本發(fā)明實(shí)施例關(guān)于半導(dǎo)體裝置的形成方法，更特別關(guān)于形成不同深度的通孔。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)已經(jīng)歷快速成長(zhǎng)。集成電路設(shè)計(jì)與材料的技術(shù)進(jìn)展，使每一代的集成電路均比前一代具有更小且更復(fù)雜的電路。在集成電路的演進(jìn)中，功能密度(單位晶片面積所具有的內(nèi)連線裝置數(shù)目)通常隨著幾何尺寸(如最小構(gòu)件或線路)減少而增加。

在小尺寸世代中，由于裝置尺寸越來(lái)越小且晶體管密度越來(lái)越大，金屬內(nèi)連線對(duì)金屬柵極以及金屬對(duì)主動(dòng)區(qū)的通孔越來(lái)越關(guān)鍵。上述領(lǐng)域需要改良。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明一實(shí)施例提供的半導(dǎo)體裝置的形成方法，包括：沉積蝕刻停止層于基板上；圖案化蝕刻停止層，使圖案化的蝕刻停止層覆蓋第一區(qū)的基板，且圖案化的蝕刻停止層的開口露出第二區(qū)的基板；沉積第一介電層于第一區(qū)中的蝕刻停止層上以及第二區(qū)中的基板上；圖案化第一介電層，以形成第一溝槽穿過(guò)第一區(qū)中的第一介電層，且第一溝槽露出蝕刻停止層；形成金屬結(jié)構(gòu)于第一溝槽中；沉積第二介電層于第一區(qū)中的金屬結(jié)構(gòu)上以及第二區(qū)中的第一介電層上；以及進(jìn)行圖案化工藝，以形成第二溝槽穿過(guò)第一區(qū)中的第二介電層，并形成第三溝槽穿過(guò)第二區(qū)中的第二介電層與第一介電層，且第二溝槽露出金屬結(jié)構(gòu)。

附圖說(shuō)明

圖1系一些實(shí)施例中，制作半導(dǎo)體裝置的方法其流程圖。

圖2系一些實(shí)施例中，初始結(jié)構(gòu)的剖視圖。

圖2a系一些實(shí)施例中，圖2的部份上視圖。

圖3、4、5a、5b、6a、6b、7、8、9a、9b、10a、10b、11a、與11b系一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體裝置的剖視圖。

圖7a系一些實(shí)施例中，第7圖的部份上視圖。

其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下：

aa'虛線

100方法

102、104、106、108、110、112、114、116、118、120、122步驟

200半導(dǎo)體裝置

205初始結(jié)構(gòu)

210基板

220隔離結(jié)構(gòu)

230a、230b、230c第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)

235柵極硬遮罩

240柵極間隔物

250第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)

260第一介電層

270第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)

310圖案化的蝕刻停止層

315第一區(qū)

316第二區(qū)

320第二介電層

410第一圖案化的硬遮罩

420第一開口

430第一溝槽

440第二溝槽

505介電材料層

510介電間隔物

515第一金屬層

520第一金屬結(jié)構(gòu)

520u上方角落

530第二金屬結(jié)構(gòu)

610第三介電層

625第二開口

626第三開口

630第三溝槽

640第四溝槽

710第二金屬層

715第三金屬結(jié)構(gòu)

716第四金屬結(jié)構(gòu)

具體實(shí)施方式

下述內(nèi)容提供的不同實(shí)施例或?qū)嵗蓪?shí)施本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。特定構(gòu)件與排列的實(shí)施例系用以簡(jiǎn)化本發(fā)明而非局限本發(fā)明。舉例來(lái)說(shuō)，形成第一構(gòu)件于第二構(gòu)件上的敘述包含兩者直接接觸，或兩者之間隔有其他額外構(gòu)件而非直接接觸。此外，本發(fā)明的多種例子中可重復(fù)標(biāo)號(hào)及/或符號(hào)，但這些重復(fù)僅用以簡(jiǎn)化與清楚說(shuō)明，不代表不同實(shí)施例及/或設(shè)置之間具有相同標(biāo)號(hào)及/或符號(hào)的單元之間具有相同的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

此外，空間性的相對(duì)用語(yǔ)如“下方”、“其下”、“較下方”、“上方”、“較上方”、或類似用語(yǔ)可用于簡(jiǎn)化說(shuō)明某一元件與另一元件在圖示中的相對(duì)關(guān)系?？臻g性的相對(duì)用語(yǔ)可延伸至以其他方向使用的元件，而非局限于圖示方向。元件亦可轉(zhuǎn)動(dòng)90°或其他角度，因此方向性用語(yǔ)僅用以說(shuō)明圖示中的方向。

圖1系一些實(shí)施例中，制作一或多個(gè)半導(dǎo)體裝置的方法100的流程圖。方法100僅用以舉例，并非用于局限本發(fā)明至申請(qǐng)專利范圍未實(shí)際限縮處。在方法100之前、之中、與之后可進(jìn)行額外步驟，且額外實(shí)施例的方法100可取代、省略、或調(diào)換一些步驟。方法100將詳述如下，并搭配圖2中的半導(dǎo)體裝置200其初始結(jié)構(gòu)205以及圖3至11b中的半導(dǎo)體裝置200進(jìn)行說(shuō)明。

在下述說(shuō)明書，半導(dǎo)體裝置200為平面的場(chǎng)效晶體管裝置。然而實(shí)施例并不限于任何裝置種類、任何裝置數(shù)目、何區(qū)域數(shù)目、或任何結(jié)構(gòu)或區(qū)域的設(shè)置。舉例來(lái)說(shuō)，下述內(nèi)容可用于制作鰭狀場(chǎng)效晶體管裝置與其他種類的多柵極場(chǎng)效晶體管裝置。此外，半導(dǎo)體裝置200可為制作集成電路時(shí)的中間結(jié)構(gòu)或其部份，其可包含動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取記憶體及/或其他邏輯電路；被動(dòng)構(gòu)件如電阻、電容、或電感；或主動(dòng)構(gòu)件如p型場(chǎng)效晶體管、n型場(chǎng)效晶體管、鰭狀場(chǎng)效晶體管、金氧半場(chǎng)效晶體管、互補(bǔ)式金氧半晶體管、雙極晶體管、高壓晶體管、高頻晶體管、其他記憶單元、或上述的組合。

