具有非正交元件的半導(dǎo)體器件的制作方法
【專利摘要】本公開提供了一種具有非正交元件的半導(dǎo)體器件，其包括第一柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段和共線的第二柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段以及第三柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段和共線的第四柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段。互連件從第一柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段延伸至第四柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段。互連件設(shè)置在第一柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段和第四柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段之上?；ミB件可以形成在半導(dǎo)體器件的接觸層上或與接觸層共面。
【專利說明】具有非正交元件的半導(dǎo)體器件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總的來說涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，更具體地，涉及具有非正交元件的半導(dǎo)體器件?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]半導(dǎo)體集成電路(IC)工業(yè)經(jīng)歷了指數(shù)增長。IC材料和設(shè)計的技術(shù)進步產(chǎn)生了多代1C，每一代都具有比前一代更小和更復(fù)雜的電路。在IC演進的過程中，功能密度(即，每芯片面積的互連器件的數(shù)量)通常增加，而幾何尺寸(即，可使用制造工藝制造的最小部件(或線))減小。這種比例縮小工藝通常通過增加生產(chǎn)效率和降低相關(guān)成本來提供益處。這樣的比例縮小還增加了處理和制造IC的復(fù)雜性，對于將實現(xiàn)的這些進步，需要IC處理和制造方面的類似開發(fā)。
[0003]減小半導(dǎo)體IC的幾何尺寸的一個挑戰(zhàn)是半導(dǎo)體器件的元件之間互連的形成。這些互連可能占據(jù)半導(dǎo)體器件布局的寶貴面積。因此，期望一種可以減小布局面積并提供半導(dǎo)體器件的元件之間的互連的靈活圖案化的器件和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括:第一柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段和共線的第二柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段；第三柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段和共線的第四柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段；以及互連結(jié)構(gòu)，從第一柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段延伸到第四柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段，其中，互連結(jié)構(gòu)設(shè)置在第一柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段和第四柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段之上。
[0005]優(yōu)選地，互連結(jié)構(gòu)包括:第一部分，設(shè)置在第一柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段上；第二部分，設(shè)置在第四柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段上，其中，第一部分和第二部分基本平行；以及第三部分，連接第一部分和所述第二部分，其中，第三部分基本垂直于第一部分和第二部分。
[0006]優(yōu)選地，該器件進一步包括:與互連結(jié)構(gòu)共面的接觸插塞。
[0007]優(yōu)選地，該器件進一步包括:間隔元件，形成在第一柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段和第四柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段的側(cè)壁上，其中，互連結(jié)構(gòu)設(shè)置在間隔元件的頂面上。
[0008]優(yōu)選地，互連結(jié)構(gòu)包括鎢。
