[发明专利]高纵横比触点

说明书

技术领域

本发明涉及半导体及半导体制造方法。更特定来说，本发明涉及绝缘层中的高纵横比开口及用于形成高纵横比开口的等离子蚀刻方法。

背景技术

在形成诸如动态随机存取存储器(DRAM)等半导体装置期间，使用绝缘层来电分离导体层。通常要求半导体层通过绝缘层中的开口相互连接。此类开口通常称为接触孔(即，通过绝缘层延伸到有源装置区域的开口)或通孔(即，通过绝缘层在两个导电层之间延伸的开口)。

开口的轮廓尤其重要，从而使其在所述接触孔或通孔提供有或填充有导电材料时展示出特定的特性。随着装置的最小特征尺寸减小，需要增大开口的纵横比(深度与宽度的比)。然而，随着纵横比增大，可发生一种称作“扭曲”的现象。当开口的蚀刻前端开始从垂直于半导体衬底表面的位置偏离时发生扭曲，例如，可能会形成螺旋形状的开口。关于高纵横比(HAR)开口的扭曲现象的问题在于，扭曲因增大了有源装置区域之间的距离且因增大了用导电材料填充触点的难度而使触点的功效降低。同样，在HAR蚀刻方法中需要一种针对扭曲现象的合适解决方案。

发明内容

本发明实施例包含一种用具有至少百分之五十(50)氦(He)的流速(立方厘米每分钟(sccm))的第一气体蚀刻剂蚀刻绝缘层的方法。根据本发明，可通过使用本发明中描述的第一气体蚀刻剂来减少高纵横比触点(HARC)的扭曲现象。在其它实施例中，用于蚀刻高纵横比触点的第一气体蚀刻剂是Ar与He的混合物。在一个实施例中，第一气体蚀刻剂可以是约百分之九十(90)的He与约百分之十(10)的Ar的混合物。在又一实施例中，所述第一气体蚀刻剂为He。

本文中使用的术语“高纵横比触点”(HARC)包含绝缘层中具有针对约80纳米的深度尺寸的至少15：1的纵横比(深度与宽度的比)的触点、开口、通孔及/或沟槽。本文中使用的术语“绝缘层”包含用于分离导电层的材料。绝缘层的实例包含二氧化硅、磷掺杂的二氧化硅或电介质，例如，硅酸盐玻璃、氧化硅、硅烷、正硅酸四乙酯(TEOS)、聚四氟乙烯(PTFE)或氮化硅。其它例示性材料包含但不限于：固化氢或甲基倍半氧硅烷组合物、由密歇根(Mich.)中部陶氏化工公司(The DowChemical Company of Midland)制造的诸如SiLK等各种聚亚芳基醚(PAE)聚合物、由加利福尼亚(Calif.)卡尔斯巴德的舒马赫(Schumacher of Carlsbad)制造的Velox^TM或由新泽西(NJ)的莫利斯顿的霍尼韦尔(Honeywell ofMorristown)制造的FLARE^TM。

在高纵横比触点的形成期间，可首先使用第二气体蚀刻剂来形成具有小于约15:1的纵横比的开口，所述第二气体蚀刻剂未必一定含有He，还可含有(例如)氩(Ar)、氙(Xe)及其组合。随着纵横比接近15:1的值，可将第二气体蚀刻剂的组合物替换为具有至少百分之五十(50)He的第一气体蚀刻剂。

在另外的实施例中，提供一种用重离子的等离子体蚀刻绝缘层以产生开口的方法。一旦所述开口达到约15:1的纵横比，将所述重离子替换为轻离子以将所述开口蚀刻到至少20:1的纵横比。

在另一实施例中，提供一种用气体蚀刻剂等离子体蚀刻绝缘层以产生高纵横比触点的方法。此外，所述高纵横比触点具有细长的对称形状及针对约80纳米的深度尺寸的至少约15:1的纵横比。本发明实施例还可用于形成具有至少20:1的纵横比的高纵横比触点。在一个实施例中，在绝缘层中形成触点，其中开口允许垂直于所述绝缘层的轴穿过开口到达底部而不被开口的侧面截断。此外，所述触点具有开口，所述开口以针对大于八十(80)纳米的深度尺寸的至少20:1的纵横比界定基本细长的对称形状。在另一实施例中，所述触点接纳若干层以形成用于存储器装置中的电容器，例如用于随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)或静态随机存取存储器(SRAM)。

本文中使用的术语“半导体衬底”或“半导电衬底”被定义为表示任何构造，其中包括半导电材料，其包含但不限于体半导电材料，例如半导电晶片(独立的或以其上包括其它材料的组合形式)，及半导电材料层(独立地或以包括其它材料的组合形式)。本文使用的术语″衬底″是指包含但不限于本文描述的半导电衬底的任何支撑结构。本文中使用的术语“层”涵盖单数及复数形式，除非另外指明。本文中使用的术语“扭曲”或“扭曲现象”是指开口的蚀刻前端从垂直于半导体衬底表面的位置偏离的情形。