低阻抗接触窗插塞的形成方法与流程

文档序号:15740108发布日期:2018-10-23 22:08阅读:165来源:国知局

本揭露是有关于一种低阻抗接触窗插塞的形成方法,且特别是有关于一种在多个接触孔形成过程中减少源极/漏极区损失的晶体管的制造方法。



背景技术:

在集成电路中,接触窗插塞是用以连接至源极和漏极区,源极和漏极区可经由磊晶(外延)形成。源极/漏极接触窗插塞典型地是连接至源极/漏极硅化物区。源极/漏极区的形成包括藉由蚀刻覆盖住源极/漏极区的介电层,来形成接触窗开口,其中被蚀刻的介电层可包括氮化硅层和位于氮化硅层上方的氧化层。因此源极/漏极区是被暴露至接触窗开口。共形地形成额外的氮化硅层,以覆盖接触窗开口的侧壁和底部。然后,进行第二蚀刻操作,以移除氮化硅层的多个底部,以显露出磊晶源极/漏极区。然后,形成金属层以延伸至接触窗开口中,并进行退火以使金属层与源极/漏极区产生反应,而造成形成的源极/漏极硅物化区。然后,以一或多种金属填入接触窗开口的剩余部分中,以形成源极/漏极接触窗插塞。

在用以形成接触窗开口的现有制程(工艺)中,用以暴露出源极/漏极区的多个介电层的蚀刻造成高掺杂磊晶源极/漏极区的损失。特别是,磊晶源极/漏极区拓朴形状(topology)可能会有所损失,而磊晶源极/漏极区的顶面变得较平,造成源极/漏极硅化物区的面积变小。磊晶源极/漏极区的损失与缩小的接触面积增加源极/漏极区的接触阻抗。上述现象冲击电路速度和效能。



技术实现要素:

根据本揭露的一些实施例,低阻抗接触窗插塞的形成方法包含形成第一接触窗开口与第二接触窗开口,以分别显露出第一源极/漏极区以及第二源极/漏极区;形成罩幕层,其具有分别在第一接触窗开口和第二接触窗开口中的第一部分和第二部分;分别形成第一牺牲层间介电层和第二牺牲层间介电层于第一接触窗开口和第二接触窗开口中;从第一接触窗开口移除第一牺牲层间介电层;填入填充材至第一接触窗开口中;以及,蚀刻第二牺牲层间介电层。填充材保护罩幕层的第一部分,以避免被蚀刻。层间介电层是形成于第二接触窗开口中且于罩幕层的第二部分上。填充材和罩幕层的第一部分是使用湿式蚀刻移除,以显露出第一接触窗开口。接触窗插塞形成于第一接触窗开口中。

根据本揭露的一些实施例,低阻抗接触窗插塞的形成方法包含形成罩幕层延伸至第一虚拟栅极堆叠和第二虚拟栅极堆叠之间的空间;于该空间中填入牺牲层间介电层。牺牲层间介电层位于罩幕层的底部上方。方法更包含移除牺牲层间介电层以显露出空间中的罩幕层;将填充材填入所述空间中,其中填充材位于空间中的罩幕层上;移除填充材与罩幕层,以显露出源极/漏极区;以及,形成接触窗插塞于所述空间中。

根据本揭露的一些实施例,低阻抗接触窗插塞的形成方法包含形成罩幕层延伸至第一虚拟栅极堆叠和第二虚拟栅极堆叠之间的空间;于罩幕层上方以及空间中,填入牺牲层间介电层;移除牺牲层间介电层,以显露出空间中的罩幕层;以及,使用湿式蚀刻自空间移除罩幕层。罩幕层的移除部分包含位于空间的底部的水平部分,以及延伸至第一虚拟栅极堆叠的顶面的垂直部分。接触窗插塞形成于空间中。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述,但不作为对本发明的限定。

附图说明

藉由以下详细说明并配合附图阅读,可更容易理解本揭露。在此强调的是,按照产业界的标准做法,各种特征并未按比例绘制,仅为说明之用。事实上,为了清楚的讨论,各种特征的尺寸可任意放大或缩小。

图1至图20根据一些实施例绘示形成晶体管的中间制程的立体图和剖视图;

