半导体结构的形成方法与流程

文档序号:17737340发布日期:2019-05-22 03:20阅读:195来源:国知局
半导体结构的形成方法与流程

本发明实施例关于改良间隙填充的金属化工艺。



背景技术:

在制作集成电路时,由于接点开口所需的几何形状,充填接点开口的挑战性越来越高。如此一来,沉积金属以充填接点开口时难以不形成空洞或缝隙。接点中的空洞不符需求,因为空洞会增加接点电阻并负面地影响集成电路可信度。



技术实现要素:

本发明一实施例提供的半导体结构的形成方法,包括:形成接点开口于氧化物层中;沉积阻障层于接点开口中;沉积衬垫层于阻障层上;沉积第一金属层于衬垫层上,以部分地填入接点开口;以及沉积第二金属层于第一金属层上,以填入开口,其中沉积第二金属层的步骤包括:采用第一射频功率与直流电功率溅镀沉积第二金属层;以及采用第二射频功率再流动第二金属层。

附图说明

图1是一些实施例中,具有共沉积/再流动步骤的接点金属化方法的流程图。

图2是一些实施例中,具有个别外延层埋置于基板上的介电层中的两个相邻栅极结构的剖视图。

图3是一些实施例中,在形成接点开口于介电层中之后,具有个别外延层埋置于基板上的介电层中的两个相邻栅极结构的剖视图。

图4是一些实施例中,在沉积金属与阻障层于接点开口中之后,介电层中的接点开口的剖视图。

图5是一些实施例中,在形成硅化物于接点开口的底部之后,介电层中的接点开口剖视图。

图6是一些实施例中,在沉积衬垫层于接点开口中之后,介电层中的接点开口的剖视图。

图7是一些实施例中,在部分沉积钴层于接点开口中之后,介电层中的接点开口的剖视图。

图8是一些实施例中,以共沉积与再流动工艺沉积钴层之后,介电层中的金属接点的剖视图。

图9是一些实施例中,可独立控制沉积金属步骤的共沉积与再流动工艺的物理气相沉积反应器的剖视图。

图10是一些实施例中,在化学机械平坦化工艺之后,介电层中的金属接点的剖视图。

符号说明

100方法

110、120、130、140、150、160、170步骤

200基板

210介电层

220栅极

230高介电常数的介电层

240间隔物

250盖层

260源极/漏极外延层

300接点开口

400金属

410阻障层

500硅化物层

600衬垫层

700、800金属层

710开口

900物理气相沉积反应器

910上表面

915磁体

920、930、980馈通连接器

940钴靶材

950空间

960晶圆

970静电座

990线圈磁体

1000金属接点

具体实施方式

可以理解的是,下述内容提供的不同实施例或实例可实施本发明的不同结构。特定构件与排列的实施例是用以简化本发明而非局限本发明。举例来说,形成第一构件于第二构件上的叙述包含两者直接接触,或两者之间隔有其他额外构件而非直接接触。此外,本发明的多种例子中可重复标号,但这些重复仅用以简化与清楚说明,不代表不同实施例和/或设置之间具有相同标号的单元之间具有相同的对应关系。

此外,空间性的相对用语如“下方”、“其下”、“较下方”、“上方”、“较上方”、或类似用语可用于简化说明某一元件与另一元件在图示中的相对关系。空间性的相对用语可延伸至以其他方向使用的元件,而非局限于图示方向。元件亦可转动90°或其他角度,因此方向性用语仅用以说明图示中的方向。

用语“名义上(nominal)”是指用于构件或工艺步骤所欲的目标、特性数值或参数,在产品的设计阶段时己设定好,连同设定所欲数值的上下限范围。数值的范围一般来自于工艺中的轻微变动或公差(tolerances)。

此处所述的用语“垂直”指的是名义上垂直于基板表面。

在制作芯片时,下层的内连线(又称作金属接点)可电性连接一或多场效晶体管的端点(如栅极、源极、和/或漏极端点)至上层内连线。金属接点的形成方法可为蚀刻层间介电堆叠,以形成一或多个接点开口于晶体管的栅极与源极/漏极区的外延层上。将金属填入接点开口,可形成金属接点。形成金属接点的步骤亦可称作「接点金属化」。

