專利名稱：半導(dǎo)體器件及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，更具體地，涉及半導(dǎo)體器件及其形成方法。
背景技術(shù)：
通常，可通過層間電介質(zhì)(ILD)制造源極和漏極到有源器件的接觸，其中，層間電介質(zhì)被形成為幫助有源器件與上覆的金屬層電隔離。這些接觸可通過以下處理形成形成穿過ILD的開口以露出襯底中期望形成接觸的那些部分，然后形成自對準硅化物(還已知為自對準多晶硅化物)。自對準多晶硅化物可通過在開口中并正對襯底形成金屬層、然后對金屬層和襯底進行退火以形成自對準多晶硅化物來形成。然后，可以去除多余的金屬，從而留下自對準多晶硅化物，并且可以與自對準多晶硅化物相關(guān)地形成接觸。為了幫助形成自對準多晶硅化物的工藝，可以在開口內(nèi)形成金屬層之前對開口執(zhí) 行預(yù)清潔。傳統(tǒng)地，使用定向物理轟擊(例如使用氬、氪或氙離子)來執(zhí)行該預(yù)清潔。然而，定向物理轟擊會損傷開口的輪廓，造成截斷(沿著開口的頂部損毀開口側(cè)壁的形狀)和彎曲(沿著開口的側(cè)壁損毀開口側(cè)壁的形狀)的損傷。此外，定向物理轟擊會對開口的底部產(chǎn)生損傷，從而導(dǎo)致不可控地形成自對準多晶硅化物。可選地，可以采取使用例如蝕刻劑的原位化學(xué)預(yù)清潔。然而，雖然化學(xué)預(yù)清潔減少或消除了與定向物理轟擊相關(guān)的一些缺陷，但化學(xué)預(yù)清潔還會由于開口的各項同性蝕刻而使開口擴大。開口的這種擴大會導(dǎo)致開口不能滿足對接觸來說期望或要求的臨界尺寸(CD)，并且會導(dǎo)致接觸塞與金屬柵極的隔離。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括在襯底之上形成介電層；穿過介電層形成開口，開口包括底部和側(cè)壁；沿著開口的側(cè)壁和開口的底部形成襯墊；沿著開口的底部去除襯墊的一部分，從而露出襯底的一部分；沿著側(cè)壁來清潔具有襯墊的襯底；以及利用導(dǎo)電材料填充開口。該方法還包括沿著襯底的表面形成硅化物，形成硅化物的步驟發(fā)生在去除襯墊的一部分之后以及利用導(dǎo)電材料填充開口之前。該方法還包括在形成開口之后以及在清潔襯底之前，在襯底內(nèi)形成注入?yún)^(qū)域。其中，在形成襯墊之后以及在去除襯墊的一部分之前執(zhí)行形成注入?yún)^(qū)域的步驟。其中，在去除襯墊的一部分之后執(zhí)行形成注入?yún)^(qū)域的步驟。其中，形成注入?yún)^(qū)域的步驟僅穿過襯墊將離子注入襯底。其中，形成注入?yún)^(qū)域的步驟穿過襯墊和蝕刻停止層注入離子。其中，在利用導(dǎo)電材料填充開口之前，從側(cè)壁去除襯墊。此外，還提供了一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，方法包括在第一介電層中形成第一開口，以露出襯底的一部分；利用第一襯墊對第一開口加襯；在第一襯墊中形成第二開口，以露出襯底的一部分；清潔襯底的一部分；穿過第二開口，沿著襯底的一部分的表面形成硅化物；以及在第一開口和第二開口中形成第一導(dǎo)電材料，第一導(dǎo)電材料與硅化物接觸。該方法還包括將離子注入襯底，其中，在利用第一襯墊對第一開口加襯之后以及在形成第二開口之前執(zhí)行將離子注入襯底的步驟。該方法還包括將離子注入襯底，其中，將離子注入襯底的步驟穿過第一襯墊并穿過蝕刻停止層來注入離子。該方法還包括在第一介電層之上和第一導(dǎo)電材料之上形成第二介電層；穿過第二介電層形成第三開口 ；利用第二襯墊對第三開口加襯；穿過第二襯墊形成第四開口 ；清潔第一導(dǎo)電材料；以及在第三開口內(nèi)形成第二導(dǎo)電材料，第二導(dǎo)電材料與第 一導(dǎo)電材料電接觸。其中，穿過第二襯墊形成第四開口還包括穿過第二襯墊和第二襯墊下方的第二介電層的一部分來形成第四開口。該方法還包括在形成第一導(dǎo)電材料之前去除第一襯墊。其中，形成第一導(dǎo)電材料的步驟形成了與第一襯墊相鄰的第一導(dǎo)電材料。其中，在第一襯墊中形成第二開口的步驟還包括穿過蝕刻停止層形成第二開口。此外，還提供了一種半導(dǎo)體器件，包括第一層間電介質(zhì)，位于襯底之上，襯底包括硅化物區(qū)域和源極/漏極區(qū)域，硅化物區(qū)域的離子濃度大于源極/漏極區(qū)域的離子濃度；第一接觸件，穿過第一層間電介質(zhì)延伸，以與硅化物區(qū)域進行物理接觸，第一接觸件包括第一阻擋層和第一導(dǎo)電材料；以及第一襯墊，沿著第一接觸件的側(cè)壁進行定位，但不位于第一接觸件和硅化物區(qū)域之間。該半導(dǎo)體器件還包括蝕刻停止層，位于襯底和第一層間電介質(zhì)之間，蝕刻停止層的一部分位于第一襯墊和襯底之間。其中，第一接觸件至少部分地延伸到襯底中。該半導(dǎo)體器件還包括第二層間電介質(zhì)，位于第一接觸件之上；第二接觸件，穿過第二層間電介質(zhì)延伸，以與第一接觸進行物理連接，第二接觸件包括第二阻擋層和第二導(dǎo)電材料；以及第二襯墊，沿著第二接觸件的側(cè)壁進行定位，但不位于第二接觸件和第一接觸件之間。


