氧化物，和采用金属氧化物作为蚀刻掩模，用于在衬底中蚀刻沟槽。

根据本发明，形成用于半导体制造的阀用金属氧化物的另一种方法包括以下步骤：提供包括衬底的半导体晶片，衬底具有形成在其上的至少一层；在该至少一层上淀积介质层；在介质层上淀积阀用金属材料；通过将晶片放在电化学单元内氧化阀用金属材料，当在阀用金属材料和溶液之间提供电位差时，使包括电解质的溶液与阀用金属材料互相作用，形成金属氧化物，在氧化步骤过程中，绝缘层用于对至少一层提供保护；和使用金属氧化物层处理晶片。

在另一方法中，淀积阀用金属材料的步骤可包括淀积选自由铝、铌、钽、钛、氮化钛、铪和锆组成一组的阀用金属材料。该方法可包括以下步骤：在阀用金属材料和溶液之间施加电压以便产生电位差，使施加的电压控制金属氧化物的厚度。溶液可包括在含水溶液中的乙酸盐缓冲剂。乙酸盐缓冲剂溶液优选具有在约4和约7之间的PH值。将晶片放到电化学单元中的步骤可包括以下步骤：将晶片放到电化学单元内，使晶片具有阀用金属的暴露的表面区域，和在溶液中提供对置电极，它具有比阀用金属的暴露表面区域大的暴露表面区域。

将晶片放在电化学单元内的步骤可包括密封阀用金属材料的暴露区域以外的其它部分，以便防止与溶液接触。包括电解质的溶液优选与阀用金属材料在约室温下互相作用以形成金属氧化物。使用金属氧化物层处理晶片的步骤可包括采用金属氧化物层作为蚀刻掩模和/或蚀刻停止的步骤。采用金属氧化物作为用于在衬底中蚀刻沟槽的蚀刻掩模的步骤可包括对阀用金属材料构图以在用于沟槽的位置开孔的步骤。采用金属氧化物作为用于在衬底中蚀刻沟槽的蚀刻掩模的步骤可包括对金属氧化物构图以在用于沟槽的位置开孔的步骤。处理晶片的步骤可包括对阀用金属材料构图以在用于沟槽的位置开孔，以便采用金属氧化物作为蚀刻掩模的步骤。处理晶片的步骤可包括对金属氧化物构图以在用于沟槽的位置开孔，以便采用金属氧化物作为蚀刻掩模的步骤。

通过下面结合附图详细介绍示意实施例使本发明的这些和其它目的、特点和优点更明显。

附图简述

下面参照附图详细介绍优选实施例，其中：

图1是表示在沟槽蚀刻期间硬掩模的腐蚀的常规半导体器件的剖面图；

图2是表示根据本发明的淀积在其上的阀用金属材料层的半导体器件的剖面图；