图21根据一些实施例绘示形成晶体管和接触窗插塞的制程流程图。

其中,附图标记

10:晶圆

20:基材

22:隔离区

22A:顶表面

24:半导体条

24’:突出鳍

30:虚拟栅极堆叠

32:虚拟栅极介电层

34:虚拟栅极电极

36:硬式罩幕(掩膜)层

38:栅极间隙壁

38A:低介电常数介电层

38B:非低介电常数介电层

40:凹陷

41:空隙

42:凹陷

43:空间

44:磊晶罩幕层

44A、44B:子层

45:栅极介电层

46:堆叠层

47:金属填充材

48:金属栅极电极

49:牺牲层间介电层

52:取代栅极堆叠

56:凹陷

58:硬式罩幕

60A、60B、60C:凹陷

62:填充材

64:垫氧化层

66:填充材

68:光阻

70:层间介电层

71:凹陷

72:接触窗间隙壁

74:间隙壁

75:硅化物区

76:金属层

78:导电阻障层

80:金属区

82:下部源极/漏极接触窗插塞

86:介电层

88:蚀刻停止层

90:栅极接触窗插塞

92:上部源极/漏极接触窗插塞

200:方法

202、204、206、208、210、212、214、216、218、220、222、224:操作

A-A、B-B、C-C:线段

具体实施方式

下面的揭露提供了许多不同的实施例或例示,用于实现本揭露的不同特征。部件和安排的具体实例描述如下,以简化本揭露的揭露。当然,这些是仅仅是例示并且不意在进行限制。例如,在接着的说明中叙述在第二特征上方或上形成第一特征可以包括在第一和第二特征形成直接接触的实施例,并且还可以包括一附加特征可以形成第一特征的形成第一和第二特征之间的实施例,从而使得第一和第二特征可以不直接接触。此外,本公开可以在各种例示重复元件符号和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的,并不在本身决定所讨论的各种实施例和/或配置之间的关系。

此外,空间相对术语,如“之下”、“下方”、“低于”、“上方”、“高于”等,在本文中可以用于简单说明如图中所示元件或特征对另一元件(多个)或特征(多个特征)的关系。除了在图中描述的位向,空间相对术语意欲包含元件使用或步骤时的不同位向。元件可以其他方式定位(旋转90度或者在其它方位),并且本文中所使用的相对的空间描述,同样可以相应地进行解释。

根据多个示范的实施例提供晶体管及其制造方法。根据一些实施例绘示制造晶体管的中间过程。下述将讨论一些实施例的一些变化。在多个图式以及所绘示的实施例中,相似的元件符号用以代表相似的元件。在所绘示的示范实施例中,以鳍状场效晶体管的制造做为例子,说明本揭露的概念。然而,平面晶体管也可采用本揭露的概念。

图1至图20是根据本揭露的一些实施例绘示鳍状场效晶体管的形成的各个中间制程的剖视图和立体图。图21所示的制程流程200也示意地反映如图1至图20所示的操作。

图1绘示初始结构的立体图。初始结构包括晶圆10,其可进一步包含基材20。基材20可为半导体基材,其可为硅基材、硅锗基材或其他半导体材料所形成的基材。基材20可被p型杂质或n型杂质所掺杂。可形成如浅沟渠隔离区(STI)的隔离区22,并从基材20的顶面延伸至基材20中。于相邻浅沟渠隔离区22之间的部分基材20可视为半导体条24。在一些示范的实施例中,半导体条24的顶面和浅沟渠隔离区22的顶面可实质为彼此等高。

浅沟渠隔离区22可包括衬氧化层(liner oxide;未绘示),其可为基材20的表面层经热氧化后所形成的热氧化物。衬氧化层也可为沉积的氧化硅层,其例如使用原子层沉积、高密度等离子增长型化学汽相沉积或化学气相沉积来形成。浅沟渠隔离区22也可包括位于衬氧化层上方的介电材料,其中所述介电材料可使用可流动化学气相沉积、旋转涂布或类似制程来形成。