為了更完整地理解實施例及其優(yōu)點，現(xiàn)在結(jié)合附圖進行以下描述，其中圖I示出了根據(jù)實施例的具有上覆介電層的半導(dǎo)體器件；圖2示出了根據(jù)實施例的穿過介電層的接觸開口 ；圖3A至圖3B示出了根據(jù)實施例的在接觸開口中形成襯墊；圖4示出了根據(jù)實施例的在襯墊上方形成阻擋層；圖5A至圖5B示出了根據(jù)實施例的接觸開口的填充；圖6示出了根據(jù)實施例的上覆半導(dǎo)體器件的層間電介質(zhì)內(nèi)接觸開口的形成；圖7示出了根據(jù)實施例的第二襯墊的形成；圖8示出了根據(jù)實施例的去除第二襯墊的底部；以及圖9A至圖9B不出了根據(jù)實施例的第二接觸開口的填充。
除非另有指定，否則不同附圖中對應(yīng)的數(shù)字或符號是指對應(yīng)的部件。繪制附圖以清除地示出本發(fā)明的相關(guān)方面并且不是必須按比例繪制。
具體實施例方式以下詳細討論實施例的制造和使用。然而，應(yīng)該理解，實施例提供了許多可在各種特定環(huán)境中實施可應(yīng)用發(fā)明概念。所討論的具體實施例僅僅示出了制造和使用實施例的具體方式，而不用于限制實施例的范圍。將參照特定環(huán)境下地實施例，S卩，在形成接觸期間利用的保護襯墊來描述實施例。然而，實施例還可以應(yīng)用于其他點連接使用的其他襯墊?，F(xiàn)在，參照圖1，示出了根據(jù)實施例的半導(dǎo)體器件100。半導(dǎo)體器件100可包括襯 底101、柵極電介質(zhì)103、柵電極105、隔離件襯墊107、隔離件109、源極/漏極區(qū)域110、第一接觸蝕刻停止層(CESL) 111、第一層間介電層(ILD) 113、第二 CESL 115和第二 ILD 117。襯底101可包括體硅、摻雜或未摻雜、或者絕緣體上硅(SOI)襯底的有源層。通常，SOI襯底包括諸如硅、鍺、硅鍺、SOI、絕緣體上硅鍺(SGOI)或它們的組合的半導(dǎo)體材料層?？墒褂玫钠渌r底包括多層襯底、梯度襯底或者混合定向襯底?？梢酝ㄟ^本領(lǐng)域已知的任何適當?shù)墓に囋谝r底101上形成并圖樣化柵極電介質(zhì)103和柵電極105。柵極電介質(zhì)103可以為高k電介質(zhì)材料，諸如氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化物、包含氧化物的氮、氧化鋁、氧化鑭、氧化鉿、氧化鋅、氮氧化鉿、它們的組合等。在一個實施例中，柵極電介質(zhì)103可具有大于約4的相對介電常數(shù)值。在柵極電介質(zhì)103包括氧化物層的實施例中，可通過任何氧化工藝(諸如包括氧化物、Η20、Ν0或它們的組合物的室中的濕式或干式熱氧化)或者通過將正硅酸乙酯(TEOS)和氧用作前體(precursor)的化學(xué)氣相沉積(CVD)形成柵極電介質(zhì)103。在一個實施例中，柵極電介質(zhì)103的厚度可以在大約8A至大約50A之間，諸如厚度大約為16A。 柵電極105可包括導(dǎo)電材料，諸如金屬(例如，鉭、鈦、鑰、鶴、鉬、招、鉿、釕)、金屬硅化物(例如，硅化鈦、硅化鈷、硅化鎳、硅化鉭)、金屬氮化鎢(例如，氮化鈦、氮化鉭)、摻雜多晶硅、其他導(dǎo)電材料或者它們的組合。在一個實例中，無定形硅被沉積并被再結(jié)晶以創(chuàng)建多晶娃(poly-silicon)。在柵電極105為多晶娃的實施例中,可通過利用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)將摻雜或未摻雜多晶硅沉積為大約100 A至大約2500A范圍內(nèi)的厚度(諸如大約1500 A )來形成柵電極105。—旦已經(jīng)形成了柵電極105和柵極電介質(zhì)103,就可以對柵電極105和柵極電介質(zhì)103進行圖樣化。可通過首先在柵電極105上方沉積然后圖樣化光刻膠層(未示出)來執(zhí)行上述圖樣化。然后，柵電極105和柵極電介質(zhì)103中沒有被圖樣化光刻膠層覆蓋的那些部分可通過諸如蝕刻的工藝來去除，直到充分露出襯底101。任選地，隔離件襯墊107可以形成在柵極電介質(zhì)103和柵電極105的側(cè)壁上以進一步隔離柵電極105。在柵電極105為多晶硅的實施例中，隔離件襯墊107可以為氧化物，并且可以通過諸如包括氧化物、H20、NO或它們的組合物的室中的濕式或干式熱氧化的氧化工藝或者通過將正硅酸乙酯(TEOS)和氧用作前體的化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)來形成?？蛇x地，隔離件襯墊107可以由諸如氮化硅的其他材料形成，并且可以由諸如CVD、PVD等的其他工藝形成。