由于接点开口所需的几何形状,充填接点开口的挑战性越来越高。举例来说,接点开口的深宽比(由开口的深度与宽度之间的比例定义)可介于约3至约10之间(如6),开口顶部的关键尺寸小于约17nm,且开口底部的关键尺寸小于约14nm。与此同时,接点深度可大于约60nm。如此一来,金属沉积填入接点开口时难以不形成空洞或隙缝。接点中的空洞不符需求,因为空洞会增加接点电阻并负面地影响芯片可信度。举例来说,后续的化学机械平坦化工艺可能露出空洞,端视空洞的尺寸与接点中的位置而定。一旦露出空洞,化学机械平坦化工艺的浆液将进入空洞并自接点移除金属。

在金属充填工艺中,夹断(pinch-off)为可能产生空洞于接点中的失效机制。当金属沉积速率高而金属沉积的时间不足以到达接点底部时,可能开始出现夹断。如此一来,沉积的金属累积于接点开口的顶部,而阻止沉积的金属到达接点的底部。夹断的另一个原因关于金属充填工艺时的接点轮廓。举例来说,接点轮廓具有反向的顶部开口,其中开口的顶部关键尺寸小于中间的关键尺寸与底部的关键尺寸。在此例中,当金属沉积速率够低时,可能触发夹断的问题。

此处所述的实施例关于改良间隙填充的钴金属化工艺。实施例可用于金属充填接点,其深宽比可介于约3至约10之间,且其深度大于约60nm。举例来说(但不限于此),本发明实施例包含共沉积与再流动的物理气相沉积工艺,其采用射频功率以独立地控制沉积金属的沉积与再流动工艺。

图1为一些实施例中,金属沉积的方法100的流程图。金属沉积的方法100说明形成钴金属于接点中的方法。举例来说,接点的深宽比可介于约3至约10之间,且深度大于约60nm。在金属沉积的方法100的多种步骤之间可进行其他工艺步骤,不过此处未详述其他步骤以求叙述清楚。金属沉积的方法100并不限于图1所示的步骤,而可能为其他替代方法。此外,用于说明方法100的附图仅用以举例而不必依比例示出。为了达到说明目的,可刻意增加一些结构、膜状物、或几何形状。

方法100开始进行步骤110,提供介电层210形成其上的基板200,如图2所示。在一些实施例中,基板亦称作晶圆上的鳍状结构。举例来说,基板200可为晶圆上的半导体鳍状物的部分。在一些实施例中,鳍状物与晶圆的组成可为相同或不同材料。此外,基板200可为基体半导体晶圆上的鳍状物,或绝缘层上硅晶圆上的鳍状物。另一方面,基板200的组成可为硅或(i)另一半导体元素如锗;(ii)半导体化合物如碳化硅、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟、和/或锑化铟;(iii)半导体合金如硅锗、磷砷化镓、砷化铝铟、砷化铝镓、砷化镓铟、磷化镓铟、和/或磷砷化镓铟;或(iv)上述的组合。

举例来说,方法100中的基板200可描述为硅晶圆上的硅鳍状物(如单晶硅)。本发明实施例亦可采用其他材料,此亦属本发明实施例构思与范围。

图2包含额外结构,比如栅极220、高介电常数的介电层230、间隔物240、盖层250、与源极/漏极外延层260。在一些实施例中,栅极220、高介电常数的介电层230、间隔物240、与盖层250形成场效晶体管的栅极结构。此外,沿着相邻的源极/漏极外延层的栅极结构可形成场效晶体管的端点。在一些实施例中,可形成较少或额外的栅极结构与源极/漏极外延层260于基板200上。因此栅极结构或源极/漏极外延层260的数目不限于图2所示。在一些实施例中,源极/漏极外延层260可为p型的外延成长硅锗堆叠,或n型的掺杂碳的外延硅堆叠。在一些实施例中,介电层210可为层间介电层,其组成可为氧化硅、掺杂碳的氧化硅、氮氧化硅、碳氮氧化硅、碳化硅、碳氮化硅、或上述的组合。在一些实施例中,介电层210可为两种或更多种介电材料的堆叠。介电层210可提供栅极220以及与栅极220相邻的金属接点之间的电型隔离。介电层210的沉积方法可为化学气相沉积工艺、可流动的化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺、或热成长工艺。

