相關(guān)申請

本申請要求于2015年12月17日提交的美國臨時(shí)申請?zhí)?2/269,046的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。

本發(fā)明的實(shí)施例總體涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，更具體地，涉及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體器件用于各種電子應(yīng)用中，諸如個人電腦、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)和其它電子設(shè)備。半導(dǎo)體工業(yè)通過不斷減小最小特征尺寸來持續(xù)地改進(jìn)各種電子組件(例如，晶體管、二極管、電阻器、電容器等)的集成度，這允許更多的組件集成到給定的區(qū)域中。

集成電路中的“互連件”一詞意味著連接各種電子組件的導(dǎo)線。除了在接觸區(qū)域上，互連導(dǎo)線通過絕緣層與襯底分隔開。隨著部件密度的增加，互連結(jié)構(gòu)的導(dǎo)線的寬度和導(dǎo)線之間的間隔也按比例變小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括：襯底；至少一個第一柵極結(jié)構(gòu)，存在于所述襯底上；至少一個第一間隔件，存在于所述第一柵極結(jié)構(gòu)的至少一個側(cè)壁上；至少一個源漏結(jié)構(gòu)，鄰近于所述第一間隔件；至少一個第一介電層，至少存在于所述第一柵極結(jié)構(gòu)上并且在所述第一介電層中具有開口，其中，所述源漏結(jié)構(gòu)至少通過所述開口暴露；至少一個導(dǎo)體，電連接至所述源漏結(jié)構(gòu)，其中，所述導(dǎo)體具有位于所述第一介電層的所述開口中的上部和位于所述上部與所述源漏結(jié)構(gòu)之間的下部；以及至少一個保護(hù)層，至少存在于所述導(dǎo)體的所述下部與所述第一間隔件之間以及所述導(dǎo)體的所述上部與所述源漏結(jié)構(gòu)之間。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括：襯底；至少一個柵極結(jié)構(gòu)，存在于所述襯底上；至少一個間隔件，存在于所述柵極結(jié)構(gòu)的至少一個側(cè)壁上；至少一個源漏結(jié)構(gòu)，鄰近于所述間隔件；至少一個底部導(dǎo)體，電連接至所述源漏結(jié)構(gòu)；至少一個保護(hù)層，存在于所述底部導(dǎo)體與所述間隔件之間；至少一個第一介電層，至少存在于所述柵極結(jié)構(gòu)上并且所述第一介電層具有開口，其中，所述底部導(dǎo)體通過所述開口至少部分暴露；以及至少一個上部導(dǎo)體，通過所述第一介電層的所述開口電連接至所述底部導(dǎo)體并且至少覆蓋所述保護(hù)層。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種用于制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括：在至少一個柵極結(jié)構(gòu)和至少一個源漏結(jié)構(gòu)上形成第一介電層；在所述第一介電層中至少部分地形成至少一個凹槽；在所述凹槽的至少一個側(cè)壁上至少形成至少一個保護(hù)層；加深所述凹槽以暴露所述源漏結(jié)構(gòu)；在所述凹槽中形成底部導(dǎo)體，其中，所述底部導(dǎo)體電連接至所述源漏結(jié)構(gòu)；去除所述第一介電層、所述保護(hù)層在所述柵極結(jié)構(gòu)之上的上部以及所述底部導(dǎo)體在所述柵極結(jié)構(gòu)之上的上部；在所述柵極結(jié)構(gòu)和所述底部導(dǎo)體上的形成第二介電層；在所述第二介電層中形成至少一個開口以暴露所述底部導(dǎo)體；以及在所述開口中形成上部導(dǎo)體，其中，所述上部導(dǎo)體電連接至所述底部導(dǎo)體。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，從以下詳細(xì)描述可最佳理解本發(fā)明的各個方面。應(yīng)該指出，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各個部件未按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各個部件的尺寸可以任意地增大或減小。

圖1至圖8是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的處于各個階段的用于制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法的截面圖。

具體實(shí)施方式

以下公開內(nèi)容提供了許多用于實(shí)現(xiàn)所提供主題的不同特征的不同實(shí)施例或?qū)嵗?。下面描述了組件和布置的具體實(shí)例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅僅是實(shí)例，而不旨在限制本發(fā)明。例如，以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接觸形成的實(shí)施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成額外的部件，從而使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實(shí)例。此外，本發(fā)明可在各個實(shí)施例中重復(fù)參考標(biāo)號和/或字符。該重復(fù)是為了簡單和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的各個實(shí)施例和/或配置之間的關(guān)系。

