專利名稱：具有接觸集成的集成電路系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大致上是關(guān)于集成電路系統(tǒng)，且尤系關(guān)于用在具有集成接觸(integrated contact)的集成電路系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
許多我們習(xí)以為常的現(xiàn)代產(chǎn)品都包含集成電路。這些微小的器件用于一般的產(chǎn) 品和系統(tǒng)，譬如無線通訊、工業(yè)機器人、宇宙飛船和大量的消費性產(chǎn)品，如行動電話(cell phone)、可攜式計算機、音樂播放器和汽車。實際上對于所有的應(yīng)用，一直有著提升功能和 縮減器件尺寸的需求。制造此等器件典型上是利用許多種技術(shù)，譬如分層(layering)、摻雜(doping)、 屏蔽(masking)和蝕刻(etching)以將電子組件建立于基材上。然后將該等組件予以互連 以定義特定的電子線路，例如處理器(processor)或包含儲存器的內(nèi)存(memory)。集成電 路的發(fā)展是受到縮減尺寸、降低功率消耗和增加操作速度所驅(qū)使。集成電路含有形成在硅基材上的半導(dǎo)體器件，例如晶體管、電容器和電阻器。使用 來連接集成電路以形成有效器件的電性連接系稱為“互連(interconnect)”?；ミB是由形 成在基材的平面中的傳導(dǎo)線所構(gòu)成，而接觸(contact)則是形成在與基材的平面垂直的方 向上。許多互連層(interconnect level)會使用在該集成電路中，有時有8層或更多層。高質(zhì)量的接觸對于高度的器件良率(device yield)和可靠度是不可或缺的，但是 制造這些高質(zhì)量的接觸會造成許多技術(shù)上的挑戰(zhàn)。例如，接觸系設(shè)計成具有高比率的高度 /直徑比(稱為縱橫比(aspect ratio))。高縱橫比是IC設(shè)計中的許多限制的結(jié)果。例如，一般希望達到高裝填密度的接觸以達成高電路密度。這會把接觸的直徑限 制成要盡可能的小。此外，將半導(dǎo)體器件從第一金屬層分隔開的電介質(zhì)必須夠厚以保護晶 體管。接觸通常橫跨晶體管上的電介質(zhì)以及基材上的晶體管間極。這些限制導(dǎo)致接觸具有 夠大的縱橫比而產(chǎn)生制造上的挑戰(zhàn)。隨著集成電路技術(shù)變得越來越小，結(jié)合有非常小的幾何尺寸的大縱橫比會產(chǎn)生出 許多制造和性能問題。目前要制造非常小的接觸的企圖一直被非常高的電阻所困擾。這些 接觸電阻可以支配集成電路的性能，特別是如32納米(nanometer)的微小制程幾何。已經(jīng)有一些的嘗試想要改良接觸電阻的數(shù)個成分中的某些成分。例如，改變硅化 物界面或金屬化材料并無法達到較小型技術(shù)節(jié)點(node)之需求。以低于譬如電子的平均 自由路徑(mean free path)之材料特性的尺寸含有金屬化材料和材料中之電阻是被禁止 的。因此，對于集成電路系統(tǒng)而言仍維持有改良接觸性能和可靠度的需要，特別是在 小幾何尺寸的技術(shù)節(jié)點方面尤然。有鑒于不斷增加的商業(yè)競爭壓力，以及在技術(shù)上必須對 晶粒至晶粒(die-to-die)的變體和生產(chǎn)效率加以改良，找到這些問題的答案是非常重要 的。競爭壓力也要求較低的成本以及改良的效率和性能。對于這些問題的解答已經(jīng)尋求很久，但是先前的發(fā)展尚未教示或建議任何解答，因此，這些問題的解答還一直困擾著本領(lǐng)域所屬技術(shù)者。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種集成電路器件；以及形成集成接觸于該集成電路器件上方，其包 含設(shè)置通孔于該集成電路器件上方；形成選擇性金屬在該通孔中；形成至少一個納米管 于該選擇性金屬上方；以及形成蓋件于該納米管上方。本發(fā)明的某些實施例具有其它態(tài)樣用以增加或取代先前所提及者。該等態(tài)樣對于 本領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)者來說可經(jīng)由閱讀以下的細節(jié)描述并參考隨附的圖式而變得清晰易懂。


