[发明专利]利用离子植入在介电层形成开口的方法

说明书

本发明是关于一种半导体制程，特别是关于一种利用离子植入(ion implantation)，化学气相蚀刻(chemical vapor etching)，和干蚀刻(dry etching)在介电层(insulator)形成开口(opening)的方法。

在深接触窗(deep contact)和深渠沟(deep trench)和硬罩幕(hardmask)等制程中，需要蚀刻的氧化层(oxide layer)厚度愈来愈深。但微影制程因分辨率的需求，光阻厚度需降低。若全程均用干蚀刻，因干蚀刻使用电浆，易有因光阻损耗(resist loss)造成的临界尺寸损耗(critical dimension loss)。此现象由于干蚀刻时，电浆对光阻也产生蚀刻，随着氧化层厚度增加，也就是蚀刻深度增加，光阻被蚀刻掉的越多，而产生明显的损耗。图1A是蚀刻前光阻层的厚度与光阻层开口的形状和临界尺寸(critical dimension)，其中氧化层20位于基底10上，光阻层26位于氧化层20上，光阻层开口24具有直的轮廓(profile)。如图1B所示，于蚀刻后并于去光阻前的结果，其中氧化层20位于基底10上，而光阻层26位于氧化层20上，当氧化层20为深厚度时，蚀刻时光阻层26损耗，并伴随着临界尺寸损耗，蚀刻后于去光阻前，光阻层26损耗明显，伴随光阻厚度明显减少，以及光阻从光阻层和氧化层的开口28处向外缘退缩，使得产生凹凸不平的开口边缘，不直的轮廓。而于后续的去光阻步骤后，氧化层的开口(未示于图)的临界尺寸的损耗明显。

当光阻过度损耗时更有刻痕(striation)的问题产生。如图2所示，其所绘示的是公知的蚀刻深的氧化层时，因光阻过度损耗，所造成的蚀刻临界尺寸损耗和刻痕的问题。其中在基底10上，有一含离子氧化层12位于基底10上，和一未含离子氧化层14位于含离子氧化层12上，并有一氧化层开口18形成于此含离子氧化层12和未含离子氧化层14上，且暴露出此基底10。此氧化层开口18的轮廓不直，有凹凸不平的开口边缘，有临界尺寸损耗造成的加大的开口底部直径，以及刻痕16。

一般而言，当氧化层干蚀刻时，光阻的蚀刻率为800埃/分钟，对光阻的选择比为6。若能降低干蚀刻时光阻的蚀刻率，也就是增加干蚀刻时对光阻的选择比，则可以解决上述的光阻损耗问题。但因干蚀刻含有电浆，其对光阻的选择比无法有效的增加，所以在蚀刻深的氧化层时，光阻的损耗无法有效的减少。为了增加对光阻的选择比，可采用部分化学湿蚀刻(chemical wet etching)来取代干蚀刻。一般而言，当氧化层蚀刻时，此化学湿蚀刻的光阻蚀刻率为10埃/分钟，对光阻的选择比大于80。因此化学湿蚀刻有高的对光阻的选择比，可减少光阻的损耗，但伴随而来，化学湿蚀刻的严重的侧向蚀刻，造成不直的轮廓，无法运用于实际的制程。

有鉴于此，本发明提供一种利用离子植入在介电层形成开口的方法，此介电层包括，例如至少一层介电层，且其上层为未含离子介电层。以离子植入方法减少化学气相蚀刻的侧向蚀刻，而化学气相蚀刻也对罩幕层有高选择比。此化学气相蚀刻取代全部干蚀刻制程的部分蚀刻，因化学气相蚀刻对罩幕层的蚀刻速率小，而达到减少蚀刻时罩幕层损耗，且避免临界尺寸损耗和刻痕的问题。

本发明提供的方法为，在一基底上形成一未含离子介电层，在未含离子的介电层形成一罩幕层，此罩幕层具有一开口，暴露部分未含离子的介电层。此未含离子的介电层，例如氧化层。利用此罩幕层，进行一离子植入步骤，植入离子于此开口下的未含离子介电层，形成一离子植入区，此离子植入区深度不超过此未含离子介电层厚度。利用此罩幕层，继续进行一化学气相蚀刻步骤，蚀刻此离子植入区。利用此罩幕层，继续进行一干蚀刻步骤，蚀刻离子植入区下的剩余的此未含离子介电层，以暴露出部分的此基底。然后根据制程需要，去除及不去除二者的罩幕层。

在上述的方法中，其中离子植入区域的化学气相蚀刻速率大于未含离子介电层的非离子植入区域的速率，因此离子植入区域的化学气相蚀刻侧向蚀刻速率相对降低，使得化学气相蚀刻的侧向蚀刻，有效地被避免。因此离子植入步骤可减少化学气相蚀刻的侧向蚀刻，可以蚀刻出直的轮廓。而且因化学气相蚀刻对罩幕层的蚀刻速率小，而有高的选择比，如以此化学气相蚀刻取代全部干蚀刻制程的部分蚀刻，则可减少蚀刻时罩幕层损耗，避免临界尺寸损耗和刻痕的问题。

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图，作详细说明：

图面说明：