在一些实施例中,高介电常数的介电层230的沉积方法为原子层沉积,其厚度可介于约至约之间。在一些实施例中,高介电常数的介电层230可为氧化铪、铪硅酸盐为主的材料、或介电常数大于3.9(氧化硅的介电常数,作为标准)的另一介电材料。

栅极220可为多层金属堆叠,其可包含(i)用于高介电常数的介电层230的盖层、(ii)一或多个金属化层、(iii)功函数金属堆叠、与(iv)金属充填层。为简化说明,图2并未个别地显示栅极220中的盖层、一或多个金属化层、功函数金属堆叠、与金属充填层。在一些实施例中,用于高介电常数的介电层230的盖层的沉积方法为原子层沉积。举例来说,原子层沉积可控制并成长顺应性的层状物至等级。在一些实施例中,用于高介电常数的介电层230的盖层厚度可介于约至约之间。用于高介电常数的介电层230的盖层可用以保护高介电常数的介电层230,使其免于后续工艺步骤(如形成栅极220的一或多个金属化层的步骤)的影响。在一些实施例中,用于高介电常数的介电层230的盖层可为钛为主的材料。

栅极220中的金属化层的数目与种类,取决于晶体管所需的临界电压。栅极220中的例示性金属化层可包含氮化钽底层与一或多个氮化钛层。在一些实施例中,氮化钽底层的沉积方法可为化学气相沉积。举例来说(但不限于此),氮化钽底层的厚度可介于约至约之间。在一些实施例中,一或多个氮化钛层的形成方法可为原子层沉积或扩散工艺。举例来说,原子层沉积工艺所沉积的氮化钛层厚度可介于约至约之间,而扩散工艺所沉积的氮化钛层较厚(其厚度介于约至约之间)。

在一些实施例中,功函数金属堆叠可包含钛/铝的双层或钛铝合金,其沉积方法均可为原子层沉积工艺。举例来说(但不限于此),功函数金属堆叠的厚度可介于约至约之间。功函数金属堆叠可调整金属栅极的功函数,并影响晶体管的临界电压。一或多个氮化钛层的厚度与数目搭配功函数金属堆叠,可设定晶体管的临界电压。

在一些实施例中,金属充填层可包含氮化钛的阻障层与钨金属堆叠。氮化钛阻障层的沉积可为原子层沉积。在沉积钨金属堆叠时,氮化钛阻障层可保护下方的功函数金属堆叠免于氟化学剂影响。在一些实施例中,氮化钛阻障层的厚度可介于约至约之间。

在一些实施例中,盖层250可为氮化物的蚀刻停止层,其于后续形成接点的步骤时可保护栅极220。在一些实施例中,盖层250可为氮化硅。

在一些实施例中,间隔物240的组成可为介电材料如氧化硅、氮氧化硅、掺杂碳的氮化硅、碳氧化硅、或氮化硅。在一些实施例中,间隔物240的厚度可介于约2nm至约5nm之间。间隔物240可为一或多层相同或不同材料的堆叠。在一些实施例中,在形成源极/漏极外延层260于场效晶体管的源极/漏极区的顶部上时,间隔物240可作为对准掩模。

方法100接着进行步骤120,形成接点开口于介电层210中。举例来说,图3显示介电层210中的接点开口300。接点开口300的形成方法可采用光刻与蚀刻工艺图案化介电层210。举例来说,可形成光刻胶涂层于介电层210上。可依据所需图案显影光刻胶。举例来说,所需图案可为介电层210中的开口以露出源极/漏极外延层260的部分。光刻胶层的未显影区域可由湿式或干式蚀刻工艺剥除,以保留显影光刻胶的所需图案于介电层210上。举例来说,干蚀刻工艺可用于移除光刻胶图案之间的介电层210的露出区域。显影光刻胶可保护其覆盖的介电层210的区域免于被干蚀刻工艺的蚀刻化学剂蚀刻。蚀刻工艺可为非等向,因此接点开口300的侧壁实质上垂直(比如大于80°如87°)。举例来说(但不限于此),干蚀刻化学剂可包含碳氟化物气体的混合物。在蚀刻介电层210的蚀刻工艺时,盖层250可保护栅极220。蚀刻工艺亦可蚀刻间隔物240的部分。然而蚀刻对介电层210的选择性可极高(比如大于5:1),因此介电层210的蚀刻速率大于其他单元如间隔物240的蚀刻速率。在露出源极/漏极外延层260时,可终止蚀刻工艺。