圖1是在本發(fā)明的第1實施例中沿著圖2的線1-1的集成電路系統(tǒng)之剖面圖；圖2是該集成電路系統(tǒng)的俯視平面圖；圖3是在晶體管形成階段中的圖1的結(jié)構(gòu)之剖面圖；圖4是在硅化階段中的圖3的結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖5是在電介質(zhì)形成階段中的圖4的結(jié)構(gòu)之剖面圖；圖6是在導(dǎo)體形成階段中的圖5的結(jié)構(gòu)之剖面圖；圖7是在本發(fā)明的第2實施例中的集成電路系統(tǒng)之剖面圖；圖8是在本發(fā)明的第3實施例中的集成電路系統(tǒng)之剖面圖； 圖9A、圖9B和圖9C是作為范例的電子系統(tǒng)的圖標(biāo)，其中，可以施行本發(fā)明的多種 態(tài)樣；以及圖10是集成電路系統(tǒng)的流程圖，用來制造本發(fā)明的實施例中的集成電路系統(tǒng)。
具體實施例方式以下詳細充分描述的實施例將使本領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)者得以制作和使用本發(fā)明。要了 解到的是，基于本發(fā)明的內(nèi)容能使其它的實施例清楚呈現(xiàn)，同時可以在不偏離本發(fā)明的范 疇之情況下進行系統(tǒng)、制程或機械的改變。在以下的描述中，會給予許多特定的細節(jié)以提供對本發(fā)明的通盤了解。然而，很明 顯地，在沒有這些特定細節(jié)時也可實施本發(fā)明。為了避免對本發(fā)明造成混淆，一些習(xí)知的電 路、系統(tǒng)組構(gòu)和制程步驟沒有詳細揭露。同樣地，顯示該系統(tǒng)的實施例的圖式僅只是部分圖 解(semi-diagrammatic)，并沒有依照實際的比例，特別是為了增進說明時的清晰度，而在 圖式中大幅地夸張化一些尺寸。在多個實施例中揭露及描述某些共同特征，為清楚及容易說明、描述及理解，彼此 相似及相同特征將一般以相同組件符號來描述。實施例已經(jīng)編號為第1實施例、第2實施 例等等以便于敘述，并非意欲要具有其它重要性或提供對本發(fā)明的限制。為了說明，在此使用的用語“水平(horizontal) ”系定義為平行本發(fā)明的平面或表 面的平面，無論其方位為何；用語“垂直(vertical) ”系指垂直于方才所定義的“水平”之方 向。諸如“在...上面(above) ”、“在...下面(below) ”、“底部(bottom) ”、“頂部(top)，，、 “側(cè)邊”(如在“側(cè)壁”)、“較高(higher) ”、“較低(lower) ”、“上面的(upper) ”、“在...之 上(over)，，以及“在...之下(under) ”之用語系相對于該水平平面而定義。
稱“在...上(on)”系指在組件間有直接接觸。在此使用之用語“處理 (processing) ”包含沈積材料、圖案化(patterning)、曝光、顯影、蝕刻、清潔、及/或依照需 要移除或修整材料以形成上述結(jié)構(gòu)。在此使用之用語“系統(tǒng)(system)”系依照使用該用語 的上下文而意指本發(fā)明之方法及器件?，F(xiàn)在參考圖1，其中顯示在本發(fā)明的第1實施例中沿著圖2的線1-1的集成電路系 統(tǒng)100之剖面圖。該集成電路系統(tǒng)100較佳地包含形成于譬如CMOS晶體管的集成電路器 件104上方的集成接觸102。淺溝槽隔離(shallow trench isolation)區(qū)域106可形成為 鄰接該集成電路器件104。
該集成電路器件104較佳地包含例如硅化鈷(cobalt silicide ；CoSi2)、硅化鎳 (nickel silicide AiSi)、其它硅化物或其組合的硅化物層108。具有通孔112的接觸電 介質(zhì)110可形成于該硅化物層108上方。譬如鈷(Co)、鎳(Ni)、鐵(Fe)或其它金屬的選擇 性金屬114可形成在位于該硅化物層108上方的該通孔112中。例如碳納米管(carbon nanotube)的納米管116可形成在位于該選擇性金屬 114上方的該通孔112中?？蓪υ摷{米管116施加譬如軟化學(xué)機械研磨或平面化(soft chemical-mechanical polishing/planarization ；SoftCMP)之制禾呈，以提供用于蓋件 118 的空間。譬如為氮化鉭(tantalumnitride ;TaN)、釕(ruthenium ；Ru)或其它阻障金屬 (barrier metal)的該蓋件118可形成于該納米管116上方而部分位在該通孔112中。該納米管可生長在該選擇性金屬114上方，其中，該選擇性金屬114可以由任何金 屬或其組合來形成以提供該納米管116的選擇性和方向性生長。