而且，為便于描述，在此可以使用諸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空間相對術(shù)語，以描述如圖所示的一個元件或部件與另一個(或另一些)原件或部件的關(guān)系。除了圖中所示的方位外，空間相對術(shù)語旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。裝置可以以其他方式定向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位上)，而本文使用的空間相對描述符可以同樣地做出相應(yīng)的解釋。

除非上下文中清楚的表明，否則單數(shù)形式的“一”、“一個”和“該”也旨在包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解，當(dāng)在本發(fā)明中使用術(shù)語“包括”和/或“包含”，或“包括”和/或“包括”或“具有”和/或“有”時(shí)，指定說明的部件、區(qū)域、整數(shù)、步驟、操作、元件、和/或組件的存在，但不排除附加的一個或多個其他部件、區(qū)域、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組的存在。

應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)將一個元件稱為位于另一元件“上”時(shí)，該元件可以直接位于另一元件上或者在該元件和另一元件之間可以存在插入的元件。相反，當(dāng)將一個元件稱為直接位于另一元件“上”時(shí)，則不存在插入元件。如此處使用的，術(shù)語“和/或”包括一個或多個所列舉的相關(guān)項(xiàng)的任何和所有組合。

除非另有限定，此處使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語)具有與本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員通常理解的相同的意義。這將進(jìn)一步理解，諸如在通常使用的詞典中限定的那些，應(yīng)該解釋為具有與相關(guān)領(lǐng)域和本發(fā)明的上下文中它們的意義一致的意義，并且除非此處清楚的限定，否則將不被解釋為理想化或過于正式的意義。

圖1至圖8是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法在不同階段的截面圖。

參照圖1。形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括襯底110、柵極結(jié)構(gòu)121和123以及至少一個源漏(sourcedrain)結(jié)構(gòu)130。柵極結(jié)構(gòu)121和123分別存在于襯底10上。源漏結(jié)構(gòu)130存在于襯底10上并且鄰近柵極結(jié)構(gòu)121和123。換句話說，源漏結(jié)構(gòu)130存在于柵極結(jié)構(gòu)121與123之間。應(yīng)該注意，柵極結(jié)構(gòu)121和123的數(shù)量和源漏結(jié)構(gòu)130的數(shù)量是說明性的并且不限制本發(fā)明的各個實(shí)施例。本領(lǐng)域中技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況選擇柵極結(jié)構(gòu)121和123以及源漏結(jié)構(gòu)130的合適的數(shù)量。

在一些實(shí)施例中，襯底110可以由半導(dǎo)材料制成并且可以包括其中的例如漸變層或埋氧化物。在一些實(shí)施例中，襯底110包括未摻雜或摻雜(例如，p-型、n-型或它們的組合)的塊狀硅。可以使用適用于半導(dǎo)體器件形成的其它材料。例如，鍺、石英、藍(lán)寶石和玻璃可選擇用于襯底110?？蛇x地，襯底110可以是絕緣體上半導(dǎo)體(soi)或多層結(jié)構(gòu)的有源層，諸如在塊狀硅層上形成的硅鍺層。

在一些實(shí)施例中，柵極介電層、擴(kuò)散阻擋層、金屬層、阻擋層、潤濕層和填充金屬的至少一個疊層形成了柵極結(jié)構(gòu)121和123中的至少一個。換句話說，柵極結(jié)構(gòu)121和123中的至少一個可以包括柵極介電層、擴(kuò)散阻擋層、金屬層、阻擋層、潤濕層和填充金屬的疊層。

在一些實(shí)施例中，柵極介電層包括為介電層的界面層(il，柵極介電層的下部)。在一些實(shí)施例中，il包括諸如氧化硅層的氧化物層，可通過對襯底110的熱氧化、化學(xué)氧化或沉積步驟來形成氧化物層。柵極介電層還可以包括高k介電層(柵極介電層的上部)，該高k介電層包括諸如氧化鉿、氧化鑭、氧化鋁或它們的組合的高k介電材料。高k介電材料的介電常數(shù)(k值)高于約3.9，并且可以高于約7，并且有時(shí)高達(dá)約21或更高。高k介電層位于il上面并且可以接觸il。

在一些實(shí)施例中，擴(kuò)散阻擋層包括tin、tan或它們的組合。例如，擴(kuò)散阻擋層可以包括tin層(擴(kuò)散阻擋層的下部)和位于tin層上方的tan層(擴(kuò)散阻擋層的上部)。