请参考图2,浅沟渠隔离区22是凹陷,使得半导体条24的上部分突出高于浅沟渠隔离区22的顶面,以形成突出鳍24’。可使用干式蚀刻制程以进行上述蚀刻,其中氟化氢(HF3)和氨气(NH3)可做为蚀刻气体使用。在蚀刻制程中,可产生等离子体。氩气也可包括于其中。根据本揭露一些其他的实施例,凹陷浅沟渠隔离区22可使用湿式蚀刻制程来进行。而蚀刻化学物质可例如包括氢氟酸(HF)。

请参考图3,虚拟栅极堆叠30形成于(突出)鳍24’的顶面和侧壁上。个别的操作悉如图21的制程的操作202所示。虚拟栅极堆叠30彼此平行,而多个虚拟栅极堆叠是与相同的一或多个半导体鳍24’相交。虚拟栅极堆叠30可包括虚拟栅极介电层32和位于虚拟栅极介电层32上方的虚拟栅极电极34。虚拟栅极介电层32可由氧化硅形成,且虚拟栅极电极34可例如由多晶硅形成。每个虚拟栅极堆叠30也可包括一(或多个)硬式罩幕层36于个别的虚拟栅极电极34上方。硬式罩幕层36可由氮化硅、碳氮化硅(silicon carbo-nitride)或其类似物所形成。虚拟栅极堆叠30可与单一个或多个突出鳍24’及/或浅沟渠隔离区22相交。虚拟栅极堆叠30也具有垂直于纵向的突出鳍24’的纵向方向。

接下来,栅极间隙壁38形成于虚拟栅极堆叠30的侧壁上。根据本揭露的一些实施例,栅极间隙壁38由如碳氮化硅(SiCN)、氮化硅或其类似物的介电材料所形成,且栅极间隙壁38可具有单层结构或包含多个介电层的多层结构。

根据一些实施例,每个栅极间隙壁38包括低介电常数介电层38A和非低介电常数介电层38B,每个低介电常数介电层38A和非低介电常数介电层38B的形成是通过毯覆式沉积操作与之后的非等向性蚀刻操作。低介电常数介电层38A可由具有介电常数(k值)低于约3.0或低于约2.5的低介电常数材料形成,可藉由形成具有孔洞形成于其中的氮氧化硅(SiON)或氧碳氮化硅(SiOCN),以达到预定的低介电常数值。非低介电常数介电层38B可例如由氮化硅形成。

接下来进行蚀刻操作(相当于后述凹陷源极/漏极的操作),以蚀刻未被虚拟栅极堆叠30和栅极间隙壁38覆盖的突出鳍24’的一部分,而造成如图4所示的结构。凹陷可为非等向性,因此位于虚拟栅极堆叠30和栅极间隙壁38正下方的鳍24’的一部分是被保护而不被蚀刻。因此,凹陷40形成于浅沟渠隔离区22之间。凹陷40位于虚拟栅极堆叠30相对的侧边。根据一些实施例,所得的凹陷40的底表面可低于浅沟渠隔离区22的顶表面22A。

接下来,藉由选择性地成长半导体材料于凹陷40中,以形成磊晶区(源极/漏极区),造成如图5所示的结构。个别的操作悉如图21的制程的操作204所示。根据一些示范的实施例,磊晶区42包括硅锗或硅。视所得的鳍状场效晶体管为p型鳍状场效晶体管或n型鳍状场效晶体管,可在磊晶制程进行中原位掺杂p型杂质或n型杂质。例如:当所得的鳍状场效晶体管为p型鳍状场效晶体管,可生长硅锗硼(SiGeB)。相反地,当所得的鳍状场效晶体管为n型鳍状场效晶体管,可生长磷化硅(SiP)或碳磷化硅(SiCP)。根据本揭露的其他实施例,磊晶区42可由第III族-第V族的化合物半导体形成,例如砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、氮化镓(GaN)、砷化铟镓(InGaAs)、砷化铟铝(InAlAs)、镓锑(GaSb)、铝锑(AlSb)、砷化铝(AlAs)、磷化铝(AlP)、磷化镓(GaP)、上述的组合或多层。在磊晶区42填满凹陷40后,继续生长磊晶区42使得磊晶区42水平扩张,从而可形成多个小平面(facet)。

磊晶区42包括形成于浅沟渠隔离区22中的低部分和形成于浅沟渠隔离区22的顶面上方的上部分。低部分的侧壁根据个别的凹陷型态而成形,因此低部分可具有(实质)平直的边界,其也可实质为垂直边界,实质垂直于基材20的主要顶面和底面。