該納米管116可較佳地從 具有該選擇性金屬114的底表面向上垂直地形成為鄰近該通孔112的長邊。可對蓋件118施加例如化學(xué)機械研磨或平面化(CMP)的類似制程，以用于在進一 步的處理期間電性隔離該蓋件118。例如金屬沈積或接觸形成(contact formation)的后 段(Back-end-of-line ；BE0L)制程可應(yīng)用在具有該集成接觸102和該集成電路器件104的 整個該集成電路系統(tǒng)100。該集成電路器件104包含例如多晶硅(polysilicon)閘極的閘極120。該閘極120 可形成于閘極電介質(zhì)122上方。絕緣體124可形成為鄰接該閘極120。間隔件126可形成 為鄰接該絕緣體124和該閘極120以形成如活化硅(active silicon)的源極區(qū)域(source region) 128和如活化硅的汲極區(qū)域(drain region) 130。該硅化物層108可敷設(shè)于該源極 區(qū)域128、該汲極區(qū)域130和該閘極120的上方以形成接觸表面132。為了說明的目的，該集成接觸102系顯示為位于該集成電路器件104上方，但是可 以了解到該集成接觸102也可形成于其它器件或材料上方。業(yè)已發(fā)現(xiàn)具有該集成接觸102的該集成電路系統(tǒng)100系提供該納米管116與該集 成電路器件104之經(jīng)改良的集成性(integration)，而提供較低的接觸電阻或較高的操作速率。現(xiàn)在參考圖2，其中顯示該集成電路系統(tǒng)100的俯視平面圖。該集成電路系統(tǒng)100 較佳地包含位于該源極區(qū)域128和該汲極區(qū)域130上方的該集成接觸102。該間極120可 在該源極區(qū)域128和該汲極區(qū)域130之間形成。該絕緣體124和該間隔件126可以形成為鄰接該閘極120和接近該源極區(qū)域128 的內(nèi)邊緣與接近該汲極區(qū)域130的內(nèi)邊緣。其中一個該淺溝槽隔離區(qū)域106可以形成為接近該源極區(qū)域128的外邊緣，而另一個該淺溝槽隔離區(qū)域106可以形成為接近該汲極區(qū)域 130的外邊緣?，F(xiàn)在參考圖3，其中顯示在晶體管形成階段中的圖1的結(jié)構(gòu)之剖面圖。該集成電路 系統(tǒng)100可較佳地包含該集成電路器件104。該淺溝槽隔離區(qū)域106可形成為接近該集成 電路器件104的外邊緣。該集成電路器件104可包含形成于該閘極電介質(zhì)122上方的該閘極120。該間隔 件126可形成為鄰接該絕緣體124和該間極120。該源極區(qū)域128可形成為接近位于該閘 極120的一側(cè)上的該間隔件126。該汲極區(qū)域130可形成為接近位于實質(zhì)上相對向于該源 極區(qū)域128的該閘極120的一側(cè)上的另一個該間隔件126。現(xiàn)在參考圖4，其中顯示在硅化階段中的圖3的結(jié)構(gòu)的剖面圖。該集成電路系統(tǒng) 100可較佳地包含具有該淺溝槽隔離區(qū)域106形成為接近該集成電路器件104的外邊緣之 集成電路器件104。硅化制程可于該源極區(qū)域128、該汲極區(qū)域130或該閘極120的上方形成該硅化物 層108。該硅化制程實質(zhì)上避免硅化物形成在例如氧化物、氮化物、氧化物間隔件、氮化物間 隔件或該間隔件126的電介質(zhì)表面上?，F(xiàn)在參考圖5，其中顯示在電介質(zhì)形成階段中的圖4的結(jié)構(gòu)之剖面圖。該集成電 路系統(tǒng)100較佳地包含具有形成為接近該集成電路器件104的外邊緣的該淺溝槽隔離區(qū)域 106之集成電路器件104。該接觸電介質(zhì)110可沈積于該集成電路器件104上方。圖案化(patterning)和 蝕刻(etching)該接觸電介質(zhì)110可導(dǎo)致具有高縱橫比之通孔112、和該硅化層108的暴 露區(qū)域。例如無電沈積(electroless deposition)的另一種沈積制程可將該選擇性金屬 114設(shè)置在該通孔112中，其中，該制程可以有選擇性而造成該選擇性金屬114只沈積在該 硅化物層108上方。現(xiàn)在參考圖6，其中顯示在導(dǎo)體形成階段中的圖5的結(jié)構(gòu)之剖面圖。該集成電路系 統(tǒng)100較佳地包含具有該淺溝槽隔離區(qū)域106形成于接近該集成電路器件104的外邊緣之 集成電路器件104。該選擇性金屬114是用于生長該納米管116的催化劑(catalyst)。