當(dāng)柵極結(jié)構(gòu)121和123中的一個形成n-型金屬氧化物半導(dǎo)體(mos)器件時(shí)，金屬層與擴(kuò)散阻擋層接觸。例如，在擴(kuò)散阻擋層包括tin層和tan層的實(shí)施例中，金屬層可以與tan層物理接觸。在柵極結(jié)構(gòu)121和123中的一個形成p-型mos器件的可選實(shí)施例中，附加的tin層形成在tan層和上面的金屬層之間并且與tan層(擴(kuò)散阻擋層中的)和上面的金屬層接觸。附加的tin層提供了適用于pmos器件的功函，該功函高于硅的價(jià)帶和導(dǎo)帶中間的中間禁帶功函(約4.5ev)。高于中間禁帶功函的功函稱為p-功函，并且具有p-功函的相應(yīng)的金屬稱為p-金屬。

金屬層提供適用于nmos器件的功函，該功函低于中間禁帶功函。低于中間禁帶功函的功函稱為n-功函，并且具有n-功函的相應(yīng)的金屬可以稱為n-金屬。在一些實(shí)施例中，金屬層是具有低于約4.3ev的功函的n-金屬。金屬層的功函也可以在約3.8ev至約4.6ev的范圍內(nèi)。根據(jù)一些實(shí)施例，金屬層可以包括鈦鋁(tial)(可以包括、不含或基本不含其它元素)?？梢酝ㄟ^物理汽相沉積(pvd)實(shí)現(xiàn)金屬層的形成。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，金屬層在室溫(例如，從約20℃至約25℃)下形成。在可選實(shí)施例中，金屬層在高于室溫的升高的溫度(例如，高于約200℃)下形成。

在一些實(shí)施例中，阻擋層可以包括tin?？梢允褂迷訉映练e(ald)形成阻擋層。

潤濕層具有粘附(或潤濕)隨后在填充金屬的回流期間形成的填充金屬的能力。在一些實(shí)施例中，潤濕層是使用原子層沉積(ald)或化學(xué)汽相沉積(cvd)形成的鈷層。

填充金屬可以包括還可以使用物理汽相沉積(pvd)、化學(xué)汽相沉積(cvd)等形成的鋁、鋁合金(例如，鈦鋁)、鎢或銅?？梢曰亓魈畛浣饘?。潤濕層的形成改進(jìn)了填充金屬對下面各層的潤濕。

可以通過將雜質(zhì)摻雜至至少一個有源半導(dǎo)體鰭來形成源漏結(jié)構(gòu)130，該有源半導(dǎo)體鰭例如通過使用光刻技術(shù)圖案化和蝕刻襯底110來形成。在最終的mos器件是nmos器件的一些實(shí)施例中，諸如磷或砷的n-型雜質(zhì)可以摻雜在源漏結(jié)構(gòu)130中。在最終的mos器件是pmos器件的其它一些實(shí)施例中，諸如硼或bf2的p-型雜質(zhì)可以摻雜在源漏結(jié)構(gòu)130中。

可選地，例如，可以通過外延生長形成源漏結(jié)構(gòu)130。在這些實(shí)施例中，源漏結(jié)構(gòu)130可以用作源漏應(yīng)力源以增強(qiáng)半導(dǎo)體器件的載流子遷移率和器件性能?？梢允褂醚h(huán)沉積和蝕刻(cde)工藝形成源漏結(jié)構(gòu)130。cde工藝包括外延沉積/部分蝕刻工藝并且重復(fù)外延沉積/部分蝕刻工藝至少一次。

在最終的mos器件是nmos器件的一些實(shí)施例中，源漏結(jié)構(gòu)130可以是n-型外延結(jié)構(gòu)。在最終的mos器件是pmos器件的一些實(shí)施例中，源漏結(jié)構(gòu)130可以是p-型外延結(jié)構(gòu)。n-型外延結(jié)構(gòu)可以由sip、sic、sipc、si、iii-v化合物半導(dǎo)體材料或它們的組合制成，而p-型外延結(jié)構(gòu)可以由sige、sigec、ge、si、iii-v化合物半導(dǎo)體材料或它們的組合制成。在n-型外延結(jié)構(gòu)的形成期間，可以隨著外延的進(jìn)行來摻雜諸如磷或砷的n型雜質(zhì)。例如，當(dāng)n-型外延結(jié)構(gòu)包括sip或sic時(shí)，摻雜n-型雜質(zhì)。此外，在p-型外延結(jié)構(gòu)的形成期間，可以隨著外延的進(jìn)行來摻雜諸如硼或bf2的p型雜質(zhì)。例如，當(dāng)p-型外延結(jié)構(gòu)包括sige時(shí)，摻雜p-型雜質(zhì)。外延工藝包括cvd沉積技術(shù)(例如，汽相外延(vpe)和/或超高真空cvd(uhv-cvd))、分子束外延和/或其它合適的工藝。源漏結(jié)構(gòu)130可以是原位摻雜。如果源漏結(jié)構(gòu)130不是原位摻雜，則實(shí)施第二注入工藝(即，結(jié)注入工藝)以摻雜源漏結(jié)構(gòu)130?？梢詫?shí)施一次或多次退火工藝以活化源漏結(jié)構(gòu)130。退火工藝包括快速熱退火(rta)和/或激光退火工藝。