[0009]優(yōu)選地，第一柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段相對于第三柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段非正交，使得從第一柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段的第一端到第三柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段的第一端繪制的假想線相對于第一柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段的側(cè)壁非正交。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括:襯底；第一柵極結(jié)構(gòu)，設(shè)置在襯底上；第二柵極結(jié)構(gòu)，設(shè)置在襯底上與第一柵極結(jié)構(gòu)相鄰并且平行于第一柵極結(jié)構(gòu)，其中，第一柵極結(jié)構(gòu)相對于第二柵極結(jié)構(gòu)非正交地設(shè)置；第三柵極結(jié)構(gòu)，與第一柵極結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)并且與第一柵極結(jié)構(gòu)相距第一距離，其中，第三柵極結(jié)構(gòu)平行于第二柵極結(jié)構(gòu)；以及互連結(jié)構(gòu)，位于第二柵極結(jié)構(gòu)和第三柵極結(jié)構(gòu)之間。
[0011]優(yōu)選地，第一柵極結(jié)構(gòu)相對于第二柵極結(jié)構(gòu)非正交，使得從第一柵極結(jié)構(gòu)的第一端到第二柵極結(jié)構(gòu)的第一端繪制的假想線相對于第一柵極結(jié)構(gòu)和第二柵極結(jié)構(gòu)中的至少一個的側(cè)壁非正交。
[0012]優(yōu)選地，第一柵極結(jié)構(gòu)的第一端和第二柵極結(jié)構(gòu)的第一端設(shè)置在隔離區(qū)上。
[0013]優(yōu)選地，第一柵極結(jié)構(gòu)的第一端相對于第一柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁非正交。
[0014]優(yōu)選地，該半導(dǎo)體器件進一步包括:第四柵極結(jié)構(gòu)，與第二柵極結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)并且與第二柵極結(jié)構(gòu)相距第二距離。
[0015]優(yōu)選地，互連結(jié)構(gòu)與延伸通過第二柵極結(jié)構(gòu)和第三柵極結(jié)構(gòu)的平面不共面。
[0016]優(yōu)選地，互連結(jié)構(gòu)與連接至第一柵極結(jié)構(gòu)的接觸元件共面。
[0017]優(yōu)選地，第一距離和第二距離基本相等，并且第三柵極結(jié)構(gòu)和第一柵極結(jié)構(gòu)之間的空間在平行于第一柵極結(jié)構(gòu)的長度的方向上相對于第四柵極結(jié)構(gòu)和第二柵極結(jié)構(gòu)之間的空間偏移。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種半導(dǎo)體制造的方法，包括:在半導(dǎo)體襯底上形成第一柵極結(jié)構(gòu)和第二柵極結(jié)構(gòu)；以及同時切割第一柵極結(jié)構(gòu)和第二柵極結(jié)構(gòu)，其中，第一柵極結(jié)構(gòu)被切割以形成第一區(qū)段和第二區(qū)段，并且第二柵極結(jié)構(gòu)被切割以形成第三區(qū)段和第四區(qū)段，其中，切割包括執(zhí)行第一柵極結(jié)構(gòu)和第二柵極結(jié)構(gòu)的傾斜切割。
[0019]優(yōu)選地，形成第一柵極結(jié)構(gòu)和第二柵極結(jié)構(gòu)包括:形成介電層；在介電層上形成多晶硅層；以及圖案化介電層和多晶硅層，以提供第一柵極結(jié)構(gòu)和第二柵極結(jié)構(gòu)。
[0020]優(yōu)選地，傾斜切割相對于第一柵極結(jié)構(gòu)的長度約為45度。
[0021]優(yōu)選地，該方法進一步包括:形成連接第一柵極結(jié)構(gòu)的第二區(qū)段和第二柵極結(jié)構(gòu)的第三區(qū)段的互連結(jié)構(gòu)，其中，形成互連結(jié)構(gòu)包括在第二區(qū)段上和第三區(qū)段上形成導(dǎo)電材料。
[0022]優(yōu)選地，該方法進一步包括:與形成互連結(jié)構(gòu)同時形成連接至第一柵極結(jié)構(gòu)的接觸插塞。
[0023]優(yōu)選地，該方法進一步包括:在第一柵極結(jié)構(gòu)的第二區(qū)段和第二柵極結(jié)構(gòu)的第三區(qū)段的側(cè)壁上形成間隔元件，并且形成互連結(jié)構(gòu)包括在間隔元件的頂面上形成導(dǎo)電材料。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]當(dāng)讀取附圖時，根據(jù)以下詳細說明而最好地理解本公開的多個方面。應(yīng)該強調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實踐，各種部件沒有按比例繪制。實際上，為了論述的清楚，多種部件的尺寸可以任意增加或減小。
[0025]圖1是根據(jù)本公開的一個或多個方面的制造半導(dǎo)體器件的方法的實施例的流程圖。
[0026]圖2至圖12示出了根據(jù)圖1方法的一個或多個步驟的半導(dǎo)體器件的實施例。
[0027]圖13和圖14示出了根據(jù)圖1方法的一個或多個步驟的半導(dǎo)體器件的另一個實施例。
【具體實施方式】