隔離件109可形成在柵極電介質(zhì)103和柵電極105的側(cè)壁上。隔離件109通常通過在先前形成的結(jié)構(gòu)上覆蓋沉積隔離件層(未示出)來形成。隔離件層可包括SiN、氮氧化物、SiC、SiON、氧化物等，并且可以通過通用方法(諸如化學(xué)氣相沉積(CVD)、等離子體增強CVD、濺射或本領(lǐng)域已知的其他方法)來形成。然后，諸如通過各向異性蝕刻以從結(jié)構(gòu)的水平表面去除隔離件層，隔離件層被圖樣化以形成隔離件109。在柵極電介質(zhì)103的相對側(cè)上，在襯底101中形成源極/漏極區(qū)域110。在襯底101為η型襯底的實施例中，可通過注入諸如硼、鎵、銦等地適當P型摻雜物來形成源極/漏極區(qū)域110。可選地，在襯底101為ρ型襯底的實施例中，可通過注入諸如磷、砷等地適當η型摻雜物來形成源極/漏極區(qū)域110。將柵極電介質(zhì)103、柵電極105和隔離件109用作掩模來注入這些源極/漏極區(qū)域110。應(yīng)該注意，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會意識到，許多其他的工藝、步驟等可用于形成這些源極/漏極區(qū)域110。例如，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會意識到，可以使用隔離件和襯墊的各種組合執(zhí)行多種注入，以形成具有適合于特定目的的特定形狀或特性的源極/漏極區(qū)域。 這些工藝中的任意一種都可用于形成源極/漏極區(qū)域110，并且上述描述不將實施例限制為上面所描述的步驟。第一 CESL 111可形成在襯底101和隔離件109之上。第一 CESL 111可用于保護襯底101、柵電極105和隔離件109免受由進一步的處理所引起的損傷，提供用于進一步蝕刻工藝的控制點，并且還可以可選地用于在器件的溝道區(qū)域中產(chǎn)生應(yīng)力以促進更好的效率。在一個實施例中，可使用等離子體增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)由氮化硅來形成第一CESL 111?？梢钥蛇x地使用諸如氮化物、氮氧化物、碳化物、硼化物、它們的組合等的其他材料以及形成第一 CESL 111的可選技術(shù)(諸如低壓CVD(LPCVD))。第一 CESL 111可具有大約50Α和大約2000Α之間的厚度，諸如700Α。任選地，如圖I所示，可使用例如化學(xué)機械拋光(CMP)對第一 CESL 111進行平面化，以平面化第一 CESL 111并露出柵電極105。第一 ILD 113可形成在第一 CESL 111上方，以在源極/漏極區(qū)域110與上覆金屬層(未示出)之間提供進一步的電隔離。第一 ILD 113可通過化學(xué)氣相沉積、濺射或者本領(lǐng)域中已知并用于形成ILD的任何其他方法來形成。第一 ILD 113可具有平面化表面，并且可以包括摻雜或未摻雜氧化硅，還可以可選地利用摻雜氮化硅的硅酸鹽玻璃、其他高k材料、它們的組合等。在形成之后，使用例如CMP工藝來平面化第一 ILD 113，以平面化第一ILD 113并再次露出柵電極105。第二 CESL 115可形成在第一 ILD 113和柵電極105之上。第二 CESL115可用于保護器件免受由進一步的處理所引起的損傷，并提供用于蝕刻的停止控制點。在一個實施例中，可以使用等離子體增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)，由氮化硅形成第二 CESL 115。還可以可選地使用諸如氮化物、碳化物、硼化物、氮氧化物、它們的組合等的材料以及諸如低壓CVD (LPCVD)、或PVD的形成第二 CESL 115的可選技術(shù)。第二 CESL 115可具有大約50A和大約2000A之間的厚度，諸如300A。第二 ILD 117可形成在第二 CESL 115的上方。第二 ILD 117可通過化學(xué)氣相沉積、濺射或者本領(lǐng)域中已知并用于形成ILD的任何其他方法來形成。第二 ILD 117可具有平面化表面并且可包括氧化硅，雖然還可以可選地利用諸如低k材料的其他材料。第二 ILD117可形成為大約50人和大約2000人之間的厚度，諸如500人。
圖2示出了穿過第二 ILD 117、第二 CESL 115和第一 ILD 113形成接觸開口 201。此外，接觸開口 201可以形成為延伸到第一 CESL 111中(如圖2左側(cè)所示)或者穿過第一CESL 111以露出襯底101或部分延伸到襯底101中(如圖2右側(cè)所示)。雖然在圖2中示出了這兩種可選方式，但應(yīng)該理解，形成接觸開口 201的處理可用于將接觸開口 201形成為相等深度，為了方便，在圖2中示出了作為獨立深度的兩種深度(仍然在實施例的范圍之內(nèi))。使用適當?shù)墓饪坦に嚕赏ㄟ^一系列順序蝕刻形成接觸開口 201。通常，光刻技術(shù)涉及沉積光刻膠材料，其被曝光和顯影以露出第二 ILD 117中將被去除的部分。剩余的光刻膠材料保護下面的材料免受后續(xù)處理步驟(諸如蝕刻)的影響。在一個實施例中，光刻膠被用于創(chuàng)建圖樣化掩模以限定接觸開口 201，但是還可以使用諸如硬掩模的附加掩模。蝕刻工藝可以是各向異性或各項同性蝕刻工藝，諸如各向異性干蝕刻工藝。在一個實施例中，可以穿過第二 ILD 117、第二 CESL 115、第一 ILD 113以及深入到第一 CESL 111中或穿過第一 CESL 111來順序執(zhí)行使用適當蝕刻劑或蝕刻劑組合的多個蝕刻工藝。
