高縱橫比觸點的制作方法

專利名稱：高縱橫比觸點的制作方法
技術領域：
本發明涉及半導體及半導體制造方法。更特定來說，本發明涉及絕緣層中的高 縱橫比開口及用于形成高縱橫比開口的等離子蝕刻方法。
背景技術：
在形成諸如動態隨機存取存儲器(DRAM)等半導體裝置期間，使用絕緣層來 電分離導體層。通常要求半導體層通過絕緣層中的開口相互連接。此類開口通常稱 為接觸孔(即，通過絕緣層延伸到有源裝置區域的開口)或通孔(即，通過絕緣層 在兩個導電層之間延伸的開口)。
開口的輪廓尤其重要，從而使其在所述接觸孔或通孔提供有或填充有導電材料 時展示出特定的特性。隨著裝置的最小特征尺寸減小，需要增大開口的縱橫比(深 度與寬度的比)。然而，隨著縱橫比增大，可發生一種稱作"扭曲"的現象。當開 口的蝕刻前端開始從垂直于半導體襯底表面的位置偏離時發生扭曲，例如，可能會 形成螺旋形狀的幵口。關于高縱橫比(HAR)開口的扭曲現象的問題在于，扭曲因 增大了有源裝置區域之間的距離且因增大了用導電材料填充觸點的難度而使觸點的 功效降低。同樣，在HAR蝕刻方法中需要一種針對扭曲現象的合適解決方案。

發明內容
本發明實施例包含一種用具有至少百分之五十(50)氦(He)的流速(立方厘 米每分鐘(sccm))的第一氣體蝕刻劑蝕刻絕緣層的方法。根據本發明，可通過使 用本發明中描述的第一氣體蝕刻劑來減少高縱橫比觸點(HARC)的扭曲現象。在其 它實施例中，用于蝕刻高縱橫比觸點的第一氣體蝕刻劑是Ar與He的混合物。在一 個實施例中，第一氣體蝕刻劑可以是約百分之九十(90)的He與約百分之十(10) 的Ar的混合物。在又一實施例中，所述第一氣體蝕刻劑為He。
本文中使用的術語"高縱橫比觸點"(HARC)包含絕緣層中具有針對約80納 米的深度尺寸的至少15: I的縱橫比(深度與寬度的比)的觸點、開口、通孔及/或 溝槽。本文中使用的術語"絕緣層"包含用于分離導電層的材料。絕緣層的實例包 含二氧化硅、磷摻雜的二氧化硅或電介質，例如，硅酸鹽玻璃、氧化硅、硅垸、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 于固化氫或甲基倍半氧硅烷組合物、由密歇根(Mich.)中部陶氏化工公司(TheDowChemical Company of Midland)制造的諸如SiLK⑧等各種聚亞芳基醚(PAE)聚合物、 由加利福尼亞(Calif.)卡爾斯巴德的舒馬赫(Schumacher of Carlsbad)制造的Velox 或由新澤西(NJ)的莫利斯頓的霍尼韋爾(Honeywell of Morristown)制造的FLARETM。
在高縱橫比觸點的形成期間，可首先使用第二氣體蝕刻劑來形成具有小于約 15:1的縱橫比的開口，所述第二氣體蝕刻劑未必一定含有He，還可含有(例如)氬 (Ar)、氙(Xe)及其組合。隨著縱橫比接近15:1的值，可將第二氣體蝕刻劑的組 合物替換為具有至少百分之五十(50) He的第一氣體蝕刻劑。
在另外的實施例中，提供一種用重離子的等離子體蝕刻絕緣層以產生開口的方 法。 一旦所述開口達到約15:1的縱橫比，將所述重離子替換為輕離子以將所述開口 蝕刻到至少20:1的縱橫比。