此外，間隔件141存在于柵極結(jié)構(gòu)121的側(cè)壁上，并且間隔件143存在于柵極結(jié)構(gòu)123的側(cè)壁上。在一些實(shí)施例中，間隔件141和143中的至少一個包括一層或多層，包括氮化硅、氮氧化硅、氧化硅或其它介電材料。可用的形成方法包括等離子體增強(qiáng)的化學(xué)汽相沉積(pecvd)、低壓化學(xué)汽相沉積(lpcvd)、次大氣壓化學(xué)汽相沉積(sacvd)和其它沉積方法。

此外，硬掩模層145存在于柵極結(jié)構(gòu)121的頂面上，并且硬掩模層147存在于柵極結(jié)構(gòu)123的頂面上。硬掩模層145和147可以包括例如氮化硅等?？梢允褂没瘜W(xué)汽相沉積(cvd)、物理汽相沉積(pvd)、原子層沉積(ald)、其它合適的工藝或它們的組合形成硬掩模層145和147。

之后，在柵極結(jié)構(gòu)121和123以及源漏結(jié)構(gòu)130上形成介電層150。介電層150是層間介電(ild)層。介電層150由介電材料(諸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或它們的組合)制成。在一些實(shí)施例中，介電層150由低k介電材料制成以改進(jìn)電阻-電容(rc)延遲。低k介電材料的介電常數(shù)低于二氧化硅(sio2)的介電常數(shù)。一種減少介電材料的介電常數(shù)的方法是引入碳(c)原子或氟(f)原子。例如，在sio2(k＝3.9)中，引入c原子以形成氫化的摻碳氧化硅(sicoh)(k介于2.7和3.3之間)以及引入f原子以形成氟硅酸鹽玻璃(fsg)(k介于3.5和3.9之間)減小了sio2的介電常數(shù)。在一些實(shí)施例中，例如，低k介電材料是摻雜納米孔碳的氧化物(cdo)、黑金剛石(bd)、苯并環(huán)丁烯(bcb)基聚合物、芳香族(烴)熱固性聚合物(atp)、氫倍半硅氧烷(hsq)、甲基倍半硅氧烷(msq)、聚芳醚(pae)、摻雜氮的類金剛石碳(dlc)或它們的組合。例如，通過化學(xué)汽相沉積(cvd)、旋涂或它們的組合形成介電層150。

參照圖2，在介電層150中至少部分地形成凹槽151以暴露間隔件141和143的至少一個的至少一部分，而介電層150的一部分(介電層150d)留在源漏結(jié)構(gòu)130上，其中，源漏結(jié)構(gòu)130上的介電層150d鄰近間隔件141和143并且存在于間隔件141與143之間。通過光刻和蝕刻工藝形成凹槽151。光刻和蝕刻工藝包括施加光刻膠、曝光、顯影、蝕刻和去除光刻膠。例如，通過旋涂將光刻膠施加至介電層150。之后，預(yù)烘烤光刻膠以驅(qū)除過量的光刻膠溶劑。在預(yù)烘烤之后，將光刻膠曝露于強(qiáng)光的圖案。

例如，強(qiáng)光是波長為約436nm的g線、波長為約365nm的i線、波長為約248nm的氟化氪(krf)準(zhǔn)分子激光、波長為約193nm的氟化氬(arf)準(zhǔn)分子激光、波長為約157nm的氟化物(f2)準(zhǔn)分子激光或它們的組合。在曝光期間，曝光工具的最終透鏡與光刻膠表面之間的間隔可以由折射系數(shù)大于1的液體介質(zhì)填充，以增強(qiáng)光刻分辨率。暴露于光引起化學(xué)變化，該化學(xué)變化使得一些光刻膠溶于顯影劑。

之后，在顯影之前可以實(shí)施曝光后烘烤(peb)以有助于減少由入射光的相消和相長干涉圖案而引起的駐波現(xiàn)象。之后，將顯影劑施加至光刻膠以去除光刻膠中可溶于顯影劑的一些。之后，硬烘剩余的光刻膠以固化剩余的光刻膠。

蝕刻介電層150的未由剩余的光刻膠保護(hù)的的至少一部分以形成凹槽151。介電層150的蝕刻可以是干蝕刻，諸如反應(yīng)離子蝕刻(rie)、等離子體增強(qiáng)(pe)蝕刻或電感耦合等離子體(icp)蝕刻。在一些實(shí)施例中，當(dāng)介電層150由氧化硅制成時(shí)，氟基rie可以用于形成凹槽151。例如，用于干蝕刻介電層150的氣體蝕刻劑是cf4/o2。