一些实施例在形成接点开口300时,可部分蚀刻源极/漏极外延层260的上表面。在一些实施例中,在蚀刻源极/漏极外延层260的上表面后,可自源极/漏极区的上表面溅镀源极/漏极材料(如硅锗),以得再沉积的硅锗层于接点开口300的底部的侧壁表面。图3并未图示再沉积的硅锗层以简化附图。

在一些实施例中,接点开口300可为源极/漏极外延层260的一者与栅极220之间的共用开口。举例来说(但不限于此),三维空间中的接点开口300可视作介电层中沿着y方向的沟槽。在一些实施例中,与接点开口300类似的多个接点开口可形成于介电层210中的其他位置。在一些实施例中,与接点开口300类似的接点开口可形成于栅极220上。在一些实施例中,接点开口300的深宽比介于约3至约10之间、顶部关键尺寸小于约17nm、底部关键尺寸低于约14nm、且深度为约60nm。

在一些实施例中,在进行任何金属沉积之前先以预清洁工艺处理接点开口300,移除可能形成于源极/漏极外延层260的上表面上的任何原生氧化物。举例来说,在工艺之间将晶圆暴露至大气时可能形成原生氧化物,或者在形成接点开口300时形成副产物如原生氧化物。若不移除原生氧化物,可能增加金属接点电阻。

举例来说(但不限于此),预清洁工艺可为物理蚀刻与化学蚀刻的组合。举例来说,物理蚀刻可包含氩溅镀。举例来说,氩溅镀可自源极/漏极外延层260的上表面移除约至约厚的原生氧化物。由于接点开口300的深宽比(如介于约3与约10之间),氩溅镀可能不足以自接点开口300的底部移除原生氧化物。化学蚀刻可完成氩溅镀蚀刻。举例来说(但不限于此),化学蚀刻可采用来自氨、三氟化氮、与氢气的混合物的远端等离子体。等离子体与含硅氧化物(如源极/漏极外延层260上的原生氧化物)反应以形成可升华的盐类,且盐类的升华温度可介于约100℃至约200℃之间。

方法100接着进行步骤130。在步骤130中,一旦清洁源极/漏极外延层260的上表面,则进行原位金属沉积以形成金属400与阻障层410于接点开口300中,如图4所示。在一些实施例中,金属400可为钛。举例来说(但不限于此),可经由采用射频源的物理气相沉积工艺沉积钛。射频物理气相沉积可改善钛的底部覆盖,并在接点开口300的顶角处减缓钛悬垂或夹断。在一些实施例中,钛在接点开口300的底部的沉积厚度,可大于在接点开口300的侧壁的沉积厚度。在一些实施例中,钛厚度介于约至约之间。在一些实施例中,阻障层可为顺应系沉积的氮化钛层,其沉积方法可为沉积温度介于约300℃至350℃之间的原子层沉积工艺。举例来说(但不限于此),氮化钛的厚度可介于约至约之间。氮化钛可避免氧化下方的金属400(如钛),必可提供钴层所用的粘着表面。在一些实施例中,阻障层410

不限于氮化钛而可包含其他材料,比如氮化钽、氧化铟、氮化钨、钽、铌、锆、钒、钨、或钌。

在一些实施例中,可采用快速热退火工艺以形成钛硅化物于接点开口300的底部。当快速热退火工艺时,金属400与源极/漏极外延层260的上表面中的硅反应形成钛硅化物。在一些实施例中,快速热退火的温度介于约500℃至约600℃之间。快速热退火工艺可持续约30秒至约200秒。在一些实施例中,快速热退火工艺可采用加热灯。然而亦可采用其他退火方法如激光退火。在一些实施例中,单一快速热退火步骤足以形成钛硅化物。然而可采用超过一个快速热退火步骤。图5显示快速热退火工艺之后的接点开口300,其形成硅化物层500于源极/漏极外延层260上。在一些实施例中,硅化物层500的厚度可介于约5nm至约15nm之间。