如圖1與2所示，方法100的步驟102接收半導(dǎo)體裝置200的初始結(jié)構(gòu)205。初始結(jié)構(gòu)205包含基板210?；?10可為基體硅基板。在其他實(shí)施例中，基板210可包含半導(dǎo)體元素如結(jié)晶結(jié)構(gòu)的硅或鍺，半導(dǎo)體化合物如硅鍺、碳化硅、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、砷化銦、及/或銻化銦，或上述的組合。基板210亦可包含絕緣層上硅基板，其形成方法可為隔離布植氧、埋置氧層、晶片接合、及/或其他合適方法。

基板210可包含多種摻雜區(qū)。摻雜區(qū)可摻雜p型摻質(zhì)如硼或bf2、n型摻質(zhì)如磷獲砷、或上述的組合。摻雜區(qū)可直接形成于基板210上、于p型井結(jié)構(gòu)中、于n型井結(jié)構(gòu)中、于雙井結(jié)構(gòu)中、或采用隆起結(jié)構(gòu)。

基板210亦可包含多種隔離結(jié)構(gòu)220，以定義多種主動(dòng)區(qū)，并分隔基板210中的多種裝置。隔離結(jié)構(gòu)220包含不同工藝技術(shù)形成的不同結(jié)構(gòu)。舉例來(lái)說(shuō)，隔離結(jié)構(gòu)220可包含淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，其形成方法可包含蝕刻溝槽于基板中，并將絕緣材料如氧化硅、氮化硅、或氮氧化硅填入溝槽中。填有絕緣材料的溝槽可具有多層結(jié)構(gòu)，比如熱氧化襯墊及填入溝槽中的氮化硅。化學(xué)機(jī)械研磨可回研磨多余的絕緣材料，并平坦化隔離結(jié)構(gòu)220的上表面。在此實(shí)施例中，左側(cè)部份與右側(cè)部份為基板的不同部份，但不需彼此接觸如圖2與3所示。在后續(xù)圖式中，這些部份彼此接觸以簡(jiǎn)化圖式。

初始結(jié)構(gòu)205亦包含多個(gè)第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)230a、230b、與230c于基板210上。在此實(shí)施例中，第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)230a、230b、與230c可為柵極結(jié)構(gòu)，其包含高介電常數(shù)介電層與金屬柵極的堆疊。在其他實(shí)施例中，第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)230a、230b、與230c亦可包含部份的內(nèi)連線結(jié)構(gòu)，比如接點(diǎn)、金屬通孔、及/或金屬線路。在多種實(shí)施例中，第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)230a、230b、與230c包含電極、電容、電阻、或上述的組合。為簡(jiǎn)化及清楚說(shuō)明，此實(shí)施例的第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)230a、230b、與230c可稱作高介電常數(shù)的介電層/金屬柵極的堆疊。

在一些實(shí)施例中，第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)230a、230b、與230c(如高介電常數(shù)介電層/金屬柵極的堆疊)包含界面層、柵極介電層、功函數(shù)金屬層、以及填充層。在一些其他實(shí)施例中，界面層包含介電材料如氧化硅、氮氧化硅、或其他合適介電物，其形成方法可為化學(xué)氧化、熱氧化、原子層沉積、化學(xué)氣相沉積、及/或其他合適方法。柵極介電層可包含高介電常數(shù)介電層如氧化鉿、氧化鋯、氧化鑭、氧化鈦、氧化釔、鈦酸鍶、其他合適金屬氧化物、或上述的組合，其形成方法可為原子層沉積及/或其他合適方法。功函數(shù)金屬層可為用于n型場(chǎng)效晶體管的n型功函數(shù)層，或用于p型場(chǎng)效晶體管的p型功函數(shù)層，其沉積方法可為化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、及/或其他合適工藝。p型功函數(shù)層包含的金屬具有夠大的有效功函數(shù)，其擇自但不限于氮化鈦、氮化鉭、釕、鉬、鎢、鉑、或上述的組合。n型功函數(shù)層包含的金屬具有夠低的有效功函數(shù)，其擇自但不限于鈦、鋁、碳化鉭、氮化鉭碳、氮化鉭硅、或上述的組合。填充層可包含鋁、鎢、銅、及/或其他合適材料，其形成方法可為化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、電鍍、及/或其他合適工藝?；瘜W(xué)機(jī)械研磨工藝可自第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)230a、230b、與230c(如高介電常數(shù)介電層/金屬柵極的堆疊)移除多余材料，并平坦化初始結(jié)構(gòu)205的上表面。

在一些其他實(shí)施例中，先形成虛置柵極堆疊，在進(jìn)行高溫?zé)峁に?如形成源極/漏極的熱工藝)之后，再置換成第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)230a、230b、與230c(如高介電常數(shù)介電層/金屬柵極的堆疊)。虛置柵極堆疊可包含虛置柵極介電層與多晶硅層，且其形成方法可為沉積、微影圖案化、與蝕刻等工藝。