在形成凹槽151之后，例如通過等離子體灰化、剝離或它們的組合從介電層150處去除光刻膠。等離子體灰化使用等離子體源以產(chǎn)生諸如氧或氟的單原子活性物質(zhì)?；钚晕镔|(zhì)與光刻膠結(jié)合以形成用真空泵去除的灰。剝離使用諸如丙酮或苯酚溶劑的光刻膠剝離劑以從介電層150處去除光刻膠。

參照圖3。在介電層150的位于柵極結(jié)構(gòu)121和123上或之上(或硬掩模層145和147上或之上)的部分(介電層150u)的頂面上、凹槽151的至少一個側(cè)壁(即，介電層150u的至少一個側(cè)壁和暴露的間隔件141和143的至少一部分)以及凹槽151的底面(即，介電層150d的頂面)上形成保護(hù)層160。例如，保護(hù)層160可以包括氮化硅、氮氧化硅等。在一些實(shí)施例中，保護(hù)層160和介電層150由不同的材料制成。可以使用原子層沉積(ald)、其它合適的工藝或它們的組合形成保護(hù)層160。

如圖3和圖4所示，實(shí)施各向異性蝕刻以去除保護(hù)層160的在介電層150u的頂面上的至少一部分、保護(hù)層160的在凹槽151的底面上(即，介電層150d的頂面上)的至少一部分以及介電層150d的一部分，而殘留的保護(hù)層160和殘留的介電層150d的一部分部分仍覆蓋凹槽151的側(cè)壁(即，介電層150d的側(cè)壁以及間隔件141和143的側(cè)壁)，并且殘留的介電層150d的一部分存在于保護(hù)層160與源漏結(jié)構(gòu)130之間。因此，加深了凹槽151，并且源漏結(jié)構(gòu)130被加深的凹槽151暴露。在一些實(shí)施例中，各向異性蝕刻可以是干蝕刻，諸如反應(yīng)離子蝕刻(rie)、等離子體增強(qiáng)(pe)蝕刻或電感耦合等離子體(icp)蝕刻。

參照圖4和圖5。導(dǎo)電層170過填充凹槽151，從而使得在凹槽151中形成底部導(dǎo)體171并且底部導(dǎo)體171電連接至源漏結(jié)構(gòu)130。導(dǎo)電層170由金屬(諸如銅(cu)、鋁(al)、鎢(w)、鎳(ni)、鈷(co)、鈦(ti)、鉑(pt)、鉭(ta)或它們的組合)制成。例如，通過電化學(xué)沉積、物理汽相沉積(pvd)、化學(xué)汽相沉積(cvd)或它們的組合形成導(dǎo)電層170。

之后，通過去除工藝去除介電層150u、保護(hù)層160的上部(保護(hù)層160的上部的高度大于柵極結(jié)構(gòu)121和123的高度以及硬掩模層145和147的高度)、以及包括底部導(dǎo)體171的上部的導(dǎo)電層170的上部(導(dǎo)電層170的上部的高度大于柵極結(jié)構(gòu)121和123的高度以及硬掩模層145和147的高度)。在一些實(shí)施例中，通過化學(xué)機(jī)械拋光(cmp)工藝去除過載的介電層150u、保護(hù)層160和導(dǎo)電層170。在一些實(shí)施例中，例如，當(dāng)導(dǎo)電層170由銅(cu)制成時(shí)，cmp研磨漿由懸浮磨料粒子、氧化劑以及腐蝕抑制劑的混合物制成，并且cmp研磨漿是酸性的。兩步cmp工藝可以用于去除過量的介電層150u、保護(hù)層160和導(dǎo)電層170。在第一步中，磨料將去除導(dǎo)電層170而不會破壞介電層150u和保護(hù)層160。在第二步中，將使用二氧化硅磨料去除剩余的介電層150u、保護(hù)層160和導(dǎo)電層170。在cmp工藝之后，保護(hù)層160存在于底部導(dǎo)體171與間隔件141之間以及底部導(dǎo)體171與間隔件143之間。