在露出硅的区域中,金属400可与硅反应形成硅化物。在不存在硅的其他区域(比如氧化物层覆盖的硅、氮化物层、或金属)只形成少量硅化物或不形成硅化物。额外金属可用于形成稳定且低电阻的相(如晶粒结构)的硅化物,其包含钴、镍、钨、钽、或钼。最终硅化物可分别包含钴硅化物、镍硅化物、钨硅化物、钽硅化物、或钼硅化物。退火条件如退火温度、退火时间、与加热方式可影响硅化物厚度、组成、与相(如晶粒结构)。一些硅化物需要一或多个退火步骤,以达低电阻的相。

方法100接着进行步骤140,形成衬垫层600于阻障层410上,如图6所示。在一些实施例中,衬垫层600为钴层,其厚度介于约至约之间(如。举例来说(但不限于此),衬垫层600的沉积方法可为室温(如约24℃)下的射频物理气相沉积工艺。在一些实施例中,形成衬垫层时的沉积压力可介于约50mtorr(mtorr,毫托)至约150mtorr之间(如100mtorr)。在一些实施例中,射频的物理气相沉积工艺可采用高频的射频产生器,其操作频率可介于约40mhz至约45mhz之间,且输出功率可介于约500瓦至3000瓦之间。此外,在沉积衬垫层时,施加射频功率至钴靶材。在一些实施例中,衬垫层600覆盖阻障层410。在一些实施例中,衬垫层600并未填满接点开口300,且其功用为提供后续沉积钴的成长表面。

方法100接着进行步骤150,沉积金属层700于衬垫层600上,如图7所示。金属层700可填入部分的接点开口300(见图6)并形成开口710,且开口710小于接点开口300。在一些实施例中,金属层700为钴层,其沉积方法可为化学气相沉积工艺,沉积温度介于约150℃至约200℃之间,且工艺压力低于10torr(torr,托)(比如介于约2torr至约5torr之间)。举例来说(但不限于此),沉积的钴层厚度可为约经由化学气相沉积法沉积钴的方法,可采用有机金属前驱物。

方法100接着进行步骤160,形成金属层800于金属层700上以填入图7的开口710,如图8所示。在一些实施例中,可同时沉积与再流动金属层800(比如再流动与共沉积)。在一些实施例中,可在例示性的物理气相沉积反应器900中进行沉积与再流动金属层800的步骤,且物理气相沉积反应器的剖视图如图9所示。外部直流与射频功率产生器(未图示于图9)可经由物理气相沉积反应器900的上表面910上个别的馈通连接器920与930,连接至物理气相沉积反应器900。钴靶材940可嵌置于物理气相沉积反应器900的内侧表面上。在一些实施例中,氩等离子体可用于自钴靶材940溅镀钴材料。钴靶材940可与静电座(electrostaticchuck)970隔有空间950。在工艺中,晶圆960可位于静电座970上。晶圆960可由静电力固定于静电座970上。此外,静电座970包含加热器(未图示于图9),其可供热至晶圆960。静电座970包含馈通连接器980,其可连接至另一外部射频产生器(未图示于图9)。此外部射频产生器可经由馈通连接器980与静电座970提供射频功率至晶圆960。位于物理气相沉积反应器900的内侧侧壁表面上的线圈磁体990,可用于调整等离子体中的离子物种方向。位于上表面910上的磁体915可限制氩离子更靠近钴靶材940。在一些实施例中,磁体915与钴靶材940之间的空间可介于约0.8mm至约1.2mm之间。

上述单元的位置可不同,端视例示性的物理气相沉积反应器900的设计而定。因此图9所示的例示性物理气相沉积反应器900不应局限本发明实施例。举例来说,图9包含例示性的物理气相沉积反应器900的选定部分,亦可包含其他未图示的部分。举例来说,可包含气体流水线、气体排出流水线、电性连接物、加热器、阀件、额外面板、或外部周边与设备。

在一些实施例中,在再流动工艺中可同时溅镀金属层800。在沉积工艺时,等离子体的氩离子可自钴靶材940溅镀钴材料。在再流动工艺时,氩离子撞击晶圆960的表面,因此可经由再溅镀工艺重置或再流动图7中开口710内溅镀的钴材料。为了辅助再流动工艺,可经由静电座970中的加热器加热晶圆960到约300℃至约500℃之间(比如450℃)。在一些实施例中,沉积与再流动工艺需平衡以达最佳的间隙填充效能。举例来说,若沉积速率高而再流动弱,则可能在开口710的入口发生夹断并形成空洞。相反地,若沉积速率低而再流动强,在共沉积与再流动工艺结束时的钴金属可能无法填满开口710。