在另一實施例中，提供一種用氣體蝕刻劑等離子體蝕刻絕緣層以產生高縱橫比 觸點的方法。此外，所述高縱橫比觸點具有細長的對稱形狀及針對約80納米的深度 尺寸的至少約15:1的縱橫比。本發明實施例還可用于形成具有至少20:1的縱橫比的 高縱橫比觸點。在一個實施例中，在絕緣層中形成觸點，其中開口允許垂直于所述 絕緣層的軸穿過開口到達底部而不被開口的側面截斷。此外，所述觸點具有開口， 所述開口以針對大于八十(80)納米的深度尺寸的至少20:1的縱橫比界定基本細長 的對稱形狀。在另一實施例中，所述觸點接納若干層以形成用于存儲器裝置中的電 容器，例如用于隨機存取存儲器(RAM)、動態隨機存取存儲器(DRAM)或靜態 隨機存取存儲器(SRAM)。
本文中使用的術語"半導體襯底"或"半導電襯底"被定義為表示任何構造， 其中包括半導電材料，其包含但不限于體半導電材料，例如半導電晶片(獨立的或 以其上包括其它材料的組合形式)，及半導電材料層(獨立地或以包括其它材料的 組合形式)。本文使用的術語"襯底"是指包含但不限于本文描述的半導電襯底的任何 支撐結構。本文中使用的術語"層"涵蓋單數及復數形式，除非另外指明。本文中
使用的術語"扭曲"或"扭曲現象"是指開口的蝕刻前端從垂直于半導體襯底表面 的位置偏離的情形。
應了解，第一氣體蝕刻劑及第二氣體蝕刻劑充當與反應氣體聯合以蝕刻電介質 的惰性氣體。因此，隨著反應氣體的添加，第一及第二氣體蝕刻劑的流速(立方厘 米每分鐘(sccm))將被調節且同時使其相關量保持不變。所述反應氣體可以是已 知用于蝕刻的任何氣體材料。本發明可使用的合適的反應氣體的實例包含溴化氫 (HBr)、氯化物(Cl2)、四氟化碳(CF4)、氟代甲垸(CHF3)等。應了解，對反 應氣體的選定可由將要蝕刻的襯底以及蝕刻方法的物理參數(例如，功率、壓力、 溫度等)來確定。
應了解，蝕刻材料的所有百分比值均為流速百分比。例如，第一氣體蝕刻劑具 有至少百分之五十(50)的氦(He)將意味著在流入到等離子反應器中的氣體中， 所述立方厘米每分鐘(sccm)的百分之五十(50)是He。


圖1圖解說明一種圖解說明所述扭曲現象的結構的剖視圖。
圖2及圖3是顯示所述扭曲現象的圖片。
圖4是提供用氣體蝕刻劑形成的開口的關于He與Ar的比的扭曲數據的圖形。 圖5圖解說明在執行根據本發明的一個蝕刻方法實施例之后所得的結構的實施 例剖視圖。
圖6是顯示在執行根據本發明的蝕刻方法之后的一個所得結構實施例的圖片。
圖7圖解說明適合用于本發明實施例的等離子產生裝置的一般圖形。
圖8圖解說明具有存儲器裝置的系統，其中可使用根據本發明各種實施例的開□。
具體實施例方式
本文中的圖式遵循這樣的編號慣例其中第一個或前幾個數字對應于圖式編號， 且剩下的數字指明圖中的元件或組件。不同圖式之間的類似元件或組件可通過使用
類似數字來指明。例如，在圖1中110可指示元件"10"，且在圖2中類似的元件 可指示為210。同樣顯而易見的是，圖式上的比例不表示其中所圖解說明的各種元件 的精確尺寸。
由于扭曲現象，產生具有大于15: 1的縱橫比的高縱橫比觸點(HARC)已被 證明是困難的。圖1提供對扭曲現象的圖解說明。如圖中所圖解說明，電子101將 主要穿透界定開口 104的絕緣層114的開口頂部103附近處，而正離子102將到達 開口底部105。這就是導致開口頂部103帶負電荷而開口 104底部105帶正電荷的原 因。處于開口底部105處的電荷將形成被排斥到開口 104側面106的離軸離子。
另外，由于光刻或聚合體裝載，開口 104頂部103的較小不對稱還可致使開口 104頂部103處不對稱的電荷分布，從而導致入射離子102的彎曲。此可進而致使開 口 104由于到一個區域的離子102流量增大而在一個側面106上蝕刻得更快。圖2 及圖3中顯示展示扭曲現象(圓周的)的開口的其它圖解說明。
