專利名稱：形成堆疊溝槽接觸的方法及由此形成的結(jié)構(gòu)的制作方法
形成堆疊溝槽接觸的方法及由此形成的結(jié)構(gòu)發(fā)明
背景技術(shù)：
對(duì)于具有縮放尺寸(scaled dimensions)的集成電路，接觸至柵的短路成為越來 越困難的問題。雖然通過接觸孔形成自對(duì)準(zhǔn)多晶硅化物的金屬柵工藝可在減少這樣的短路 方面獲益，但是增加接觸至柵配準(zhǔn)余量(registration margin)的接觸工藝需要進(jìn)一步減 少該接觸至柵的短路(shorts)至可制造級(jí)別。附圖
概述雖然說明書以權(quán)利要求結(jié)束，該權(quán)利要求特別地指出并清楚地要求被認(rèn)為是本發(fā) 明的權(quán)益，但當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，根據(jù)本發(fā)明下面的描述，可更容易確定本發(fā)明的優(yōu) 點(diǎn)，其中附圖圖Ia-Ig代表根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。發(fā)明詳細(xì)說明在下面的詳細(xì)描述中，對(duì)通過示例示出可實(shí)施本發(fā)明的具體實(shí)施例的附圖進(jìn)行參 考。充分詳細(xì)地描述這些實(shí)施例以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┰摪l(fā)明。要理解，本發(fā)明的 各種實(shí)施例雖有不同但未必是互斥的。例如，本文描述的與一個(gè)實(shí)施例結(jié)合的具體特征、結(jié) 構(gòu)或特性，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。此外，要理解， 在每一公開的實(shí)施例內(nèi)的各個(gè)元件的位置或布置在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下 可修改。因此，下面的詳細(xì)描述不是以限制的意義來理解，且本發(fā)明的范圍僅由經(jīng)適當(dāng)解釋 的所附權(quán)利要求，連同授權(quán)的權(quán)利要求的所有等同范圍來限定。在圖中，類似的標(biāo)號(hào)在多個(gè) 視圖中指代相同或相似功能性。描述了形成微電子結(jié)構(gòu)的方法和相關(guān)的結(jié)構(gòu)。那些方法可包括在置于基板上的 第一 ILD中形成接觸開口，其中暴露源/漏接觸區(qū)域，在該源/漏接觸區(qū)域上形成硅化物， 在該接觸開口中形成第一接觸金屬以填充該接觸開口，拋光該第一接觸金屬以按置于基板 上的柵的頂表面平坦化第一接觸金屬的頂表面，在該柵的頂表面上沉積第二 ILD，在該第二 ILD中形成第二接觸開口，以及在該第二接觸開口中形成第二接觸金屬，其中該第一和第二 接觸開口導(dǎo)電性地耦合。本發(fā)明的方法增加接觸至柵的配準(zhǔn)余量且減少接觸至柵的短路。本發(fā)明的方法在圖Ia-Ig中描繪。圖Ia示出晶體管結(jié)構(gòu)100的一部分的橫截面， 晶體管結(jié)構(gòu)100包括基板102和柵104，在一些實(shí)施例中柵104可包括金屬柵，且例如，可包 括諸如鉿、鋯、鈦、鉭或鋁，或其組合等金屬柵材料。柵104可包括頂表面105?；?02可 由例如，但不限于，硅、絕緣體上硅、鍺、銻化銦、碲化鉛、砷化銦、磷化銦、砷化鎵、銻化鎵或 其組合等的材料組成。晶體管結(jié)構(gòu)100可進(jìn)一步包括間隙壁材料106，其可鄰近且直接接觸柵104。間隙 壁材料106在一些情況下可包括介電材料，例如但不限于，二氧化硅和/或氮化硅材料。晶 體管結(jié)構(gòu)100可進(jìn)一步包括氮化物刻蝕停止層(nesl) 108，其可鄰近且直接接觸該間隙壁 材料106。在一些實(shí)施例中nesl 108可充當(dāng)刻蝕停止層。晶體管結(jié)構(gòu)100可進(jìn)一步包括第 一層間介電(ILD) 110，在一些實(shí)施例中其可充當(dāng)隔離層，且在一些情況下可設(shè)置為鄰近且 直接接觸nesl 108。
