本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種掩膜版版圖以及形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法。
背景技術(shù):
金屬互連結(jié)構(gòu)是半導(dǎo)體器件中不可或缺的結(jié)構(gòu),用于實(shí)現(xiàn)有源區(qū)與有源區(qū)之間的互連、晶體管和晶體管之間的互連、或者不同層金屬線(xiàn)之間的互連,完成信號(hào)的傳輸和控制。因此,在半導(dǎo)體制造過(guò)程中,金屬互連結(jié)構(gòu)的形成對(duì)半導(dǎo)體器件的性能以及半導(dǎo)體制造成本有著很大的影響。為了增加器件的密度,在集成電路中的半導(dǎo)體器件的尺寸已經(jīng)被不斷減小,為了實(shí)現(xiàn)各個(gè)半導(dǎo)體器件的電連接,通常需要多層互連結(jié)構(gòu)。
一般的,在半導(dǎo)體器件制造過(guò)程的后端互連工藝中,第一層金屬層(M1)需要與下層的有源器件結(jié)構(gòu)(包含源漏區(qū)域和柵極結(jié)構(gòu)區(qū)域)之間形成電學(xué)連接。因此,在形成第一層金屬層之前,通常需要預(yù)先形成半導(dǎo)體器件的局部互連結(jié)構(gòu)(Local Interconnect)。所述局部互連結(jié)構(gòu)包含:與下層的源漏區(qū)域電連接的第零層金屬層(M0)、以及與柵極結(jié)構(gòu)區(qū)域之間電連接的第零層?xùn)沤饘賹?M0G)。
然而,現(xiàn)有技術(shù)中具有局部互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造工藝復(fù)雜,且形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的性能有待進(jìn)一步提高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種掩膜版版圖以及形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法,增加工藝靈活性,改善形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能。
為解決上述問(wèn)題,本發(fā)明提供一種掩膜版版圖,包括:第一層掩膜版版圖,所述第一層掩膜版版圖內(nèi)具有若干平行排列的第一圖形,相鄰第一圖形之間的區(qū)域用于定義柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源漏區(qū)以及位于相鄰源漏區(qū)之間的隔離區(qū),所述第一圖形投影于基底表面的圖形為第一投影圖形,所述第一投影圖 形橫跨基底中的若干有源區(qū);第二層掩膜版版圖,所述第二層掩膜版版圖內(nèi)具有若干平行排列的第二圖形,相鄰第二圖形之間的區(qū)域用于定義若干有源區(qū),所述第二圖形用于定義位于相鄰有源區(qū)之間的隔離區(qū),所述第二圖形投影于基底表面的圖形為第二投影圖形,所述第二投影圖形橫跨若干有源區(qū),所述第二投影圖形與至少一個(gè)第一投影圖形相鄰,且所述第一投影圖形與相鄰第二投影圖形之間的區(qū)域用于定義橫跨若干源漏區(qū)表面的源漏金屬層;第三層掩膜版版圖,所述第三層掩膜版版圖內(nèi)具有若干第三圖形,所述第三圖形投影于基底表面的圖形為第三投影圖形,所述第三投影圖形位于源漏金屬層上方,所述第三圖形用于定義與源漏金屬層電連接的第零層金屬層。
可選的,所述基底具有包括若干有源區(qū)的互連區(qū),所述第一投影圖形橫跨互連區(qū)內(nèi)的若干有源區(qū);所述第二投影圖形橫跨互連區(qū)內(nèi)的若干有源區(qū);且所述第三投影圖形位于部分互連區(qū)上方。
本發(fā)明還提供一種形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法,包括:提供包括若干有源區(qū)和將相鄰有源區(qū)隔開(kāi)的隔離區(qū)的基底,所述基底表面形成有柵極結(jié)構(gòu),所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的有源區(qū)基底內(nèi)形成有源漏區(qū),所述基底表面以及柵極結(jié)構(gòu)表面形成有層間介質(zhì)層;依次在所述柵極結(jié)構(gòu)表面以及層間介質(zhì)層表面形成第一掩膜層、在所述第一掩膜層表面形成第二掩膜層,且第二掩膜層與第一掩膜層的材料不同;在所述第二掩膜層表面形成第一光刻膠膜;將第一層掩膜版版圖中的第一圖形傳遞至第一光刻膠膜內(nèi),形成若干平行排列的第一光刻膠層,相鄰第一光刻膠層之間具有橫跨若干有源區(qū)的第一開(kāi)口,所述第一開(kāi)口的圖形貫穿所述源漏區(qū)和位于相鄰源漏區(qū)之間的隔離區(qū);以所述第一光刻膠層為掩膜,刻蝕所述第二掩膜層直至暴露出第一掩膜層頂部表面;在刻蝕后第二掩膜層表面以及暴露出的第一掩膜層表面形成第二光刻膠膜;將第二層掩膜版版圖中的第二圖形傳遞至第二光刻膠膜內(nèi),在暴露出的第一掩膜層部分表面形成若干平行排列的第二光刻膠層,所述第二光刻膠層位于相鄰源漏區(qū)之間的隔離區(qū)正上方,且所述第二光刻膠層橫跨若干有源區(qū);以所述第二光刻膠層為掩膜,刻蝕所述第一掩膜層直至暴露出層間介質(zhì)層表面,在所述第一掩膜層內(nèi)形成溝槽;以所述第一掩膜層為掩膜,沿所述溝槽底部刻蝕所述層間介質(zhì)層,形成貫穿所述層間介質(zhì)層的通孔,所述通孔底部暴露出源 