在接觸孔或通孔蝕刻中，所述方法通常在一開始正常蝕刻(例如，沒有扭曲)， 但在某一縱橫比下，所述蝕刻動作開始扭曲。在某些情況下，此轉變在針對約80(80) 納米的深度尺寸的約為15:1的縱橫比下發生。在使用重離子(例如，氬(Ar)及氙 (Xe))的蝕刻方法中，扭曲尤其成問題，其中蝕刻等離子體具有離子與電子之間 的較大能量差距。所述較大能量差距導致重離子以比等離子體中對應的電子更垂直 的速度到達開口。因此，當縱橫比增大到針對約80納米的深度尺寸的15:1以上時， 離子開始在開口底部處聚積。隨著額外的離子繼續被引入到開口中，所述離子由電 場聚集及散開，從而致使輪廓變形及蝕刻速率降低。由于蝕刻速率隨著開口的縱橫 比的增大而變化，蝕刻速率的降低被稱作"依賴于縱橫比的蝕刻速率"且是開口底部處電荷累積的結果。同樣，如果由于圖案、聚合物或特征不對稱在電荷累積時存 在任何不對稱，則扭曲現象將隨著離子被聚集到特征的一側而發生。本發明實施例 不限于此實例中給出的約八十(80)納米的深度尺寸。其它深度尺寸也是可能的，
其中包含大于八十(80)納米的深度尺寸及小于八十(80)納米的深度尺寸。
雖然使用重離子可產生扭曲的開口及減小的蝕刻速率，但使用重離子的等離子 體蝕刻由于其掩模選擇性在當前的等離子體蝕刻方法中繼續占主導地位。重離子顯 示允許等離子體更有選擇性地蝕刻暴露的絕緣層而不是掩模層的蝕刻選擇性。因此， 盡管在高縱橫比開口蝕刻中存在扭曲及蝕刻速率問題，掩模選擇性仍然是在等離子 體蝕刻中使用重離子的一個主要原因。
本發明實施例幫助減少扭曲現象及絕緣層中所形成的開口的蝕刻速率減小。盡 管常規上優選用重離子在絕緣層中蝕刻高縱橫比開口，本發明實施例已令人驚訝地 發現使用來自較輕的低能量離子的等離子體在通過絕緣層形成高縱橫比觸點時可高 度有效地減小或消除扭曲。
雖然不希望受理論限制，但人們相信，使用本發明的較輕的低能量離子來蝕刻
約八十(80)納米的深度尺寸下具有至少15:1的縱橫比的開口可導致等離子體的離 子與電子之間能量差距的減小。由于所述低能量差距，離子能夠中和開口頂部的負 電荷。此便于更多的離子進入到開口中。然后通過電子進入開口來中和來自開口底 部的離子的正電荷。隨著額外的離子被引入到開口中，所述離子繼續蝕刻而不被排 斥到開口側面中。因此，對于具有至少15:1或更大的縱橫比且具有至少八十(80) 納米的深度尺寸的開口來說，開口的扭曲減小。同樣，隨著縱橫比增大，其不會伴 隨著影響蝕刻速率的通常的電荷累積而發生。因此，使用較輕的低能量離子還可消 除依賴于縱橫比的蝕刻速率，從而使蝕刻速率在整個蝕刻期間幾乎保持恒定。
本文使用的用作等離子體蝕刻劑的較輕的低能量離子包含來自氦(He)的離子。 在各種實施例,，使用具有至少百分之五十(50) He的第一氣體蝕刻劑來蝕刻絕緣 層。結果是絕緣層中的蝕刻開口中可見的扭曲現象的減少。圖4提供在當第一氣體 蝕刻劑具有至少百分之五十(50) He時與第一氣體蝕刻劑主要為Ar時蝕刻的開口 中觀察到的扭曲現象的比較。通過分析已蝕刻的開口從通過開口頂部中央延伸的假 想中央線的偏離來測量圖4中的扭曲。如圖中所顯示，與所觀察的主要使用Ar的方 法中的扭曲相比，使用He的方法顯示較小范圍的扭曲且顯示從中央線不大于約四十 (40)納米的扭曲。
在各種實施例中，可用含有至少百分之五十(50) He的第一氣體蝕刻劑的等離 子體來蝕刻具有至少15:1的縱橫比的開口。如本文中將論述，可使用具有He的其 它氣體來形成第一氣體蝕刻劑的等離子體。