[0028]應(yīng)該理解，以下公開提供了用于實現(xiàn)本發(fā)明不同特征的多個不同實施例或?qū)嵗Ｒ韵旅枋霾考筒贾玫奶囟▽嵗院喕竟_。當(dāng)然，這些僅是實例而不用于限制。而且，以下說明中第一部件在第二部件之上或上形成可以包括第一和第二部件直接接觸形成的實施例，并且還可以包括形成夾置在第一和第二部件之間的附加部件，使得第一和第二部件可以不直接接觸的實施例。為了簡單和清楚，多種部件可以按不同尺寸任意繪制。
[0029]圖1中示出了制造半導(dǎo)體器件的方法100。方法100可以用于制造具有至少一個非正交元件的半導(dǎo)體器件。在一個實施例中，例如，非正交元件是連接?xùn)艠O結(jié)構(gòu)的互連件。在一個實施例中，方法100包括多個柵極結(jié)構(gòu)元件(例如，線或帶)的非正交切割。這里使用的術(shù)語非正交可用于描述包括傾斜或斜坡部件(例如，不處于基本直角或垂直于參考部件)的任何元件或方法。非正交切割可以提供用于柵極結(jié)構(gòu)的非正交端部。橫跨相鄰柵極結(jié)構(gòu)元件(帶)的非正交切割可以提供使端部相對于與柵極結(jié)構(gòu)的長度垂直繪制的線不共線的元件的配置。圖2至圖14是根據(jù)圖1的方法100的實施例制造的半導(dǎo)體器件200的截面圖和頂視圖。
[0030]應(yīng)該理解，方法100和/或器件200的部分由互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)技術(shù)工藝流程來提供，因此這里僅簡單地描述一些工藝。此外，半導(dǎo)體器件200可以包括多種其他器件和部件，諸如附加晶體管、雙極結(jié)型晶體管、電阻器、電容器、二極管、熔絲等，但是為了更好地理解本公開的發(fā)明思想而進行了簡化。半導(dǎo)體器件200包括可互連的多個半導(dǎo)體器件(例如，晶體管)。
[0031]方法100開始于框102，其中提供襯底。半導(dǎo)體襯底通常可以是硅襯底。根據(jù)本領(lǐng)域已知的設(shè)計要求，襯底可以包括多種摻雜配置。襯底還可以包括其他基本半導(dǎo)體，諸如鍺和金剛石?？蛇x地，襯底可包括化合物半導(dǎo)體和/或合金半導(dǎo)體。此外，襯底可任選地包括取向附生外延層(外延層)，可以應(yīng)變來用于性能增強，可以包括絕緣體上硅(SOI)結(jié)構(gòu)和/或具有其他合適的增強部件。襯底可以包括其上可形成MOS器件的有源區(qū)。有源區(qū)可以摻雜有合適的η型或P型摻雜物(雜質(zhì))以形成阱區(qū)。有源區(qū)的邊界可以由諸如淺溝槽隔離(STI)部件的隔離結(jié)構(gòu)來限定。在其他實施例中，其他類型的隔離結(jié)構(gòu)也是可能的。襯底可以包括隔離部件，諸如淺溝槽隔離(STI)、場氧化物、硅的局部氧化(LOCOS)部件和/或其他合適的隔離部件。隔離結(jié)構(gòu)可以由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、摻氟硅酸鹽玻璃(FSG)、低k電介質(zhì)、它們的組合和/或其他合適的材料形成。
[0032]參考圖2和圖3的實例，圖2中提供了具有襯底202的半導(dǎo)體器件200的頂視圖。圖3中提供了半導(dǎo)體器件200的一部分的截面圖。襯底202包括多個有源區(qū)204。隔離部件206插入有源區(qū)204之間。如圖所示，隔離部件206包括STI部件。
[0033]然后，方法100進行至框104，其中在襯底上形成多個柵極結(jié)構(gòu)元件。在一個實施例中，柵極結(jié)構(gòu)元件可形成為基本相互平行延伸的“帶(stripe)”。柵極結(jié)構(gòu)元件可以包括柵極電介質(zhì)和/或柵電極層。在一個實施例中，柵極結(jié)構(gòu)元件中的一層或多層是犧牲(例如，偽)層。
[0034]在一個實施例中，柵極結(jié)構(gòu)兀件包括柵極介電層。在一個實施例中，柵極介電層包括例如通過熱氧化或合適的沉積方法形成的介電材料(諸如氧化硅)。在一個實施例中，柵極介電層包括高k介電層，例如通過原子層沉積(ALD)或其他合適的技術(shù)形成。高k介電層可包括氧化鉿(HfO2)?？蛇x地,高k介電層可包括其他高k電介質(zhì),諸如Ti02、HfZrO>Ta2O3> HfSiO4, ZrO2, ZrSiO2、它們的組合和/或其他合適的材料。此外，柵極介電層可以包括多層配置。
[0035]柵極結(jié)構(gòu)元件可進一步包括柵電極。柵電極可以是犧牲的，例如在替換柵極工藝中形成。在一個實施例中，柵電極層包括多晶硅。然而，其他實施例也是可能的。多晶硅層可以通過合適的沉積工藝形成，諸如低壓化學(xué)汽相沉積(LPCVD)和等離子體增強CVD(PECVD)。
[0036]參考圖2和圖3的實例，在襯底202上設(shè)置多個柵極結(jié)構(gòu)元件208。如圖所示，柵極結(jié)構(gòu)元件208被圖案化以使它們形成帶。柵極結(jié)構(gòu)元件208可通過沉積一層或多層?xùn)艠O結(jié)構(gòu)元件來形成。層可以使用合適的光刻工藝來形成，諸如形成光刻膠層，使光刻膠層曝光給圖案，烘焙和顯影光刻膠以形成掩模元件。然后，掩模元件可用于將圖案(例如，帶)蝕刻到多層?xùn)艠O結(jié)構(gòu)元件(例如，多晶硅)的層中。多個柵極結(jié)構(gòu)元件208基本相互平行并且從一個有源區(qū)204延伸到另一個有源區(qū)。雖然所示實施例示出了具有基本相等寬度和節(jié)距的柵極結(jié)構(gòu)元件208，但是其他實施例也是可能的。