參照圖6。在柵極結(jié)構(gòu)121和123、保護(hù)層160和底部導(dǎo)體171上形成介電層180。介電層180是層間介電(ild)層。介電層180由介電材料(諸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或它們的組合)制成。在一些實(shí)施例中，介電層180由低k介電材料制成以改進(jìn)電阻-電容(rc)延遲。低k介電材料的介電常數(shù)低于二氧化硅(sio2)的介電常數(shù)。一種減少介電材料的介電常數(shù)的方法是引入碳(c)原子或氟(f)原子。例如，在sio2(k＝3.9)中，引入c原子以形成氫化的摻雜碳的氧化硅(sicoh)(k介于2.7和3.3之間)以及引入f原子以形成氟硅酸鹽玻璃(fsg)(k介于3.5和3.9之間)減小了sio2的介電常數(shù)。在一些實(shí)施例中，例如，低k介電材料是摻雜納米孔碳的氧化物(cdo)、黑鉆石(bd)、苯并環(huán)丁烯(bcb)基聚合物、芳香族(烴)熱固性聚合物(atp)、氫倍半硅氧烷(hsq)、甲基倍半硅氧烷(msq)、聚芳醚(pae)、摻雜氮的類金剛石碳(dlc)或它們的組合。在一些實(shí)施例中，介電層180和介電層150d由基本相同的材料制成。例如，通過化學(xué)汽相沉積(cvd)、旋涂或它們的組合形成介電層180。

之后，如圖7所示，在介電層180中形成開口181以暴露保護(hù)層160的至少一部分和底部導(dǎo)體171的至少一部分。通過光刻和蝕刻工藝形成開口181。在一些實(shí)施例中，在介電層180上方形成光刻膠材料層(未示出)。按照圖案來輻照(或曝光)光刻膠材料層并且使光刻膠材料層顯影以去除光刻膠材料的一部分。剩余的光刻膠材料保護(hù)下面的材料免受隨后工藝步驟(諸如蝕刻)的影響。之后，實(shí)施蝕刻工藝以形成開口181。

在圖8中，導(dǎo)電層190過填充開口181，之后去除在開口181外部的過量導(dǎo)電層190。導(dǎo)電層190由金屬(諸如銅(cu)、鋁(al)、鎢(w)、鎳(ni)、鈷(co)、鈦(ti)、鉑(pt)、鉭(ta)或它們的組合)制成。例如，通過電化學(xué)沉積、物理汽相沉積(pvd)、化學(xué)汽相沉積(cvd)或它們的組合形成導(dǎo)電層190。

通過去除工藝去除在開口181外部的過量導(dǎo)電層190。在一些實(shí)施例中，通過化學(xué)機(jī)械拋光(cmp)工藝去除過載的導(dǎo)電層190。在一些實(shí)施例中，例如，當(dāng)導(dǎo)電層190由銅(cu)制成時(shí)，cmp研磨漿由懸浮磨料粒子、氧化劑以及腐蝕抑制劑的混合物制成，并且cmp研磨漿是酸性的。在cmp工藝之后，在開口181中形成上部導(dǎo)體191(導(dǎo)電層190)。上部導(dǎo)體191電連接至底部導(dǎo)體171，并且上部導(dǎo)體191與開口181的至少一個側(cè)壁直接接觸。

在本發(fā)明的另一方面，提供了半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100包括襯底110、柵極結(jié)構(gòu)121和123、間隔件141和143、至少一個源漏結(jié)構(gòu)130、至少一個介電層180、至少一個導(dǎo)體193和至少一個保護(hù)層160。柵極結(jié)構(gòu)121和123存在于襯底110上。間隔件141存在于柵極結(jié)構(gòu)121的至少一個側(cè)壁上，并且間隔件143存在于柵極結(jié)構(gòu)123的至少一個側(cè)壁上。源漏結(jié)構(gòu)130存在于襯底110上并且鄰近間隔件141和143，并且源漏結(jié)構(gòu)130存在于間隔件141與143之間。介電層180至少存在于柵極結(jié)構(gòu)121和123上并且其中具有開口181，并且源漏結(jié)構(gòu)130至少通過開口181暴露。導(dǎo)體193至少通過開口181電連接至源漏結(jié)構(gòu)130，并且導(dǎo)體193具有位于介電層180的開口181中的上部(即，上部導(dǎo)體191)以及位于導(dǎo)體193的上部與源漏結(jié)構(gòu)130之間的下部(即，下部導(dǎo)體171)。導(dǎo)體193的下部通過開口181至少部分暴露。保護(hù)層160至少存在于導(dǎo)體193的下部與間隔件141之間以及導(dǎo)體193的下部與間隔件143之間，并且保護(hù)層160至少存在于導(dǎo)體193的上部與源漏結(jié)構(gòu)130之間。

具體地，導(dǎo)體193的上部通過開口181電連接至導(dǎo)體193的底部并且至少覆蓋保護(hù)層160。

此外，保護(hù)層160存在于導(dǎo)體193的下部與柵極結(jié)構(gòu)121之間并且存在于導(dǎo)體193的下部與柵極結(jié)構(gòu)123之間。保護(hù)層160沒有存在于導(dǎo)體193的上部與介電層180之間，并且保護(hù)層160沒有存在于開口181中。換句話說，導(dǎo)體193的上部與開口181的至少一個側(cè)壁(即，介電層180的至少一個側(cè)壁)直接接觸。