圖2還示出了注入工藝203以在源極/漏極區(qū)域110內(nèi)形成注入?yún)^(qū)域205。注入工藝203可以穿過第一 CESL 111注入離子(如圖2左側(cè)所示)，或者直接將離子注入源極/漏極區(qū)域Iio (如圖2右側(cè)所示)。注人工藝203可以將諸如娃、鍺、氣、碳、氟、氮、硼、磷、氯、硫、溴、鋁、鉬、銦、它們的組合等的離子的濃度注入到大于周圍源極/漏極區(qū)域110的濃度。例如，注入工藝203可以注入小于約9E21atoms/cm3的離子的附加濃度(大于源極/漏極區(qū)域110內(nèi)已經(jīng)存在的離子濃度)，諸如大約2E20atoms/cm3。離子的注入可用于使注入?yún)^(qū)域205再結(jié)晶或者在注入?yún)^(qū)域205內(nèi)形成無定形(amorphous)區(qū)域，并且可用于明確地調(diào)整半導(dǎo)體器件100的性能或者控制自對準多晶硅化物(圖2中未示出，但在圖4中示出并參照圖4進行討論)的形態(tài)。圖3A示出了沿著接觸開口 201的側(cè)壁和底部形成襯墊301。襯墊301可用于吸收來自進一步處理(以下進行進一步描述)的損傷，使得接觸開口 201的側(cè)壁不被損傷并且接觸開口 201不擴展到臨界尺寸外。襯墊301可以由抵抗被清潔工藝(以下進行討論)去除的材料形成并且可以為例如氮化硅，盡管還可以可選地使用其他材料，諸如氧化硅、碳化硅、硼化硅、其他有機層、它們的組合等?？梢允褂肅VD工藝形成襯墊301，盡管還可以可選地使用其他工藝，諸如ALD、PVD、旋涂工藝或者接觸蝕刻期間的鈍化工藝。襯墊301可以被形成為大約IOA與大約1000 A之間的厚度，諸如大約500A。任選地，襯墊301可以被摻雜以增強其特性，諸如其對特定蝕刻劑的抵抗力。在一個實施例中，襯墊301可以摻雜碳原子、氮原子、氟原子、氫原子、硼原子、它們的組合等?？梢詧?zhí)行這種摻雜以調(diào)整襯墊301的物理特性或者甚至可用于改變襯墊301的材料。例如，在襯墊301最初為氮化娃的實施例中，襯墊301可以摻雜碳原子到足以將氮化娃改變?yōu)樘蓟璧臐舛?。因此，襯墊301可以摻雜到大約0%到大約66%的濃度，諸如大約17%。襯墊301可以在正在形成襯墊301時進行原位摻雜，或者可以可選地在已經(jīng)初始形成襯墊301之后通過注入工藝進行摻雜。圖3A還示出了注入工藝203被延遲直到形成襯墊301之后的實施例。在該實施例中，注入工藝203可以注入離子穿過襯墊301以及穿過第一 CESL 111 (如圖3A左側(cè)所示)或者注入到源極/漏極區(qū)域110中(如圖3A右側(cè)所示)。類似于在形成襯墊301之前執(zhí)行注入工藝203，在形成襯墊301之后執(zhí)行的注入工藝203可以將諸如硅、鍺、氙、碳、氟、氮、硼、磷、氯、硫、溴、鋁、鉬、銦、它們的組合等的離子的濃度注入到大于周圍源極/漏極區(qū)域110的濃度。例如,在該實施例中，注入工藝203可以注入小于約9E21atoms/cm3的離子的附加濃度(大于源極/漏極區(qū)域110內(nèi)已經(jīng)存在的離子濃度)，諸如大約2E20atoms/cm3。形成襯墊301之后的離子注入可用于使注入?yún)^(qū)域205再結(jié)晶或者在注入?yún)^(qū)域205內(nèi)形成無定形區(qū)域，并且可用于明確地調(diào)整半導(dǎo)體器件100的性能或者控制自對準多晶硅化物(圖3A中未示出，但在圖4中示出并參照圖4進行討論)的形態(tài)。圖3B示出了形成襯墊301然后在注入工藝203之前去除襯墊301的底部的可選實施例。在該實施例中，使用例如可包含氬、碳、氫、氮、氧、鈷或氟原子的蝕刻劑，利用例如等離子體或非等離子體蝕刻工藝，來去除襯墊301的底部。例如，在一個實施例中，等離子體蝕刻可使用氟蝕刻劑，以通過去除襯墊301或第一 CESL 111 (如圖3B左手側(cè)所示)、通過去除襯墊301自身(如圖3B右手側(cè)所示)、或者通過調(diào)節(jié)襯墊301以使其準備用于后續(xù)清潔工藝(以下進行進一步討論)來露出下面的源極/漏極區(qū)域110。可以調(diào)整蝕刻工藝的工藝參數(shù)，以僅去除襯墊301的底部而沿著側(cè)壁最小限度地去除襯墊301。一旦已經(jīng)露出源·極/漏極區(qū)域110，可以執(zhí)行上面參照圖3A描述的注入工藝203，以在源極/漏極區(qū)域110內(nèi)形成注入?yún)^(qū)域205。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該意識到，上述精確工藝、材料、蝕刻劑和步驟順序僅僅是示出的目的而不用于限制本發(fā)明的實施例。例如，可以可選地使用任何適當?shù)奈g刻劑或者蝕刻劑的組合以及任何適當?shù)墓に嚥襟E的順序。這些和任何其他適當?shù)墓に?、蝕刻劑和順序完全包括在實施例的范圍之內(nèi)。在圖3A或圖3B所示的實施例中，一旦已經(jīng)從接觸開口 201的底部去除襯墊301，就可以對源極/漏極區(qū)域110的露出部分執(zhí)行預(yù)清潔。在一個實施例中，預(yù)清潔可以為化學(xué)蝕刻工藝，其中，使用等離子體或非等離子體工藝將源極/漏極區(qū)域110暴露給蝕刻劑。蝕刻劑可以為例如包含氮或氟的蝕刻劑(諸如，NF3或NH3),盡管還可以可選地使用任何適當?shù)奈g刻劑，并且還可以暴露大約I秒和大約500秒之間的時間，諸如大約50秒。