在一些實(shí)施例中，柵極硬遮罩235形成于每一第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)230a、230b、與230c(如高介電常數(shù)介電層/金屬柵極的堆疊)上，以作為形成高介電常數(shù)介電層/金屬柵極的堆疊時(shí)的蝕刻遮罩。在一些實(shí)施例中，柵極硬遮罩235包含氮化硅在一些實(shí)施例中，柵極硬遮罩235可包含鈦、氧化鈦、氮化鈦、tisin、鉭、氧化鉭、氮化鉭、tasin、氮化硅、氧化硅、碳化硅、氮化硅碳、錳、鈷、釕、氮化鎢、氮化鋁、氧化鋁、及/或其他合適材料。柵極硬遮罩235的形成方法可為沉積、微影圖案化、與蝕刻等工藝。

在一些實(shí)施例中，柵極間隔物240可沿著第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)230a、230b、與230c(如高介電常數(shù)介電層/金屬柵極的堆疊)的側(cè)壁形成。在一些實(shí)施例中，柵極間隔物240包含介電材料如氮化硅。在其他實(shí)施例中，柵極間隔物240可包含碳化硅、氮氧化硅、及/或其他合適材料。柵極間隔物240的形成方法可為沉積柵極間隔物層后，接著非等向干蝕刻?hào)艠O間隔物層。

初始結(jié)構(gòu)205亦可包含第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)250于基板210上。第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)250的上表面，可與第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)230a、230b、與230c(如高介電常數(shù)介電層/金屬柵極的堆疊)位于不同水平面。在一例中，第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)250的上表面低于第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)230a、230b、與230c(如高介電常數(shù)介電層/金屬柵極的堆疊)的上表面。第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)250的形成方法可為沉積、微影圖案化、與蝕刻等工藝。在一些實(shí)施例中，第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)250為源極/漏極結(jié)構(gòu)，其位于第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)230a(如高介電常數(shù)介電層/金屬柵極的堆疊)的兩側(cè)，且其形成方法可為選擇性磊晶成長(zhǎng)或離子布植。在一些其他實(shí)施例中，第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)250亦可包含部份的內(nèi)連線結(jié)構(gòu)如接點(diǎn)、金屬通孔、或金屬線路。舉例來(lái)說(shuō)，第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)250包含電極、電容、電阻、或部份電阻。為簡(jiǎn)化與清楚說(shuō)明，第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)250亦可稱作源極/漏極結(jié)構(gòu)。

此處，第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)250之一者為源極結(jié)構(gòu)，而另一者為漏極結(jié)構(gòu)。在一實(shí)施例中，位于第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)230a(如高介電常數(shù)介電層/金屬柵極的堆疊)兩側(cè)的部份基板210將凹陷以形成源極/漏極凹陷，接著形成第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)250(如源極/漏極結(jié)構(gòu))于源極/漏極凹陷上，其形成方法可為一或多個(gè)選擇性磊晶成長(zhǎng)工藝，比如化學(xué)氣相沉積技術(shù)(如氣相磊晶及/或超高真空化學(xué)氣相沉積)、分子束磊晶、及/或其他合適工藝。在多種例子中，第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)250(如源極/漏極結(jié)構(gòu))包含鍺、硅、砷化鎵、砷化鋁鎵、硅鍺、磷化鎵砷、銻化鎵、銻化銦、砷化銦鎵、砷化銦、其他合適材料、或上述的組合。第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)250(如源極/漏極結(jié)構(gòu))可在選擇性磊晶成長(zhǎng)工藝中鄰場(chǎng)摻雜。在其他實(shí)施例中，當(dāng)?shù)诙?dǎo)電結(jié)構(gòu)250(如源極/漏極結(jié)構(gòu))未臨場(chǎng)摻雜時(shí)，可進(jìn)行布植工藝(如接面布植工藝)以摻雜第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)250(如源極/漏極結(jié)構(gòu))?？蛇M(jìn)行一或多道回火工藝，以活化摻質(zhì)。

在此實(shí)施例中，初始結(jié)構(gòu)205包含第一介電層260沉積于基板210上，其可填入第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)230b與230c(如高介電常數(shù)介電層/金屬柵極的堆疊)之間的空間。第一介電層260可包含四乙氧基硅烷氧化物、氟化氧化硅玻璃、未摻雜的硅酸鹽玻璃、或摻雜的氧化硅如硼磷硅酸鹽玻璃、磷硅酸鹽玻璃、硼硅酸鹽玻璃、及/或其他合適介電材料。第一介電層260可包含介電常數(shù)低于熱氧化硅的介電材料(因此其可稱作低介電常數(shù)介電材料層)。低介電常數(shù)介電材料可包括含碳材料、有機(jī)硅酸鹽玻璃、多孔介電材料、氫倍半硅氧烷介電材料、甲基倍半硅氧烷介電材料、摻雜碳的氧化物的介電材料、氫化硅氧碳化物介電材料、苯并環(huán)丁烯介電材料、芳基環(huán)丁烯為主的介電材料、聚亞苯基為主的介電材料、其他合適材料、及/或上述的組合。第一介電層260可包含單層或多層。第一介電層260的沉積方法可為化學(xué)氣相沉積、原子層沉積、旋轉(zhuǎn)涂布、及/或其他合適技術(shù)，之后可進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨以研磨第一介電層260并平坦化其上表面。