图6A、图6B和图6C绘示如图5的结构的剖视图。图6A所示的颇面图是沿图5A的含有线段A-A的垂直平面而得。在图6A、图6B和图6C以及后续的图中,图号可包括文字”A”、”B”或”C”。文字”A”表明个别的图是同样沿图5中含有线段A-A的平面所得的剖视图。文字”B”和”C”表明个别的图是沿类似于图6A的含有线段B/C-B/C的平面且与源极/漏极区相交的垂直平面所得的剖视图。同样的,图的装置区域的图号有文字”B”以及图的装置区域的图号有文字”C”者可为不同的装置区域。例如:图号有文字”B”的图的装置区域可为n型鳍状场效晶体管,以及图号有文字”C”者的图的装置区域可为p型鳍状场效晶体管,或上述的二者相反。具有相同数字但不同文字的图表明其为相同制程操作的不同视角。

如图6A、图6B和图6C所示,藉由空间/开口43,使得虚拟栅极堆叠30彼此分开,也如图5所示。图6B和图6C绘示沿图6A的含有线段B/C-B/C的平面所得的剖视图,但图6B绘示合并磊晶区42,而图6C绘示分立(discrete)磊晶区42。图6B绘示空隙(气隙;air gap)41可形成于相邻且彼此接触的磊晶区42之间。

请参考图7A、图7B和图7C,形成磊晶罩幕层44做为毯覆式介电层,磊晶罩幕层44因遮蔽磊晶区42而得其名。个别的操作是如图21的制程的操作206所示。磊晶罩幕层44用以保护下方的磊晶区42,且在后续制程要移除磊晶罩幕层44时,磊晶罩幕层44对磊晶区42具有高蚀刻选择比,使得磊晶区42的损害减少。磊晶罩幕层44共形地形成,且可使用原子层沉积或化学气相沉积形成磊晶罩幕层44。根据本揭露的一些实施例中,磊晶罩幕层44可由均相氧化铝(Al2O3)形成。根据其他实施例,磊晶罩幕层44包括由不同材料形成的子层。例如:磊晶罩幕层44可包括由氧化铝形成的子层44A,以及位于子层44A上的由氮化硅形成的子层44B。如图7B和图7C所示,磊晶罩幕层44共形地形成于半导体鳍24’上。由于在多个鳍上的磊晶(EPI)的波浪性质(wavynature),在磊晶谷(EPI valley)中的层44的层44可较厚。上述现象减少了谷中牺牲层间介电层(图8B的层49)的含量,因此在后续移除层49时,减少较长时间或强度较强的蚀刻的需求。

接着,形成牺牲层间介电层49以填充空间43,且牺牲层间介电层49是如图8A、图8B和图8C所示。个别的操作是如图21的制程的操作208所示。牺牲层间介电层49可由介电材料或其他种类的材料来形成,上述材料使牺牲层间介电层可在后续操作中被选择性地移除,而不损害栅极间隙壁38和磊晶罩幕层44。根据本揭露的一些实施例,牺牲层间介电层49是由氧化硅形成。接着,使用化学机械研磨或机械研磨进行平坦化,使得磊晶罩幕层44的水平部分可暴露出来而后被移除。在后续的操作中,移除虚拟栅极堆叠30,接着形成取代栅极堆叠52,其可包含取代栅极介电层45和金属栅极电极48。所得的结构是如图8A、图8B和图8C所示。个别的操作是如图21的制程的操作208所示。

以下简单说明取代栅极堆叠52的形成。首先,形成层45、层46和层47做为毯覆层。根据本揭露的一些实施例,栅极介电层45的每一者包括界面层(interfacial layer;IL)做为栅极介电层45的低部分。界面层形成于突出鳍24’暴露出的表面上,界面层可包含如氧化硅的氧化层,并可藉由突出鳍24’的热氧化、化学氧化制程或沉积制程来形成所述界面层。每个栅极介电层45也可包括高介电常数介电层形成于界面层上方。高介电常数介电层可由如氧化铪、氧化镧、氧化铝、氧化锆或其类似物的高介电常数材料形成。高介电常数材料的介电常数(k值)可高于3.9,且可高于7.0。