由于襯墊301在預(yù)清潔期間存在并且對預(yù)清潔利用的蝕刻工藝具有抗力，所以襯墊301可用于防止對接觸開口 201側(cè)壁的損傷，從而防止接觸開口 201的彎曲和截斷。此夕卜，在預(yù)清潔利用化學(xué)蝕刻工藝的實施例中，通過保護接觸開口 201的側(cè)壁，襯墊301可以幫助防止接觸開口 201的加寬，從而幫助接觸開口 201滿足臨界尺寸。任選地，在襯墊301已經(jīng)用于保護接觸開口 201的側(cè)壁之后，襯墊301可以在預(yù)清潔之后被蝕刻以減小襯墊301的厚度，準備用于形成自對準多晶硅化物區(qū)域403(以下參照圖4進行進一步的討論)。在一個實施例中，使用適當?shù)奈g刻劑(其對襯墊301具有選擇性，諸如NF3或NH3)，襯墊301可以被濕蝕刻大約I秒至大約500秒之前的時間段，諸如大約50秒。通過蝕刻襯墊301，襯墊301的厚度可以減小到大約IA與大約1000A之間的厚度，諸如大約500A?？蛇x地，襯墊301可以完全從接觸開口 201的側(cè)壁去除。圖4示出了在去除了襯墊301的底部并形成注入?yún)^(qū)域205 (上面參照圖3A或圖3B進行描述)之后，金屬層401可以形成在接觸開口 201中并與源極/漏極區(qū)域110的露出部分接觸，以及硅化物區(qū)域403可形成在源極/漏極區(qū)域110內(nèi)。金屬層401可以使用諸如CVD、PVD等的沉積工藝覆蓋沉積在接觸開口 201內(nèi)，并且可以包括諸如鎳、鈷、鈦、鉭、鉬、鎢、其他貴金屬、其他難熔金屬、稀土金屬或它們的合金的金屬。任選地，金屬層401可以被摻雜以在硅化物區(qū)域403內(nèi)引入摻雜物。在一個實施例中，可以通過一種或多種摻雜物來摻雜金屬層401，諸如硼、磷、氯、硫、氧、氮、氟、碳、溴、鋁、鍺、硅、鉬、氙、銦、碘、它們的組合等。此外，金屬層401可以在正在形成金屬層401時進行原位摻雜，或者可以可選地在已經(jīng)形成金屬層401之后通過注入工藝進行摻雜。在已經(jīng)形成金屬層401之后，可以通過第一快速熱退火來形成硅化物區(qū)域403，使金屬層401中的金屬與襯底101起反應(yīng),從而形成娃化物區(qū)域403。第一,決速熱退火可以以大約100°C和大約1200°C之間的溫度(諸如大約400°C )執(zhí)行大約O. 0001秒和大約1800秒之間的時間段，諸如大約20秒。一旦已經(jīng)形成硅化物區(qū)域403，就可以使用適當?shù)奈g刻劑(對未反應(yīng)金屬具有選擇性)去除金屬層401中的未反應(yīng)金屬，并且可執(zhí)行第二快速熱退火，以改變硅化物區(qū)域403的定相并降低其阻抗。 然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該意識到，用于形成硅化物區(qū)域403的上述工藝僅僅是示例性的實施例，并且不用于以任何方式限制實施例。還可以利用形成硅化物區(qū)域403的可選方法，諸如在第二快速熱退火之后使用多重?zé)崽幚砘蛘呃貌煌牧闲纬呻p硅化物區(qū)域。形成硅化物區(qū)域403的這些和任何其他適當方法完全包括在實施例的范圍之內(nèi)。在去除金屬層401中的未反應(yīng)金屬以露出硅化物區(qū)域403之后，可以任選地清潔露出的硅化物區(qū)域403。清潔工藝可以為等離子體或非等離子體蝕刻工藝，其中，硅化物區(qū)域403被蝕刻而沒有被完全去除。在一個實施例中，包含氬、氮、氟、氦、或氫、碳、氧的蝕刻劑(諸如氬)可用于清潔露出的硅化物區(qū)域403。例如，可以使用氬將硅化物區(qū)域403蝕刻大約I秒和大約300秒之間的時間段,諸如大約30秒。任選地，如果沒有通過該步驟完全去除襯墊301，則襯墊301可以被再次蝕刻以減小襯墊301的厚度，準備用于接觸開口 201的填充(下面參照圖5進行討論)。例如，可以使用適當?shù)奈g刻劑(諸如NF3或NH3)將襯墊301蝕刻大約I秒和大約500秒之間的時間段，諸如大約50秒。通過蝕刻襯墊301，襯墊301的厚度可以減小到小于約1000A的厚度，諸如500A?？蛇x地，可以在該點處完全從接觸開口 201的側(cè)壁去除襯墊301。圖5A示出了阻擋層501的形成以及利用導(dǎo)電材料503填充接觸開口 201。在一個實施例中，阻擋層501可以由鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、氮化鎢、釕、銠、鉬、其他貴金屬、其他難熔金屬、它們的氮化物、它們的組合等的一層或多層來形成?？赏ㄟ^化學(xué)氣相沉積來形成阻擋層501，盡管還可以可選地使用諸如PVD或ALD的其他技術(shù)。阻擋層501可以形成為大約5A至大約500A的厚度。在形成阻擋層501之后，可以形成導(dǎo)電材料503以填充接觸開口 201。最初可以在阻擋層501之上形成晶種層(在圖中沒有單獨示出)來形成導(dǎo)電材料503。晶種層可通過PVD、ALD或CVD沉積，并且可以由鎢、銅或銅合金形成，盡管還可以可選地根據(jù)需要使用其他適當方法和材料。此外，雖然晶種層的厚度將至少部分依賴于接觸開口 201的厚度，但晶種層可具有大約5A和大約1000A之間的厚度。一旦形成了晶種層，就可以在晶種層上形成導(dǎo)電材料503。導(dǎo)電材料503可包括鎢，盡管還可以可選地使用其他適當材料，諸如鋁、銅、氮化鎢、釕、銀、金、銠、鑰、鎳、鈷、鎘、鋅、它們的合金、它們的組合等。可以通過將導(dǎo)電材料503電鍍到晶種層上、填充并過度填充接觸開口 201來形成導(dǎo)電材料503。
