專利名稱：形成自對(duì)準(zhǔn)局部互連的方法和由此形成的結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及半導(dǎo)體器件制造領(lǐng)域，并具體涉及形成自對(duì)準(zhǔn)局部互連的方法和由此形成的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
形成例如場(chǎng)效應(yīng)晶體管的半導(dǎo)體器件的接觸和/或局部互連的現(xiàn)有過(guò)程一般涉及以下步驟在半導(dǎo)體器件頂部沉積然后平面化絕緣的前金屬介電(“pre-metal dielectric,PMD")層；在PMD層的頂部上形成一個(gè)或更多個(gè)接觸和/或局部互連掩模以便在PMD層內(nèi)部生成孔或者開口的圖案；以及把導(dǎo)電材料鑲嵌到PMD層中的這些孔或者開口中以形成接觸(contact, CA)和/或局部互連(local interconnect, Li)。長(zhǎng)久以來(lái)，特別是隨著被接觸的結(jié)構(gòu)的尺寸收縮到IOOnm以下，上面的“接觸孔蝕亥IJ”方法的過(guò)程控制正變得日益困難和問(wèn)題重重。例如，觀察到的工藝問(wèn)題涉及1) 一般由氮化物制成的柵極側(cè)壁薄膜和/或間隔物(spacer)的腐蝕；和2)在CA/LI孔的底部處襯底/硅化物的腐蝕。柵極側(cè)壁薄膜用來(lái)保護(hù)柵極不短路到CA/LI，所以當(dāng)圖像尺寸和疊加共同使得CA/LI與柵極重疊時(shí)，這些薄膜的腐蝕可能導(dǎo)致器件產(chǎn)率的降低和泄漏電流的增大。類似地，襯底/硅化物腐蝕也可能導(dǎo)致泄漏。而且，因?yàn)樵诠に囍惺褂玫母采w蝕刻 (blanket etching)的速率一般非常高，所以在非常小的空間中很難實(shí)現(xiàn)零到微小的腐蝕。 在光刻工藝期間，為了確保圖像質(zhì)量，特征必須被印制得大于其期望的最終尺寸，并且隨后所印制的特征在蝕刻工藝期間必須被收縮。這個(gè)收縮過(guò)程的控制正變?yōu)槿找鏈p小的孔的主要挑戰(zhàn)，所述孔在整個(gè)圖像尺寸的較大部分上具有可變性。通過(guò)特征尺寸/放置控制很難避免上面的問(wèn)題。解決上面問(wèn)題的一種方法是在PMD層下方添加蝕刻停止層。由氮化物制成的襯墊 (liner)最初被用于此目的。但是，在可以和對(duì)22nm及以上節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)常見的那些相比擬的尺寸，所要求厚度的氮化物很快將柵極到柵極的間隙填充。結(jié)果，經(jīng)常要求增加的氮化物過(guò)蝕刻作為CA/LI形成工藝的一部分。其他的解決上面的問(wèn)題的方法可以包括使用其他類型的蝕刻停止層，例如具有不同于氮化物的性質(zhì)的HfSiOx。但是，除了在PMD蝕刻之后去除 HfSiOx的工藝的可靠性尚待證明以外，使用HfSiOx還可能給器件添加不希望的電容(因?yàn)?HfSiOx的介電常數(shù)非常高)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種形成局部互連、特別是自對(duì)準(zhǔn)局部互連的方法。更具體地，所述方法包括以下步驟在一個(gè)或更多個(gè)半導(dǎo)體器件上沉積導(dǎo)電材料覆蓋層 (blanket layer)；生成覆蓋所述導(dǎo)電材料覆蓋層的一部分的局部互連圖案；去除所述導(dǎo)電材料覆蓋層的未被所述局部互連圖案覆蓋的剩余部分；和通過(guò)所述導(dǎo)電材料覆蓋層的所述被覆蓋的部分形成局部互連，所述局部互連連接所述一個(gè)或更多個(gè)半導(dǎo)體器件。在一個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件是具有源極/漏極區(qū)域和柵極電極以及毗鄰所述柵
5極電極的間隔物的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述方法還包括在柵極電極的頂部上沉積絕緣蓋層(cap layer)，并且在所述一個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的至少一個(gè)的所述源極/漏極區(qū)域中形成硅化物。在一個(gè)實(shí)施例中，沉積導(dǎo)電材料覆蓋層包括在所述間隔物和所述一個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的至少一個(gè)的所述源極/漏極區(qū)域中的硅化物的頂部上直接沉積所述導(dǎo)電材料覆蓋層。在另一個(gè)實(shí)施例中，生成所述局部互連的圖案包括通過(guò)光刻工藝在光刻膠材料中在相對(duì)于所述蓋層的位置中形成所述局部互連的圖案。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述方法還包括在在光刻膠材料中形成所述局部互連的圖案之前拋光所述導(dǎo)電材料覆蓋層，直到所述蓋層被露出為止。在一個(gè)實(shí)施例中，所述導(dǎo)電材料覆蓋層包括直接在第二導(dǎo)電材料層的頂部上形成的第一導(dǎo)電材料層，所述第一導(dǎo)電材料不同于所述第二導(dǎo)電材料，并且具有至少相等或者更小的電阻。