[0037]然后，方法100進行至框106，其中，柵極結(jié)構(gòu)元件被再次圖案化。圖案化包括至少一個柵極結(jié)構(gòu)的傾斜或非正交切割，從而使其被分段。例如，柵極結(jié)構(gòu)元件被切割，使得在兩個區(qū)段中提供插入其中的空間。柵極結(jié)構(gòu)的兩個區(qū)段可以共線。在一個實施例中，從柵極結(jié)構(gòu)元件的一個區(qū)段的端面延伸的平面基本上不與沿著柵極結(jié)構(gòu)元件的長度的中心線延伸的平面垂直或正交(即，其相對于柵極結(jié)構(gòu)元件的長度或與柵極結(jié)構(gòu)的長度垂直的平面傾斜或成傾角)。換句話說，柵極結(jié)構(gòu)元件的端面可以不與柵極結(jié)構(gòu)的一個或多個側(cè)壁正交。
[0038]在一個實施例中，兩個(例如，相鄰)柵極結(jié)構(gòu)元件被切割，并且切割以非正交方式橫跨柵極結(jié)構(gòu)延伸。例如，切割可以以除90度之外的角度橫跨柵極結(jié)構(gòu)延伸，例如，與沿著柵極結(jié)構(gòu)元件的長度繪制的中心線大約成45度。在一個實施例中，相鄰的柵極結(jié)構(gòu)被切害I]，使得從柵極結(jié)構(gòu)元件的端部繪制的假想線相對于與沿著柵極結(jié)構(gòu)的長度繪制的中心線平行的線非正交(或傾斜)。
[0039]如上所述，一個或多個柵極結(jié)構(gòu)(例如，帶)可以被切割或蝕刻，使得柵極結(jié)構(gòu)元件的一部分從襯底被去除。在一個實施例中，在柵極結(jié)構(gòu)元件(例如，帶)上沉積光刻膠層；然后，光刻膠層被曝光為形成在合適光掩膜上的傾斜圖案，被顯影由此在柵極結(jié)構(gòu)元件上形成掩模元件。掩模元件可用于保護柵極元件的區(qū)域，同時多個部分被蝕刻。諸如電子束光刻的圖案化的其他方法是可能的。框106的圖案化可以是單獨的并且不同于框104的形成柵極結(jié)構(gòu)元件(例如，帶)的圖案化。
[0040]參考圖4和圖5的實例，第一和第二柵極結(jié)構(gòu)元件208被非正交切割或傾斜切割。從柵極結(jié)構(gòu)元件去除的區(qū)域被表示為402。區(qū)域402可通過光刻方法限定。如線404所示，切割是非正交切割或傾斜切割。
[0041]圖6示出了切割柵極結(jié)構(gòu)元件208的實施例的進一步詳情。柵極結(jié)構(gòu)208的端部被示為602。例如，與沿著柵極結(jié)構(gòu)元件延伸的中心線(被標(biāo)記為線604)相比，表面602是傾斜的或非正交的。中心線604可以在基本平行于柵極結(jié)構(gòu)元件的方向上延伸。在其他實施例中，切割柵極結(jié)構(gòu)的單個端部602(例如，側(cè)面)可以基本垂直于對應(yīng)的中心線604。
[0042]圖4、圖5和圖6還示出了橫跨多個柵極結(jié)構(gòu)元件的非正交切割。非正交切割提供了相互非正交設(shè)置的相鄰柵極結(jié)構(gòu)元件208，或者換句話說，相對于中心線604呈角度606。角度606可以小于約90度。在一個實施例中，角度606約為45度。在另一個實施例中，角度606在約75度和約20度之間。非正交切割提供了相互非正交設(shè)置的相鄰柵極結(jié)構(gòu)元件208的第二集合，或者換句話說，相對于中心線604呈角度608。角度608可以小于約90度。在一個實施例中，角度608約為45度。在另一個實施例中，角度608在約75度和約20度之間。雖然非正交切割被示為分割兩個相鄰的柵極結(jié)構(gòu)元件，但是任何數(shù)量的柵極結(jié)構(gòu)元件都可以被分割，從而相互非正交地設(shè)置。柵極結(jié)構(gòu)元件208可以使用單個光刻和/或蝕刻工藝被分割，其中，那些工藝提供了柵極結(jié)構(gòu)元件的非正交分割。
[0043]然后，方法100進行至框108，其中，在柵極結(jié)構(gòu)元件的側(cè)壁上形成間隔元件。在實施例中，在形成相關(guān)的源極/漏極區(qū)(或其部分)之前或之后，間隔元件可形成為鄰接?xùn)艠O結(jié)構(gòu)的側(cè)壁。間隔元件可通過在各向同性蝕刻工藝之后沉積介電材料來形成，然而其他實施例也是可能的。在一個實施例中，間隔元件包括氧化硅、氮化硅和/或其他合適的電介質(zhì)。間隔元件可以包括多層。例如，在一個實施例中，間隔元件包括密封襯里、主間隔壁層、限定低劑量漏極(LDD)區(qū)的間隔件和/或其他合適的間隔件。參考圖7和圖8的實例，鄰接?xùn)艠O結(jié)構(gòu)208的側(cè)壁形成間隔元件702。間隔元件702還可以稱為主間隔壁。
[0044]然后，方法100進行至框110，其中形成晶體管元件。在一個實施例中，在與柵極結(jié)構(gòu)元件相關(guān)的襯底的有源區(qū)中形成源極/漏極區(qū)。源極/漏極區(qū)可以包括合適的摻雜類型:η型或P型摻雜物。源極/漏極區(qū)可以包括暈注入或低劑量漏極(LDD)注入、源極/漏極注入、源極/漏極激活(例如，退火)和/或其他合適的工藝。在其他實施例中，源極/漏極區(qū)可以包括突起的源極/漏極區(qū)、應(yīng)變區(qū)、外延生長區(qū)和/或其他合適的技術(shù)。在一個實施例中，方法100包括摻雜源極/漏極區(qū)的硅化。硅化物材料可以包括硅化鎳(NiSi)、鎳-鉬硅化物(NiPtSi)、鎳-鉬-鍺硅化物(NiPtGeSi)、鎳-鍺硅化物(NiGeSi)、硅化鐿(YbSi)、硅化鉬(PtSi)、硅化銥、硅化鉺(ErSi)、硅化鈷(CoSi)、其他合適的導(dǎo)電材料和/或它們的結(jié)合。硅化物部件可以通過包括沉積金屬層、使金屬層退火以使金屬層能夠與硅反應(yīng)來形成硅化物、然后去除未反應(yīng)的金屬層的工藝形成。