任選地，導(dǎo)電材料503可以摻雜有摻雜物以增強器件性能，諸如RC延遲。在一個實施例中，導(dǎo)電材料503可以摻雜有諸如硼、磷、氯、硫、氧、氮、氟、碳、溴、銦、碘、它們的組合等的摻雜物。此外，導(dǎo)電材料503可以在正在形成導(dǎo)電材料503時進行原位摻雜，或者可以在已經(jīng)形成導(dǎo)電材料503之后通過注入工藝進行摻雜。一旦接觸開口 201被填充，就可以通 過諸如化學(xué)機械拋光(CMP)的平面化工藝去除接觸開口 201外部的過量襯墊301、阻擋層501、晶種層和導(dǎo)電材料503，盡管還可以使用任何適當?shù)娜コに?。如果期望的話，還可以通過CMP工藝完全或部分去除第二 ILD 117和第二 CESL 115。圖5B示出了在形成阻擋層501和導(dǎo)電材料503之前完全去除襯墊301的可選實施例。從圖中可以看出，在該實施例中，阻擋層501可以對接觸開口 201的側(cè)壁加襯，并且導(dǎo)電材料503可以填充接觸開口 201的剩余部分。通過去除襯墊301，可以去除來自各種清潔的所有損傷，從而為接觸開口 201留下未損傷且未增加的側(cè)壁。圖6示出了在柵電極105、第一 ILD 113和導(dǎo)電材料503的上方形成第三ILD 601?？赏ㄟ^化學(xué)氣相沉積、濺射或者本領(lǐng)域中已知并用于形成ILD的任何其他方法來形成第三ILD 601。第三ILD 601可具有平面化表面，并且可以包括氧化硅，盡管還可以可選地利用諸如低k材料的其他材料。第三ILD 601可被形成為大約100A和大約1000A之間的厚度，諸如500人。圖6還示出了部分地穿過第三ILD 601 (如圖6中的第二接觸開口 603的左邊那個所示)、完全穿過第三ILD 601 (如圖6中的第二接觸開口 603的中間那個所示)或者穿過ILD 601并部分深入到導(dǎo)電材料503中(如圖6中的第二接觸開口 603的右邊那個所示)形成第二接觸開口 603。再次，雖然在圖6中示出了多種可選，但應(yīng)該理解，形成第二接觸開口 603的處理可用于將接觸開口形成為均等深度，為了方便在圖6中示出了作為獨立深度的三種深度(仍然在實施例的范圍之內(nèi))。利用例如適當?shù)墓饪毯臀g刻工藝，可通過適當?shù)奈g刻工藝形成第二接觸開口 603。例如，光刻膠材料可以沉積或形成到第三ILD 601上，并且光刻膠材料被曝光和顯影以露出第三ILD 601中將被去除的部分。剩余的光刻膠材料保護下面的材料免受后續(xù)處理步驟(諸如蝕刻)的影響。在一個實施例中，光刻膠材料被用于創(chuàng)建圖樣化掩模以限定第二接觸開口 603，但是還可以使用諸如硬掩模的附加掩模。蝕刻工藝可以是各向異性或各項同性蝕刻工藝，諸如各向異性干蝕刻工藝，并且可以繼續(xù)直到達到預(yù)期深度。圖7示出了在第二接觸開口 603中形成第二襯墊701。第二襯墊701可用于吸收來自進一步處理(以下進行進一步描述)的損傷，使得第二接觸開口 603的側(cè)壁不被損傷。第二襯墊701可以由抵抗預(yù)清潔蝕刻劑的材料形成并且可以為例如氮化硅，盡管還可以可選地使用其他材料，諸如氧化硅、碳化硅、硼化硅、其他有機層，它們的組合等?？梢允褂肅VD工藝形成第二襯墊701，盡管還可以可選地使用其他工藝，諸如ALD、PVD或旋涂工藝。第二襯墊701可以被形成為大約5A與大約1000 A之間的厚度，諸如大約500A。任選地，第二襯墊701可以被摻雜以增強其特性，諸如其對特定蝕刻劑的抵抗力?？梢詧?zhí)行這種摻雜以調(diào)整第二襯墊701的物理特性或者甚至可用于改變第二襯墊701的材料。例如，在第二襯墊701最初為氮化硅的實施例中，第二襯墊701可以摻雜碳原子到足以將氮化硅改變?yōu)樘蓟璧臐舛?。因此，第二襯墊701可以摻雜到大約0%到大約66%的濃度，諸如大約17%。第二襯墊701可以在正在形成第二襯墊701時進行原位摻雜，或者可以可選地在已經(jīng)初始形成第二襯墊701之后通過注入工藝進行摻雜。圖8示出了去除第二襯墊701的底部。在一個實施例中，可以使用例如可包含氬、碳、氫、氮、氧或氟原子的蝕刻劑，利用例如等離子體或非等離子體蝕刻工藝來去除第二襯墊701的底部。例如，在一個實施例中，等離子體蝕刻可使用氬蝕刻劑，以通過去除第二襯墊701和第三ILD 601 (如圖8左手側(cè)所示)、通過去除第二襯墊701本身(如圖8中間所示)或者通過去除第二襯墊701和導(dǎo)電材料503的一部分(如圖8右手側(cè)所示)來露出下面的導(dǎo)電材料503或柵電極105。一旦已經(jīng)從第二接觸開口 603的底部去除第二襯墊701，就可以對導(dǎo)電材料503和柵電極105的露出部分執(zhí)行第二預(yù)清潔。在一個實施例中，第二預(yù)清潔可以類似于預(yù)清潔，并且可以為化學(xué)蝕刻工藝，其中，使用等離子體或非等離子體工藝使導(dǎo)電材料503和柵電極105暴露給蝕刻劑。