該納米管116 可以藉由例如將該選擇性金屬114暴露在處于升高溫度的含碳氣體之制程而形成。舉例來 說，譬如乙醇(ethanol)或超臨界(supercritical) 二氧化碳(C02)的氣體可施加到接近 該通孔112的底部的該選擇性金屬114，其中升高的溫度會促進該納米管116的生長?，F(xiàn)在參考圖7，其中顯示在本發(fā)明的第2實施例中的集成電路系統(tǒng)700之剖面圖。 該集成電路系統(tǒng)700較佳地包含形成于集成電路器件706的間極704上方的集成接觸702。該閘極704較佳地包含例如為硅化鈷、硅化鎳、其它硅化物或它們的組合之硅化 物層708。具有通孔712的接觸電介質(zhì)710可形成于該硅化物層708上方。例如鈷、鎳、鐵 或其它金屬的選擇性金屬714可形成在位于該硅化物層708上方的該通孔712中。
譬如為碳納米管的納米管716可形成在位于該選擇性金屬714上方的該通孔712 中?？蓪υ摷{米管716施加例如軟化學(xué)機械研磨或平面化之制程，以提供用于蓋件718的 空間。譬如氮化鉭、釕或其它阻障金屬的該蓋件718可形成于該納米管716上方而部分位 在該通孔712中。
可對蓋件718施加例如化學(xué)機械研磨或平面化的類似制程，以用于在進一步的處 理期間電性隔離該蓋件718。例如金屬沈積或接觸形成的后段制程可應(yīng)用在具有該集成接 觸702和該閘極704的整個該集成電路系統(tǒng)700。該閘極704可形成于閘極電介質(zhì)722上方。絕緣體724可形成為鄰接該閘極704。間隔件726可形成為鄰接該絕緣體724和該間極704。該硅化物層708可敷設(shè)于該間極704 上方以形成接觸表面732，該接觸表面732用于該集成電路器件706的該間極704。 現(xiàn)在參考圖8，其中顯示在本發(fā)明的第3實施例中的集成電路系統(tǒng)800之剖面圖。 該集成電路系統(tǒng)800較佳地包含形成于具有接觸表面806的第1傳導(dǎo)層804上方之集成接 觸 802。具有通孔812的接觸電介質(zhì)810可形成于該第1傳導(dǎo)層804的該接觸表面806上 方。譬如鈷、鎳、鐵或其它金屬的選擇性金屬814可形成在位于該接觸表面806上方的該通 孔812中。譬如碳納米管的納米管816可形成在位于該選擇性金屬814上方的該通孔812 中?？蓪υ摷{米管816施行例如軟化學(xué)機械研磨或平面化的制程，以提供用于蓋件818的 空間。例如為氮化鉭、釕或其它阻障金屬的該蓋件818可形成于該納米管816上方以用于 保護該納米管816或用于接觸下一層?？蓪υ撋w件818施行譬如化學(xué)機械研磨或平面化的類似制程，以用于在譬如進一 步的處理期間電性隔離該蓋件818，該進一步的處理譬如為形成第2傳導(dǎo)層820于該集成接 觸802上方之金屬化制程?，F(xiàn)在參考圖9A、圖9B和圖9C，其中顯示作為范例的電子系統(tǒng)的圖標(biāo)，其中，可以施 行本發(fā)明的多種態(tài)樣。該電子系統(tǒng)可以是執(zhí)行包含數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、傳輸、傳送、修改、儲存或它 們的組合的任何功能之任何系統(tǒng)。任何的電子系統(tǒng)可包含一個或多個次系統(tǒng)，例如印刷電 路板、基材或其它電子配件。如同范例，諸如行動電話902、衛(wèi)星904和計算機系統(tǒng)906的該電子系統(tǒng)可包含具 有本發(fā)明的集成電路。例如，在手機902上所產(chǎn)生、傳送或儲存的信息可以傳輸至該衛(wèi)星 904。同樣地，該衛(wèi)星904可傳送或修改該信息至該計算機系統(tǒng)906，其中該信息可藉由該計 算機系統(tǒng)906予以儲存、修改或傳送?，F(xiàn)在參考圖10，其中顯示集成電路系統(tǒng)1000的流程圖，其系用來制造本發(fā)明的實 施例中的集成電路系統(tǒng)100。該系統(tǒng)1000包含在方塊1002中提供集成電路器件；在方塊 1004中形成集成接觸于該集成電路器件上方，包含于該集成電路器件上方設(shè)置通孔、形 成選擇性金屬在該通孔中、形成至少一個納米管于該選擇性金屬上方、以及形成蓋件于該 納米管上方。更詳細而言，在本發(fā)明的實施例中，一種用來提供該集成電路系統(tǒng)100的方法與 設(shè)備之系統(tǒng)系以下述者來執(zhí)行1.提供具有接觸表面的集成電路器件。2.