例如，第一導(dǎo)電材料可以是鎢(W)并且第二導(dǎo)電材料是可以是鋁(Al)，第二導(dǎo)電材料層對(duì)所述一個(gè)或更多個(gè)半導(dǎo)體器件提供襯墊。在另一實(shí)施例中，去除所述導(dǎo)電材料覆蓋層的所述剩余部分包括施加第一選擇性蝕刻工藝以去除所述第一導(dǎo)電材料和第二選擇性蝕刻工藝以去除所述第二導(dǎo)電材料，對(duì)于所述一個(gè)或更多個(gè)半導(dǎo)體器件，所述第二選擇性蝕刻工藝具有比所述第一選擇性蝕刻工藝更好的選擇性。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述方法還包括在形成所述局部互連以后去除所述一個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的所述間隔物，由此在所述局部互連和所述柵極電極之間生成開口。在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括沉積覆蓋所述局部互連的介電層，其中，沉積所述介電層僅部分地填充所述局部互連和所述柵極電極之間的開口，而不完全封閉所述開口。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括平面化所述介電層并在其頂部上形成至少一個(gè)金屬接觸(metal contact)，其中，所述至少一個(gè)金屬接觸與所述局部互連相接觸。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了用于例如場(chǎng)效應(yīng)晶體管的半導(dǎo)體器件的局部互連結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)包括無(wú)邊界的自對(duì)準(zhǔn)到場(chǎng)效應(yīng)晶體管的間隔物的互連。在一個(gè)實(shí)施例中， 場(chǎng)效應(yīng)晶體管的間隔物在CA/LI形成之后被去除，在場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極電極和局部互連之間留下空氣間隙(air gap)或者隧道。


結(jié)合附圖，從下列對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，將更全面地理解和領(lǐng)會(huì)本發(fā)明，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造過(guò)程期間該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂視圖和剖視圖的示范說(shuō)明；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制造過(guò)程期間在圖1中所示的步驟之后該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂視圖和剖視圖的示范說(shuō)明；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制造過(guò)程期間在圖2中所示的步驟之后該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂視圖和剖視圖的示范說(shuō)明；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制造過(guò)程期間在圖3中所示的步驟之后該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂視圖和剖視圖的示范說(shuō)明；圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制造過(guò)程期間在圖4中所示的步驟之后該
6半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂視圖和剖視圖的示范說(shuō)明；圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制造過(guò)程期間在圖5中所示的步驟之后該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂視圖和剖視圖的示范說(shuō)明；圖7a和圖7b是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制造過(guò)程期間在圖6中所示的步驟之后該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂視圖和剖視圖的示范說(shuō)明；圖fe和圖8b是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制造過(guò)程期間在圖7中所示的步驟之后該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂視圖和剖視圖的示范說(shuō)明；圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制造過(guò)程期間在圖5中所示的步驟之后該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂視圖和剖視