金属栅极电极48包括堆叠层46,其经由沉积形成。堆叠层46的子层并未分别绘示,但实际上,子层可彼此分明。可使用如原子层沉积或化学气相沉积的共形沉积方法进行沉积,使得堆叠金属层46(以及每个子层)的垂直部分和水平部分的厚度实质彼此相等。图8B和图8C绘示从源极/漏极区42的剖线所得的剖视图。

堆叠金属层46可包括扩散阻障层以及在扩散阻障层上方的一(或多个)功函数层。扩散阻障层可由氮化钛(TiN)形成,其可或可不被硅掺杂。功函数层决定金属栅极的功函数,且功函数层包括至少一层或不同材料形成的多层。根据个别的鳍状场效晶体管为p型鳍状场效晶体管或n型鳍状场效晶体管,选择功函数层的特定材料。例如:当鳍状场效晶体管为n型鳍状场效晶体管时,功函数层可包括氮化钽(TaN)层和氮化钽层上方的钛铝(TiAl)层。当鳍状场效晶体管为p型鳍状场效晶体管时,功函数层可包括氮化钽层、位于氮化钽层上方的氮化钛层以及位于氮化钛层上方的钛铝层。在沉积一或多个功函数层后,形成阻障层,阻障层可为另一层氮化钛层。

金属填充材47可例如由钨或钴形成。在沉积做为毯覆层的层45、层46和层47形成后,进行如化学机械研磨或机械研磨的平坦化操作,以移除在牺牲层间介电层49上方的层45、层46和层47的一部分。因此,形成金属栅极电极48,其可包括层46和层47的剩余部分,以及位于个别的金属栅极电极48下方的栅极介电层45。剩余部分的层45、层46和层47相当于后述的取代栅极堆叠52。

接着,凹陷取代栅极堆叠52,形成如图8A所示的凹陷56。个别的操作是如图21的制程的操作208所示。在接续的操作中,以硬式罩幕58填充凹陷56,且所得结构如图9A、图9B和图9C所示。个别的步骤是如图21的制程的操作210所示。根据一些实施例,硬式罩幕58是由选自于与形成磊晶罩幕层44所选用的材料相同族群的材料来形成,上述材料包括氧化铝。

在接续的操作中,从图9A的顶部视角看,具有长条状的取代栅极堆叠52被裁切为较短的块状(未绘示),每个块状可用以形成一个鳍状场效晶体管。经裁切(移除)的部分取代栅极52所留下的凹陷是以介电材料(未绘示,不在所绘示的平面中)填充,然后进行平坦化以移除过多的介电材料。所得的结构如图10A、图10B和图10C所示,其中藉由平坦化来薄化硬式罩幕层58。

然后,例如以湿式蚀刻操作移除牺牲层间介电层49。开口60A、开口60B和开口60C因此暴露出来,如图11A、图11B和图11C所示。个别的操作是如图21的制程的操作212所示。因此,磊晶罩幕层44是暴露出来。

图12A/图12B/图12C至图16A/图16B/图16C绘示以填充材填充开口60B,以及以层间介电层(ILD)填充开口60A和开口60C。个别的操作是图21的制程的操作214所示。请参考图12A、图12B和图12C,填入填充材62,并进行如化学机械研磨或机械研磨的平坦化操作,以平坦化填充材62的表面。所得的填充材62的顶面高于硬式罩幕58的顶面。如图12B和图12C所示,磊晶源极/漏极区42埋设于填充材62中。根据本揭露的一些实施例,填充材62是由非晶硅或多晶硅形成。

在图13A、图13B和图13C中,垫氧化层(pad oxide layer)64和硬式罩幕66形成于填充材62上。垫氧化层64可由氧化硅形成,以及硬式罩幕层66可由氮化硅形成。

