半导体器件及其形成方法技术

本公开涉及半导体器件及其形成方法。一种方法包括：在栅极结构之上形成栅极电介质帽盖；在半导体衬底之上形成源极/漏极接触件，并且栅极电介质帽盖横向地位于源极/漏极接触件之间；在栅极电介质帽盖之上沉积抗蚀刻层；在抗蚀刻层之上沉积接触蚀刻停止层，并在接触蚀刻停止层之上沉积层间电介质(ILD)层；执行第一蚀刻工艺以形成过孔开口，该过孔开口延穿过ILD层并在到达抗蚀刻层之前终止；执行第二蚀刻工艺以加深过孔开口，使得源极/漏极接触件之一被暴露，其中，第二蚀刻工艺以比蚀刻接触蚀刻停止层更慢的蚀刻速率来蚀刻抗蚀刻层；以及沉积金属材料以填充经加深的过孔开口。及沉积金属材料以填充经加深的过孔开口。及沉积金属材料以填充经加深的过孔开口。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及其形成方法


[0001]本公开一般地涉及半导体器件及其形成方法。

技术介绍

[0002]IC材料和设计的技术进步已经产生了几代IC，其中每一代都具有比上一代更小且更复杂的电路。在IC演变过程中，功能密度(即每芯片面积的互连器件的数量)通常增大，同时几何尺寸(即使用制造工艺能够产生的最小组件(或线路))减小。该缩小过程通常通过提高生产效率和降低相关成本来提供益处。