圖的示范說(shuō)明；圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制造過(guò)程期間在圖9中所示的步驟之后該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂視圖和剖視圖的示范說(shuō)明；圖11是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制造過(guò)程期間在圖2中所示的步驟之后該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂視圖和剖視圖的示范說(shuō)明；圖12是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制造過(guò)程期間在圖11中所示的步驟之后該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂視圖和剖視圖的示范說(shuō)明；和圖13是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制造過(guò)程期間在圖12中所示的步驟之后該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂視圖和剖視圖的示范說(shuō)明。將會(huì)理解，為了說(shuō)明清晰和簡(jiǎn)潔的目的，附圖中的元素不一定按比例繪制。例如， 為了清晰的目的，某些元素的尺寸可能被相對(duì)于其他元素的尺寸被夸大。
具體實(shí)施例在下列的詳細(xì)描述中，為了提供對(duì)本發(fā)明的各種實(shí)施例的透徹理解給出了許多具體細(xì)節(jié)。但是，要理解沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)也可以實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例。為了不模糊本發(fā)明的精髓和/或?qū)嵤├恼故?，在下面的詳?xì)描述中，為了展示和/或說(shuō)明的目的，本領(lǐng)域已知的某些處理步驟和/或操作可能已被組合在一起，并且在某些實(shí)例中，可能未被詳細(xì)地描述。在其他實(shí)例中，本領(lǐng)域已知的某些處理步驟和/或操作可能根本未被描述。此外，某些公知的器件處理技術(shù)可能未被詳細(xì)描述，并且在某些實(shí)例中， 為了不模糊本發(fā)明的精髓和/或?qū)嵤├拿枋?，可能參考引用其他出版的文章、專利、? 或公開的專利申請(qǐng)。要理解下列的描述可能專注于本發(fā)明各種實(shí)施例的區(qū)別特征和/或元
ο圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制造過(guò)程期間該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂視圖和剖視圖的示范說(shuō)明。為了更好理解和進(jìn)一步領(lǐng)悟，圖1也包括該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的透視圖，盡管在下面的實(shí)施例詳細(xì)描述中將只對(duì)該結(jié)構(gòu)的頂視圖和剖視圖進(jìn)行參照和相關(guān)描述。出于同樣的預(yù)期目的，貫穿本申請(qǐng)其他的附圖也可以包括半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的透視圖。為了制造可以是例如半導(dǎo)體芯片、晶圓或者其一部分的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100，本發(fā)明的實(shí)施例提供了以半導(dǎo)體襯底101開始的制造方法。所述方法包括在半導(dǎo)體襯底101中形成一個(gè)或更多個(gè)有源硅島102。有源硅島102可以為了在其上構(gòu)建場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)而形成，場(chǎng)效應(yīng)晶體管一般至少包括溝道區(qū)域，以及和溝道區(qū)域相鄰的源極區(qū)域和漏極區(qū)域，并且，有源硅島102被形成為被一個(gè)或更多個(gè)淺溝槽隔離(STI)區(qū)域103隔離。本發(fā)明的實(shí)
7施例還可以包括在有源硅島102中在溝道區(qū)域上方形成一個(gè)或更多個(gè)柵極電極，其可以共同形成柵極電極線104，柵極介電層被置于柵極電極線104和有源硅島102之間。柵極介電層(未示出)可以由二氧化硅(Si(^)、Hf0、HfSi0xNy或者其他合適的材料構(gòu)成。柵極電極線104可以由例如金屬的導(dǎo)電材料制成，并且可以被蓋層105蓋封。蓋層105可以由例如 Si3N4的氮化硅或者其他合適的絕緣材料制成，并且可以適于用作下面參考圖3更詳細(xì)地討論的后續(xù)階段中的拋光停止層。在一個(gè)實(shí)施例中，為了提高下面參考圖9討論的間隔物去除工藝期間的選擇性，蓋層105優(yōu)選地由化學(xué)和熱穩(wěn)定材料制成，例如能夠耐受標(biāo)準(zhǔn)氮化物間隔物去除工藝條件的碳化硅SiC或者氮化硅碳SiCN。