[0045]然后，方法100進行至框112，其中，使用替換柵極方法形成金屬柵極結(jié)構(gòu)。在可選實施例中，方法100可以包括先柵極工藝或其他技術(shù)，使得為保留在最終器件中的襯底上的金屬柵極結(jié)構(gòu)或多晶硅柵極結(jié)構(gòu)提供以上關(guān)于框106描述的非正交切割。
[0046]在一個實施例中，方法100包括替換柵極工藝。例如，接觸蝕刻停止層(CESL)和/或中間介電層(ILD)形成在多個柵極結(jié)構(gòu)上和/或插入多個柵極結(jié)構(gòu)之間?？捎糜谛纬蒀ESL的材料的實例包括氮化硅、氧化硅、氮氧化硅和/或本領(lǐng)域已知的其他材料。CESL可通過PECVD工藝和/或其他合適的沉積或氧化處理來形成。介電層可以包括諸如四乙基原硅酸鹽(TEOS)氧化物、非摻雜硅酸鹽玻璃或摻雜氧化硅的材料，諸如硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)、熔融硅玻璃(FSG)、磷硅玻璃(PSG)、摻硼硅玻璃(BSG)和/或其他合適的介電材料。介電層可以通過PECVD工藝或其他合適的沉積技術(shù)沉積。然后，執(zhí)行平坦化工藝以暴露柵極結(jié)構(gòu)的頂面。平坦化工藝可包括化學(xué)機械平坦化(CMP)。例如多晶硅的上述柵極結(jié)構(gòu)的犧牲層可隨后被去除，以形成其中可形成金屬柵極結(jié)構(gòu)的溝槽。金屬柵極然后形成在溝槽中。金屬柵極可包括柵極介電層、功函數(shù)層、保護層、填充層和/或其他合適的層。包括在金屬柵極中的功函數(shù)金屬層可以是η型或P型功函數(shù)層。示例性P型功函數(shù)金屬包括TiN、TaN、Ru、Mo、Al、WN、ZrSi2、MoSi2、TaSi2、NiSi2、WN、其他合適的 η 型功函數(shù)材料或它們的組合。示例性 η 型功函數(shù)金屬包括 T1、Ag、TaAl、TaAlC, TiAlN, TaC, TaCN, TaSiN、Mn、Zr、其他合適的η型功函數(shù)材料或它們的組合。功函數(shù)層可以包括多層。功函數(shù)層可通過CVD、PVD和/或其他合適的工藝來沉積。金屬柵極結(jié)構(gòu)的介電層可包括高k介電層，諸如氧化鉿(HfO2)?？蛇x地，高k介電層可任選地包括其他高k電介質(zhì)，諸如Ti02、HfZr0、Ta203、HfSi04、ZrO2, ZrSiO2、它們的組合或其他合適的材料。介電層可通過ALD和/或其他合適的方法來形成。
[0047]金屬柵極結(jié)構(gòu)的填充層可以包括Al、W、或Cu和/或其他合適的材料。填充金屬可通過CVD、PVD、噴鍍和/或其他合適的工藝形成。填充金屬可以沉積在功函數(shù)金屬層之上，從而填充在溝槽或開口的其余部分中。
[0048]參考圖9和圖10的實例，柵極結(jié)構(gòu)208被金屬柵極結(jié)構(gòu)902代替(整體或部分)。金屬柵極結(jié)構(gòu)902包括與柵極結(jié)構(gòu)208相同的尺寸(例如，形成在通過去除柵極結(jié)構(gòu)208所產(chǎn)生的溝槽中)。從而，金屬柵極結(jié)構(gòu)902包括以上參考圖6論述的非正交部件。換句話說，金屬柵極結(jié)構(gòu)902具有非正交或傾斜的區(qū)段。
[0049]然后，方法100進行至框114，其中，在襯底上形成包括多個接觸元件的接觸層。接觸層包括連接兩個柵極結(jié)構(gòu)(例如，通過以上參考框106描述的正交或傾斜切割提供的柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段)的互連結(jié)構(gòu)。
[0050]在一個實施例中，在金屬柵極結(jié)構(gòu)上和/或之上的襯底上首先形成層間介電(ILD)層。ILD層可包括介電材料，諸如四乙基原硅酸鹽(TEOS)氧化物、非摻雜硅酸玻璃或摻雜氧化硅，諸如硼磷硅玻璃(BPSG)、熔融硅玻璃(FSG)、磷硅酸玻璃(PSG)、摻硼硅玻璃(BSG)和/或其他合適的介電材料。ILD層可通過PECVD工藝或其他合適的沉積技術(shù)沉積。ILD層可以與以上參考框112描述的介電層相同或不同地組成。
[0051]然后，形成到襯底上的一個或多個部件的接觸元件。接觸元件還可以提供到以下描述的多層互連(MLI)的一個或多個互連層以及晶體管部件的互連件。接觸元件可以包括鎢或其他合適的導(dǎo)電元件。接觸元件可以通過在ILD層中蝕刻溝槽或開口并且用導(dǎo)電材料填充溝槽以形成通孔或插塞而形成。通孔或插塞可以接觸諸如源極/漏極區(qū)和/或柵極結(jié)構(gòu)(例如，金屬柵極結(jié)構(gòu))的部件。接觸元件可以被提供給源極/漏極的硅化物區(qū)或其他部件。這樣的接觸元件可以稱為接觸插塞或簡單稱為插塞。
[0052]在一個實施例中，方法100的器件的接觸層包括接觸元件和非正交切割柵極結(jié)構(gòu)元件的區(qū)段之間的互連結(jié)構(gòu)。因此，在半導(dǎo)體器件的接觸層(或級)上提供柵極結(jié)構(gòu)元件的區(qū)段之間的互連件。換句話說，互連件與接觸件(例如，到柵極結(jié)構(gòu)元件的接觸件)共面。接觸層中的互連件可以是非正交或非直線的線性連接。在一個實施例中，互連件可以是連接相鄰柵極結(jié)構(gòu)的傾斜或橫向互連。在一個實施例中，互連件可以使用包括那些平行并且橫貫柵極結(jié)構(gòu)長度的多條線段來連接相鄰的柵極結(jié)構(gòu)。在諸如頂面的柵極結(jié)構(gòu)的多個部分上可以形成互連件。例如，可以在柵電極的頂面上、間隔元件的頂面上、柵極結(jié)構(gòu)中的金屬層的頂面上和/或以下描述的圖11至圖14的實施例中所示的其他合適層上形成互連件。