初始結(jié)構(gòu)205亦可包含第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)270于第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)250(如源極/漏極結(jié)構(gòu))上。在此實(shí)施例中，第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)270為源極/漏極接點(diǎn)金屬。如圖所示，第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)270(如源極/漏極接點(diǎn)金屬)分別延伸至第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)250(如源極/漏極結(jié)構(gòu))并與其電性連接。第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)270(如源極/漏極接點(diǎn)金屬)可包含銅、鋁、鎢、銅錳、銅鋁、銅硅、及/或其他合適導(dǎo)電材料。第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)270(如源極/漏極接點(diǎn)金屬)的形成方法可包含形成溝槽、將金屬層填入溝槽、以及進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨以平坦化上表面并移除多余金屬層。在一些實(shí)施例中，第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)270(如源極/漏極接點(diǎn)金屬)具有拉長(zhǎng)的形狀，以提供較佳的接觸及電性布線。舉例來(lái)說(shuō)，圖2的左側(cè)上的第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)270(如源極/漏極接點(diǎn)金屬)之一者，可位于隔離結(jié)構(gòu)220所分隔的不同主動(dòng)區(qū)上的兩個(gè)源極/漏極結(jié)構(gòu)上。在一些實(shí)施例中，可進(jìn)一步搭配圖2a中部份的初始結(jié)構(gòu)205的上視圖進(jìn)行說(shuō)明。圖2a僅顯示部份的基板210、隔離結(jié)構(gòu)220、與第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)270(如接點(diǎn)金屬)。沿著圖2a的虛線aa'的剖視圖，即圖2中的結(jié)構(gòu)。在圖2a中，隔離結(jié)構(gòu)220定義并分隔基板210的兩個(gè)主動(dòng)區(qū)(如鰭狀主動(dòng)區(qū))。第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)270(如接點(diǎn)金屬)具有拉長(zhǎng)的形狀，延伸于隔離結(jié)構(gòu)220上，并位于基板210的兩個(gè)主動(dòng)區(qū)上(比如位于主動(dòng)區(qū)中個(gè)別的源極/漏極結(jié)構(gòu)上)。

一或多個(gè)膜層通?？尚纬捎诔跏冀Y(jié)構(gòu)205上，接著形成溝槽以達(dá)膜層的不同水平面(深度)的個(gè)別結(jié)構(gòu)，以形成多種導(dǎo)電布線。在此實(shí)施例中，更形成多種導(dǎo)電結(jié)構(gòu)于其上，以連接至個(gè)別柵極與源極/漏極結(jié)構(gòu)。為簡(jiǎn)化工藝、降低成本、并提高制程彈性，需要在相同的蝕刻工藝中形成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)于個(gè)別的柵極與源極/漏極結(jié)構(gòu)上。上述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的形成方法包含以相同的蝕刻工藝形成個(gè)別的溝槽，而這是個(gè)挑戰(zhàn)。特別是考慮到這些溝槽具有不同深度，因此需要過(guò)蝕刻。此外，蝕刻穿過(guò)第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)230a、230b、與230c(如柵極堆疊)的柵極硬遮罩235可能會(huì)損傷柵極間隔物240，造成短落或橋接等問題。本發(fā)明實(shí)施例提供的結(jié)構(gòu)與其形成方法，可達(dá)上述目的而不會(huì)產(chǎn)生短路/橋接問題，因此具有較佳的制程彈性與效能。

如圖1與3所示，方法100接收初始結(jié)構(gòu)205后，其步驟104形成圖案化的蝕刻停止層310于基板210上。在此實(shí)施例中，圖案化的蝕刻停止層310覆蓋第一區(qū)315并露出第二區(qū)316。第一區(qū)315將形成較淺的溝槽于介電層中，而第二區(qū)316將形成較深的溝槽于介電層中。在此實(shí)施例中，隔離結(jié)構(gòu)220延伸于第一區(qū)315中，而主動(dòng)區(qū)延伸于第二區(qū)316中，如圖3所示，在一實(shí)施例中，第一區(qū)315包含第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)230a與230b(如高介電常數(shù)介電層/金屬柵極的堆疊)與第一介電層260，且第二區(qū)316包含第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)230c(如高介電常數(shù)介電層/金屬柵極的堆疊)與第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)270(如源極/漏極接點(diǎn)金屬)。圖案化的蝕刻停止層310的形成方法為沉積與微影圖案化。圖案化的蝕刻停止層310設(shè)計(jì)為組成不同于其他介電材料，特別是不同于柵極硬遮罩235的材料。如此一來(lái)，蝕刻?hào)艠O硬遮罩235的后續(xù)蝕刻工藝將不會(huì)破壞圖案化的蝕刻停止層310，進(jìn)而保護(hù)圖案化的蝕刻停止層310下的結(jié)構(gòu)不受損傷。在一些實(shí)施例中，圖案化的蝕刻停止層310包含介電材料如氧化硅、碳化硅、及/或其他合適材料。圖案化的蝕刻停止層310可包含多膜層，比如氧化硅與氮化硅。圖案化的蝕刻停止層310的形成方法可包含沉積、微影圖案化、與蝕刻。

如圖1與4所示，方法100的步驟106形成第二介電層320于第一區(qū)315與第二區(qū)316上，包括形成于圖案化的蝕刻停止層310上。第二介電層320的形成方法與材料，與前述圖2中的第一介電層260類似。

如圖1與4所示，方法100的步驟108形成第一圖案化的硬遮罩410于第二介電層320上，其具有多個(gè)第一開口420。第一開口420定義后續(xù)形成的溝槽所在的區(qū)域，且溝槽穿過(guò)第一開口420。在此實(shí)施例中，第一開口420分別對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，比如第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)270(如源極/漏極接點(diǎn)金屬)或第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)230a、230b、及/或230c(如高介電常數(shù)介電層/金屬柵極的堆疊)。

在一些實(shí)施例中，第一圖案化的硬遮罩410為圖案化的光阻層，且其形成方法為微影工藝。例示性的微影工藝可包含形成光阻層、以微影曝光工藝曝光光阻層、曝光后烘烤工藝、以及顯影光阻層以形成圖案化的光阻層。在其他實(shí)施例中，第一圖案化的硬遮罩410的形成方法可為沉積硬遮罩層、以微影工藝形成圖案化的光阻層于硬遮罩層上、以及經(jīng)圖案化的光阻層蝕刻硬遮罩材料，以形成第一圖案化的硬遮罩410。

