半导体结构及其形成方法技术

本发明专利技术是关于一种半导体结构及其形成方法，所述半导体结构，包括：一第一栅极结构，其侧壁上形成有至少一第一间隔物，位于一半导体基底上；一第二栅极结构，其侧壁上形成有至少一第一间隔物，位于一半导体基底上，该第二栅极结构是邻近于该第一栅极结构；以及一含氮蚀刻停止层，形成于该第一与第二栅极结构上以及该半导体基底上，其中形成于该第一与第二栅极结构上的该含氮蚀刻停止层具有大体相同于形成于该半导体基底上的该含氮蚀刻停止层的一厚度，以改善后续形成于该第一与第二栅极结构间的该含氮蚀刻停止层上的一膜层的步阶覆盖情形。本发明专利技术所述半导体结构及其形成方法，可避免由于具非固定厚度的蚀刻停止层而生成孔洞的情形。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于集成电路制作，且特别是关于一种蚀刻停止层结构，其可避免于半导体结构中形成孔洞(voids)。
技术介绍
集成电路结构的设计已朝向尺寸缩小化与元件集成化的目标前进。如此的设计已让集成电路晶片的尺寸更为缩小。然而，因集成电路结构的密度与集成度的增加亦造成了特定的制程问题。举例来说，形成于两紧邻的栅极结构上的一蚀刻停止层将不利于后续的内连介电层形成于此蚀刻停止层之上。蚀刻停止层的作用在于部分区域内以停止上方膜层内的蚀刻的进行，并使得局部区域内的蚀刻动作结束。如此的蚀刻停止层通常沉积于两邻近的栅极结构之间，并于此两邻近的栅极结构之间形成一接触结构之前形成。通常，形成于上述的栅极结构表面上的蚀刻停止层的大体具有一非固定的厚度。如此，于后续的层间介电层沉积步骤中，通常可于两邻近的栅极结构之间生成有孔洞(voids)。一般而言，位于两邻近的栅极结构间的空间具有极窄与深的一沟道状外型。当蚀刻停止层形成于上述栅极结构之上后，此些沟道并不会为具有接近垂直与平行侧壁的一单一外型。且由于蚀刻停止层为非固定的厚度，于栅极结构的侧壁上通常形成有所谓的突出部，因而于沟道上形成一颈部(neck portion)。而于后续的层间内连介电层形成步骤中，所使用的介电材料将于其完全填入至沟道的底部前，先行于沟道的颈部处闭口。如此将于形成于层间介电层内的上述沟道的底部处生成孔洞。上述孔洞于不再次开启的状态下并非有害的。然而，万一于后续的图案蚀刻过程中突破并进入此些孔洞内时，便造成具有污染物的空穴的形成。当导电材料穿透并进入上述孔洞时，其亦可能接收部分的金属沉积物。残留的导电材料将无法通过已知方法而轻易地自如此形状的孔洞空间内移除之。接着，上述残留的导电材料于邻近的内连导线中将因而形成将一电性短路的导线。如此，便需要一种较佳的蚀刻停止结构与其形成方法，以避免于上述形成于已知半导体结构中，由于具非固定厚度的蚀刻停止层的生成的孔洞情形。
技术实现思路
因此，为了解决上述已知问题，本专利技术提供了一种半导体结构，其包括一第一栅极结构，其侧壁上形成有至少一第一间隔物，位于一半导体基底上；一第二栅极结构，其侧壁上形成有至少一第二间隔物，位于一半导体基底上，该第二栅极结构是相邻于该第一栅极结构；以及一含氮蚀刻停止层，形成于该第一与第二栅极结构上以及该半导体基底上，其中形成于该第一与第二栅极结构上的该含氮蚀刻停止层具有大体相同于形成于该半导体基底上的该含氮蚀刻停止层的一厚度，以改善后续形成于该第一与第二栅极结构间的该含氮蚀刻停止层上的一膜层的步阶覆盖情形。本专利技术所述的半导体结构，该第一与该第二栅极结构具有不大于200纳米的一间距。本专利技术所述的半导体结构，该含氮蚀刻停止层的厚度不大于600埃。本专利技术所述的半导体结构，该第一与该第二间隔物的厚度不大于350埃。本专利技术所述的半导体结构，该含氮蚀刻停止层具有不低于1.1GPa的一拉伸应力。本专利技术所述的半导体结构，该含氮蚀刻停止层包括氮化硅或氮氧化硅。本专利技术所述的半导体结构，该含氮蚀刻停止层具有不低于5的介电常数。本专利技术所述的半导体结构，该第一与第二栅极结构更包括一含金属膜层，该一含金属膜层包括耐火金属、金属硅化物、硅化钛、硅化钴、硅化镍、硅化铂、钨、硅化钨、氮化钛、钨化钛或氮化钽。本专利技术提供另了一种半导体结构的形成方法，包括下列步骤提供一半导体基底，其上形成有相邻的一第一栅极结构与一第二栅极结构；形成一蚀刻停止层于该第一与第二栅极结构与该半导体基底上，其中形成于该第一与第二栅极结构上的该蚀刻停止层与形成于该半导体基底上的该蚀刻停止层大体具有相同的一厚度，该蚀刻停止层是采用一低压化学气相沉积制程于不高于520℃的温度下所形成；以及形成一层间介电层于该蚀刻停止层上，其中覆盖于该第一与该第二栅极结构间的该蚀刻停止层上的该层间介电层不具有孔洞。本专利技术所述的半导体结构的形成方法，形成该蚀刻停止层的步骤为一大体无等离子的操作。本专利技术所述的半导体结构的形成方法，该蚀刻停止层包括氮化硅或氮氧化硅的一含氮材料。本专利技术所述的半导体结构的形成方法，该蚀刻停止层具有不高于5的一介电常数。本专利技术所述的半导体结构的形成方法，该蚀刻停止层的厚度不大于600埃。本专利技术所述的半导体结构的形成方法，该蚀刻停止层具有不高于1.1GPa的一拉伸应力。本专利技术所述，可避免由于具非固定厚度的蚀刻停止层而生成孔洞的情形。附图说明图1为一剖面图，显示了已知的一半导体结构，其上设置有一非固定厚度的一蚀刻停止层；图2为一剖面图，显示了依据本专利技术一实施例的一半导体结构，其上设置有一顺应的蚀刻停止层；图3为一剖面图，显示了依据本专利技术一实施例的设置有一顺应的蚀刻停止层一半导体结构，于该蚀刻停止层上形成有一层间介电层。