蝕刻劑可以為例如包含氮或氟的蝕刻劑(諸如NH3或NF3)，盡管還可以可選地使用任何適當?shù)奈g刻劑，并且可以暴露大約I秒和大約500秒之間的時間段， 諸如大約50秒。由于第二襯墊701對第二預(yù)清潔利用的蝕刻工藝具有抗力并且在第二預(yù)清潔期間存在，所以第二襯墊701可用于防止對第二接觸開口 603側(cè)壁的損傷，從而防止可能發(fā)生的第二接觸開口 603的彎曲和截斷。此外，在第二預(yù)清潔利用化學(xué)蝕刻工藝的實施例中，通過保護第二接觸開口 603的側(cè)壁，第二襯墊701可以幫助防止第二接觸開口 603的加寬，從而幫助第二接觸開口 603滿足臨界尺寸。此外，第二襯墊701可以任選地在第二預(yù)清潔之后被蝕刻以減小第二襯墊701的厚度?？梢允褂眠m當?shù)奈g刻劑(諸如NH3或NF3)將第二襯墊701濕蝕刻大約I秒和大約500秒之間的時間段，諸如大約50秒。通過蝕刻第二襯墊701，第二襯墊701的厚度可以減小到小于大約500A,諸如100A?？蛇x地，可以從第二接觸開口 603的側(cè)壁完全去除第二襯墊 701。圖9A示出了第二接觸開口 603中形成第二阻擋層901和第二導(dǎo)電材料903。在一個實施例中，第二阻擋層901可以由鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、氮化鎢、釕、銠、鉬、其他貴金屬、其他難熔金屬、它們的氮化物、它們的組合等的一層或多層來形成?？赏ㄟ^化學(xué)氣相沉積來形成第二阻擋層901，盡管還可以可選地使用諸如PVD或ALD的其他技術(shù)。第二阻擋層901可以形成為大約5 A至大約500A的厚度。在形成第二阻擋層901之后，可以形成第二導(dǎo)電材料903以填充第二接觸開口603。最初可以在第二阻擋層901之上形成第二晶種層(在圖9A中沒有單獨示出)來形成第二導(dǎo)電材料903。第二晶種層可通過PVD、ALD或CVD沉積，并且可以由鎢、銅或銅合金形成，盡管還可以可選地根據(jù)需要使用其他適當方法和材料。此外，雖然第二晶種層的厚度將至少部分依賴于第二接觸開口 603的厚度，但第二晶種層可具有大約5A和大約1000A之間的厚度。一旦形成了第二晶種層，就可以在第二晶種層上形成第二導(dǎo)電材料903。第二導(dǎo)電材料903可包括鎢，盡管還可以可選地使用其他適當材料，諸如鋁、銅、氮化鎢、釕、銀、金、銠、鑰、鎳、鈷、鎘、鋅、它們的合金、它們的組合等?？梢酝ㄟ^將第二導(dǎo)電材料903電鍍到第二晶種層上、填充并過度填充第二接觸開口 603來形成第二導(dǎo)電材料903。
任選地，第二導(dǎo)電材料903可以摻雜有摻雜物以增強器件性能。在一個實施例中，第二導(dǎo)電材料903可以摻雜有諸如硼、磷、氯、硫、氧、氮、氟、碳、溴、銦、碘、它們的組合等的摻雜物。此外，第二導(dǎo)電材料903可以在正在形成第二導(dǎo)電材料903時進行原位摻雜，或者可以在形成第二導(dǎo)電材料903之后通過注入工藝進行摻雜。一旦第二接觸開口 603被填充和/或過填充，就可以去除第二接觸開口 603外部的過量第二襯墊701、第二阻擋層901、第二晶種層和第二導(dǎo)電材料903，以平面化第二襯墊701、第二阻擋層901、第二晶種層和第二導(dǎo)電材料903?？赏ㄟ^諸如化學(xué)機械拋光(CMP)的平面化工藝執(zhí)行平面化，盡管還可以使用任何適當?shù)娜コに?。通過在第二接觸開口 603內(nèi)形成第二襯墊701并使得第二襯墊701在至少一些處理期間存在，第二襯墊701可以吸收可在例如第二接觸開 口 603的第二預(yù)清潔期間發(fā)生的損傷。通過防止這種損傷，第二襯墊701還可以防止第二接觸開口 603加寬超出它們期望的臨界尺寸。因此，可以更加可靠地形成第二接觸開口 603內(nèi)形成的接觸并且具有對它們尺寸的更好控制。圖9B示出了在形成第二阻擋層901和第二導(dǎo)電材料903之前完全去除第二襯墊701的實施例。從圖中可以看出，第二阻擋層901對第二接觸開口 603的側(cè)壁加襯，并且第二導(dǎo)電材料903填充第二接觸開口 603的剩余部分。通過去除第二襯墊701，可以去除來自各種清潔的損傷而不會留下?lián)p傷的結(jié)構(gòu)。根據(jù)實施例，提供了一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括在襯底之上形成介電層，以及穿過介電層形成開口，開口包括底部和側(cè)壁。沿著開口的側(cè)壁和開口的底部形成襯墊,并且沿著開口的底部去除襯墊的一部分,從而露出襯底的一部分。沿著側(cè)壁來清潔襯墊的襯底，并且利用導(dǎo)電材料填充開口。根據(jù)又一實施例，提供了一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括在第一介電層中形成第一開口，以露出襯底的一部分；以及利用第一襯墊對第一開口加襯。在第一襯墊中形成第二開口，以露出襯底的一部分，并且清潔襯底的該部分。穿過第二開口，沿著襯底的一部分的表面形成娃化物，并且在第一開口和第二開口中形成第一導(dǎo)電材料，第一導(dǎo)電材料與硅化物接觸。