具體地，間隔件141的一部分存在于柵極結(jié)構(gòu)121與導(dǎo)體193的下部之間，并且間隔件143的一部分存在于柵極結(jié)構(gòu)123與導(dǎo)體193的下部之間。

保護(hù)層160可以由介電材料(諸如氮化硅、氮氧化硅或它們的組合)制成。本發(fā)明的實(shí)施例不限于此。本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用對保護(hù)層160做出適當(dāng)修改。

保護(hù)層160的高度可以在從5nm至2000nm的范圍內(nèi)(即，保護(hù)層160的頂面與底面之間的距離)，并且保護(hù)層160的寬度可以在約至約的范圍內(nèi)(即，保護(hù)層160的兩個表面之間的距離)。本發(fā)明的實(shí)施例不限于此。本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用對保護(hù)層160做出適當(dāng)修改。

半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100還包括介電層150d。介電層150d至少存在于導(dǎo)體193的下部與間隔件141之間以及導(dǎo)體193的下部與間隔件143之間。保護(hù)層160存在于介電層150d之上。也就是說，介電層150d存在于保護(hù)層160與源漏結(jié)構(gòu)130之間。

介電層150d的高度可以在從約5nm至1000nm的范圍內(nèi)(即，介電層150d的頂面與底面之間的距離)，并且介電層150d的寬度可以在約至約的范圍內(nèi)(即，介電層150d的兩個側(cè)表面之間的距離)。本發(fā)明的實(shí)施例不限于此。本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用對介電層150d做出適當(dāng)修改。

半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100還包括存在于柵極結(jié)構(gòu)121的頂面上的硬掩模層145和存在于柵極結(jié)構(gòu)123的頂面上的硬掩模層147。換句話說，硬掩模層145存在于柵極結(jié)構(gòu)121與介電層180之間，并且硬掩模層147存在于柵極結(jié)構(gòu)123與介電層180之間。

源漏結(jié)構(gòu)130可以包括至少一個源漏應(yīng)力源。本發(fā)明的實(shí)施例不限于此。本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用對源漏結(jié)構(gòu)130做出適當(dāng)修改。

保護(hù)層160可以保護(hù)間隔件141和143在加深凹槽151期間免受過蝕刻的影響。因此，在形成導(dǎo)體193之后，導(dǎo)體193的下部(即，底部導(dǎo)體171)可以與柵極結(jié)構(gòu)121和123電隔離而不會引起短路故障和/或漏電流問題。由于保護(hù)層160，器件尺寸可以進(jìn)一步減小而沒有加重光刻和蝕刻工藝的負(fù)擔(dān)(load)上，因此可以改進(jìn)器件性能。此外，可以放寬套刻(overlay)和圖案加載(patternloading)要求。此外，保護(hù)層160可以擴(kuò)大用于形成接觸孔的工藝窗口并且改進(jìn)半導(dǎo)體制造工藝中的在線(in-line)控制。因此，可以改進(jìn)半導(dǎo)體器件的制造中的可靠性和/或產(chǎn)率。

此外，由于導(dǎo)體193的上部(即，上部導(dǎo)體191)和下部在不同的操作中形成，因此導(dǎo)體193的上部可以與開口181的至少一個側(cè)壁直接接觸。換句話說，導(dǎo)體193的上部與介電層180直接接觸。因此，沒有其他組件存在于導(dǎo)體193的上部與介電層180之間，因此導(dǎo)體193的寬度可以更大。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括襯底、至少一個第一柵極結(jié)構(gòu)、至少一個第一間隔件、至少一個源漏結(jié)構(gòu)、至少一個第一介電層、至少一個導(dǎo)體和至少一個保護(hù)層。第一柵極結(jié)構(gòu)存在于襯底上。第一間隔件存在于第一柵極結(jié)構(gòu)的至少一個側(cè)壁上。源漏結(jié)構(gòu)鄰近于第一間隔件。第一介電層至少存在于第一柵極結(jié)構(gòu)上并且其中具有開口，其中，源漏結(jié)構(gòu)至少通過開口暴露。導(dǎo)體電連接至源漏結(jié)構(gòu)，其中，導(dǎo)體具有位于第一介電層的開口中的上部以及位于上部與源漏結(jié)構(gòu)之間的下部。保護(hù)層至少存在于導(dǎo)體的下部與第一間隔件之間以及導(dǎo)體的上部與源漏結(jié)構(gòu)之間。