如圖1與5a所示，方法100的步驟110經(jīng)由第一開口410蝕刻第二介電層320，以形成第一溝槽430于第一區(qū)315中，并形成第二溝槽440于第二區(qū)316中。第一溝槽430對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)并位于其上，比如第一介電層260中的第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)270(如接點(diǎn)金屬)。第二溝槽440對(duì)準(zhǔn)第二區(qū)316中的第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)270(如源極/漏極接點(diǎn)金屬)。在一實(shí)施例中，每一第一溝槽430與第二溝槽440具有垂直輪廓(如平直墻狀輪廓)。在另一實(shí)施例中，每一第一溝槽430與第二溝槽440具有錐狀輪廓。在一些實(shí)施例中，第一溝槽430露出部份的圖案化的蝕刻停止層310，而第二溝槽440露出部份的第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)270(如源極/漏極接點(diǎn)金屬)。溝槽的蝕刻方法可包含濕蝕刻、干蝕刻、及/或上述的組合。在一例中，溝槽的蝕刻方法包含電漿干蝕刻工藝，其采用氟為主的化學(xué)品如cf4、sf6、ch2f2、chf3、及/或c2f6。在另一例中，濕蝕刻工藝可采用稀氫氟酸、氫氧化鉀溶液、氨水、含有氫氟酸、硝酸、及/或醋酸的溶液、及/或其他合適的濕蝕刻品。

在形成第一溝槽430與第二溝槽440后，可用另一蝕刻工藝移除第一圖案化的硬遮罩410，如圖5b所示。在圖案化的硬遮罩410為光阻圖案的例子中，其移除方法可為濕式剝除及/或電漿灰化。

如圖1、6a、與6b所示，方法100的步驟112形成介電間隔物510于第一溝槽430與第二溝槽440的側(cè)壁上。在一些實(shí)施例中，介電間隔物510的形成方法為沉積介電材料層505于第一溝槽430與第二溝槽440的側(cè)壁上(如圖6a所示)，再非等向蝕刻介電材料層505。在一些例子中，介電材料層505的沉積方法包含化學(xué)氣相沉積、原子層沉積、及/或其他合適方法。在一些例子中，非等向蝕刻介電材料層505的方法包含干蝕刻如電漿蝕刻，其采用偏用與合適的蝕刻品如cf4、sf6、nf3、ch2f2、及/或上述的組合。在蝕刻工藝中，將移除第一溝槽430與第二溝槽440的底部的介電材料層505。如此一來(lái)，將露出第一溝槽430中部份的圖案化的蝕刻停止層310，以及第二溝槽440中部份的第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)270(如源極/漏極接點(diǎn)金屬)。

介電材料層505與圖案化的蝕刻停止層310的組成不同，以達(dá)后續(xù)蝕刻中的蝕刻選擇性。在一些實(shí)施例中，介電材料層505可包含氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氮化硅碳、及/或上述的組合。介電材料層505可包含多層膜，比如氧化硅膜與氮化硅膜。

如圖1與7所示，方法100的步驟114沉積第一金屬層515于第一溝槽430與第二溝槽440中。在一些實(shí)施例中，在沉積第一金屬層515之前，先沉積膠層(或黏著層)于第一溝槽430與第二溝槽440中，以增進(jìn)材料黏著性。膠層可包含氮化鈦、氮化鉭、氮化鎢、氮化鈦硅、或氮化鉭硅。第一金屬層515可包含銅、鋁、鎢、銅錳、銅鋁、銅硅、或其他合適導(dǎo)電材料。在一實(shí)施例中，第一金屬層510包含鎢。膠層與第一金屬層515的沉積方法可為物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積、或電鍍。在一些實(shí)施例中，以化學(xué)機(jī)械研磨移除多余的第一金屬層515。保留于第一溝槽430與第二溝槽440的第一金屬層515，即分別形成第一金屬結(jié)構(gòu)520與第二金屬結(jié)構(gòu)530。如此一來(lái)，第一金屬結(jié)構(gòu)520接觸第一溝槽430中的圖案化的蝕刻停止層310，而第二金屬結(jié)構(gòu)530接觸第二溝槽440中的第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)270(如源極/漏極接點(diǎn)金屬)。介電間隔物510各自沿著第一金屬結(jié)構(gòu)520與第二金屬結(jié)構(gòu)530的側(cè)壁。

在此實(shí)施例中，介電間隔物510增進(jìn)第一金屬結(jié)構(gòu)520、第二金屬結(jié)構(gòu)530、與第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)230a、230b、與230c(如高介電常數(shù)介電層/金屬柵極的堆疊)之間的電性絕緣。在一些實(shí)施例中，第一金屬結(jié)構(gòu)520與第二金屬結(jié)構(gòu)530設(shè)計(jì)以耦接個(gè)別的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，以提供垂直及水平的電性布線。舉例來(lái)說(shuō)，第一金屬結(jié)構(gòu)520電性連接至第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)270(如接點(diǎn)金屬)，如圖7a的上視圖所示；而第二金屬結(jié)構(gòu)530經(jīng)由第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)270(如源極/漏極接點(diǎn)金屬)電性連接至第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)250(如源極/漏極結(jié)構(gòu))。

如圖1與8所示，方法100的步驟116形成第三介電層610于第二介電層320、第一金屬結(jié)構(gòu)520、與第二金屬結(jié)構(gòu)530上。第三介電層610的形成方法與材料，與前述圖2中的第一介電層260類似。

如圖1與9a所示，方法100的步驟118形成第二圖案化的硬遮罩620于第三介電層610上。在此實(shí)施例中，第二案化的硬遮罩620具有第二開口625與第三開口626，第二開口625對(duì)準(zhǔn)第一金屬結(jié)構(gòu)520并位于其上，而第三開口626對(duì)準(zhǔn)第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)230c(如高介電常數(shù)介電層/金屬柵極的堆疊)。第二圖案化的硬遮罩620的形成方法與材料，與前述第4圖中的第一圖案化的硬遮罩410類似。