根據(jù)又一實施例，提供了包括處于襯底上方的第一層間電介質(zhì)的半導(dǎo)體器件。襯底包括硅化物區(qū)域和源極/漏極區(qū)域，硅化物區(qū)域具有大于源極/漏極區(qū)域的離子濃度。第一接觸延伸穿過第一層間電介質(zhì)以與硅化物區(qū)域進行物理接觸，第一接觸包括阻擋層和第一導(dǎo)電材料。第一襯墊沿著第一接觸的側(cè)壁定位，但不位于第一接觸和硅化物區(qū)域之間。盡管已經(jīng)詳細描述了本發(fā)明的實施例及其優(yōu)點，氮應(yīng)該理解，在不背離實施例的精神和范圍的情況下，可以進行各種改變、替換和修改。例如，可以從最終產(chǎn)品中去除襯墊或者留在最終產(chǎn)品中。此外，襯墊可以用作或不用作在襯底內(nèi)形成注入?yún)^(qū)域的注入掩模。此外，本申請的范圍不限于說明書中描述的工藝、機器、制造、物質(zhì)組成、裝置、方法和步驟的特定實施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以容易地從實施例的公開中理解，根據(jù)實施例可以利用現(xiàn)有或稍后開發(fā)的執(zhí)行與本文所描述對應(yīng)實施例基本相同的功能或?qū)崿F(xiàn)基本相同結(jié)果的工藝、機器、制造、物質(zhì)組成、裝置、方法和步驟。因此，所附權(quán)利要求用于在它們的范圍內(nèi)包括這些工藝、機器、制造、物質(zhì)組成、裝置、方法和步驟。
權(quán)利要求
1.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括 在襯底之上形成介電層； 穿過所述介電層形成開口，所述開口包括底部和側(cè)壁； 沿著所述開口的側(cè)壁和所述開口的底部形成襯墊； 沿著所述開口的底部去除所述襯墊的一部分，從而露出所述襯底的一部分； 沿著所述側(cè)壁來清潔具有所述襯墊的所述襯底；以及 利用導(dǎo)電材料填充所述開口。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括沿著所述襯底的表面形成硅化物，形成所述硅化物的步驟發(fā)生在去除所述襯墊的所述一部分之后以及利用導(dǎo)電材料填充所述開口之前。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括在形成所述開口之后以及在清潔所述襯底之前，在所述襯底內(nèi)形成注入?yún)^(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，在形成所述襯墊之后以及在去除所述襯墊的所述一部分之前執(zhí)行形成所述注入?yún)^(qū)域的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，在去除所述襯墊的所述一部分之后執(zhí)行形成所述注入?yún)^(qū)域的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，形成所述注入?yún)^(qū)域的步驟僅穿過所述襯墊將離子注入所述襯底。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，形成所述注入?yún)^(qū)域的步驟穿過所述襯墊和蝕刻停止層注入離子。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，在利用所述導(dǎo)電材料填充所述開口之前，從所述側(cè)壁去除所述襯墊。
9.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括 在第一介電層中形成第一開口，以露出襯底的一部分； 利用第一襯墊對所述第一開口加襯； 在所述第一襯墊中形成第二開口，以露出所述襯底的所述一部分； 清潔所述襯底的所述一部分； 穿過所述第二開口，沿著所述襯底的所述一部分的表面形成硅化物；以及在所述第一開口和所述第二開口中形成第一導(dǎo)電材料，所述第一導(dǎo)電材料與所述娃化物接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括將離子注入所述襯底，其中，在利用所述第一襯墊對所述第一開口加襯之后以及在形成所述第二開口之前執(zhí)行將離子注入所述襯底的步驟。
全文摘要
提供了半導(dǎo)體器件及其形成方法，具體公開了用于形成和使用襯墊的系統(tǒng)和方法。一個實施例包括在襯底之上的層間電介質(zhì)中形成開口；以及沿著開口的側(cè)壁形成襯墊。從開口的底部去除襯墊的一部分，并且可以穿過襯墊執(zhí)行清潔工藝。通過使用襯墊，可以減小或消除由清潔工藝引起的對開口側(cè)壁的損傷。此外，襯墊可用于幫助將離子注入襯底。
文檔編號H01L21/335GK102969233SQ20121004883
公開日2013年3月13日 申請日期2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者蔡雯琪, 賴加瀚, 陳永君, 王美勻, 吳啟明, 陳方正, 陳煌明, 雷明達 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司