漏區(qū)表面,且所述通孔的圖形貫穿若干個(gè)有源區(qū)內(nèi)的源漏區(qū);形成填充滿(mǎn)所述通孔的源漏金屬層;去除所述第一掩膜層;在所述柵極結(jié)構(gòu)頂部表面、源漏金屬層頂部表面以及層間介質(zhì)層頂部表面形成第一介質(zhì)層;在所述第一介質(zhì)層表面形成第三掩膜層;將第三層掩膜版版圖中的第三圖形傳遞至第三掩膜層內(nèi),在所述第三掩膜層內(nèi)形成位于源漏金屬層上方的第三開(kāi)口;以所述第三掩膜層為掩膜,沿第三開(kāi)口底部刻蝕所述第一介質(zhì)層,在所述第一介質(zhì)層內(nèi)形成暴露出源漏金屬層部分表面的第一凹槽;形成填充滿(mǎn)所述第一凹槽的第零層金屬層。
可選的,所述基底具有包括若干有源區(qū)的互連區(qū),所述第一光刻膠層橫跨互連區(qū)內(nèi)的有源區(qū),所述第二光刻膠層橫跨互連區(qū)內(nèi)的有源區(qū),且所述第三光刻膠層位于部分互連區(qū)上方??蛇x的,所述隔離區(qū)內(nèi)形成有隔離層,所述第二光刻膠層位于部分隔離層正上方。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明提供的掩膜版版圖的技術(shù)方案中,第一層掩膜版版圖內(nèi)具有若干平行排列的第一圖形,相鄰第一圖形之間的區(qū)域用于定義柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源漏區(qū)以及位于相鄰源漏區(qū)之間的隔離區(qū),所述第一圖形投影于基底表面的圖形為第一投影圖形,所述第一投影圖形橫跨若干有源區(qū);第二層掩膜版版圖內(nèi)具有若干平行排列的第二圖形,相鄰第二圖形之間的區(qū)域用于定義若干有源區(qū),第二圖形用于定義位于相鄰有源區(qū)之間的隔離區(qū),第二投影圖形橫跨若干有源區(qū),第二投影圖形與至少一個(gè)第一投影圖形相鄰,且第一投影圖形與相鄰第二投影圖形之間的區(qū)域用于定義橫跨若干源漏區(qū)表面的源漏金屬層。本發(fā)明中,通過(guò)第一層掩膜版版圖和第二層掩膜版版圖,即能夠定義將若干有源區(qū)電連接的源漏金屬層,且第一層掩膜版版圖和第二層掩膜版版圖之間無(wú)需圖形對(duì)準(zhǔn),從而避免了圖形對(duì)準(zhǔn)出現(xiàn)的對(duì)準(zhǔn)誤差問(wèn)題,使得定義的源漏金屬層具有較高的位置精確度和形貌精確度,從而使不同有源區(qū)之間的電連接性能可靠。
并且,由于第一層掩膜版版圖和第二層掩膜版版圖相結(jié)合定義出了源漏金屬層,通過(guò)源漏金屬層將若干有源區(qū)之間電連接,因此,第三層掩膜版版圖中對(duì)應(yīng)的第三投影圖形位于源漏金屬層上方即可,第三投影圖形無(wú)需橫跨 若干源漏區(qū),從而降低對(duì)第三層掩膜版版圖中的第三圖形的位置精確度和形貌精確度的要求,滿(mǎn)足半導(dǎo)體小型化微型化的發(fā)展趨勢(shì),增加了半導(dǎo)體工藝靈活性。
進(jìn)一步,所述基底具有包括若干有源區(qū)的互連區(qū),所述第一投影圖形橫跨互連區(qū)內(nèi)的若干有源區(qū);所述第二投影圖形橫跨互連區(qū)內(nèi)的若干有源區(qū);且所述第三投影圖形位于部分互連區(qū)上方,使得定義的源漏金屬層橫跨互連區(qū),從而實(shí)現(xiàn)互連區(qū)內(nèi)不同有源區(qū)之間的電連接。
進(jìn)一步,所述第一投影圖形至少覆蓋柵極結(jié)構(gòu)頂部表面,從而防止定義的源漏金屬層與柵極結(jié)構(gòu)發(fā)生電連接。
本發(fā)明還提供一種形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法的技術(shù)方案,依次在柵極結(jié)構(gòu)表面以及層間介質(zhì)層表面形成第一掩膜層、在第一掩膜層表面形成第二掩膜層,且第二掩膜層與第一掩膜層的材料不同;在第二掩膜層表面形成第一光刻膠膜;將第一層掩膜版版圖中的第一圖形傳遞至第一光刻膠膜內(nèi),形成若干平行排列的第一光刻膠層,相鄰第一光刻膠層之間具有橫跨若干有源區(qū)的第一開(kāi)口,所述第一開(kāi)口的圖形貫穿所述源漏區(qū)和位于相鄰源漏區(qū)之間的隔離區(qū);以所述第一光刻膠層為掩膜,刻蝕所述第二掩膜層直至暴露出第一掩膜層頂部表面;在刻蝕后第二掩膜層表面以及暴露出的第一掩膜層表面形成第二光刻膠膜;將第二層掩膜版版圖中的第二圖形傳遞至第二光刻膠膜內(nèi),在暴露出的第一掩膜層部分表面形成若干平行排列的第二光刻膠層,所述第二光刻膠層位于相鄰源漏區(qū)之間的隔離區(qū)正上方,且所述第二光刻膠層橫跨若干有源區(qū);以所述第二光刻膠層為掩膜,刻蝕所述第一掩膜層直至暴露出層間介質(zhì)層表面,在所述第一掩膜層內(nèi)形成溝槽;以所述第一掩膜層為掩膜,沿所述溝槽底部刻蝕所述層間介質(zhì)層,形成貫穿所述層間介質(zhì)層的通孔,所述通孔底部暴露出源漏區(qū)表面,且所述通孔的圖形貫穿若干個(gè)有源區(qū)內(nèi)的源漏區(qū);形成填充滿(mǎn)所述通孔的源漏金屬層。本發(fā)明中,由于第一光刻膠層和第二光刻膠層無(wú)需進(jìn)行圖形對(duì)準(zhǔn),從而避免了圖形對(duì)準(zhǔn)造成的誤差問(wèn)題,使得形成的源漏金屬層貫穿若干個(gè)有源區(qū),使得若干個(gè)有源區(qū)之間的電連接性能良好。并且,由于源漏金屬層已經(jīng)將若干個(gè)有源區(qū)電連接,因此后續(xù)在第三掩膜層內(nèi)形成的第三開(kāi)口無(wú)需橫跨所述若干個(gè)有源區(qū),所述第三開(kāi)口底部 與源漏金屬層表面具有重合部分即可,從而降低了形成第三開(kāi)口的工藝難度。通過(guò)所述第零層金屬層以及源漏金屬層使若干有源區(qū)與其他器件電連接,由于本發(fā)明中形成的源漏金屬層位置精確度和形貌精確度高,因此本發(fā)明形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能優(yōu)良。