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犧牲停止層112可形成在柵104的頂表面105上，在一些情形下其可包括氮化物 和/或碳化硅材料(圖lb)。采用任何合適的圖案化工藝，例如光刻工藝，抗蝕劑層114可 形成在該停止層112上?？尚纬煽刮g劑層114以便為基板100的源/漏區(qū)103定義開口 116，例如溝槽接觸開口 115。停止層112的一部分和ILDllO的一部分可設(shè)置在置于基板上 的柵104、鄰近間隙壁材料以及鄰近nesl的頂表面上。在一實(shí)施例中，可采用干法刻蝕工藝以形成開口 116，在該開口 116中停止層112 和第一 ILD 110的部分可被去除。在一實(shí)施例中，刻蝕工藝可包括氧化物刻蝕，其可對(duì)氮化 物刻蝕停止層(nesl) 108以及對(duì)間隙壁材料106具有選擇性，以及可以以基本上各向異性 的方式去除該第一 ILD 110，而使nesl 108和間隙壁材料106基本上完整無缺(intact)。 換言之，在刻蝕工藝化學(xué)中，氧化物ILD可以遠(yuǎn)高于間隙壁材料106和nesl 108的刻蝕速 率進(jìn)行刻蝕。在一實(shí)施例中，設(shè)置在柵104、鄰近間隙壁106的頂表面上以及在鄰近nesl 108上的停止層112的一部分和ILD 110的一部分可被去除以形成接觸開口 116。圖案化工藝可導(dǎo)致抗蝕劑層114的非-配準(zhǔn)(mis-registration)，其中該抗蝕劑 層114可能非_對(duì)準(zhǔn)使得間隙壁材料106的一部分113可能在開口 115的形成期間暴露， 以及第一 ILD 110的一部分111可保持由該抗蝕劑層114覆蓋。抗蝕劑層114的非配準(zhǔn)量 可根據(jù)特定的應(yīng)用而不同，但是可隨著開口 116的深寬比(aspect ratio)的增加而變得更 重要。例如，由于抗蝕劑層114非對(duì)準(zhǔn)，包括小幾何的微電子器件將更可能在接觸和柵之間 形成短路。隨后，設(shè)置于基板100的源/漏區(qū)103的一部分上的氮化物刻蝕停止層108可采 用例如氮化物刻蝕工藝被去除，使得源/漏接觸區(qū)域107可被暴露(圖Ic)?？蛇x地，氮化 物刻蝕停止層108可不出現(xiàn)于基板102上，并因此，nes1108將不必被去除。在另一實(shí)施例 中，nesl刻蝕可以是可選的，取決于ILD去除工藝的選擇性，如此當(dāng)ILD刻蝕對(duì)基板具有選 擇性時(shí)，nesl刻蝕不需要執(zhí)行。由于該抗蝕劑層114的非配準(zhǔn)，進(jìn)入間隙壁材料106的暴露部分113的深度117 可通過nesl 108刻蝕和/或ILD刻蝕形成?？尚纬傻纳疃?17可根據(jù)特定的工藝參數(shù)而 變化。在一實(shí)施例中，深度117與接觸刻蝕(nesl和/或ILD刻蝕)的刻蝕時(shí)間相關(guān)/對(duì) 應(yīng)?？刮g劑層114可隨后被去除且自對(duì)準(zhǔn)多晶硅化物118可使用本領(lǐng)域公知的任何合適的 自對(duì)準(zhǔn)多晶硅化物工藝，例如但不限于，鎳自對(duì)準(zhǔn)多晶硅化物工藝和/或其他這樣的自對(duì) 準(zhǔn)多晶硅化物工藝而形成在源/漏接觸區(qū)域107上/中(圖Id)。第一接觸金屬120可形成在自對(duì)準(zhǔn)多晶硅化物118上且可填充開口 116 (圖Ie)。 在一實(shí)施例中，第一接觸金屬120可采用具有良好間隙填充特性的工藝形成以保證很少空 隙或沒有空隙形成在接觸開口 116中。這樣的工藝可包括例如化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝， 拋光工藝123 (如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝)可接著進(jìn)行，以去除第一接觸金屬120 (圖 If)和停止層112。在一些情況下，第一接觸金屬可包括鎢、鈦、氮化鈦和鈦鎢(titanium tungsten)的至少一種，但根據(jù)特定的應(yīng)用可包括任何合適的接觸金屬。在一實(shí)施例中，第一接觸金屬120可按柵104的平坦化頂表面121進(jìn)行平坦化， 即，其可通過拋光工藝123被拋光，使得第一接觸金屬120的頂表面122可與柵104的平坦 化頂表面121平齊。拋光工藝123需包括足夠的過拋光時(shí)間量以使任何可能連接該接觸金 屬120和該柵104的條(stringer)被去除。拋光工藝123額外去除由于該抗蝕劑層114的非配準(zhǔn)導(dǎo)致的間隙壁材料106的暴露部分113的深度117(回見圖Ic)。在一實(shí)施例中， 第一接觸金屬120可包括非-錐形(non-tapered)的第一接觸金屬120。額外柵刻蝕停止層124可形成在柵104的平坦化頂表面121上以及在接觸金屬 120的頂表面122上(圖Ig)。第二 ILD 126可形成在額外柵刻蝕停止層124上?？尚纬?