[0053]參考圖11和圖12的實例，示出連接?xùn)艠O結(jié)構(gòu)902a和902b的接觸級互連1102。接觸級互連1102提供柵極結(jié)構(gòu)902a和902b之間的物理和電連接。接觸級互連1102包括在柵極結(jié)構(gòu)元件902的長度上延伸并與柵極結(jié)構(gòu)元件902的長度平行的兩個區(qū)段1104，并且進一步包括基本橫貫或垂直于柵極結(jié)構(gòu)元件902的長度延伸的橫向區(qū)段1106。
[0054]接觸級互連1102與提供給柵極結(jié)構(gòu)元件902的接觸元件(或插塞)1108共面。接觸級互連1102與提供給襯底202 (例如，源極/漏極區(qū))的接觸元件(或插塞)1110共面。[0055]參考圖13和圖14的實例，示出了連接?xùn)艠O結(jié)構(gòu)902a和902b的接觸級互連1302。接觸級互連1032提供柵極結(jié)構(gòu)902a和902b之間的物理和電連接。接觸級互連1302基本橫貫柵極結(jié)構(gòu)兀件902的長度延伸。
[0056]接觸級互連1302與提供給柵極結(jié)構(gòu)元件902的接觸元件(或插塞)1108共面。接觸級互連1302與提供給襯底202 (例如，源極/漏極區(qū))的接觸元件(或插塞)1110共面。
[0057]然后，方法100進行至框116，其中在襯底上形成多層互連(MLI)結(jié)構(gòu)。MLI結(jié)構(gòu)包括橫向堆疊的多條導(dǎo)電(金屬)線，通孔插入層中并連接各層。導(dǎo)線通常稱為金屬1、金屬2等。MLI結(jié)構(gòu)可以包括插入導(dǎo)電層的多個ILD層。
[0058]總之，本文公開的方法和器件提供了半導(dǎo)體器件及其制造方法，其提供了非正交元件。如此，本公開的實施例提供了超越現(xiàn)有器件的多個優(yōu)點。本公開的多個方面的優(yōu)點包括相對于布局空間高效且有效的方式提供相鄰柵極結(jié)構(gòu)之間的水平互連。例如，柵極結(jié)構(gòu)本身的水平圖案化(例如，在柵極水平處連接908a和908b)可能很難實現(xiàn)收縮幾何尺寸。例如，間隔工藝(spacer process)不能保持水平互連。從而，本公開提供了具有提供水平連接而沒有或具有對間隔工藝的最小影響的布局的器件和方法。一些實施例的優(yōu)點的另一個實例在于，當(dāng)襯底的有源區(qū)之間的距離(例如，204之間的距離)隨著減小技術(shù)節(jié)點而減小時，與單獨蝕刻每個柵極結(jié)構(gòu)相反，可以執(zhí)行一個傾斜切割(例如，蝕刻工藝/掩膜)。參見圖4，允許單次但是多個柵極結(jié)構(gòu)208。單次切割可以節(jié)省工藝時間和/或器件面積。
[0059]應(yīng)該理解，本文公開的不同實施例提供了不同公開內(nèi)容，并且它們可以在不脫離本公開的精神和范圍的情況下，在此作出多種改變、替換和更改。作為實例，雖然本公開和方法100的實施例包括替換柵極金屬柵極工藝，但本公開可以應(yīng)用于包括具有多晶硅柵極結(jié)構(gòu)的其他方法和器件類型。
[0060]因此，在一個實施例中提供了半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體器件包括第一柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段和共線的第二柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段以及第三柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段和共線的第四柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段?；ミB結(jié)構(gòu)從第一柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段延伸到第四柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段?；ミB結(jié)構(gòu)設(shè)置在第一柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段和第四柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段之上。
[0061]在又一實施例中，互連結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在第一柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段上的第一部分和設(shè)置在第四柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段上的第二部分。第一和第二部分可以基本平行?；ミB結(jié)構(gòu)的第三部分連接第一和第二部分，并且基本垂直于第一和第二部分。接觸插塞可以與互連結(jié)構(gòu)共面，互連結(jié)構(gòu)例如形成在如接觸元件的半導(dǎo)體器件的相同“層”(例如，下層金屬I)上。類似于接觸插塞，互連結(jié)構(gòu)可以包括鎢或其他導(dǎo)電材料。
[0062]在實施例中，半導(dǎo)體器件包括在柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段的側(cè)壁上形成的間隔元件；互連結(jié)構(gòu)可以設(shè)置在間隔元件的頂面上。