附圖說(shuō)明
圖1為具有局部互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)局部立體圖;
圖2至圖3為本發(fā)明一實(shí)施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖4至圖12為本發(fā)明一實(shí)施例提供的掩膜版版圖的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖13至圖25為本發(fā)明一實(shí)施例提供的形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)過(guò)程的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
由背景技術(shù)可知,現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的局部互連結(jié)構(gòu)制造工藝復(fù)雜,形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的整體性能有待進(jìn)一步提高。
參考圖1,圖1為具有局部互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)局部立體圖,半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括:襯底(未圖示);位于襯底表面的若干分立的鰭部11;橫跨所述鰭部11的柵極結(jié)構(gòu)12,且所述柵極結(jié)構(gòu)12覆蓋鰭部11的部分頂部表面和側(cè)壁表面;位于所述柵極結(jié)構(gòu)12兩側(cè)的鰭部11內(nèi)的源漏區(qū)(未標(biāo)示);覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)12表面和源漏區(qū)表面的介質(zhì)層13;與所述源漏區(qū)電連接的第零層金屬層(M0,Metal 0)14,所述第零層金屬層14包括位于源漏區(qū)表面的下金屬層和位于下金屬層頂部表面的上金屬層,所述下層金屬層位于介質(zhì)層13內(nèi),其中,在沿鰭部11延伸方向上,所述上金屬層的寬度尺寸大于下金屬層的寬度尺寸;與所述柵極結(jié)構(gòu)12電連接的第零層?xùn)沤饘賹?M0G,Metal 0Gate)15;若干分立的連接層17,部分連接層17位于所述第零層金屬層14表面,部分連接層17位于所述第零層?xùn)沤饘賹?5表面;位于連接層17表面的若干分立的第一層金屬層(M1,Metal 1)16,部分第一層金屬層16通過(guò)連接層17與所述第零層金屬層14電連接,部分第一層金屬層16通過(guò)連接層17與第零層?xùn)沤饘賹?5電連接。
其中,所述第零層金屬層14橫跨若干個(gè)有源區(qū)(AA,Active Area)內(nèi)的源漏極,實(shí)現(xiàn)所述若干個(gè)有源區(qū)之間的電連接。隨著半導(dǎo)體工藝節(jié)點(diǎn)的不斷縮小,形成所述第零層金屬層14的工藝難度越來(lái)越大,所述第零層金屬層14的位置或形貌容易出現(xiàn)偏差,部分有源區(qū)之間的電連接性能將出現(xiàn)問(wèn)題。
為此,提出采用雙重圖形化法來(lái)定義第零層金屬層的圖形,將定義第零層金屬層的掩膜版版圖分解為具有第一圖形的第一層掩膜版版圖、以及具有第二圖形的第二層掩膜版版圖,其中,第一圖形投影于基底表面的圖形為第一投影圖形,第二圖形投影于基底表面的圖形為第二投影圖形,所述第一投影圖形與任一第二投影圖形相鄰,且第一投影圖形定義第零層金屬層的圖形,第二投影圖形定義相鄰第零層金屬層的圖形,所述第一投影圖形與相鄰第二投影圖形之間的距離定義出相鄰金屬硅化物層之間的距離。然而,隨著工藝節(jié)點(diǎn)的不斷縮小,半導(dǎo)體工藝過(guò)程越來(lái)越難以控制,例如,第一層掩膜版版圖和第二層掩膜版版圖之間的對(duì)準(zhǔn)(overlay)問(wèn)題、線(xiàn)端(line end)問(wèn)題以及尖角圓化(corner rounding)等問(wèn)題越來(lái)越顯著,使得形成的第零層金屬層的邊界形貌不佳,第零層金屬層的邊界容易出現(xiàn)圓角,使得第零層金屬層的位置也出現(xiàn)偏差,致使有源區(qū)之間的電連接性能變差,進(jìn)而造成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的性能變差甚至失效。
為此,本發(fā)明提供一種掩膜版版圖,提高半導(dǎo)體工藝靈活性,使得采用所提供的掩膜版版圖形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)電學(xué)性能得到提高。