此后，柵極電極線104和其頂部上的蓋層105可以被共同稱為柵極堆疊106。如圖1中所示，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100可以包括一個(gè)或更多個(gè)FET組，例如FET組IOOaUOOb和100c，并且每一組可以共享相同的柵極堆疊 106。圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100制造過(guò)程期間在圖1中所示的步驟之后該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂視圖和剖視圖的示范說(shuō)明。在形成如圖1中所示的柵極堆疊106之后， 可以使用本領(lǐng)域已知的線前端(frOnt-end-Of-line，F(xiàn)E0L)技術(shù)，與柵極堆疊106的側(cè)壁相鄰地形成柵極間隔物201。間隔物201可以是單層間隔物或者具有不同層的相同或者不同材料的多層間隔物。例如，間隔物201可以由氮化物和/或氧化物材料層制成。結(jié)果，柵極電極104可以被介電蓋層105和絕緣間隔物201包封。單獨(dú)地和/或隨后，F(xiàn)ET組100a、 IOOb和IOOc的源極和漏極區(qū)域可以經(jīng)歷自對(duì)準(zhǔn)硅化(salicidation)工藝，其在硅島102 的上表面上形成了例如硅化鎳的硅化物202。硅化物202改善了 FET組IOOaUOOb和IOOc 的源極和漏極區(qū)域的導(dǎo)電性。在形成如圖2中所示的柵極堆疊106和周圍的柵極間隔物201之后，常規(guī)上可以在襯底101的頂部上沉積絕緣的前金屬介電(“PMD”)材料層以覆蓋FET組或者器件100a、 IOOb和100c。隨后，在PMD層內(nèi)部可以生成接觸孔或者局部互連開口，并且，通過(guò)利用金屬或者導(dǎo)電材料填充這些孔或者開口可以形成接觸或者局部互連。但是，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在這個(gè)階段不是形成絕緣PMD層，在這個(gè)階段可以在襯底101和FET器件100a、IOOb和 IOOc的頂部上沉積覆蓋導(dǎo)電層，覆蓋導(dǎo)電層包含用于局部互連的適當(dāng)材料。圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100制造過(guò)程期間在圖2中所示的步驟之后該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂視圖和剖視圖的示范說(shuō)明。更具體地，本發(fā)明的實(shí)施例包括沉積導(dǎo)電材料覆蓋層301以覆蓋包括襯底101和FET器件IOOaUOOb和IOOc的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的大部分區(qū)域。例如，覆蓋導(dǎo)電層301可以至少覆蓋要形成接觸和/或局部互連的區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，覆蓋導(dǎo)電層301可以具有一厚度以使其不僅覆蓋襯底101而且覆蓋位于柵極電極線104頂部上的蓋層105。換句話說(shuō)，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的整個(gè)上表面可以被覆蓋導(dǎo)電層301覆蓋。導(dǎo)電層301的材料可以包括例如鋁、鎳、銅、鎢或者其多層形式的組合。例如，導(dǎo)電層301可以由對(duì)下方結(jié)構(gòu)提供襯墊的薄鋁(Al)層頂部上的鎢(W)層制成。這種多層形式的結(jié)構(gòu)可以有助于下面參考圖4更詳細(xì)地描述的這個(gè)導(dǎo)電層301的選擇性蝕刻工藝。依賴于用于導(dǎo)電層301的材料類型，導(dǎo)電層301的沉積可以通過(guò)電鍍工藝、化學(xué)汽相沉積工藝、 濺射工藝、任何現(xiàn)有或者將來(lái)開發(fā)的工藝和/或其組合來(lái)進(jìn)行。在形成覆蓋導(dǎo)電層301之后，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例可以包括通過(guò)例如化學(xué)機(jī)械拋
8光(CMP)工藝來(lái)拋光導(dǎo)電層301的上表面以產(chǎn)生平坦的上表面302。在CMP工藝期間，由例如先前描述的氮化硅制成的蓋層105可以起到拋光停止層的作用，使得CMP工藝在柵極電極線104的頂部上的蓋層105被露出時(shí)停止。柵極電極線104的頂部上所有的絕緣蓋層 105優(yōu)選地都通過(guò)CMP工藝被露出，并且，為了確保這一點(diǎn)，可能出現(xiàn)絕緣蓋層105的某種水平的腐蝕，但是這種腐蝕在一定程度上可接受。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，在形成覆蓋導(dǎo)電層301之后，代表接觸和/或局部互連的形狀的光刻膠圖案可以直接在導(dǎo)電層301的頂部上形成而不通過(guò)CMP工藝露出蓋層105， 其工藝稍后參考圖11到圖13更詳細(xì)地示出。在這個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電層301，在圖11中被示為導(dǎo)電層1011，可以具有高于蓋層105的上表面的上表面。圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100制造過(guò)程期間在圖3中所示的步驟之后該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂視圖和剖視圖的示范說(shuō)明。例如，一旦所有的絕緣蓋層105被露出(現(xiàn)在被局部互連材料的導(dǎo)電層301包圍)，則代表要形成的接觸和/或局部互連的形狀的光刻膠圖案401可在表面302的頂部上被形成。預(yù)期沒(méi)有接觸和局部互連的區(qū)域不被光刻膠圖案401覆蓋并保持露出。例如，作為非限制性例子，光刻膠圖案401可以包括用于無(wú)邊界局部互連的光刻膠形狀401b和用于部分有界的局部互連的光刻膠圖案401a。使用光刻膠圖案401 (包括 401a和401b)作為保護(hù)掩模，導(dǎo)電層301的露出部分可以被蝕刻掉。優(yōu)選地，導(dǎo)電層301的蝕刻通過(guò)反應(yīng)離子蝕刻工藝(RIE)或者對(duì)硅化物202(圖幻有選擇性的任何其他適當(dāng)?shù)募夹g(shù)進(jìn)行，從而引起影響FET器件IOOaUOOb和IOOc的源極和漏極的導(dǎo)電性的最小損害。例如，鎢(W)和鋁(Al)的組合可用作導(dǎo)電層301。雖然鎢(W) —般可以優(yōu)選為用于低電阻接觸或者局部互連的材料，但是鎢(W)下方的鋁(Al)層可以提高針對(duì)硅化物202的蝕刻選擇性，從而減小直接蝕刻對(duì)硅化物202有選擇性的鎢時(shí)由于過(guò)蝕刻所致的對(duì)硅化物202的潛在損害。同時(shí)，為了使局部互連的電阻增加最小化，可以使用薄鋁層。在一個(gè)實(shí)施例中，可以通過(guò)例如仔細(xì)選擇和調(diào)整所施加的化學(xué)物質(zhì)為各向異性來(lái)進(jìn)行或者設(shè)計(jì)導(dǎo)電層301的蝕刻工藝，從而產(chǎn)生在可接受范圍內(nèi)的斜度。此外，對(duì)于圖4中所示的情況，通過(guò)調(diào)整例如光刻膠形狀401a和中心FET組IOOb的蓋層105之間的距離，局部互連和柵極電極線之間的間隔也可以被適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)。在其他的實(shí)例中，某些局部互連，例如由光刻膠形狀401b代表的局部互連，可以跨過(guò)多個(gè)硅島并在例如STI 103的隔離物的頂部上形成。圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100制造過(guò)程期間在圖4中所示的步驟之后該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂視圖和剖視圖的示范說(shuō)明。在通過(guò)例如RIE工藝蝕刻掉露出且未被保護(hù)的導(dǎo)電層301以后，可以使用任何公知的溶劑剝離或者去除光刻膠圖案401，從而露出下方的局部互連結(jié)構(gòu)501a和501b。更具體地，由光刻膠圖案401b形成的局部互連501b可以是和柵極堆疊106不具有邊界的無(wú)邊界Li，而由光刻膠圖案401a形成的局部互連501a則可以是和中央FET中的柵極堆疊106具有邊界的部分有界Li，中央FET是FET組IOOb的一部分。不同于接觸孔需要和下方的FET器件正確對(duì)準(zhǔn)的形成局部互連的任何常規(guī)方式，根據(jù)上面描述的本發(fā)明的實(shí)施例形成的局部互連結(jié)構(gòu)501a和501b自對(duì)準(zhǔn)到下方FET器件的柵極電極或者電極線，因?yàn)樗鼈儽恢苯映练e在這些器件上，柵極電極頂部上的材料通過(guò)平面化工藝去除。
圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100制造過(guò)程期間在圖5中所示的步驟之后該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂視圖和剖視圖的示范說(shuō)明。在通過(guò)去除未被保護(hù)的導(dǎo)電層301形成局部互連501a和501b之后，本發(fā)明的實(shí)施例包括沉積例如介電材料的絕緣材料層601來(lái)覆蓋半導(dǎo)體襯底101以及到目前為止在其上形成的一些或者全部結(jié)構(gòu)和器件，包括局部互連 501a和501b以及蓋層105。隨后，絕緣層601的高度可以通過(guò)拋光被降低，在策略上再次使用蓋層105作為拋光停止層。例如，通過(guò)拋光，絕緣層601的高度可以被降低到具有和蓋層105以及局部互連501a和501b的上表面共平面的表面602。圖7a和圖7b是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100制造過(guò)程期間在圖6中所示的步驟之后該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂視圖和剖視圖的示范說(shuō)明。在絕緣層601被沉積并被使得與局部互連501a和501b共平面以后，到柵極電極線104和局部互連501a和501b的金屬接觸(或“過(guò)孔”)可以在該結(jié)構(gòu)的頂部上形成。