在一些实施例中,经由独立的顶部的射频功率与底部的射频功率,可分别控制沉积工艺与再流动工艺。经由对应的馈通连接器930与980,可分别施加独立的顶部的射频功率与底部的射频功率至钴靶材940与晶圆960。如上所述,对应的外部射频产生器可提供顶部的射频功率与底部的射频功率。举例来说(但不限于此),功率输出介于约500瓦至约3000瓦之间的外部射频产生器可提供顶部的射频功率,其频率介于约40mhz至约45mhz之间。功率输出介于约20瓦至约100瓦之间的另一射频产生器,可提供频率介于约10mhz至约15mhz之间的底部的射频功率。在一些实施例中,底部的射频与顶部的射频之间的功率比例可介于约4%至约10%之间,以符合最佳的金属充填间隙的工艺容忍度。底部的射频与顶部的射频之间的功率比例,可超出上述提供的工艺容忍度(比如介于约4%至约10%之间),端视接点开口而定。如此一来,上述射频功率的比例仅用以举例而非局限本发明实施例。

顶部的射频功率不足以自钴靶材940溅镀材料,因此来自外部的直流电功率产生器的直流电功率可经由馈通连接器920施加至钴靶材,以吸引氩离子并增加来自钴靶材940的钴材料的溅镀速率。在一些实施例中,直流电功率可介于约200w至约1000w之间。在一些实施例中,沉积钴金属的沉积速率取决于直流电与顶部的射频之间的功率比例,其可大于约25%(如约65%)。在一些实施例中,顶部的射频功率可调整钴的沉积速率并改善沉积一致性。在一些实施例中,直流电与射频的煎的功率比例高时可增加沉积速率并导致夹断。另一方面,直流电与顶部的射频之间的功率比例低会弱化钴沉积,造成开口710之间隙充填不良。换言之,直流电与顶部的射频之间的功率比例可影响沉积与再流动之间的平衡。

在一些实施例中,空间950可介于约70mm至约130mm之间,比如介于95mm至105mm之间。在一些实施例中,空间950可作为控制沉积步骤与金属层800的一致性的另一参数。装在物理气相沉积反应器900的内侧侧壁表面上的线圈磁体990,亦有助于金属沉积的一致性,并影响再流动工艺中氩离子撞击至晶圆表面上的角度。

在方法100的步骤170中,可进行化学机械平坦化工艺以移除介电层210上的金属层(如金属400、阻障层410、衬垫层600、金属层700、与金属层800),以形成金属接点1000于源极/漏极外延层260上,如图10所示。化学机械平坦化工艺为研磨工艺,其采用化学浆液搭配研磨垫以自晶圆的上表面移除导电或介电材料。化学机械平坦化工艺可使整个晶圆达到平滑形貌,其上可形成集成电路的额外层状物。化学机械平坦化工艺可为终点式或时控式。在终点式的化学机械平坦化工艺中,在检测到研磨速率不同时即可自动终止研磨。举例来说,在检测到欲研磨的层状物与下方层之间的研磨速率不同时,即可终止研磨。在一些实施例中,化学机械平坦化工艺可采用不同的浆液化学剂与研磨垫,以移除沉积在介电层210上的金属层(如金属400、阻障层410、衬垫层600、金属层700、与金属层800)。

在与前述源极/漏极外延层260类似的方式中,金属接点可形成于金属栅极(如栅极220)上。此外,可形成共用的金属接点于栅极与外延层之间,且共用的金属接点接触栅极与源极/漏极外延层。共用的金属接点仍属本发明实施例的构思与范围,且其形成方法可采用上述方法100的一些或全部步骤。

此处所述的实施例关于改良间隙填充特性的金属化工艺。在一些实施例中,金属化工艺可充填深宽比介于约3至约10且深度大于约60nm的接点孔。举例来说(但不限于此),金属化工艺包含共沉积与再流动的物理气相沉积工艺。在一些实施例中,经由分别提供独立的顶部的射频功率与底部的射频功率至靶材与晶圆,可分别控制沉积与再流动工艺。施加至靶材的直流电功率亦可调整金属沉积速率。如此一来,一些实施例亦可独立地控制直流电与顶部的射频之间的功率比例。