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂,下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說(shuō)明。圖2至圖3為本發(fā)明一實(shí)施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖;圖4至圖12為本發(fā)明一實(shí)施例提供的掩膜版版圖的結(jié)構(gòu)示意圖。
本實(shí)施例提供一種用于形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中金屬互連層的掩膜版版圖,包括:第一層掩膜版版圖,所述第一層掩膜版版圖內(nèi)具有若干平行排列的第一圖形,相鄰第一圖形之間的區(qū)域用于定義柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源漏區(qū)以及位于相鄰源漏區(qū)之間的隔離區(qū),所述第一圖形投影于基底表面的圖形為第一投影圖形,所述第一投影圖形橫跨若干有源區(qū),其中,所述有源區(qū)包括柵極結(jié)構(gòu)以及位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源漏區(qū);第二層掩膜版版圖,所述第二層掩膜版版圖 內(nèi)具有若干平行排列的第二圖形,相鄰第二圖形之間的區(qū)域用于定義基底中的若干有源區(qū),所述第二圖形用于定義位于相鄰有源區(qū)之間的隔離區(qū),所述第二圖形投影于基底表面的圖形為第二投影圖形,所述第二投影圖形橫跨若干有源區(qū),所述第二投影圖形與至少一個(gè)第一投影圖形相鄰,且所述第一投影圖形與相鄰第二投影圖形之間的區(qū)域用于定義位于源漏區(qū)表面的源漏金屬層;第三層掩膜版版圖,所述第三層掩膜版版圖內(nèi)具有若干第三圖形,所述第三圖形投影于基底表面的圖形為第三投影圖形,所述第三投影圖形位于源漏金屬層上方,所述第三圖形用于定義與源漏金屬層電連接的第零層金屬層。
為了便于說(shuō)明,以下將結(jié)合第一層掩膜版版圖與基底、結(jié)合第二層掩膜版版圖與基底、結(jié)合第三層掩膜版版圖與基底、以及結(jié)合第一層掩膜版版圖與第二層掩膜版版圖,對(duì)提供的掩膜版版圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
參考圖2至圖3,圖2為圖3的俯視圖,圖3中左側(cè)圖是圖2沿XX1方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖,圖3中右側(cè)圖是圖2沿YY1方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖,提供包括若干有源區(qū)(未標(biāo)示)和將相鄰有源區(qū)隔離開(kāi)的隔離區(qū)(未標(biāo)示)的基底,所述基底表面形成有柵極結(jié)構(gòu),所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的有源區(qū)基底內(nèi)形成有源漏區(qū)(未標(biāo)示),所述基底表面以及柵極結(jié)構(gòu)表面形成有層間介質(zhì)層204。
需要說(shuō)明的是,為了便于圖示和描述,圖2為未示出層間介質(zhì)層204、源漏區(qū)的俯視圖,且圖3中示出了第一源漏區(qū)和第二源漏區(qū)。所述基底具有包括若干有源區(qū)的互連區(qū),圖2中虛線(xiàn)框中示出了互連區(qū)(未標(biāo)示),后續(xù)會(huì)在所述互連區(qū)內(nèi)形成通孔,在所述通孔內(nèi)填充滿(mǎn)源漏金屬層,通過(guò)所述源漏金屬層將互連區(qū)內(nèi)的若干有源區(qū)電連接。
所述基底內(nèi)具有若干有源區(qū)(Active Area),其中,每一有源區(qū)內(nèi)相應(yīng)形成有柵極結(jié)構(gòu)、源漏區(qū),且所述隔離區(qū)內(nèi)形成有隔離層203。本實(shí)施例中,形成的半導(dǎo)體器件為鰭式場(chǎng)效應(yīng)管,所述基底包括:襯底201,位于襯底201表面的若干分立的鰭部202,位于襯底201表面的隔離層203,所述隔離層203覆蓋鰭部202的部分側(cè)壁表面,且所述隔離層203頂部低于鰭部202頂部。所述柵極結(jié)構(gòu)橫跨鰭部202,且所述柵極結(jié)構(gòu)覆蓋鰭部202的部分頂部和側(cè)壁表面、以及部分隔離層203表面。
本實(shí)施例中,所述鰭部202的數(shù)量大于1,且所述鰭部202平行排列,所述柵極結(jié)構(gòu)橫跨至少一個(gè)鰭部202。本實(shí)施例中,所述柵極結(jié)構(gòu)的數(shù)量也大于1,且所述柵極結(jié)構(gòu)平行排列,所述柵極結(jié)構(gòu)的排列方向與鰭部202的排列方向相互垂直,且每一柵極結(jié)構(gòu)橫跨至少一個(gè)鰭部202。
在另一實(shí)施例中,所述半導(dǎo)體器件為平面晶體管,所述基底為平面基底,所述平面基底為硅襯底、鍺襯底、硅鍺襯底或碳化硅襯底、絕緣體上硅襯底或絕緣體上鍺襯底、玻璃襯底或III-V族化合物襯底(例如氮化鎵襯底或砷化鎵襯底等),柵極結(jié)構(gòu)形成于所述平面基底表面。