第二開口(未示出)，其可用第二接觸金屬128填充，第二接觸金屬128可以是導(dǎo)電耦合的 且可形成與第一接觸金屬120的歐姆接觸，且可設(shè)置于第一接觸金屬的頂表面122上?？?形成第二開口，使得第二接觸金屬128可為錐形以及第二接觸金屬128的底部129相比于 第二接觸金屬128的頂部130可為非常小，因?yàn)樵撟詫?duì)準(zhǔn)多晶硅化物無需形成為穿過此第 二開口。在一實(shí)施例中，頂部130包括比第二接觸金屬128的底部129的直徑132更大的 直徑131。相比于現(xiàn)有技術(shù)的單接觸工藝，第二接觸金屬128的大錐形可大大地增加接觸至 柵的配準(zhǔn)窗口。因而，可形成比柵104高的堆疊接觸結(jié)構(gòu)133。第一接觸結(jié)構(gòu)120和第二接 觸結(jié)構(gòu)128的金屬-金屬接觸提供在晶體管結(jié)構(gòu)內(nèi)的堆疊接觸結(jié)構(gòu)133 (其可包括垂直堆 疊雙接觸結(jié)構(gòu))的形狀上的更大的靈活性，因而增加非配準(zhǔn)誤差工藝窗口的量而沒有產(chǎn)生 觸摸(短路)該柵104的可能性。本發(fā)明的實(shí)施例提供(enable) —種簡單、獨(dú)特的方法用于采用金屬柵工藝(例如 雙金屬柵工藝)集成堆疊溝槽接觸，在自對(duì)準(zhǔn)多晶硅化物工藝期間金屬柵工藝增加接觸至 柵的配準(zhǔn)余量以及減少接觸的深寬比。在一實(shí)施例中，源漏溝槽接觸結(jié)構(gòu)由兩個(gè)垂直堆疊 接觸組成。金屬柵可在第一源/漏接觸之前形成，自對(duì)準(zhǔn)多晶硅化物可在第一源/漏接觸 進(jìn)行開口之后且在第二源/漏接觸開口形成之前形成?，F(xiàn)有技術(shù)的接觸工藝使用了單溝槽 接觸工藝，其可能無法縮放到非常小的技術(shù)節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)包括提供具有更好的接觸至柵的配準(zhǔn)余量的更大的接觸的 形成，采用相比于現(xiàn)有技術(shù)工藝相對(duì)小的工藝改變。本發(fā)明的實(shí)施例容許增加的工藝窗口 用于接觸非對(duì)準(zhǔn)，其將不會(huì)導(dǎo)致根據(jù)本發(fā)明的方法制造的微電子器件(例如晶體管)的疊 加電容的改變。雖然之前的描述具有可在本發(fā)明的方法中使用的具體的某些步驟和材料，但本領(lǐng) 域技術(shù)人員將明白，可作出許多變型和替代。相應(yīng)地，可知所有這樣的變型、變更、替代和增 加均視為落入由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。此外，可知微電子結(jié)構(gòu)的某 些方面是本領(lǐng)域公知的。因此，可知本文所提供的圖僅示出關(guān)于實(shí)施本發(fā)明的示意微電子 結(jié)構(gòu)的部分。因此本發(fā)明不限于本文所描述的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
一種方法，包括在設(shè)置于基板上的第一ILD中形成接觸開口，其中源/漏接觸區(qū)域被暴露；在所述源/漏接觸區(qū)域上形成硅化物；在所述硅化物上形成第一接觸金屬，以便填充所述接觸開口；拋光所述第一接觸金屬，以便按設(shè)置于所述基板上的柵的頂表面來平坦化所述第一接觸金屬的頂表面；在所述柵的頂表面上沉積第二ILD；在所述第二ILD中形成第二接觸開口；以及在所述第二接觸開口中形成第二接觸金屬，其中所述第二接觸金屬與所述第一接觸金屬導(dǎo)電性地耦合。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括其中通過使用干法刻蝕工藝，所述第一ILD的一部 分被去除以形成接觸開口，其中ILD可以以比鄰近所述柵設(shè)置的間隙壁材料和鄰近所述間 隙壁材料設(shè)置的nesl高得多的刻蝕速率進(jìn)行刻蝕。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，還包括去除設(shè)置在ILD下面的停止層的一部分，以及去除 設(shè)置在置于基板上的柵、鄰近間隙壁和鄰近nesl的頂表面上的ILD的部分。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中拋光所述第一接觸金屬以便平坦化所述第一接觸金 屬的頂表面還包括其中與所述接觸開口中的非-配準(zhǔn)誤差相關(guān)的所述間隙壁材料的深度 被去除。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中形成所述接觸開口還包括去除設(shè)置于所述基板的源 漏區(qū)上的nesl的一部分，以便暴露所述源/漏接觸區(qū)域。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，還包括其中所述第二接觸金屬是錐形的。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括其中所述第一接觸金屬和所述第二接觸金屬形成 堆疊接觸結(jié)構(gòu)，其中堆疊接觸和柵的非配準(zhǔn)誤差工藝窗口增加。
