栅极接触开口的蚀刻轮廓控制制造技术

本公开涉及栅极接触开口的蚀刻轮廓控制。一种方法包括：在半导体衬底之上形成栅极结构；回蚀刻该栅极结构；在经回蚀刻的栅极结构之上形成栅极电介质帽盖；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栅极接触开口，该栅极接触开口延伸穿过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栅极接触开口，其中，第二蚀刻工艺以比蚀刻接触蚀刻停止层慢的蚀刻速率来蚀刻抗蚀刻层；以及在经加深的栅极接触开口中形成栅极接触件。在经加深的栅极接触开口中形成栅极接触件。

【技术实现步骤摘要】
栅极接触开口的蚀刻轮廓控制


[0001]本公开总体涉及半导体器件，尤其涉及栅极接触开口的蚀刻轮廓控制。

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]本公开的一个方面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；回蚀刻所述栅极结构；在经回蚀刻的所述栅极结构之上形成栅极电介质帽盖；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栅极接触开口，该栅极接触开口延伸穿过所述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栅极接触开口，其中，所述第二蚀刻工艺以比蚀刻所述接触蚀刻停止层慢的蚀刻速率来蚀刻所述抗蚀刻层；以及在经加深的所述栅极接触开口中形成栅极接触件。
[0004]本公开的另一方面提供了一种形成半导体器件的方法，包括：在第一栅极结构之上形成第一栅极电介质帽盖，并且在第二栅极结构之上形成第二栅极电介质帽盖；在所述第一栅极电介质帽盖和所述第二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延伸穿过所述ILD层的第一栅极接触开口和第二栅极接触开口，其中，所述第一栅极接触开口的宽度小于所述第二栅极接触开口的宽度；执行第二蚀刻工艺，以使所述第一栅极接触开口和所述第二栅极接触开口朝向所述第一栅极结构和所述第二栅极结构延伸，其中，在所述第二蚀刻工艺蚀刻穿过所述抗蚀刻层之后，所述第一栅极接触开口的侧壁轮廓变为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，在所述第一栅极接触开口中形成第一栅极接触件，并且在所述第二栅极接触开口中形成第二栅极接触件。
[0005]本公开的又一方面提供了一种半导体器件，包括：多个源极/漏极外延结构，位于衬底之上；多个源极/漏极接触件，各自位于所述多个源极/漏极外延结构之上；栅极结构，在横向位于所述多个源极/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多个源极/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；以及栅极接触件，延伸穿过所述ILD层、所述基于氮化物的蚀刻停止层、所述氧基抗蚀刻层、以及所述栅极电介质帽盖而与所述
栅极结构电连接。
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至图20B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21至图39B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。
具体实施方式
[0009]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。
[0010]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”。
[0011]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)、以及晶体管的栅极结构之上的栅极接触件。还应注意，本公开以多栅极晶体管的形式呈现实施例。多栅极晶体管包括如下晶体管：这些晶体管的栅极结构被形成于沟道区域的至少两侧。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。此处，由于它们的鳍状结构，具体示例可被呈现和称为FinFET。FinFET具有形成于沟道区域的三侧的栅极结构(例如，围绕半导体鳍中的沟道区域的上部)。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器件包括如下的任何器件：该器件的栅极结构或其一部分被形成于沟道区域的四侧(例如，围绕沟道区域的一部分)。本文呈现的器件还包括沟道区域以(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。
[0012]在用于制造晶体管的前段制程(front
‑
end
‑
of
‑
line，FEOL)工艺完成之后，在晶体管的栅极结构之上形成栅极接触件。栅极接触件的形成通常包括例如但不限于：在覆盖高
k/金属栅极(HKMG)结构的栅极电介质帽盖之上沉积层间电介质(ILD)层，通过使用一个或多个蚀刻工艺来形成延伸穿过ILD层和栅极电介质帽盖的栅极接触开口，然后在栅极接触开口中沉积一个或多个金属层以用作栅极接触件。
[0013]在一些实施例中，在形成ILD层之前，在栅极电介质帽盖之上毯式地(blanket)形成附加的蚀刻停止层(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可以减慢蚀刻穿过ILD层的蚀刻工艺。在执行接触蚀刻工艺以形成延伸穿过ILD层的栅极接触开口之后，执行另一蚀刻工艺(有时称为衬里去除(LRM)蚀刻，因为MCESL和栅极电介质帽盖可以组合用作栅极结构的顶表面之上的衬里)，以突破MCESL和栅极电介质帽盖。
[0014]接触蚀刻工艺可以根据电路功能和/或设计规则来形成具有不同尺寸的栅极接触开口。替代地，可能由于接触蚀刻工艺的不精本文档来自技高网...

【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；回蚀刻所述栅极结构；在经回蚀刻的所述栅极结构之上形成栅极电介质帽盖；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栅极接触开口，该栅极接触开口延伸穿过所述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栅极接触开口，其中，所述第二蚀刻工艺以比蚀刻所述接触蚀刻停止层慢的蚀刻速率来蚀刻所述抗蚀刻层；以及在经加深的所述栅极接触开口中形成栅极接触件。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二蚀刻工艺以比蚀刻所述抗蚀刻层快的蚀刻速率来蚀刻所述栅极电介质帽盖。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，所述栅极电介质帽盖和所述接触蚀刻停止层是基于氮化物的。5.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。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接触蚀刻停止层的厚度。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述抗蚀刻层的厚度小于所述栅极电介质帽盖的最大厚度。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述抗蚀刻层的厚度在约1埃至约50埃的范围内。9.一种形成半导体器件的方法，包括：在第一栅极结构之上形成第一栅极电介质帽盖，并且在第二栅极结构之上形成第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊德智，王鹏，林焕哲，吴俊德，
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：