所述襯底201的材料為硅、鍺、鍺化硅、碳化硅、砷化鎵或鎵化銦,所述襯底201還能夠?yàn)榻^緣體上的硅襯底或者絕緣體上的鍺襯底;所述鰭部202的材料包括硅、鍺、鍺化硅、碳化硅、砷化鎵或鎵化銦;所述隔離層203作為半導(dǎo)體器件的隔離結(jié)構(gòu),起到電隔離相鄰鰭部202的作用,所述隔離層203的材料為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。本實(shí)施例中,本實(shí)施例中,所述襯底201為硅襯底,所述鰭部202的材料為硅,所述隔離層203的材料為氧化硅。
所述源漏區(qū)包括分別位于柵極結(jié)構(gòu)相對(duì)兩側(cè)的有源區(qū)基底內(nèi)的源區(qū)或漏區(qū),其中,源區(qū)用于形成半導(dǎo)體器件的源極,漏區(qū)用于形成半導(dǎo)體器件的漏極。本實(shí)施例中,所述基底包括第一區(qū)域I和第二區(qū)域II,所述第一區(qū)域I為NMOS區(qū)域或PMOS區(qū)域,所述第二區(qū)域II為NMOS區(qū)域或PMOS區(qū)域。本實(shí)施例以第一區(qū)域I為NMOS區(qū)域,第二區(qū)域II為PMOS區(qū)域作為示例。所述柵極結(jié)構(gòu)包括:位于第一區(qū)域I基底表面的第一柵極結(jié)構(gòu),位于第二區(qū)域II基底表面的第二柵極結(jié)構(gòu)。所述源漏區(qū)包括:分別位于第一柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的基底內(nèi)的第一源漏區(qū)(未標(biāo)示),分別位于第二柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的基底內(nèi)的第二源漏區(qū)(未標(biāo)示)。
本實(shí)施例中,所述第一源漏區(qū)內(nèi)還形成有第一應(yīng)力層214,所述第一應(yīng)力層214的材料為碳化硅,所述第一應(yīng)力層214內(nèi)摻雜有N型離子,例如為P、As或Sb。所述第二源漏區(qū)內(nèi)還形成有第二應(yīng)力層224,所述第二應(yīng)力層224的材料為鍺化硅,所述第二應(yīng)力層224內(nèi)摻雜有P型離子,例如為B、Ga或In。
所述第一柵極結(jié)構(gòu)包括:第一柵介質(zhì)層211、位于第一柵介質(zhì)層211表面的第一功函數(shù)層212、以及位于第一功函數(shù)層212表面的第一導(dǎo)電柵極213;所述第二柵極結(jié)構(gòu)包括:第二柵介質(zhì)層221、位于第二柵介質(zhì)層221表面的第二功函數(shù)層222、以及位于第二功函數(shù)層222表面的第二導(dǎo)電柵極223。所述第一柵極結(jié)構(gòu)還包括:位于第一柵介質(zhì)層221側(cè)壁表面、第一功函數(shù)層212側(cè)壁表面以及第一金屬柵極213側(cè)壁表面的第一側(cè)墻(未圖示)。所述第二柵極結(jié)構(gòu)還包括:位于第二柵介質(zhì)層221側(cè)壁表面、第二功函數(shù)層222側(cè)壁表面以及第二金屬柵極223側(cè)壁表面的第二側(cè)墻(未圖示)。
所述第一柵介質(zhì)層221的材料為高k柵介質(zhì)材料,所述第二柵介質(zhì)層221的材料為高k柵介質(zhì)材料,高k柵介質(zhì)材料為HfO2、HfSiO、HfSiON、HfTaO、HfTiO、HfZrO、ZrO2或Al2O3。所述第一功函數(shù)層212的材料為N型功函數(shù)材料,第一功函數(shù)層212的材料為T(mén)iAl、TaAlN、TiAlN、MoN、TaCN或AlN。所述第二功函數(shù)層222的材料為P型功函數(shù)材料,第二功函數(shù)層222的材料為T(mén)a、TiN、TaN、TaSiN或TiSiN。所述第一導(dǎo)電柵極213的材料為Al、Cu、Ag、Au、Pt、Ni、Ti或W;所述第二導(dǎo)電柵極223的材料為Al、Cu、Ag、Au、Pt、Ni、Ti或W。本實(shí)施例中,所述第一柵介質(zhì)層211的材料為HfO2,所述第二柵介質(zhì)層221的材料為HfO2,所述第一功函數(shù)層212的材料為T(mén)iAlN,所述第二功函數(shù)層222的材料為T(mén)iN,所述第一導(dǎo)電柵極213的材料為W,所述第二導(dǎo)電柵極223的材料為W。
本實(shí)施例中,所述第一柵極結(jié)構(gòu)還包括位于第一導(dǎo)電柵極213頂部表面的硬掩膜層206,所述第二柵極結(jié)構(gòu)還包括位于第二導(dǎo)電柵極223頂部表面的硬掩膜層206,所述硬掩膜層206能夠起到保護(hù)第一導(dǎo)電柵極213以及第二導(dǎo)電柵極223頂部表面的作用。本實(shí)施例中,所述硬掩膜層206的材料為氮化硅。在其他實(shí)施例中,所述硬掩膜層的材料還能夠?yàn)榈趸杌蛱嫉趸琛?/p>
在其他實(shí)施例中,所述第一柵極結(jié)構(gòu)還能夠?yàn)閭螙沤Y(jié)構(gòu)(dummy gate),所述第二柵極結(jié)構(gòu)為偽柵結(jié)構(gòu),其中,第一柵極結(jié)構(gòu)為單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu),第二柵極結(jié)構(gòu)為單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。