形成集成接觸于該接觸表面上方，包含形成通孔于該接觸表面上方；形成選 擇性金屬在該接觸表面上方的該通孔中；形成至少一個納米管在位于該接觸表面上方的該 選擇性金屬的上方；以及形成蓋件在該納米管上方而部分地位于該通孔中。因此，已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的集成電路系統(tǒng)方法和設(shè)備提供重要且迄今未知并無法獲得的解答、能力和功能態(tài)樣。所獲得的制程和組構(gòu)為簡潔、高成本效益、不復(fù)雜、高度多樣性、 準(zhǔn)確、靈敏和有效的，并且可以藉由采取已知組件而施行現(xiàn)成、有效和經(jīng)濟的制造、應(yīng)用與 利用。 雖然本發(fā)明已結(jié) 合特定的最佳模式來描述，但應(yīng)了解到，許多的替代、修改及各種 變化會因前述說明而為熟悉此項技藝的人士所了解且顯而易見。據(jù)此，系意欲涵蓋落入所 附之申請專利范圍的范疇內(nèi)的所有此等替代、修改及各種變化。在此提出或顯示于附圖的 所有事項均應(yīng)視為例示性而非限制性。
權(quán)利要求
一種形成集成電路系統(tǒng)的方法(1000)，包括提供集成電路器件(104)；以及在該集成電路器件(104)上方形成集成接觸(102)，包括在該集成電路器件(104)上方設(shè)置通孔(112)；在該通孔(112)中形成選擇性金屬(114)；在該選擇性金屬(114)上方形成至少一個納米管(116)；以及在該納米管(116)上方形成蓋件(118)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法(1000)，其中，設(shè)置該通孔(112)包括設(shè)置具有高縱橫比 的該通孔(112)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法(1000)，其中，提供該集成電路器件(104)包括在該集成 電路器件(104)的部分的上方形成硅化物層(108)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法(1000)，其中，提供該集成電路器件(104)包括提供晶體 管(104)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法(1000)，進一步包括形成包含該集成接觸(102)的電子系 統(tǒng)(906)。
6.一種集成電路系統(tǒng)(100)，包括 集成電路器件(104)；以及集成接觸(102)，位于該集成電路器件(104)上方，包括 通孔(112)，位于該集成電路器件(104)上方； 選擇性金屬(114)，位于該通孔(112)內(nèi)； 至少一個納米管(116)，位于該選擇性金屬(114)上方；以及 蓋件(118)，位在該納米管(116)上方。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)(100)，其中，該通孔(112)包括高的縱橫比。
8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)(100)，其中，該集成電路器件(104)包括位于該集成電路 器件(104)的部分的上方的硅化物層(108)。
9.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)(100)，其中，該集成電路器件(104)是晶體管(104)。
10.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)(100)，進一步包括包含該集成接觸(102)的電子系統(tǒng) (906)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種形成集成電路系統(tǒng)的方法(1000)，包含提供集成電路器件(104)；以及于該集成電路器件(104)上方形成集成接觸(integrated contact)(102)；形成集成接觸于該集成電路器件上方的步驟包含于該集成電路器件(104)上方設(shè)置通孔(112)；在該通孔(112)中形成選擇性金屬(114)；于該選擇性金屬(114)上方形成至少一個納米管(116)；以及于該納米管(116)上方形成蓋件(118)。
文檔編號H01L23/532GK101861645SQ200880116676
公開日2010年10月13日 申請日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者P·R·貝塞爾 申請人:先進微裝置公司