在此實(shí)施例中，圖案化的蝕刻停止層310位于第一金屬結(jié)構(gòu)520下，而第二開口625在對(duì)準(zhǔn)第一金屬結(jié)構(gòu)520時(shí)可偏離中心(比如對(duì)準(zhǔn)介電間隔物510的一側(cè)的外側(cè)邊緣，如圖9b所示)將視作可容忍。上述工藝容忍度增加的好處在于降低微影工藝解析度的限制，并增大第二開口625與第三開口626的圖案化工藝中的工藝范圍，特別是在半導(dǎo)體裝置200的尺寸縮小，因此第一金屬結(jié)構(gòu)520與第二金屬結(jié)構(gòu)530的寬度實(shí)質(zhì)上變小的情況。

如圖1與10a所示，方法100的步驟120經(jīng)由第二開口625蝕刻第三介電層610，以形成第三溝槽630；并經(jīng)由第三開口626蝕刻第三介電層610、第二介電層320、與柵極硬遮罩235，以形成第四溝槽640。如圖10a所示，第四溝槽640比第三溝槽630深。在蝕穿介電層(如第二介電層320與第三介電層610)時(shí)，必需過(guò)蝕刻以形成第四溝槽640。此外，蝕刻工藝需要額外蝕刻穿過(guò)柵極硬遮罩235，其可能蝕刻穿過(guò)柵極間隔物240與介電間隔物510而造成短路問題。圖案化的蝕刻停止層310的組成設(shè)計(jì)為不同于柵極硬遮罩235，且不同于柵極間隔物240與介電間隔物510。如此一來(lái)，施加至柵極硬遮罩235的蝕刻工藝將會(huì)停止于圖案化的蝕刻停止層310，以避免上述的短路問題。蝕刻工藝可包含選擇性濕蝕刻、選擇性干蝕刻、及/或上述的組合。此外，由于金屬層(如第一金屬結(jié)構(gòu)520)通?？傻挚菇殡娢g刻工藝(比如蝕刻第二介電層320與柵極硬遮罩235的工藝)，因此具有適當(dāng)選擇性的蝕刻工藝其蝕刻品選擇較具彈性，進(jìn)而增加蝕刻工藝的彈性。在一實(shí)施例中，干蝕刻工藝采用含氟氣體如cf4、sf6、ch2f2、chf3、及/或c2f6。

如圖10b所示，蝕刻工藝可選擇性地蝕刻第二介電層320與第三介電層610，且實(shí)質(zhì)上不蝕刻圖案化的蝕刻停止層310。在一實(shí)施例中，第三介電層610為氧化硅，介電間隔物510為氮化硅，而圖案化的蝕刻停止層310為碳化硅。在一些實(shí)施例中，在蝕刻露出的介電間隔物510時(shí)，將露出并蝕刻第一金屬結(jié)構(gòu)520的上方角落520u，如圖10b所示。然而即使在這樣的環(huán)境下，圖案化的蝕刻停止層310仍保護(hù)第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)230a(如高介電常數(shù)介電層/金屬柵極的堆疊)的柵極間隔物240與第一介電層260免于蝕刻。

在形成第三溝槽630與第四溝槽640后，可采用合適的蝕刻工藝移除第二圖案化的硬遮罩620。在第二圖案化的硬遮罩620為光阻圖案的例子中，之后移除第二圖案化的硬遮罩620的方法可為濕式剝除及/或電漿灰化。

如圖1、11a、與11b所示，方法100的步驟122形成第二金屬層710于第三溝槽630與第四溝槽640中。在這方面，圖11a對(duì)應(yīng)的方法100延續(xù)圖10a所示的實(shí)施例，而圖11b對(duì)應(yīng)的方法100延續(xù)圖10b所示的實(shí)施例。在一些實(shí)施例中，第二金屬層710可包含鎢、鈦、銀、鋁、氮化鈦鋁、碳化鉭、氮化鉭碳、氮化鉭硅、錳、鋯、氮化鈦、氮化鉭、釕、鉬、氮化鎢、銅、其他合適材料、或上述的組合。第二金屬層710的形成方法可為原子層沉積、物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、及/或其他合適工藝。此外，以化學(xué)機(jī)械研磨工藝移除多余的第二金屬層710?；瘜W(xué)機(jī)械研磨工藝可讓第二金屬層710與第三介電層610具有實(shí)質(zhì)上平坦的上表面。保留于第三溝槽630與第四溝槽640中的第二金屬層710，即分別形成第三金屬結(jié)構(gòu)715與第四金屬結(jié)構(gòu)716。

在第三溝槽630中，第三金屬結(jié)構(gòu)715物理接觸第一金屬結(jié)構(gòu)520。在第四溝槽640中，第四金屬結(jié)構(gòu)716物理接觸第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)230c(如高介電常數(shù)介電層/金屬柵極的堆疊)。在一些實(shí)施例中，第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)270(如源極/漏極接點(diǎn)金屬)、第一金屬結(jié)構(gòu)520、第二金屬結(jié)構(gòu)530、第三金屬結(jié)構(gòu)715、與第四金屬結(jié)構(gòu)716形成多種多層內(nèi)連線結(jié)構(gòu)，可提供垂直與水平的電性布線以用于耦接多種裝置結(jié)構(gòu)如第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)250(比如源極/漏極結(jié)構(gòu))、第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)230c(比如高介電常數(shù)介電層/金屬柵極的堆疊)、及/或被動(dòng)裝置)，進(jìn)而形成功能電路。

半導(dǎo)體裝置200可包含額外結(jié)構(gòu)，其可由后續(xù)制程形成。在方法100之前、之中、與之后可進(jìn)行額外步驟，且額外實(shí)施例的方法100可取代、省略、或調(diào)換一些步驟。