所述層間介質(zhì)層204起到電隔離第一柵極結(jié)構(gòu)和第二柵極結(jié)構(gòu)的作用,本實(shí)施例中,由于第一柵極結(jié)構(gòu)和第二柵極結(jié)構(gòu)中形成有硬掩膜層206,所述 硬掩膜層206起到保護(hù)第一導(dǎo)電柵極213和第二導(dǎo)電柵極223的作用,因此所述層間介質(zhì)層204的頂部能夠與第一柵極結(jié)構(gòu)頂部以及第二柵極結(jié)構(gòu)頂部齊平。在其他實(shí)施例中,所述層間介質(zhì)層頂部還能夠高于第一柵極結(jié)構(gòu)頂部和第二柵極結(jié)構(gòu)頂部,即所述層間介質(zhì)層覆蓋第一柵極結(jié)構(gòu)頂部表面和第二柵極結(jié)構(gòu)頂部表面。
所述層間介質(zhì)層204的材料為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的一種或多種,形成工藝包括化學(xué)氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝或原子層沉積工藝。本實(shí)施例中,所述層間介質(zhì)層204的材料為氧化硅,形成工藝包括等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝。
參考圖4至圖5,第一層掩膜版版圖106,所述第一層掩膜版版圖106內(nèi)具有若干平行排列的第一圖形107,相鄰第一圖形107之間的區(qū)域用于定義柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源漏區(qū)以及位于相鄰源漏區(qū)之間的隔離區(qū)。
圖5示出了將第一層掩膜版版圖106中第一圖形傳遞至基底內(nèi)時(shí),第一層掩膜版版圖106與基底之間的位置關(guān)系圖。
所述第一圖形107投影于基底表面的圖形為第一投影圖形,所述第一投影圖形橫跨若干有源區(qū),其中,所述有源區(qū)包括柵極結(jié)構(gòu)以及位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源漏區(qū)。本實(shí)施例中,所述第一投影圖形橫跨互連區(qū)內(nèi)的若干有源區(qū),且所述第一投影圖形還覆蓋柵極結(jié)構(gòu)表面。
當(dāng)?shù)谝粓D形107傳遞至光刻膠膜內(nèi)后形成光刻膠層,所述光刻膠層投影于基底表面的圖形與第一投影圖形相重合。
所述第一投影圖形至少覆蓋柵極結(jié)構(gòu)表面,相鄰所述第一投影圖形之間的距離小于相鄰柵極結(jié)構(gòu)之間的距離,因此在將第一層掩膜版版圖106中的第一圖形107傳遞至基底中時(shí),保證后續(xù)定義出的源漏金屬層不會(huì)與柵極結(jié)構(gòu)電連接。因此,在沿所述第一圖形107排列方向上,所述第一圖形107的寬度尺寸大于柵極結(jié)構(gòu)的寬度尺寸。
本實(shí)施例中,相鄰第一圖形107平行排列,所述第一圖形107為條狀圖形。所述基底內(nèi)具有鰭部,所述第一投影圖形的排列方向與鰭部延伸方向相互平行;所述第一投影圖形的排列方向與鰭部排列方向相互垂直。參考圖6 至圖8,第二層掩膜版版圖108,所述第二層掩膜版版圖108內(nèi)具有若干平行排列的第二圖形109,相鄰第二圖形109之間的區(qū)域用于定義基底中的若干有源區(qū),所述第二圖形109用于定義位于相鄰有源區(qū)之間的隔離區(qū)。
圖7示出了第二層掩膜版版圖108中的第二圖形109傳遞至基底時(shí),第二層掩膜版版圖108與基底之間的位置關(guān)系圖;圖8示出了將第一層掩膜版版圖106(參考圖4)中的第一圖形107傳遞至基底中、將第二層掩膜版版圖108中的第二圖形109傳遞至基底中時(shí),第一層掩膜版版圖106、第二層掩膜版版圖108與基底之間的位置關(guān)系圖。
本實(shí)施例中,所述第二圖形109橫跨互連區(qū)中若干有源區(qū),其中,互連區(qū)指的是若干分立的有源區(qū)相互電連接的區(qū)域,本實(shí)施例中以互連區(qū)俯視形貌為L(zhǎng)形為例。所述第二圖形109為條狀圖形。所述第二圖形109的排列方向與第一圖形107的排列方向相互平行。本實(shí)施例中,所述第二投影圖形橫跨互連區(qū)內(nèi)的若干有源區(qū)。本實(shí)施例中,所述第二圖形109的排列方向與鰭部延伸方向相互平行,所述第二圖形109的排列方向與相鄰鰭部排列方向相互垂直。
所述第二圖形109投影于基底表面的圖形為第二投影圖形,所述第二投影圖形橫跨若干有源區(qū),所述第二投影圖形與至少一個(gè)第二投影圖形相鄰,且所述第一投影圖形與相鄰第二投影圖形之間的區(qū)域用于定義橫跨若干源漏區(qū)表面的源漏金屬層。
當(dāng)?shù)诙D形109傳遞至光刻膠膜內(nèi)形成光刻膠層時(shí),所述光刻膠層投影于基底表面的圖形與第二投影圖形相重合。
本實(shí)施例中,采用第一層掩膜版版圖108和第二層掩膜版版圖106相結(jié)合,定義出位于源漏區(qū)表面的源漏金屬層的形狀和位置。本實(shí)施例中,無(wú)需考慮第一層掩膜版版圖106與第二層掩膜版版圖108中的圖形對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題,從而避免了圖形對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題引入的對(duì)準(zhǔn)誤差,采用本實(shí)施例提供的第一層掩膜版版圖106和第二層掩膜版版圖108,能夠使形成的源漏金屬層的位置精確度和形貌精確度均有所提升,從而使得互連區(qū)內(nèi)需要進(jìn)行電連接的有源區(qū)之間具有良好的電連接性能。