[0063]在半導(dǎo)體器件的實施例中，第一柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段相對于第三柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段非正交，使得從第一柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段的第一端到第三柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段的第一段繪制的假想線相對于第一柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段的側(cè)壁非正交。參見圖6。
[0064]在本文公開的另一個實施例中，一種半導(dǎo)體器件包括設(shè)置在襯底上的第一柵極結(jié)構(gòu)、第二相鄰柵極結(jié)構(gòu)以及第三柵極結(jié)構(gòu)。互連結(jié)構(gòu)在第二柵極結(jié)構(gòu)和第三柵極結(jié)構(gòu)之間。第三柵極結(jié)構(gòu)可以與第一柵極結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)并且與其相距第一距離，并且第三柵極結(jié)構(gòu)可以平行于第二柵極結(jié)構(gòu)。第一柵極結(jié)構(gòu)可以相對于第二柵極結(jié)構(gòu)非正交地設(shè)置。例如，第一柵極結(jié)構(gòu)可以相對于第二柵極結(jié)構(gòu)非正交，使得從第一柵極結(jié)構(gòu)的第一端到第二柵極結(jié)構(gòu)的第一端繪制的假想線相對于第一和第二柵極結(jié)構(gòu)中的至少一個的側(cè)壁非正交。柵極結(jié)構(gòu)的各個第一端可以設(shè)置在隔離區(qū)(例如，STI)上。在一個實施例中，第一柵極結(jié)構(gòu)的端部相對于第一柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁非正交。
[0065]如上所述，在器件的又一實施例中，互連可以與延伸通過第二柵極結(jié)構(gòu)和第三柵極結(jié)構(gòu)的平面(例如，側(cè)面)不共面?；ミB結(jié)構(gòu)可以與連接至第一柵極結(jié)構(gòu)的接觸件共面。在實施例中，在器件中提供與第二柵極結(jié)構(gòu)共線并且與第二柵極結(jié)構(gòu)相距第二距離的第四柵極結(jié)構(gòu)。第一距離和第二距離可以基本相等，盡管第三柵極結(jié)構(gòu)和第一柵極結(jié)構(gòu)之間的相關(guān)空間以及第四柵極結(jié)構(gòu)和第二柵極結(jié)構(gòu)之間的相關(guān)空間可以在平行于第一柵極結(jié)構(gòu)的長度的方向上相互偏移。
[0066]在另一個實施例中，一種半導(dǎo)體制造的方法包括:在半導(dǎo)體襯底上形成第一柵極結(jié)構(gòu)和第二柵極結(jié)構(gòu)；以及同時切割第一柵極結(jié)構(gòu)和第二柵極結(jié)構(gòu)。(切割可以由光刻工藝和柵極結(jié)構(gòu)的蝕刻限定)。第一柵極結(jié)構(gòu)被切割以形成第一柵極區(qū)段和第二柵極區(qū)段，并且第二柵極結(jié)構(gòu)被切割以形成第三區(qū)段和第四區(qū)段。切割包括執(zhí)行第一柵極結(jié)構(gòu)和第二柵極結(jié)構(gòu)的傾斜切割(例如，相對于第一柵極結(jié)構(gòu)的長度呈45度)。
[0067]在又一實施例中，柵極結(jié)構(gòu)可以通過以下工藝形成:形成介電層；在介電層上形成多晶硅層；以及圖案化介電層和多晶硅層以提供第一柵極結(jié)構(gòu)和第二柵極結(jié)構(gòu)。
[0068]在實施例中，方法繼續(xù)包括:通過在第二區(qū)段和第三區(qū)段上形成導(dǎo)電材料，形成連接第一柵極結(jié)構(gòu)的區(qū)段和第二柵極結(jié)構(gòu)的區(qū)段的互連結(jié)構(gòu)。第一和第二柵極結(jié)構(gòu)的區(qū)段通過切割工藝形成?；ミB結(jié)構(gòu)可以與連接至第一柵極結(jié)構(gòu)的接觸插塞同時形成。互連結(jié)構(gòu)可以形成在第一和第二柵極結(jié)構(gòu)的區(qū)段上，例如形成在柵電極的頂面上、隔離元件的頂面上、柵極結(jié)構(gòu)中的金屬層的頂面上和/或其他合適的層上。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體器件，包括: 第一柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段和共線的第二柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段； 第三柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段和共線的第四柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段；以及 