例如，在圖6中所示的步驟以后，可以首先在結(jié)構(gòu)100的頂部上形成層間介電膜或者層(“ILD”)701。隨后，可以采用常規(guī)的光刻和蝕刻工藝在ILD層701內(nèi)部生成接觸孔。例如，可以首先在ILD層701的頂部上涂敷光刻膠層702。然后，可以在光刻膠層702中圖案化一個(gè)或更多個(gè)接觸孔，隨后通過(guò)蝕刻把這些接觸孔轉(zhuǎn)移到下方的ILD層701中。例如，可以使一個(gè)接觸孔703露出局部互連501b (圖7a)，可以使另一接觸孔704 露出柵極電極線104(圖7b)。在圖7a中，接觸孔703被示出為在ILD層701中直接制造， 這露出了下方的局部互連501b。在某些實(shí)例中，由于圖7a中所示的未對(duì)準(zhǔn)所致，接觸孔703 可能不利地露出了蓋層105的一部分。盡管如此，通過(guò)在ILD層701的蝕刻期間仔細(xì)地施加適當(dāng)?shù)倪x擇性蝕刻工藝，可以避免對(duì)蓋層105的蝕刻或者破壞。又例如，如圖7b中所示， 通過(guò)施加光刻膠圖案702作為選擇性地去除ILD層701和在FET組IOOa的位置覆蓋柵極電極線104的絕緣蓋層105的保護(hù)者，可以制造接觸孔704。依賴于接觸孔704的尺寸，間隔物201的某個(gè)部分也可以被露出和蝕刻。在蓋層105下方的柵極電極線104露出以后， 可能在柵極電極線104的一定水平的過(guò)蝕刻以后，蝕刻可以停止。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)施加兩個(gè)蝕刻工藝可以制造接觸孔703和704。例如，一個(gè)掩膜可用來(lái)蝕刻接觸孔703和704 直到露出蓋層105為止。然后，不同的掩膜可被用來(lái)僅重新露出接觸孔704，并繼續(xù)蝕刻底部的蓋層105以露出柵極電極104從而完成接觸孔704的蝕刻。圖fe和圖8b是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100制造過(guò)程期間在圖7a和7b 中所示的步驟之后該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂視圖和剖視圖的示范說(shuō)明。例如，在形成ILD層701和在被光刻膠圖案702露出的區(qū)域中執(zhí)行選擇性蝕刻，并去除光刻膠圖案702之后，例如銅、 鎳、鎢或者任何其他合適材料的導(dǎo)電材料可以被沉積到在ILD層701內(nèi)部形成的開口中以形成金屬接觸。更具體地，例如，金屬接觸803可被形成為與FET組IOOb和FET組IOOc之間的局部互連501b接觸(圖8a)，并且金屬接觸804可以被形成為與FET組IOOa的柵極電極線104接觸(圖8b)?；蛘?，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，在形成圖5中所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100以后，在工藝中可以采取步驟以產(chǎn)生半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的額外特征，例如將降低FET的電容的特征。圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的制造過(guò)程期間在圖5中所示的步驟之后該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂視圖和剖視圖的示范說(shuō)明。更具體地，在形成圖5所示的局部互連 501a和501b之后，可以通過(guò)選擇性去除工藝部分地或者全部地去除與柵極堆疊106相鄰
10的柵極間隔物201，以便在柵極堆疊106與局部互連501a和/或501b之間生成空氣間隙 902。通常，由于空氣具有與例如氮化物的間隔物材料相比更低的介電常數(shù)，通過(guò)用空氣至少部分地替代間隔物201，半導(dǎo)體器件100將具有柵極電極線104與局部互連501之間的減小的寄生電容。在本實(shí)施例中，在圖2所示的柵極間隔物201的前述形成期間，可以適當(dāng)?shù)剡x擇間隔物201的材料，以有利于這個(gè)階段的選擇性去除工藝?？梢酝ㄟ^(guò)選擇性各向同性蝕刻工藝執(zhí)行間隔物201的去除。下面是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例可以用于去除間隔物的四種可能組合和相應(yīng)化學(xué)物質(zhì)的表格。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在形成柵極堆疊和局部互連之間的空氣間隙時(shí)，本發(fā)明的實(shí)施例不限于此方面，也可以使用其他材料和化學(xué)物質(zhì)組合。在表格中，“偏移間隔物(offset spacer) ”是在某些實(shí)施例中可以置于間隔物材料(例如圖2中的201)下面并且保護(hù)柵極免受“間隔物條”化學(xué)物質(zhì)損害的間隔物(附圖中未示出)。像 "SiO2-On-Si3N4 ”這樣的符號(hào)表示復(fù)合的分層結(jié)構(gòu)。表1用于去除間隔物的材料組合的列表
權(quán)利要求