在图14A中,施加并图案化光阻68,以覆盖开口60B中的填充材62的一部分,而开口60A和开口60C(图13A)中的填充材的一部分未被覆盖。然后,图案化硬式罩幕66,接着移除光阻68。图案化的硬式罩幕66被用来蚀刻填充材62,使得开口60A和开口60C再次显现,如图14A所示。个别的操作是如图21的制程的操作216所示。可使用含碳和氟的气体,如四氟化碳(CF4)、二氟甲烷(CH2F2)、三氟甲烷(CHF3)或其类似物,进行蚀刻。因此,开口60A和开口60C中的磊晶罩幕层44暴露出来。如图14B和图14C所示,源极/漏极42在蚀刻后仍被覆盖。

接着形成层间介电层(ILD)70以填充接触窗开口60A和开口60C,如图15A、图15B和图15C所示。个别的操作是如图21的制程的操作218所示。层间介电层70可包括介电材料,并使用例如可流动式化学气相沉积、旋转涂布、化学气相沉积或其他沉积方法来形成。层间介电层也可由正硅酸乙酯(tetraethylorthosilicate;TEOS)氧化物、等离子增长型化学汽相沉积氧化物(例如SiO2)、磷硅酸玻璃、硼硅酸玻璃、硼掺杂磷硅酸盐玻璃(boron-doped phospho-silicate glass;BPSG)或其类似物来形成。层间介电层70完全覆盖剩余部分的硬式罩幕66和垫氧化层64。接下来,进行如化学机械研磨或机械研磨的平坦化操作,以移除硬式罩幕66、垫氧化层64和填充材62的一部分,造成如图16A、图16B和图16C所示的结构。如图16A所示,填充材62填充开口60B,而层间介电层70填充开口60A和开口60C。

然后,经由例如使用四甲基氢氧化铵(tetra methyl ammonium hydroxide;TMAH)的湿式蚀刻,或是使用如四氟化碳的含碳及氟气体的干式蚀刻,移除填充材62。个别的操作是如图21的制程的操作220所示。接下来,由开口60B暴露出的磊晶罩幕层44被移除,而所得的结构如图17A、图17B和图17C所示。根据本揭露的一些实施例,上述移除的操作是经由蚀刻操作来进行,其中磊晶罩幕层44具有高的蚀刻选择比(即磊晶罩幕层44的蚀刻速率对磊晶区42的蚀刻速率的比值),例如,蚀刻选择比高于约20或高于约50。若磊晶罩幕层44包括氮化硅层和氧化铝层,氮化硅层先被移除,接着才移除氧化铝层,其中氧化铝相对于磊晶区42的蚀刻选择比高。氧化铝有利地提供相对于层间介电层70(如氧化硅)、磊晶区42(以及填充材62)的高湿式蚀刻选择比,使得在移除磊晶罩幕层44时,层间介电层70和磊晶区42不受损害。因此,磊晶区42仍具有高的拓朴形状(topology),且磊晶区42不因磊晶罩幕层44的蚀刻被平坦化。根据一些示范的实施例,磊晶罩幕层44是由氧化铝形成,其是使用丁氧基乙醇、羟胺(dydroxylamine)、二乙烯三胺五乙酸(diethylene triamine pentaacetic acid;DTPA)以及水的混合物加以蚀刻。如图17A、图17B和图17C所示,磊晶区42在蚀刻后暴露出来。形成于所绘示的最左边和最右边的源极/漏极区42正上方的磊晶罩幕层44的一部分也被蚀刻而形成凹陷71。然而,因为磊晶罩幕层44所暴露出的顶面较窄,故凹陷71较浅。

根据本揭露的一些实施例,经由开口60B,进一步以p型或n型杂质植入磊晶区42中,使得个别的源极/漏极区42具有增加的掺杂浓度。根据本揭露的另一些实施例,上述植入步骤省略。

请参考图18A,根据本揭露的一些实施例,接触窗间隙壁72形成于开口60B中。接触窗间隙壁72可由高介电常数(介电常数接近3.9)材料形成,使得接触窗间隙壁72具有良好的隔离性能。适合的材料包含铝氧化物(AlxOy)、氧化铪(HfO2)、氮化硅(SiN)以及氧碳氮化硅(SiOCN)(不具有孔洞或内侧实质未有孔洞)。接触窗间隙壁72的形成可包括如化学气相沉积或原子层沉积的共形沉积方法,以形成毯覆层。之后进行非等向性蚀刻,使得毯覆层的水平部分被移除。毯覆层的垂直部分留在开口60B上形成接触窗间隙壁72,当从晶圆10的顶部看时,接触窗间隙壁72形成环状。与形成接触窗间隙壁72相同的材料也填入凹陷71(图17A)中,以形成间隙壁74。图18B和图18C绘示暴露出的磊晶区42。