并且,當(dāng)基底中相鄰柵極結(jié)構(gòu)之間的距離(gate pitch)越來(lái)越小時(shí),采用本實(shí)施例提供的第一層掩膜版106和第二層掩膜版版圖108定義位于源漏區(qū)表面的源漏金屬層,能夠有效的改善形成的源漏金屬層的位置精確度和形貌精確度。
參考圖9至圖10,第三層掩膜版版圖111,所述第三層掩膜版版圖111內(nèi)具有若干第三圖形112,所述第三圖形112用于定義與源漏金屬層電連接的第零層金屬層。
圖10示出了將第一層掩膜版版圖106(參考圖4)、第二層掩膜版版圖108、(參考圖6)第三層掩膜版版圖111中圖形傳遞至基底時(shí),第一層掩膜版版圖106、第二層掩膜版版圖108、第三層掩膜版版圖111與基底之間的位置關(guān)系圖。
第三圖形112投影于基底表面的圖形為第三投影圖形,所述第三投影圖形位于源漏金屬層上方。當(dāng)所述第三圖形112傳遞至光刻膠膜內(nèi)形成具有開(kāi)口的光刻膠層時(shí),所述開(kāi)口投影于基底表面的圖形與第三投影圖形相重合。
由于本實(shí)施例中,前述第一層掩膜版版圖106和第二層掩膜版版圖108定義出了將互連區(qū)內(nèi)的若干有源區(qū)電連接的源漏金屬層,因此,所述第三投影圖形無(wú)需完全覆蓋互連區(qū),所述第三投影圖形與源漏金屬層具有重合部分,所述第三投影圖形位于部分互連區(qū)上方,第三圖形112定義出的第零層金屬層能夠?qū)⒒ミB區(qū)內(nèi)的若干有源區(qū)電連接,因此本實(shí)施例中第三圖形112的工藝窗口增加了,對(duì)第三圖形112的位置精確度和形貌精確度的要求降低,從而減小半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝難度且增加工藝靈活性。
本實(shí)施例中,所述第三層掩膜版版圖為雙重圖形化的版圖,包括:第三上層掩膜版版圖,所述第三上層掩膜版版圖內(nèi)具有若干第一子圖形,所述第一子圖形投影于基底表面的投影圖形為第一子投影圖形,所述第一子投影圖形位于部分源漏金屬層上方,且橫跨若干個(gè)有源區(qū);第三下層掩膜版版圖,所述第三下層掩膜版版圖內(nèi)具有若干第二子圖形,所述第二子圖形投影于基底表面的投影圖形為第二子投影圖形,所述第二子投影圖形位于另一部分源漏金屬層上方,且橫跨若干個(gè)有源區(qū),其中,所述第一子圖形和第二子圖形 構(gòu)成所述第三圖形,每一第一子投影圖形與至少一個(gè)第二子投影圖形相鄰,所述第一子投影圖形與第二子投影圖形相互平行排列。
參考圖11至圖12,第四層掩膜版版圖113,所述第四層掩膜版版圖113內(nèi)具有若干第四圖形114,所述第四圖形114用于定義與柵極結(jié)構(gòu)電連接的第零層?xùn)沤饘賹印?/p>
圖12示出了將第一層掩膜版版圖106、第二層掩膜版版圖108、第三層掩膜版版圖111、第四層掩膜版版圖113中圖形傳遞至基底時(shí),第一層掩膜版版圖106、第二層掩膜版版圖108、第三層掩膜版版圖111、第四層掩膜版版圖113與基底之間的位置關(guān)系圖。
所述第四圖形114投影于基底表面的圖形為第四投影圖形,所述第四投影圖形位于柵極結(jié)構(gòu)上方。當(dāng)所述第四圖形114傳遞至光刻膠膜內(nèi)形成具有開(kāi)口的光刻膠層時(shí),所述開(kāi)口投影于基底表面的圖形與第四投影圖形相重合。
本實(shí)施例中,所述第四圖形114為條狀圖形。
本實(shí)施例中,所述第四層掩膜版版圖113為雙重圖形化的版圖,包括:第四上層掩膜版版圖,所述第四上層掩膜版版圖內(nèi)具有若干第三子圖形,所述第三子圖形投影于基底表面的圖形為第三子投影圖形,所述第三子投影圖形位于部分柵極結(jié)構(gòu)上方,且橫跨若干個(gè)有源區(qū);第四下層掩膜版版圖,所述第四下層掩膜版版圖內(nèi)具有若干第四子圖形,所述第四子圖形投影于基底表面的圖形為第四子投影圖形,所述第四子投影圖形位于另一部分柵極結(jié)構(gòu)上方,且橫跨若干個(gè)有源區(qū),其中,所述第三子圖形和第四子圖形構(gòu)成所述第四圖形,每一第三子投影圖形與至少一個(gè)第四子投影圖形相鄰,所述第三子投影圖形與第四子投影圖形相互平行排列。
本發(fā)明實(shí)施例還提供一種形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法,采用上述提供的掩膜版版圖形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的局部金屬互連層。圖13至圖25為本發(fā)明一實(shí)施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形成過(guò)程的結(jié)構(gòu)示意圖。
首先,參考圖2及圖3,提供包括若干有源區(qū)和將相鄰有源區(qū)隔離開(kāi)的隔離區(qū)的基底,所述基底表面形成有柵極結(jié)構(gòu),所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的有源區(qū)基底內(nèi)形成有源漏區(qū);所述基底表面還形成有層間介質(zhì)層204,所述層間介質(zhì)層 204覆蓋柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁表面。