具体实施例方式为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图示，作详细说明如下图1为一剖面图，显示了设置有一非固定厚度的蚀刻停止层105于一半导体基板102上的一已知半导体结构100。半导体基板102，其上可设置不同的元件结构且具有一表面104。在此，于半导体基板102上形成有两邻近的栅极结构106、106’的金属氧化物半导体(MOS)晶体管。间隔物108、108’则分别形成于栅极结构106、106’的侧壁上。栅极结构106、106’与间隔物108、108’上形成有一蚀刻停止层105。蚀刻停止层105具有一非固定的厚度，且大体位于栅极结构106、106’的垂直与边角表面上。蚀刻停止层105包括覆盖于半导体基底102的表面104的片段110以及覆盖于栅极结构106、106’的顶面的片段112。此外，蚀刻停止层105亦包括片段116，其位于接近间隔物108、108’的垂直表面并具有缩减的一厚度。蚀刻停止层105亦包括片段118，其位于间隔物108、108’侧壁与表面104交汇处的内部边角上并具有一缩减厚度。蚀刻停止层105亦包括覆盖于间隔物108、108’之间的一极窄的垂直沟道区域128的底部处的一片段120，位于两紧邻的栅极结构106、106’。因此，位于栅极结构106、106’的表面的上述蚀刻停止层105具有轻度香菇化(mushroomed)的一外型。如图1所示，蚀刻停止层105于其香菇状外型的底部具有一缩减的厚度。而于蚀刻停止层105上则形成有一层间介电层107，且该层间介电层107并覆盖蚀刻停止层105。层间介电层107于经如化学机械研磨(CMP)程序平坦化后，便于其上形成一平坦的表面124。然而，位于两邻近的栅极结构106、106’的间隔物108、108’间的于窄的垂直沟道128内的层间介电层107并非均匀地沉积形成。其原因在于垂直沟道128既狭窄且深且由于邻近的香菇状外观的蚀刻停止层105的底部宽于其顶部，因而不利于层间介电层完全覆盖蚀刻停止层120之前于垂直沟道区128的底部形成足够的层间介电层至完全填满之。因此，于层间介电层沉积时便经常于极窄的垂直沟道区128内形成孔洞126。如此，后续制程中所导入的污染物，例如导电内连线制程中的金属材料，可能最终且永久地为孔洞126所牵绊。且例如接触钨插拴沉积的一内连制程中亦可能造成金属穿透进入孔洞126的情形。如此将不易自此极窄的垂直沟道区128移除上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体结构，其特征在于，所述半导体结构包括：一第一栅极结构，其侧壁上形成有至少一第一间隔物，位于一半导体基底上；一第二栅极结构，其侧壁上形成有至少一第二间隔物，位于一半导体基底上，该第二栅极结构是相邻于该第一栅极结构；以 及一含氮蚀刻停止层，形成于该第一与第二栅极结构上以及该半导体基底上，其中形成于该第一与第二栅极结构上的该含氮蚀刻停止层具有大体相同于形成于该半导体基底上的该含氮蚀刻停止层的一厚度，以改善后续形成于该第一与第二栅极结构间的该含氮蚀刻停 止层上的一膜层的步阶覆盖情形。

【技术特征摘要】
US 2005-7-13 11/180,9351.一种半导体结构，其特征在于，所述半导体结构包括一第一栅极结构，其侧壁上形成有至少一第一间隔物，位于一半导体基底上；一第二栅极结构，其侧壁上形成有至少一第二间隔物，位于一半导体基底上，该第二栅极结构是相邻于该第一栅极结构；以及一含氮蚀刻停止层，形成于该第一与第二栅极结构上以及该半导体基底上，其中形成于该第一与第二栅极结构上的该含氮蚀刻停止层具有大体相同于形成于该半导体基底上的该含氮蚀刻停止层的一厚度，以改善后续形成于该第一与第二栅极结构间的该含氮蚀刻停止层上的一膜层的步阶覆盖情形。2.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，该第一与该第二栅极结构具有不大于200纳米的一间距。3.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，该含氮蚀刻停止层的厚度不大于600埃。4.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，该第一与该第二间隔物的厚度不大于350埃。5.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，该含氮蚀刻停止层具有不低于1.1GPa的一拉伸应力。6.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，该含氮蚀刻停止层包括氮化硅或氮氧化硅。7.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，该含氮蚀刻停止层具有不低于5的介电常数。8.根据权利要求1所述的半导体结...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖忠志，李资良，
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：71[中国|台湾]