在一些實(shí)施例中，所述保護(hù)層由氮化硅、氮氧化硅或它們的組合制成。

在一些實(shí)施例中，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還包括：至少一個第二柵極結(jié)構(gòu)，存在于所述襯底上；以及至少一個第二間隔件，存在于所述第二柵極結(jié)構(gòu)的至少一個側(cè)壁上，其中，所述源漏結(jié)構(gòu)存在于所述第一間隔件與所述第二間隔件之間。

在一些實(shí)施例中，所述保護(hù)層還存在于所述導(dǎo)體的所述下部與所述第二間隔件之間。

在一些實(shí)施例中，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還包括：第二介電層，至少存在于所述導(dǎo)體的所述下部與所述第一間隔件之間以及所述保護(hù)層與所述源漏結(jié)構(gòu)之間。

在一些實(shí)施例中，所述保護(hù)層和所述第二介電層由不同的材料制成。

在一些實(shí)施例中，所述第一介電層和所述第二介電層由基本相同的材料制成。

在一些實(shí)施例中，所述保護(hù)層沒有存在于所述導(dǎo)體的上部與所述第一介電層之間。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括襯底、至少一個柵極結(jié)構(gòu)、至少一個間隔件、至少一個源漏結(jié)構(gòu)、至少一個底部導(dǎo)體、至少一個保護(hù)層、至少一個第一介電層和至少一個上部導(dǎo)體。柵極結(jié)構(gòu)存在于襯底上。間隔件存在于柵極結(jié)構(gòu)的至少一個側(cè)壁上。源漏結(jié)構(gòu)鄰近于間隔件。底部導(dǎo)體電連接至源漏結(jié)構(gòu)。保護(hù)層存在于底部導(dǎo)體與間隔件之間。第一介電層至少存在于柵極結(jié)構(gòu)上并且其中具有開口，其中，底部導(dǎo)體通過開口至少部分暴露。上部導(dǎo)體通過第一介電層的開口電連接至底部導(dǎo)體并且至少覆蓋保護(hù)層。

在一些實(shí)施例中，所述保護(hù)層沒有存在于所述第一介電層的所述開口中。

在一些實(shí)施例中，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還包括：第二介電層，存在于所述底部導(dǎo)體與所述間隔件之間，其中，所述保護(hù)層存在于所述第二介電層之上。

在一些實(shí)施例中，所述保護(hù)層和所述第二介電層由不同的材料制成。

在一些實(shí)施例中，所述保護(hù)層由氮化硅、氮氧化硅或它們的組合制成。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，用于制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法包括以下操作。在至少一個柵極結(jié)構(gòu)和至少一個源漏結(jié)構(gòu)上形成第一介電層。在第一介電層中至少部分地形成至少一個凹槽。在凹槽的至少一個側(cè)壁上至少形成至少一個保護(hù)層。加深凹槽以暴露源漏結(jié)構(gòu)。在凹槽中形成底部導(dǎo)體，其中，底部導(dǎo)體電連接至源漏結(jié)構(gòu)。去除第一介電層、保護(hù)層的在柵極結(jié)構(gòu)之上的上部和底部導(dǎo)體的在柵極結(jié)構(gòu)之上的上部。形成位于柵極結(jié)構(gòu)和底部導(dǎo)體上的第二介電層。在第二介電層中形成至少一個開口以暴露底部導(dǎo)體。在開口中形成上部導(dǎo)體，其中，上部導(dǎo)體電連接至底部導(dǎo)體。

在一些實(shí)施例中，加深所述凹槽留下了所述第一介電層在所述凹槽的所述側(cè)壁上的部分。

在一些實(shí)施例中，所述第一介電層的留在所述凹槽的所述側(cè)壁上的所述部分存在于所述保護(hù)層與所述源漏結(jié)構(gòu)之間。

在一些實(shí)施例中，形成所述保護(hù)層還在所述凹槽的底面上形成所述保護(hù)層的部分；以及其中，加深所述凹槽還去除了所述保護(hù)層的位于所述凹槽的所述底面上的所述部分。

在一些實(shí)施例中，通過各向異性蝕刻來加深所述凹槽。

在一些實(shí)施例中，所述保護(hù)層和所述第一介電層由不同的材料制成。

在一些實(shí)施例中，所述保護(hù)層由氮化硅、氮氧化硅或它們的組合制成。

上面概述了若干實(shí)施例的特征，使得本領(lǐng)域人員可以更好地理解本發(fā)明的方面。本領(lǐng)域人員應(yīng)該理解，他們可以容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來設(shè)計(jì)或修改用于實(shí)施與本人所介紹實(shí)施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)勢的其他工藝和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該意識到，這種等同構(gòu)造并不背離本發(fā)明的精神和范圍，并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本文中他們可以做出多種變化、替換以及改變。