图19A绘示硅化物区75、金属层76、导电阻障层78和金属区80的形成。在所绘示的实施例中,绘示三个磊晶源极/漏极区42,并绘示一个源极/漏极接触窗插塞与中间磊晶源极/漏极区42连接。在实际的制程中,也可有多个源极/漏极接触窗插塞与左边和右边的磊晶源极/漏极区42形成连接。然而,源极/漏极接触窗插塞形成于与所绘不同的平面,因此未表示于图中。

根据一些实施例,沉积金属层76(例如:钛层)做为毯覆层,接着对金属层76的上部分进行氮化制程,以形成金属氮化层(例如金属氮化层78)。金属层76的下部分未被氮化。接着,进行退火(其可为快速热退火),以使下部分剩余的金属层76与上部分的源极/漏极区42反应,从而形成硅化物区75。在接触窗间隙壁72的侧壁上的部分金属层76未反应。接着,移除最终产品所剩余的金属氮化层78或先形成的金属氮化层78,并接着沉积薄于所移除的金属氮化层的新的金属氮化层(如另一氮化钛层,也以元件符号78表示)。然后,例如藉由填入钨、钴或其类似物,形成金属区80,并接续进行平坦化以移除过多的材料,以形成下部源极/漏极接触窗插塞82。个别的操作是如图21的制程的操作222所示。图19B和图19C是绘示下部源极/漏极接触窗插塞82的另一剖视图。

图20绘示蚀刻停止层86、介电层88、栅极接触窗插塞(接触窗)90以及于蚀刻停止层86和介电层88中的上部源极/漏极接触窗插塞(接触窗)92的形成。个别的操作是如图21的制程的操作224所示。蚀刻停止层86可由碳化硅、氮氧化硅、碳氮化硅或其类似物所形成,且可使用如化学气相沉积的沉积方法来形成。介电层88可包括选自于磷硅酸玻璃、硼硅酸玻璃、硼掺杂磷硅酸玻璃、氟掺杂硅酸玻璃、正硅酸乙酯或等离子增长型化学汽相沉积氧化物(其可包括氧化硅)的材料。介电层88可使用旋转涂布、可流动化学气相沉积或其类似方法形成,或使用如等离子增长型化学汽相沉积或低压化学气相沉积的沉积方法形成。

蚀刻介电层88和蚀刻停止层86以形成开口(被插塞/接触窗90和92占用)。上述蚀刻可例如使用反应离子蚀刻(reactive ion etch;RIE)。在接续的操作中,形成插塞/接触窗90和92。栅极接触窗插塞90穿过硬式罩幕58以接触栅极电极48。根据本揭露的一些实施例,插塞/接触窗90和92包括阻障层和位于阻障层上方的含金属材料层。插塞/接触窗90和92的形成可包括形成毯覆阻障层和位于毯覆阻障层上方的含金属材料层,以及进行平坦化以移除毯覆阻障层和含金属材料层过多的部分。阻障层可由如氮化钛或氮化钽的金属氮化物形成。

本揭露的实施例具有许多优点特征。磊晶罩幕层相对于磊晶区具有高蚀刻选择比,故在移除磊晶罩幕层时,不造成磊晶区过多的损失。再者,藉由形成牺牲填充材保护在一些源极/漏极接触窗开口中的磊晶罩幕层的一些部分,而其他磊晶罩幕层可使用湿式蚀刻来移除,但不损害被保护的磊晶罩幕层。因此,磊晶源极/漏极具有减少形成源极/漏极接触窗开口时的损失,使所得的接触阻抗获得改善。