技术实现思路

[0003]根据本公开的一个实施例，提供了一种形成半导体器件的方法，包括：在半导体衬底之上形成栅极结构；在所述栅极结构之上形成栅极电介质帽盖；在所述半导体衬底之上形成源极/漏极接触件，并且所述栅极电介质帽盖位于所述源极/漏极接触件之间；在所述栅极电介质帽盖之上沉积抗蚀刻层；在所述抗蚀刻层之上沉积接触蚀刻停止层，并在所述接触蚀刻停止层之上沉积层间电介质(ILD)层；执行第一蚀刻工艺以形成过孔开口，该过孔开口延穿过所述ILD层并在到达所述抗蚀刻层之前终止；执行第二蚀刻工艺以加深所述过孔开口，使得所述源极/漏极接触件之一被暴露，其中，所述第二蚀刻工艺以比蚀刻所述接触蚀刻停止层更慢的蚀刻速率来蚀刻所述抗蚀刻层；以及沉积金属材料以填充经加深的所述过孔开口。
[0004]根据本公开的另一实施例，提供了一种形成半导体器件的方法，包括：在栅极间隔件之间并且在半导体衬底之上形成栅极结构；回蚀刻所述栅极结构以低于所述栅极间隔件的顶端；在经回蚀刻的所述栅极结构之上形成栅极电介质帽盖；形成源极/漏极接触件，该源极/漏极接触件邻接所述栅极电介质帽盖的侧壁；在所述栅极电介质帽盖和所述源极/漏极接触件之上沉积抗蚀刻层；在所述抗蚀刻层之上依次沉积蚀刻停止层和层间电介质(ILD)层；执行第一蚀刻工艺以形成过孔开口，该过孔开口延伸穿过所述ILD层；在所述第一蚀刻工艺完成之后，执行第二蚀刻工艺以将所述过孔开口向下延伸至所述源极/漏极接触件，其中，在所述第二蚀刻工艺蚀刻穿过所述抗蚀刻层之后，所述过孔开口的侧壁轮廓变得比蚀刻所述抗蚀刻层之前更垂直；以及在执行所述第二蚀刻工艺之后，在所述过孔开口中形成过孔结构。
[0005]根据本公开的又一实施例，提供了一种半导体器件，包括：源极/漏极外延结构，位于衬底之上；源极/漏极接触件，分别位于所述源极/漏极外延结构之上；栅极结构，横向地位于所述源极/漏极接触件之间；栅极电介质帽盖，位于所述栅极结构之上并且底表面低于所述源极/漏极接触件的顶表面；基于氧化物的抗蚀刻层，位于所述栅极电介质帽盖之上；基于氮化物的蚀刻停止层，位于所述基于氧化物的抗蚀刻层之上；层间电介质(ILD)层，位于所述基于氮化物的蚀刻停止层之上；以及过孔结构，延伸穿过所述ILD层、所述基于氮化物的蚀刻停止层和所述基于氧化物的抗蚀刻层而与所述源极/漏极接触件之一电连接。
附图说明
[0006]在结合附图阅读下面的具体实施方式时，通过下面的具体实施方式最佳地理解本公开的各方面。要注意的是，根据行业的标准惯例，各种特征没有按比例绘制。事实上，为了讨论的清楚性，各种特征的尺寸可被任意地增大或缩小。
[0007]图1
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图19B示出了根据本公开的一些实施例的集成电路结构的形成中的中间阶段的透视图和截面图。
[0008]图20
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图25示出了根据本公开的一些其他实施例的用于制造集成电路结构的各个阶段的示例性截面图。
[0009]图26
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图45B示出了根据本公开的一些实施例的集成电路结构的形成中的中间阶段的透视图和截面图。
[0010]图46
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图51示出了根据本公开的一些其他实施例的用于制造集成电路结构的各个阶段的示例性截面图。
具体实施方式
[0011]以下公开提供了用于实现所提供主题的不同特征的许多不同实施例或示例。下文描述了组件和布置的特定示例以简化本公开。当然，这些只是示例，并不意图进行限制。例如，在下面的描述中，在第二特征之上或上方形成第一特征可以包括其中第一特征和第二特征以直接接触方式形成的实施例，还可以包括可以在第一特征和第二特征之间形成附加特征，使得第一特征和第二特征可以不直接接触的实施例。此外，本公开可以在各个示例中重复附图标记和/或字母。这种重复是为了简单和清楚的目的，本身并不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。
[0012]此外，为了易于描述，本文可使用空间相关术语(例如，“之下”、“下方”、“下”、“上方”、“上”等)以描述图中所示的一个要素或特征相对于另外(一个或多个)要素或(一个或多个)特征的关系。这些空间相关术语意在涵盖器件在使用或操作中的除了图中所示的定向之外的不同定向。装置可以以其他方式定向(旋转90度或处于其他定向)，本文使用的空间相关描述符也可以相应地解释。如本文所使用的，“大概”、“约”、“近似”或“基本上”应通常是指给定值或范围的百分之二十以内、或百分之十以内、或百分之五以内。本文给出的数值量是近似的，意味着如果没有明确说明，则可以推断出术语“大概”、“约”、“近似”或“基本上”。
[0013]本公开总体上涉及集成电路结构及其形成方法，并且更具体地，涉及制造晶体管(例如，鳍式场效应晶体管(FinFET)、栅极全环绕(GAA)晶体管)、以及晶体管的源极/漏极接触件之上的源极/漏极过孔。还应注意，本公开以多栅极晶体管的形式呈现实施例。多栅极晶体管包括其栅极结构被形成于沟道区域的至少两个侧的那些晶体管。这些多栅极器件可以包括p型金属氧化物半导体器件或n型金属氧化物半导体器件。具体示例由于它们的鳍状结构而可被呈现和称为FinFET。FinFET具有形成于沟道区域的三个侧的栅极结构(例如，在半导体鳍中围绕沟道区域的上部)。本文还呈现了一类被称为GAA器件的多栅极晶体管的实施例。GAA器件包括栅极结构或其一部分被形成于沟道区域的四个侧(例如，围绕沟道区域的一部分)的任何器件。本文呈现的器件还包括其中的沟道区域以(一个或多个)纳米片沟道、(一个或多个)纳米线沟道、和/或其他合适的沟道配置进行布置的实施例。
[0014]在用于制造晶体管的前段制程(front
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end
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of
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line，FEOL)工艺完成之后，在晶体管的源极/漏极区域之上形成源极/漏极接触件。然后，在源极/漏极接触件之上形成源极/漏极过孔，以将源极/漏极接触件电连接至随后形成的互连金属线。源极/漏极过孔的形成通常包括在源极/漏极接触件之上沉积层间电介质(ILD)层，通过使用各向异性蚀刻形成延伸穿过ILD层的过孔开口，然后在过孔开口中沉积一层或多层金属层以用作源极/漏极过孔。为了防止在各向异性蚀刻工艺期间过分地过度蚀刻源极/漏极接触件，在形成ILD层之前，在源极/漏极接触件之上形成额外的蚀刻停止层(也称为中间接触蚀刻停止层(MCESL))。MCESL具有与ILD层不同的蚀刻选择性，因此MCESL可以减慢形成过孔开口的蚀刻工艺，从而防止过分地过度蚀刻源极/漏极接触件。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种形成半导体器件的方法，包括：在半导体衬底之上形成栅极结构；在所述栅极结构之上形成栅极电介质帽盖；在所述半导体衬底之上形成源极/漏极接触件，并且所述栅极电介质帽盖位于所述源极/漏极接触件之间；在所述栅极电介质帽盖之上沉积抗蚀刻层；在所述抗蚀刻层之上沉积接触蚀刻停止层，并在所述接触蚀刻停止层之上沉积层间电介质ILD层；执行第一蚀刻工艺以形成过孔开口，该过孔开口延穿过所述ILD层并在到达所述抗蚀刻层之前终止；执行第二蚀刻工艺以加深所述过孔开口，使得所述源极/漏极接触件之一被暴露，其中，所述第二蚀刻工艺以比蚀刻所述接触蚀刻停止层更慢的蚀刻速率来蚀刻所述抗蚀刻层；以及沉积金属材料以填充经加深的所述过孔开口。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述栅极电介质帽盖和所述接触蚀刻停止层是基于氮化物的。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述栅极电介质帽盖由与所述接触蚀刻停止层相同的材料形成。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述抗蚀刻层是基于氧化物的。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述抗蚀刻层的厚度小于所述接触蚀刻停止层的厚度。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述抗蚀刻层的厚度小于所述栅极电介质帽盖的最大厚度。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述抗蚀刻层的厚度在1埃至50埃的范围内。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述抗蚀刻层是使用原子层沉积ALD或等离子体增强化学气相沉积PECVD来沉积的。9.一种形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊德智，吴俊德，王鵬，林焕哲，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：