雖然使用含有至少百分之五十(50) He的第一氣體蝕刻劑產生比不使用He的 方法明顯更少的扭曲，當前實踐中己由于He的較差掩模選擇性而趨向于不使用He。 例如，在第一氣體蝕刻劑中使用He可導致掩模層及絕緣層兩者被蝕刻。為使掩模選擇性問題最小化， 一旦開始在絕緣層的開口中觀察到扭曲現象，本 發明實施例即向第一氣體蝕刻劑提供相當一部分He。在本發明實施例中，通常在絕 緣層中具有至少15:1的縱橫比的開口處開始觀察到扭曲。通過在開口一到達至少15:1 的縱橫比時即向第一氣體蝕刻劑添加He,可將開口蝕刻到至少20:1或更大的縱橫比 且具有比不存在He時更小的扭曲。同樣，由于He僅用于等離子體蝕刻的一部分， 所以減小了氦的較差掩模選擇性的影響。
一個這樣的實施例首先使用含有Ar、Xe或其組合的第二氣體蝕刻劑在絕緣層中 蝕刻開口，直到所述開口具有小于約15:1的縱橫比。應了解，所述第二氣體蝕刻劑 還可包含He。然后， 一旦開口已到達小于約15:1的縱橫比，將含有Ar、 Xe或其組 合的第二氣體蝕刻劑替換為含有至少百分之五十(50) He的第一氣體蝕刻劑。然后， 所述蝕刻方法可進一步繼續以產生具有至少20:1的縱橫比的開口。
本發明實施例進一步包含使用具有He的其它氣體來形成本發明的第一氣體蝕 刻劑。此類其它氣體的實例可選自諸如Ar、 Xe、氪(Kr)、溴(Br)、大碳氟化合 物離子及其組合等氣體。例如，在一個實施例中，可用含有約百分之九十(90) He 及約百分之十(10) Ar的第一氣體蝕刻劑來蝕刻具有至少15:1的縱橫比的開口。這 些額外氣體的選擇可部分地基于將被蝕刻的絕緣層。另外，與He結合使用的額外氣 體可用于降低產生等離子體所需的活化能量。應了解，將He用作第一氣體蝕刻劑的 氣體也是可能的。換句話說，在不添加任何額外氣體的情況下將He用作第一氣體蝕 刻劑的氣體是可能的。
另外的實施例將絕緣層暴露于重離子氣體蝕刻劑的等離子體以將開口蝕刻到小 于約15:1的縱橫比。 一旦開口的縱橫比約為15:1，將重離子氣體蝕刻劑替換為輕離 子氣體蝕刻劑以將開口進一步蝕刻到至少20:1的縱橫比。應了解，重離子氣體蝕刻 劑包含第一惰性氣體及第一反應氣體，且輕離子氣體蝕刻劑包含第二惰性氣體及第 二反應氣體。在一個實施例中，所述第一及第二惰性氣體分別由重離子及輕離子構 成。第一惰性氣體中的重離子的實例包含但不限于Ar、 Xe、 Kr、 Br、大碳氟化合 物離子及其組合。第二惰性氣體中的輕離子的實例包含但不限于He、氖(Ne)、 氯(Cl)及氟(F)離子。在另外的實施例中，所述第一及第二反應氣體分別由重離 子及輕離子構成。第一反應氣體中的重離子的實例為Br。第二反應氣體中的輕離子 的實例為Cl。
本發明的又一實施例僅使用反應氣體來蝕刻開口。所述實施例將絕緣層暴露于 重離子反應氣體蝕刻劑的等離子體以將開口蝕刻到小于約15:1的縱橫比。 一旦開口 的縱橫比約為15:1，將重離子反應氣體蝕刻劑替換為輕離子氣體蝕刻劑以將開口進 一步蝕刻到至少20:1的縱橫比。應了解， 一旦縱橫比由于不存在惰性氣體而達到約 15:1，即替換整個蝕刻化學物。
圖5圖解說明絕緣層514中根據本發明而產生的開口 504。如圖中所示，開口 504不會展示扭曲。特定來說，垂直于絕緣層514的軸530可穿過開口 504而不被開口 504的側面506截斷。同樣，開口 504界定具有至少約15:1的縱橫比的基本上細 長的對稱形狀。可根據本文中描述的方法在絕緣層中形成具有至少20:1的縱橫比的 開口 504。