綜上所述，可知本發(fā)明實(shí)施例提供的方法中，單一蝕刻工藝形成的溝槽具有不同深度。此方法采用圖案化的蝕刻停止層，可避免深溝槽的后續(xù)蝕刻工藝蝕刻淺溝槽。此方法提供完整的溝槽形成制程，其具有改良的操作范圍控制與制程彈性。特別是在步驟120與122中，連接至柵極堆疊的通孔至柵極金屬結(jié)構(gòu)(如第四金屬結(jié)構(gòu)716)與連接至源極/漏極結(jié)構(gòu)的通孔至源極/漏極金屬結(jié)構(gòu)(如第三金屬結(jié)構(gòu)715)可分開形成，或者彈性地分組形成，端視圖案密度與其他參數(shù)而定。在一例中的制程，通孔至源極/漏極金屬結(jié)構(gòu)形成于第一蝕刻工藝中，一組通孔至柵極金屬結(jié)構(gòu)形成于第二蝕刻工藝中，而另一組通孔至柵極金屬結(jié)構(gòu)形成于則與通孔至源極/漏極金屬結(jié)構(gòu)一起形成于第一蝕刻工藝中?？商峁┲瞥虖椥砸宰罴鸦案牧贾瞥?。

本發(fā)明提供半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與其形成方法的多種實(shí)施例，其比現(xiàn)有方法具有一或多個(gè)改良。在一實(shí)施例中，制作半導(dǎo)體裝置的方法包含形成蝕刻停止層，其組成可設(shè)計(jì)以提供蝕刻選擇性。蝕刻停止層可進(jìn)一步圖案化以覆蓋下方的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)如金屬柵極，使其免于被蝕刻工藝損傷。上述蝕刻工藝可形成不同深度的溝槽，甚至可移除部份柵極硬遮罩。

在一實(shí)施例中，半導(dǎo)體裝置的形成方法包括：沉積蝕刻停止層于基板上；圖案化蝕刻停止層，使圖案化的蝕刻停止層覆蓋第一區(qū)的基板，且圖案化的蝕刻停止層的開口露出第二區(qū)的基板；沉積第一介電層于第一區(qū)中的蝕刻停止層上以及第二區(qū)中的基板上；圖案化第一介電層，以形成第一溝槽穿過(guò)第一區(qū)中的第一介電層，且第一溝槽露出蝕刻停止層；形成金屬結(jié)構(gòu)于第一溝槽中；沉積第二介電層于第一區(qū)中的金屬結(jié)構(gòu)上以及第二區(qū)中的第一介電層上；以及進(jìn)行圖案化工藝，以形成第二溝槽穿過(guò)第一區(qū)中的第二介電層，并形成第三溝槽穿過(guò)第二區(qū)中的第二介電層與第一介電層，且第二溝槽露出金屬結(jié)構(gòu)。

在一些實(shí)施例中，上述方法更包括形成柵極結(jié)構(gòu)于第二區(qū)中，其中沉積第一介電層于第二區(qū)上的步驟包含沉積第一介電層于柵極結(jié)構(gòu)上。

在一些實(shí)施例中，上述方法形成第三溝槽的步驟中，第三溝槽露出柵極結(jié)構(gòu)。

在一些實(shí)施例中，上述方法更包括形成源極/漏極結(jié)構(gòu)于第二區(qū)中，其中柵極結(jié)構(gòu)分隔源極/漏極結(jié)構(gòu)；以及形成接點(diǎn)金屬結(jié)構(gòu)于源極/漏極結(jié)構(gòu)上。

在一些實(shí)施例中，上述方法形成第一溝槽穿過(guò)第一介電層的步驟包含形成第四溝槽穿過(guò)第一介電層以延伸至接點(diǎn)金屬結(jié)構(gòu)。

在一些實(shí)施例中，上述方法圖案化蝕刻停止層的步驟包含圖案化蝕刻停止層以覆蓋柵極結(jié)構(gòu)。

在一些實(shí)施例中，上述方法更包括將第二金屬結(jié)構(gòu)填入第二溝槽以連接至金屬結(jié)構(gòu)。

在一些實(shí)施例中，上述方法更包括將第三金屬結(jié)構(gòu)填入第三溝槽以連接至柵極結(jié)構(gòu)。

在一些實(shí)施例中，上述方法更包括形成間隔物層于第一溝槽的側(cè)壁上。

在一些實(shí)施例中，上述方法的隔離結(jié)構(gòu)形成于基板中并延伸于第一區(qū)中，且主動(dòng)區(qū)延伸于第二區(qū)中。

在另一實(shí)施例中，半導(dǎo)體裝置的形成方法包括：形成第一柵極結(jié)構(gòu)于第一區(qū)中的基板上，沉積第一介電層于基板上，其中第一介電層圍繞第一柵極結(jié)構(gòu)；形成圖案化的蝕刻停止層以覆蓋第一介電層及第一柵極結(jié)構(gòu)，且圖案化的蝕刻停止層未覆蓋第二區(qū)的基板；沉積第二介電層于基板上；圖案化第二介電層，以形成第一溝槽穿過(guò)第一區(qū)中的第二介電層；將金屬結(jié)構(gòu)填入第一溝槽中；沉積第三介電層于第二介電層與金屬結(jié)構(gòu)上；以及進(jìn)行蝕刻工藝，以形成第二溝槽與第三溝槽，其中第二溝槽延伸穿過(guò)第三介電層以露出金屬結(jié)構(gòu)，且第三溝槽延伸穿過(guò)第三介電層與第二介電層。