互連結(jié)構(gòu)，從所述第一柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段延伸到所述第四柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段，其中，所述互連結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述第一柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段和所述第四柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段之上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述互連結(jié)構(gòu)包括: 第一部分，設(shè)置在所述第一柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段上； 第二部分，設(shè)置在所述第四柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段上，其中，所述第一部分和所述第二部分基本平行；以及 第三部分，連接所述第一部分和所述第二部分，其中，所述第三部分基本垂直于所述第一部分和所述第二部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，進一步包括: 與所述互連結(jié)構(gòu)共面的接觸插塞。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，進一步包括: 間隔元件，形成在所述第一柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段和所述第四柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段的側(cè)壁上，其中，所述互連結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述間隔元件的頂面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述第一柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段相對于所述第三柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段非正交，使得從所述第一柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段的第一端到所述第三柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段的第一端繪制的假想線相對于所述第一柵極結(jié)構(gòu)區(qū)段的側(cè)壁非正交。
6.一種半導(dǎo)體器件，包括: 襯底； 第一柵極結(jié)構(gòu)，設(shè)置在所述襯底上； 第二柵極結(jié)構(gòu)，設(shè)置在所述襯底上與所述第一柵極結(jié)構(gòu)相鄰并且平行于所述第一柵極結(jié)構(gòu)，其中，所述第一柵極結(jié)構(gòu)相對于所述第二柵極結(jié)構(gòu)非正交地設(shè)置； 第三柵極結(jié)構(gòu)，與所述第一柵極結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)并且與所述第一柵極結(jié)構(gòu)相距第一距離，其中，所述第三柵極結(jié)構(gòu)平行于所述第二柵極結(jié)構(gòu)；以及 互連結(jié)構(gòu)，位于所述第二柵極結(jié)構(gòu)和所述第三柵極結(jié)構(gòu)之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第一柵極結(jié)構(gòu)相對于所述第二柵極結(jié)構(gòu)非正交，使得從所述第一柵極結(jié)構(gòu)的第一端到所述第二柵極結(jié)構(gòu)的第一端繪制的假想線相對于所述第一柵極結(jié)構(gòu)和所述第二柵極結(jié)構(gòu)中的至少一個的側(cè)壁非正交。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第一柵極結(jié)構(gòu)的第一端相對于所述第一柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁非正交。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，進一步包括: 第四柵極結(jié)構(gòu)，與所述第二柵極結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)并且與所述第二柵極結(jié)構(gòu)相距第二距離。
10.一種半導(dǎo)體制造的方法，包括: 在半導(dǎo)體襯底上形成第一柵極結(jié)構(gòu)和第二柵極結(jié)構(gòu)；以及 同時切割所述第一柵極結(jié)構(gòu)和所述第二柵極結(jié)構(gòu)，其中，所述第一柵極結(jié)構(gòu)被切割以形成第一區(qū)段和第二區(qū)段，并且所述第二柵極結(jié)構(gòu)被切割以形成第三區(qū)段和第四區(qū)段，其中，切割包括執(zhí)行所述第一柵極結(jié)構(gòu)和所述第二柵極結(jié)構(gòu)的傾斜切割。
【文檔編號】H01L29/423GK103456774SQ201210382566
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月1日
【發(fā)明者】劉家助, 葉曉謙, 吳宏展, 陳桂順 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司