在一個實施例中，開口 504可以是觸點、通孔或溝槽。在另一實施例中，開口 504是根據本文中描述的方法產生的具有至少20:1的縱橫比的觸點。在另一實施例 中，觸點的深度至少為八十(80)納米或更大。在又一實施例中，開口接納若干層 以形成用于存儲器裝置中的電容器。所述存儲器裝置包含晶體管、導線及含納于絕 緣層中的電容器，所述絕緣層具有如本發明中描述的具有至少20:1的縱橫比的開口。 晶體管與電容器通過導線連接。電容器還可制造為RAM、 DRAM或SRAM電路的 一部分。
另外，圖5顯示將使用來自根據本文描述的實施例產生的第一氣體蝕刻劑520 的等離子體來蝕刻的襯底組合件510。襯底組合件510包括例示性體襯底材料512， 例如單晶硅。當然，也預期其它材料及襯底，其中包含絕緣體上半導體及其它襯底， 不論其已存在還是即將被研發出。
可在襯底512上方形成絕緣層514。例示性絕緣層為氧化物，例如TEOS，但也 可以是硅酸鹽玻璃、氧化硅、硅垸、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氫或甲基倍半氧硅垸組合物、由密歇根(Mich.)中部陶氏化 工公司(The Dow Chemical Company of Midland)制造的諸如SiLK⑧等各種聚亞芳基 醚(PAE)聚合物、由加利福尼亞(Calif.)卡爾斯巴德的舒馬赫(Schumacher of Carlsbad)制造的Velox"TM或由新澤西(NJ)的莫利斯頓的霍尼韋爾(Honeywell of Morristown)制造的FLARE 。在絕緣層514上方沉積掩模層516。例示性掩模材料 為半硬質無定形碳掩模。當然，還預期多層或其它掩模層方法，例如多層掩模處理。 所屬技術領域的技術人員應顯而易見，所述結構可用于形成各種裝置或電路，例如 SRAM、 DRAM等。
本文中呈現的實施例還可用于界定通過絕緣層到任何下伏材料的高縱橫比開 口。同樣，襯底512包含表面區域507，高縱橫比開口 504延伸到所述表面區域。因 此，開口 504為相對于襯底512的表面區域507形成互連、電極等提供準備。例如， 表面區域507可以是任何含有硅的區域，例如氮化硅區域或經摻雜硅或經摻雜多晶 硅區域。然而，本發明無論如何都不會限于此類含有硅的區域，但僅由所附權利要 求書限定。此類高縱橫比特征可相對于用于形成任何數目的特征(例如，互連層級 的接觸孔、柵極電極、電容器電極、通孔等)的襯底512的任何表面區域507 (例如， 氮化硅、金屬互連、金屬硅化物、介電材料)而形成。應認識到，表面區域507可 以是與襯底512的剩余部分相同或不同的材料。例如，表面區域507可具有與襯底 512的剩余部分接續的本質。
對絕緣層514的蝕刻是使用來自根據本文實施例產生的第一氣體蝕刻劑520的 等離子體執行的各向異性蝕刻。可利用任何已知的合適的蝕刻裝置來產生等離子體，例如產品名稱為P5000蝕刻機的可從應用材料(AppliedMaterial)獲得的蝕刻機，所 述蝕刻機是美國專利第4,298,443號中描述的一種蝕刻設備，是可從泛林研發公司 (Lam Research Corporation)獲得的9100 TCP氧化物蝕刻機或任何其它高密度等離 子體蝕刻機。所屬技術領域的技術人員應顯而易見，根據用于產生等離子體的特殊 蝕刻設備，用于完成類似目標的各種參數可不同。
舉例來說，圖6提供絕緣層中根據本發明形成的不具有可察覺到的扭曲的開口 的圖片。