在一些實(shí)施例中，上述方法的圖案化的蝕刻停止層保護(hù)第一區(qū)中的第一介電層與第一柵極結(jié)構(gòu)免于被蝕刻工藝蝕刻。

在一些實(shí)施例中，上述方法更包括形成第二柵極結(jié)構(gòu)于第二區(qū)中的基板上，其中形成第三溝槽的步驟包括形成第三溝槽延伸穿過(guò)第三介電層與第二介電層以達(dá)第二柵極結(jié)構(gòu)。

在一些實(shí)施例中，上述方法更包括形成源極/漏極結(jié)構(gòu)于第二區(qū)中，且第二柵極結(jié)構(gòu)位于源極/漏極結(jié)構(gòu)之間；以及形成接點(diǎn)金屬結(jié)構(gòu)于源極/漏極結(jié)構(gòu)上。

在一些實(shí)施例中，上述方法圖案化第二介電層以形成第一溝槽的步驟包括圖案化第二介電層以形成第四溝槽，其延伸穿過(guò)第二介電層以達(dá)接點(diǎn)金屬結(jié)構(gòu)。

在一些實(shí)施例中，上述方法更包括沉積金屬層，以形成第二金屬結(jié)構(gòu)于第二溝槽中并直接位于金屬結(jié)構(gòu)上，并形成第三金屬結(jié)構(gòu)于第三溝槽中并直接位于第二柵極結(jié)構(gòu)上。

在一些實(shí)施例中，上述方法的蝕刻工藝包含蝕刻形成第二溝槽于第三介電層中，以露出圖案化的蝕刻停止層。

在又一實(shí)施例中，半導(dǎo)體裝置的形成方法包括：形成第一柵極堆疊于第一區(qū)中的基板上，以及形成第二柵極堆疊于第二區(qū)中的基板上；沉積第一介電層圍繞第一柵極堆疊與第二柵極堆疊；形成圖案化的蝕刻停止層于第一介電層上以覆蓋第一柵極堆疊，且圖案化的蝕刻停止層未覆蓋第二柵極堆疊；沉積第二介電層于第一區(qū)與第二區(qū)上；圖案化第二介電層以形成第一溝槽于第一區(qū)中，且第一溝槽穿過(guò)第二介電層；形成第一金屬結(jié)構(gòu)于第一溝槽中；沉積第三介電層于第二介電層與第一金屬結(jié)構(gòu)上；以及進(jìn)行蝕刻工藝，以形成第二溝槽穿過(guò)第三介電層以露出第一區(qū)中部份的第一金屬結(jié)構(gòu)，并形成第二溝槽延伸穿過(guò)第三介電層與第二介電層以露出第二區(qū)中的第二柵極堆疊。

在一些實(shí)施例中，上述方法形成第一柵極堆疊與第二柵極堆疊的步驟，包括形成形成柵極硬遮罩于柵極材料上，以柵極硬遮罩作為蝕刻遮罩并蝕刻?hào)艠O材料，以及形成柵極間隔物于第一柵極堆疊與第二柵極堆疊的側(cè)壁上；以及圖案化的蝕刻停止層其組成不同于第二介電層、第三介電層、柵極硬遮罩、與柵極間隔物，以在蝕刻工藝中保護(hù)第一區(qū)中的第一柵極堆疊免于蝕刻。

在一實(shí)施例中，上述方法更包括進(jìn)行另一蝕刻工藝，以形成第四溝槽延伸穿過(guò)第三介電層與第二介電層，且第四溝槽露出第三區(qū)的第三柵極堆疊。

在另一實(shí)施例中，半導(dǎo)體裝置的形成方法包括：形成第一柵極堆疊于第一區(qū)中的基板上，以及形成第二柵極堆疊于第二區(qū)中的基板上；沉積第一介電層于基板上以圍繞第一柵極堆疊與第二柵極堆疊；形成圖案化的蝕刻停止層于第一介電層上以覆蓋第一柵極堆疊，且圖案化的蝕刻停止層未覆蓋第二柵極堆疊；沉積第二介電層于第一區(qū)與第二區(qū)上；圖案化第二介電層以形成第一溝槽于第一區(qū)中，且第一溝槽穿過(guò)第二介電層；將金屬結(jié)構(gòu)填入第一溝槽中；沉積第三介電層于第二介電層與金屬結(jié)構(gòu)上；以及進(jìn)行蝕刻工藝，以形成第二溝槽穿過(guò)第三介電層以露出第一區(qū)中部份的金屬結(jié)構(gòu)，并形成第二溝槽延伸穿過(guò)第三介電層與第二介電層以露出第二區(qū)中的第二柵極堆疊。

在又一實(shí)施例中，提供金屬柵極于隔離結(jié)構(gòu)上，且第一氮化物層(如氮化硅)圍繞金屬柵極。硬遮罩層位于第一氮化物層上，且第一層間介電層形成于硬遮罩上。硬遮罩可為碳化硅、氧化硅、或氮化硅。開口形成于第一層間介電層中，且側(cè)壁間隔物形成于開口中。側(cè)壁間隔物可為第二氮化物層(如氮化硅)。插塞可形成于開口中，比如以化學(xué)機(jī)械研磨形成的鎢插塞。之后可形成第二層間介電層于第一層間介電層上，并圖案化第二層間介電層。進(jìn)行通孔蝕刻工藝以移除開口中的一些側(cè)壁間隔物。硬遮罩可阻止通孔蝕刻工藝進(jìn)一步蝕刻至第一氮化物層。

上述實(shí)施例的特征有利于本技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者理解本發(fā)明。本技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者應(yīng)理解可采用本發(fā)明作基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)并變化其他工藝與結(jié)構(gòu)以完成上述實(shí)施例的相同目的及/或相同優(yōu)點(diǎn)。本技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者亦應(yīng)理解，這些等效置換并未脫離本發(fā)明精神與范疇，并可在未脫離本發(fā)明的精神與范疇的前提下進(jìn)行改變、替換、或更動(dòng)。