8.一種方法，包括去除停止層的一部分以及去除設(shè)置在置于襯底上的柵、鄰近間隙壁和鄰近nesl的頂 表面上的第一 ILD的一部分，其中接觸開口形成；去除所述nesl的一部分，以對(duì)基板中的源/漏接觸區(qū)域進(jìn)行開口 ； 在所述源/漏接觸區(qū)域上形成硅化物； 在所述接觸開口中形成第一接觸金屬；拋光所述第一接觸金屬，以便按所述柵的頂表面平坦化所述第一接觸金屬，其中間隙 壁深度被去除；在結(jié)構(gòu)上沉積第二 IILD ；在ILD中形成第二接觸開口 ；以及在所述第二接觸開口中形成第二接觸金屬。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括其中所述間隙壁深度與接觸刻蝕的刻蝕時(shí)間相對(duì)應(yīng)。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括其中所述第一接觸金屬包括非錐形接觸金屬。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括其中所述第二接觸金屬包括底部和頂部，其中所 述底部包括比所述頂部的直徑小的直徑。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括其中所述第一和第二接觸金屬彼此導(dǎo)電性地耦 合且包括堆疊接觸結(jié)構(gòu)。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括其中所述柵包括金屬柵。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括其中所述金屬柵包括具有雙金屬柵的晶體管的 一部分。
15.一種結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在基板上的柵；鄰近所述柵設(shè)置的間隙壁材料；設(shè)置在置于所述基板上的源/漏接觸上的第一接觸金屬，其中所述第一接觸金屬鄰近 所述柵設(shè)置；以及設(shè)置在所述第一接觸金屬的頂表面上的第二接觸金屬，其中所述第二接觸金屬設(shè)置在 置于所述柵的頂表面上的IID內(nèi)。
16.如權(quán)利要求15所述的結(jié)構(gòu)，其中所述柵包括金屬柵。
17.如權(quán)利要求15所述的結(jié)構(gòu)，其中所述第一和第二接觸金屬的至少一個(gè)包括鎢、鈦、 氮化鈦和鈦鎢中的至少一種。
18.如權(quán)利要求15所述的結(jié)構(gòu)，其中所述第二接觸金屬包括頂部和底部，其中所述底 部包括比所述頂部的直徑小的直徑。
19.如權(quán)利要求15所述的結(jié)構(gòu)，其中所述源/漏接觸還包括耦合到所述第一接觸金屬 的硅化物。
20.如權(quán)利要求15所述的結(jié)構(gòu)，其中所述第一接觸金屬包括非錐形的第一接觸金屬。
21.如權(quán)利要求15所述的結(jié)構(gòu)，其中所述第二接觸金屬包括錐形的第二接觸金屬。
22.如權(quán)利要求15所述的結(jié)構(gòu)，其中所述第一接觸和所述第二金屬接觸彼此導(dǎo)電性地 耦合，并且其中它們形成堆疊接觸結(jié)構(gòu)。
全文摘要
描述了形成微電子器件的方法和相關(guān)的結(jié)構(gòu)。那些方法可包括形成一結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括置于基板的源/漏接觸上的第一接觸金屬，以及置于該第一接觸金屬的頂表面上的第二接觸金屬，其中該第二接觸金屬設(shè)置于ILD內(nèi)，該ILD置于設(shè)置在該基板上的金屬柵的頂表面上。
文檔編號(hào)H01L21/28GK101981662SQ200980110704
公開日2011年2月23日 申請(qǐng)日期2009年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月30日
發(fā)明者B·塞爾, O·戈龍茨卡 申請(qǐng)人:英特爾公司