圖7大體地顯示用于執行蝕刻的說明性蝕刻反應器750。應認識到，這是表示整 個系統的例示圖，盡管僅顯示了系統的幾個組件。可利用以各種配置并入許多元件 的各種系統。為產生等離子體720，向說明性等離子體產生器750提供根據本發明的 氣體。在一個實施例中，將含有至少百分之五十(50) He的氣體提供給等離子體產 生設備750。
說明性蝕刻反應器750包含經由電容767連接到RF偏壓源765的經供電電極 760，所述經供電電極上放置有具有將被蝕刻的絕緣層的半導體襯底。此外，RF源 766連接到用于在室770中產生等離子體720的元件，例如，線圈。離子鞘756形成 于等離子體720與經供電電極760之間。當半導體襯底764定位于說明性等離子體 產生設備750內時，根據可形成圖5的結構的實施例來蝕刻絕緣層。所利用的電源 766可以是任何合適的電源，其中包含RF產生器、微波產生器等。顯而易見，可使 用任何等離子體蝕刻系統。
本發明實施例還可包含基于處理器的系統，所述系統并入根據本文描述的方法 實施例在絕緣層中形成的開口。例如，圖8提供基于處理器的系統834的實施例， 所述系統包含含納于絕緣層中的電容器，所述絕緣層具有根據本發明形成的開口以 用于存儲器裝置880。如圖8所顯示，系統834還可包含一個或一個以上輸入裝置 844，例如，鍵盤、觸摸屏、收發器、鼠標等，所述輸入裝置連接到計算單元835以 允許用戶輸入數據、指令等從而操作計算單元835。連接到計算單元835的一個或一 個以上輸出裝置846還可提供為系統834的一部分以顯示或以其它方式輸出由處理 器836產生的數據。輸出裝置的實例包含打印機、視頻終端、監視器、顯示單元 等。
雖然本文中已圖解說明及描述了特定實施例，但所屬技術領域的技術人員應了 解，經計算以達到相同結果的布置可由所顯示的特定實施例取代。本發明打算涵蓋 對本發明各種實施例的修改或變化形式。應了解，以上說明以說明性方式而非限定
性方式作出。在審閱以上說明后，所屬技術領域的技術人員將明了上述實施例的組 合及本文中沒有明確描述的其它實施例。本發明各種實施例的范圍包含使用以上結 構及方法的其它應用。因此，本發明各種實施例的范圍應參照所附權利要求書及歸 屬所述權利要求書的等效物的全部范圍來確定。
在前述詳細說明中，出于簡化本發明的目的，將各種特征一起集合在單個實施例中。本發明揭示的此方法不應被視為反映本發明所揭示實施例打算必須使用比明 確陳述于每一權利要求項中更多的特征。而是，如以上權利要求書所反映，本發明
主題在于少于單個所揭示實施例的所有特征。因此，以上權利要求書由此并入到詳 細說明中，其中每一權利要求項均作為單獨的實施例而獨立存在。
權利要求
1、一種用于蝕刻絕緣層的方法，其包括將具有至少百分之五十(50)He的第一氣體蝕刻劑供應到等離子體蝕刻反應器；及將所述絕緣層暴露于所述第一氣體蝕刻劑的等離子體以用所述等離子體蝕刻具有至少15∶1的縱橫比的開口。
2、 如權利要求l所述的方法，其包含首先將所述絕緣層暴露于包括Ar、Xe及其組合的第二氣體蝕刻劑以將所述開口 蝕刻到小于約15:1的縱橫比。
3、 如權利要求2所述的方法，其包含一旦所述己蝕刻開口的所述縱橫比達到約15:1，將所述第二氣體蝕刻劑替換為 所述第一氣體蝕刻劑。
4、 如權利要求l所述的方法，其中所述絕緣層為選自由硅酸鹽玻璃、氧化硅、 硅垸及正硅酸四乙酯(TEOS)組成的群組的氧化物。
5、 如權利要求1所述的方法，其中所述第一氣體蝕刻劑是He與Ar的混合物。
6、 如權利要求1所述的方法，其中所述第一氣體蝕刻劑為約百分之九十(90) He及約百分之十(10) Ar。