在一些实施例中,方法包括:形成接点开口于氧化物层中;沉积阻障层于接点开口中;沉积衬垫层于阻障层上;以及沉积第一金属层于衬垫层上,以部分地填入接点开口。方法亦包括沉积第二金属层于第一金属层上,以填入开口,其中沉积第二金属层的步骤包括:采用第一射频功率与直流电功率溅镀沉积第二金属层;以及采用第二射频功率再流动第二金属层。

在一些实施例中,沉积第二金属层的步骤包括工艺温度介于300℃至500℃之间的物理气相沉积工艺。

在一些实施例中,再流动第二金属层的步骤包括以氩离子撞击第二金属层。

在一些实施例中,直流电功率与第一射频功率之间的比例大于65%。

在一些实施例中,第二射频功率与第一射频功率之间的比例介于4%至10%之间。

在一些实施例中,第一射频功率介于500瓦至3000瓦之间,而第二射频功率介于20瓦至1000瓦之间。

在一些实施例中,第一射频功率的频率介于40mhz至45mhz之间,而第二射频功率的频率介于10mhz至15mhz之间。

在一些实施例中,每一衬垫层、第一金属层、与第二金属层包括钴。

在一些实施例中,方法包括提供具有源极/漏极外延层于其上的基板;沉积介电层于基板上;蚀刻接点开口于介电层中,以露出源极/漏极外延层。方法亦包括沉积阻障层于接点开口中;沉积衬垫层于阻障层上;沉积第一金属层于衬垫层上,以部分地填入接点开口;以及沉积第二金属层于第一金属层上,以填入接点开口,其中沉积第二金属层的步骤包括施加第一射频功率至靶材并施加第二射频功率至基板,以同时溅镀与再流动第二金属层。

在一些实施例中,第二射频功率与第一射频功率之间的比例介于4%至10%之间。

在一些实施例中,溅镀包括施加直流电功率至靶材,且直流电功率与第一射频功率之间的比例大于25%。

在一些实施例中,接点开口的深宽比大于或等于3且小于10。

在一些实施例中,接点开口的深度大于60nm,顶部的关键尺寸小于17nm,且底部的关键尺寸小于14nm。

在一些实施例中,沉积第二金属层的步骤包括温度介于300℃至500℃之间的物理气相沉积工艺。

在一些实施例中,方法包括提供具有场效晶体管于其上的基板;沉积氧化物层于基板上;蚀刻第一接点开口与第二接点开口于氧化物层中,以分别露出场效晶体管的栅极与源极/漏极外延层;沉积阻障层于第一开口与第二开口中;沉积衬垫层于阻障层上;以及沉积第一金属层于衬垫层上,以部分地填入第一接点开口与第二接点开口中。方法亦包括沉积第二金属层于第一金属层上,以填入第一接点开口与第二接点开口,其中沉积第二金属层的步骤包括溅镀沉积与再流动第二金属层,其施加第一射频功率与直流电功率至靶材,并施加第二射频功率至接触基板的静电座。

在一些实施例中,直流电功率与第一射频功率之间的比例大于65%。

在一些实施例中,直流电功率介于200瓦至1000瓦之间,第一射频功率介于500瓦至3000瓦之间,而第二射频功率介于20瓦至1000瓦之间。

在一些实施例中,每一衬垫层、第一金属层、与第二金属层包含钴。

在一些实施例中,其中靶材与静电座之间的空间介于95mm至105mm之间。

在一些实施例中,再流动第二金属层的步骤包括以氩离子溅镀第二金属层,以重置第一接点开口与第二接点开口中的第二金属层。

应理解的是实施方式的内容(非摘要)可用于解释权利要求。摘要说明一或多个(但非全部)的实施例,因此不应局限权利要求。

上述实施例的特征有利于本技术领域中技术人员理解本发明。本技术领域中技术人员应理解可采用本发明实施例作基础,设计并变化其他工艺与结构以完成上述实施例的相同目的和/或相同优点。本技术领域中技术人员亦应理解,这些等效置换并未脱离本发明构思与范围,并可在未脱离本发明的构思与范围的前提下进行改变、替换、或变动。

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