1.一種方法，包含在一個(gè)或更多個(gè)半導(dǎo)體器件上沉積導(dǎo)電材料覆蓋層，所述半導(dǎo)體器件包含被介電蓋層和絕緣間隔物包封的導(dǎo)電柵極結(jié)構(gòu)；平面化所述導(dǎo)電材料層以便露出被包封的柵極結(jié)構(gòu)上的所述介電蓋； 生成覆蓋所述被平面化的導(dǎo)電材料層的一部分的局部互連的圖案； 去除所述被平面化的導(dǎo)電材料層的未被所述局部互連的圖案覆蓋的剩余部分；和通過(guò)所述被平面化的導(dǎo)電材料層的所述部分形成局部互連，所述局部互連連接所述一個(gè)或更多個(gè)半導(dǎo)體器件。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述半導(dǎo)體器件是具有毗鄰所述間隔物的源極/漏極區(qū)域的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，該方法還包含在所述一個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的至少一個(gè)的所述源極/漏極區(qū)域中形成硅化物。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，沉積所述導(dǎo)電材料覆蓋層包含在所述間隔物和所述一個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的所述至少一個(gè)的所述源極/漏極區(qū)域中的硅化物的頂部上直接沉積所述導(dǎo)電材料覆蓋層。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，生成所述局部互連的圖案包含通過(guò)光刻工藝在光刻膠材料中在相對(duì)于所述蓋層的位置中形成所述局部互連的圖案。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述導(dǎo)電材料覆蓋層包含直接在第二導(dǎo)電材料層的頂部上形成的第一導(dǎo)電材料層，所述第一導(dǎo)電材料不同于所述第二導(dǎo)電材料。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述第一導(dǎo)電材料具有與所述第二導(dǎo)電材料至少相等或者更好的導(dǎo)電性。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述第一導(dǎo)電材料是鎢(W)、鋁(Al)或者鎳(Ni)， 并且所述第二導(dǎo)電材料是鋁(Al)、鎢(W)、鉭(Ta)或者鈦鋁合金，所述第二導(dǎo)電材料層對(duì)所述一個(gè)或更多個(gè)半導(dǎo)體器件提供襯墊。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，去除所述導(dǎo)電材料覆蓋層的所述剩余部分包含施加第一選擇性蝕刻工藝以去除所述第一導(dǎo)電材料和施加第二選擇性蝕刻工藝以去除所述第二導(dǎo)電材料，對(duì)于所述一個(gè)或更多個(gè)半導(dǎo)體器件，所述第二選擇性蝕刻工藝具有比所述第一選擇性蝕刻工藝更好的選擇性。
9.如權(quán)利要求2所述的方法，還包含在形成所述局部互連以后去除所述一個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的所述間隔物，由此在所述局部互連和所述柵極電極之間生成開口。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，還包含沉積覆蓋所述局部互連的介電層，其中，沉積所述介電層僅部分地填充所述局部互連和所述柵極電極之間的開口，而不封閉所述開口。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，還包含平面化所述介電層并在其頂部上形成至少一個(gè)金屬接觸，其中，所述至少一個(gè)金屬接觸與所述局部互連相接觸。
12.—種方法，包含在一個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管上沉積導(dǎo)電材料覆蓋層； 生成覆蓋所述導(dǎo)電材料覆蓋層的一部分的局部互連的光刻膠圖案； 通過(guò)去除所述導(dǎo)電材料覆蓋層的未被所述局部互連的光刻膠圖案覆蓋的部分，形成所述導(dǎo)電材料的一個(gè)或更多個(gè)局部互連；和通過(guò)所述一個(gè)或更多個(gè)局部互連連接所述一個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述一個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管包括源極/漏極區(qū)域、柵極電極和毗鄰所述柵極電極的間隔物；并且其中沉積所述導(dǎo)電材料覆蓋層包含在所述間隔物和所述一個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的所述源極/漏極區(qū)域中的硅化物的頂部上直接沉積所述導(dǎo)電材料覆蓋層。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述一個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管包括在所述柵極電極頂部上的蓋層，該方法還包含在形成所述局部互連的光刻膠圖案之前拋光所述導(dǎo)電材料覆蓋層，直到所述蓋層被露出為止。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，還包含在形成所述局部互連之后去除所述一個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的所述間隔物，在所述局部互連和所述柵極電極之間生成開口。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，還包含沉積覆蓋所述局部互連的介電層，其中，沉積所述介電層至多部分地填充所述局部互連和所述柵極電極之間的所述開口，而不完全封閉所述柵極電極和所述局部互連之間的所述開口。