7、 如權利要求1所述的方法，其中所述第一氣體蝕刻劑為He。
8、 如權利要求l所述的方法，其中所述開口包含選自由通孔、觸點及溝槽組成 的群組的開口。
9、 一種根據權利要求1所述的方法產生的觸點，其具有至少20:1的縱橫比且 在絕緣層中具有底部及側面，且允許垂直于所述絕緣層的軸穿過所述開口到達底部 而不被所述開口的所述側面截斷。
10、 一種用于蝕刻絕緣層的方法，其包括將等離子體蝕刻反應器中的所述絕緣層暴露于重離子氣體蝕刻劑的等離子體， 所述重離子氣體蝕刻劑包括， 第一惰性氣體；及第一反應氣體，其用于將開口蝕刻到小于約15:1的縱橫比；及 將所述重離子氣體蝕刻劑替換為輕離子氣體蝕刻劑，所述輕離子氣體蝕刻劑包括，第二惰性氣體；及第二反應氣體， 一旦所述已蝕刻開口的所述縱橫比達到約15:1，所述第二反 應氣體將所述開口進一步蝕刻到至少20:1的縱橫比。
11、 如權利要求IO所述的方法，其中所述第一惰性氣體由重離子構成且所述第二惰性氣體由輕離子構成。
12、 如權利要求11所述的方法，其中所述重離子選自包括Ar、 Xe、氪(Kr)、 溴(Br)、大碳氟化合物離子及其組合的群組，且所述輕離子選自包括He、氖(Ne)、 氯(Cl)及氟(F)的群組。
13、 如權利要求IO所述的方法，其中所述第一反應氣體由重離子組成且所述第 二反應氣體由輕離子組成。
14、 如權利要求13所述的方法，其中所述重離子為Br且所述輕離子為Cl。
15、 一種用于蝕刻絕緣層的方法，其包括將等離子蝕刻反應器中的所述絕緣層暴露于重離子反應氣體蝕刻劑的等離子體 以將開口蝕刻到小于約15:1的縱橫比；及一旦所述已蝕刻開口的所述縱橫比達到約15:1，將所述重離子反應氣體蝕刻劑 替換為輕離子反應氣體蝕刻劑以將所述開口進一步蝕刻到至少20:1的縱橫比。
16、 如權利要求15所述的方法，其中所述重離子反應氣體蝕刻劑為Br且所述 輕離子反應氣體蝕刻劑為Cl。
17、 一種用于蝕刻絕緣層的方法，其包括將所述絕緣層暴露于包括Ar、Xe及其組合的氣體蝕刻劑的等離子體以將開口蝕 刻到高達約15:1的縱橫比；及將所述絕緣層暴露于具有至少百分之五十(50) He的氣體蝕刻劑的等離子體以 蝕刻具有至少15:1的縱橫比的開口。
18、 如權利要求17所述的方法，其中所述絕緣層為選自由硅酸鹽玻璃、氧化硅、 硅院及正硅酸四乙酯(TEOS)組成的群組的氧化物。
19、 如權利要求17所述的方法，其中用于蝕刻具有至少15:1的縱橫比的所述 開口的所述氣體蝕刻劑為He與Ar的混合物。
20、 如權利要求19所述的方法，其中所述氣體蝕刻劑為約百分之九十(90) He 及約百分之十(10) Ar。
21、 如權利要求17所述的方法，其中所述開口包含選自通孔、觸點及溝槽的群 組的開口。
22、 一種用于蝕刻絕緣層以產生高縱橫比觸點(HARC)的方法，其包括 將氣體蝕刻劑供應到具有所述絕緣層的等離子體蝕刻反應器；及 用所述氣體蝕刻劑的等離子體蝕刻所述絕緣層以產生界定基本上細長的對稱形狀且具有至少約15:1的縱橫比的高縱橫比觸點。
23、 如權利要求22所述的方法，其中所述高縱橫比觸點具有至少20:1的縱橫比。
24、 如權利要求22所述的方法，其中所述氣體蝕刻劑具有至少百分之五十(50)He。
25、 一種蝕刻方法，其包括將氣體蝕刻劑供應到等離子體蝕刻反應器；用所述氣體蝕刻劑的等離子體蝕刻絕緣層的表面；及形成在所述絕緣層中具有底部及側面的開口，其允許垂直于所述絕緣層的軸穿 過所述開口到達所述底部而不被所述開口的所述側面截斷且具有至少20:1的縱橫 比。