根据本揭露的一些实施例,方法包含形成第一接触窗开口与第二接触窗开口,以分别显露出第一源极/漏极区以及第二源极/漏极区;形成罩幕层,其具有分别在第一接触窗开口和第二接触窗开口中的第一部分和第二部分;分别形成第一牺牲层间介电层和第二牺牲层间介电层于第一接触窗开口和第二接触窗开口中;从第一接触窗开口移除第一牺牲层间介电层;填入填充材至第一接触窗开口中;以及,蚀刻第二牺牲层间介电层。填充材保护罩幕层的第一部分,以避免被蚀刻。层间介电层是形成于第二接触窗开口中且于罩幕层的第二部分上。填充材和罩幕层的第一部分是使用湿式蚀刻移除,以显露出第一接触窗开口。接触窗插塞形成于第一接触窗开口中。

依据上述实施例,形成罩幕层的操作包含沉积氧化铝层。

依据上述实施例,罩幕层的第一部分是使用丁氧基乙醇、羟胺(dydroxylamine)、二乙烯三胺五乙酸(diethylene triamine pentaacetic acid;DTPA)以及水的混合物来移除。

依据上述实施例,形成罩幕层的操作更包含形成氮化硅层于所述氧化铝层上方。

依据上述实施例,填充材包含硅。

依据上述实施例,填入填充材至第一接触窗开口中的操作包含填入填充材至第一接触窗开口和第二接触窗开口中,以及自第二接触窗开口中移除填充材,以暴露出罩幕层的第二部分,其中填充材保留于第一接触窗开口中。

依据上述实施例,上述方法更包含形成金属栅极电极于所述第一接触窗开口和第二接触窗开口之间;凹陷金属栅极电极,以形成凹陷;以及,将硬式罩幕填入凹陷中。

依据上述实施例,上述方法更包含在形成所述接触窗插塞于第一接触窗开口中之前,先形成介电接触窗间隙壁于所述第一接触窗开口中。

根据本揭露的一些实施例,方法包含形成罩幕层延伸至第一虚拟栅极堆叠和第二虚拟栅极堆叠之间的空间;于该空间中填入牺牲层间介电层。牺牲层间介电层位于罩幕层的底部上方。方法更包含移除牺牲层间介电层以显露出空间中的罩幕层;将填充材填入所述空间中,其中填充材位于空间中的罩幕层上;移除填充材与罩幕层,以显露出源极/漏极区;以及,形成接触窗插塞于所述空间中。

依据上述实施例,上述方法更包含于形成所述牺牲层间介电层后以及移除所述牺牲层间介电层前,以第一取代栅极堆叠和第二取代栅极堆叠分别取代第一虚拟栅极堆叠和第二虚拟栅极堆叠。

依据上述实施例,所述形成罩幕层的操作包含沉积氧化铝层。

依据上述实施例,所述形成罩幕层的操作更包含形成氮化硅层于前述氧化铝层上方。

依据上述实施例,罩幕层是使用具有实质高于20的蚀刻选择比的湿式蚀刻来移除,且所述蚀刻选择比为罩幕层的第一蚀刻速率对源极/漏极区的第二蚀刻速率的比值。

依据上述实施例,移除罩幕层的操作是使用丁氧基乙醇、羟胺、二乙烯三胺五乙酸以及水的混合物来进行。

根据本揭露的一些实施例,方法包含形成罩幕层延伸至第一虚拟栅极堆叠和第二虚拟栅极堆叠之间的空间;于罩幕层上方以及空间中,填入牺牲层间介电层;移除牺牲层间介电层,以显露出空间中的罩幕层;以及,使用湿式蚀刻自空间移除罩幕层。罩幕层的移除部分包含位于空间的底部的水平部分,以及延伸至第一虚拟栅极堆叠的顶面的垂直部分。接触窗插塞形成于空间中。

依据上述实施例,于罩幕层自空间中移除后,罩幕层的第一栅极间隙壁与位于相对侧的第二栅极间隙壁的侧壁暴露出来,且第一栅极间隙壁和第二栅极间隙壁分别位于第一虚拟栅极推叠和第二虚拟栅极堆叠的侧壁上。

依据上述实施例,形成罩幕层的操作包含沉积氧化铝层。

依据上述实施例,形成罩幕层的操作更包含沉积氮化硅层于氧化铝层上方。

依据上述实施例,上述方法更包含于牺牲层间介电层移除后,填入填充材于所述空间中,填充材位于空间中的罩幕层上;平坦化填充材;以及,移除填充材。

依据上述实施例,填充材包含多晶硅或非晶硅。

当然,本发明还可有其它多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

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