17.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述導(dǎo)電材料覆蓋層包含直接在第二導(dǎo)電材料層的頂部上形成的第一導(dǎo)電材料層，所述第一導(dǎo)電材料不同于所述第二導(dǎo)電材料。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述第一導(dǎo)電材料是鎢(W)并且所述第二導(dǎo)電材料是鋁(Al)，并且所述第二導(dǎo)電材料層對(duì)所述一個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管提供襯墊。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，去除所述導(dǎo)電材料覆蓋層包含分別施加第一和第二選擇性蝕刻工藝以去除所述第一和第二導(dǎo)電材料，其中，對(duì)于所述一個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的所述源極/漏極區(qū)域中的硅化物，所述第二選擇性蝕刻工藝比所述第一蝕刻工藝具有更好的選擇性。
20.一種方法，包含在一個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管上沉積導(dǎo)電材料覆蓋層，所述一個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有和溝道區(qū)域相鄰的源極/漏極區(qū)域、位于所述溝道區(qū)域頂部上的柵極電極、啦鄰所述柵極電極的間隔物、以及位于所述柵極電極頂部上的絕緣蓋層；在所述導(dǎo)電材料覆蓋層的頂部上的光刻膠層中生成局部互連的圖案；去除所述導(dǎo)電材料覆蓋層的未被所述局部互連的圖案覆蓋的部分，由此形成所述導(dǎo)電材料的一個(gè)或更多個(gè)局部互連；和通過(guò)所述一個(gè)或更多個(gè)局部互連連接所述一個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中，沉積所述導(dǎo)電材料覆蓋層包含在所述間隔物和所述一個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的所述源極/漏極區(qū)域中的硅化物的頂部上直接沉積所述導(dǎo)電材料覆蓋層。
22.如權(quán)利要求20所述的方法，還包含在形成所述局部互連的圖案之前拋光所述導(dǎo)電材料覆蓋層，直到所述絕緣蓋層被露出為止。
23.如權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述導(dǎo)電材料覆蓋層包含直接在第二導(dǎo)電材料層的頂部上形成的第一導(dǎo)電材料層，所述第一導(dǎo)電材料不同于所述第二導(dǎo)電材料，并具有與所述第二導(dǎo)電材料至少相等或者更小的電阻。
24.如權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述導(dǎo)電材料覆蓋層在沉積于所述間隔物頂部上的絕緣蝕刻停止層的頂部上以及所述一個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的所述源極/漏極區(qū)域中的硅化物的頂部上形成，并且其中，在所述形成所述導(dǎo)電材料覆蓋層之前，所述絕緣蝕刻停止層被圖案化以露出所述一個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的所述源極/漏極區(qū)域。
25.如權(quán)利要求M所述的方法，其中，所述絕緣蝕刻停止層是HfO2層。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種形成自對(duì)準(zhǔn)局部互連的方法和由此形成的結(jié)構(gòu)。所述方法包括在一個(gè)或更多個(gè)半導(dǎo)體器件上沉積導(dǎo)電材料覆蓋層；生成覆蓋導(dǎo)電材料覆蓋層的一部分的局部互連的圖案；去除導(dǎo)電材料覆蓋層的未被局部互連的圖案覆蓋的剩余部分；通過(guò)導(dǎo)電材料覆蓋層的該部分形成局部互連以連接一個(gè)或更多個(gè)半導(dǎo)體器件。
文檔編號(hào)H01L21/768GK102456617SQ20111032992
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者C·W·考伯格三世, D·V·霍拉克, S·K·卡納卡薩巴帕西, S·波諾斯, 楊智超, 范淑貞 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司