26、 如權利要求25所述的方法，其中垂直于所述絕緣層的所述軸與所述側面之 間的距離小于約四十(40)納米。
27、 如權利要求25所述的方法，其中與缺少至少百分之五十(50) He的其它 相同蝕刻相比，所述氣體蝕刻劑組合物可有效地增加所述開口的產生。
28、 如權利要求25所述的方法，其中所述氣體蝕刻劑組合物可在所述開口的所 述縱橫比達到至少15:1時有效地維持恒定的蝕刻速率。
29、 一種觸點，其包括在絕緣層中具有底部及側面的開口，其允許垂直于所述絕緣層的軸穿過所述開 口到達所述底部而不被所述開口的所述側面截斷，其中所述開口界定具有至少20:1 的縱橫比的基本上細長的對稱形狀。
30、 如權利要求29所述的觸點，其中所述觸點的深度約為八十(80)納米。
31、 如權利要求29所述的觸點，其中所述開口接納若干層以形成用于存儲器裝 置中的電容器。
32、 如權利要求31所述的觸點，其中所述電容器被制造為RAM、DRAM或SRAM電路的一部分。
33、 一種觸點，其包括開口，其界定具有至少20:1的縱橫比的基本上細長的對稱形狀，所述開口通過 將所述絕緣層暴露于至少50%He的氣體蝕刻劑的等離子體而被蝕刻到絕緣層上。
34、 如權利要求33所述的觸點，其中具有高達15:1的縱橫比的所述開口通過 將所述絕緣層暴露于Ar、 Xe或其組合的第二氣體蝕刻劑的等離子體而形成。
35、 一種用于操作蝕刻反應器的方法，其包括將具有至少百分之五十(50) He的第一氣體蝕刻劑供應到所述蝕刻反應器； 供應絕緣層；及用所述第一氣體蝕刻劑的等離子體蝕刻在所述絕緣層中具有底部及側面的開 口 ，所述開口允許垂直于所述絕緣層的軸穿過所述開口到達所述底部而不被所述開 口的所述側面截斷且具有至少15:1的縱橫比。
36、 如權利要求35所述的方法，其包含首先用包括Ar、Xe及其組合的第二氣體蝕刻劑的等離子體將所述開口蝕刻到小 于約15:1的縱橫比。
37、 如權利要求35所述的方法，其包含一旦所述已蝕刻開口的所述縱橫比達到約15:1，用所述第一氣體蝕刻劑來替換所述第二氣體蝕刻劑。
38、 一種存儲器裝置，其包括 晶體管；導線；及電容器，其中所述晶體管與所述電容器由所述導線連接，且其中所述電容器含 納于具有開口的絕緣層中，所述開口在所述絕緣層中具有底部及側面，且允許垂直 于所述絕緣層的軸穿過所述開口到達所述底部而不被所述開口的所述側面截斷且具 有至少20:1的縱橫比。
39、 一種基于處理器的系統，其包括 數據輸入裝置；數據輸出裝置；處理器，其耦合到所述數據輸入及數據輸出裝置；及 存儲器裝置，其耦合到所述處理器，其中所述存儲器裝置包含晶體管；導線；及電容器，其中所述晶體管與所述電容器由所述導線連接，且其中所述電容器 含納于具有開口的絕緣層中，所述開口在所述絕緣層中具有底部及側面，且允許 垂直于所述絕緣層的軸穿過所述開口到達所述底部而不被所述開口的所述側面截 斷且具有至少20:1的縱橫比。
全文摘要
本發明揭示一種用于通過將具有至少百分之五十(50)He的第一氣體蝕刻劑供應到等離子體蝕刻反應器并將絕緣層暴露于所述第一氣體蝕刻劑的等離子體來蝕刻所述絕緣層以產生具有至少15∶1的縱橫比的開口的方法。使用所述第一氣體蝕刻劑可減少絕緣層中具有至少15∶1的縱橫比的開口中的扭曲的發生。
文檔編號H01L21/311GK101410957SQ200780010481
公開日2009年4月15日 申請日期2007年2月20日 優先權日2006年2月21日
發明者阿龍·R·威爾遜 申請人:美光科技公司