有關(guān)有源區(qū),隔離區(qū)、基底、柵極結(jié)構(gòu)、源漏區(qū)以及層間介質(zhì)層204的描述請(qǐng)相應(yīng)參考前述說(shuō)明,在此不再贅述。
如無(wú)特別說(shuō)明,后續(xù)提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖中左側(cè)圖均為圖2沿XX1方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖,右側(cè)圖均為圖2沿YY1方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
參考圖13,在所述層間介質(zhì)層204頂部表面、第一柵極結(jié)構(gòu)頂部表面、以及第二柵極結(jié)構(gòu)頂部表面形成第一掩膜層231;在所述第一掩膜層231頂部表面形成第二掩膜層232。
所述第一掩膜層231和第二掩膜層232的材料不同,從而使得后續(xù)刻蝕工藝對(duì)第一掩膜層231和第二掩膜層232的刻蝕速率不同。所述第一掩膜層231的材料為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氮化硅、碳氮氧化硅、氮化鈦或氮化鉭;所述第二掩膜層232的材料為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氮化硅、碳氮氧化硅、氮化鈦或氮化鉭。
后續(xù)會(huì)以圖形化后的第一掩膜層231為掩膜刻蝕層間介質(zhì)層204,形成暴露出第一源漏區(qū)的第一通孔,形成暴露出第二源漏區(qū)的第二通孔。為了提高后續(xù)刻蝕工藝對(duì)第一掩膜層231和層間介質(zhì)層204的刻蝕選擇比,使得后續(xù)形成的第一通孔和第二通孔具有良好形貌,采用氮化鈦或氮化鉭作為第一掩膜層231的材料,采用氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氮化硅或碳氮氧化硅作為第二掩膜層232的材料。
本實(shí)施例中,所述第一掩膜層231的材料為氮化鈦,所述第二掩膜層232的材料為氧化硅。
參考圖14,在所述第二掩膜層232表面形成第一光刻膠膜;將第一層掩膜版版圖106(參考圖4)中的第一圖形107(參考圖4)傳遞至第一光刻膠膜中,形成若干分立的第一光刻膠層301,所述第一光刻膠層301投影于柵極結(jié)構(gòu)頂部表面的投影圖形至少鋪滿(mǎn)柵極結(jié)構(gòu)頂部表面,相鄰第一光刻膠層301之間具有第一開(kāi)口,所述第一開(kāi)口的圖形貫穿所述源漏區(qū)和位于相鄰源漏區(qū)之間的隔離區(qū)。
所述第一光刻膠層301的位置和形貌由第一圖形107定義。本實(shí)施例中, 所述若干第一光刻膠層301平行排列,所述第一光刻膠層301的排列方向與鰭部202排列方向相互垂直,且第一光刻膠層301的排列方向與柵極結(jié)構(gòu)排列方向相互平行;所述第一開(kāi)口位于部分隔離層203正上方,還位于緊挨所述部分隔離層203的源漏區(qū)正上方。
所述第一光刻膠層301橫跨互連區(qū)內(nèi)的有源區(qū)。所述第一光刻膠層301的圖形為條狀圖形,所述第一開(kāi)口為條狀圖形,所述第一光刻膠層301至少覆蓋第一柵極結(jié)構(gòu)整個(gè)頂部以及第二柵極結(jié)構(gòu)整個(gè)頂部,因此,所述第一光刻膠層301投影于第一柵極結(jié)構(gòu)頂部表面投影圖形至少鋪滿(mǎn)所述第一柵極結(jié)構(gòu)頂部表面,所述第一光刻膠層301投影于第二柵極結(jié)構(gòu)頂部表面的投影圖形至少鋪滿(mǎn)所述第二柵極結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中,為了防止后續(xù)形成的金屬硅化物層與第一柵極結(jié)構(gòu)、第二柵極結(jié)構(gòu)電連接,所述第一光刻膠層301投影于第一柵極結(jié)構(gòu)頂部表面的投影圖形面積大于第一柵極結(jié)構(gòu)頂部表面面積,所述第一光刻膠層301投影于第二柵極結(jié)構(gòu)頂部表面的投影圖形面積大于第二柵極結(jié)構(gòu)頂部表面面積,從而使得后續(xù)形成的接觸通孔側(cè)壁不會(huì)將第一柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁表面和第二柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁表面暴露。在沿所述若干第一光刻膠層301的排列方向上,所述第一光刻膠層301尺寸大于第一柵極結(jié)構(gòu)尺寸;在沿所述若干第一光刻膠層301的排列方向上,所述第一光刻膠層301尺寸大于第二柵極結(jié)構(gòu)尺寸。
所述鰭部202的數(shù)量大于1,所述第一開(kāi)口的圖形貫穿至少一個(gè)鰭部202內(nèi)的源漏區(qū),所述第一開(kāi)口的圖形至少貫穿互連區(qū)內(nèi)的若干個(gè)鰭部202中的源漏區(qū)。本實(shí)施例中,相鄰第一光刻膠層301之間的第一開(kāi)口分別位于第一源漏區(qū)、第二源漏區(qū)的正上方,所述第一開(kāi)口還位于相鄰鰭部202之間的隔離層203正上方。所述第一開(kāi)口的圖形貫穿所述第一源漏區(qū)或第二源漏區(qū),且所述第一開(kāi)口的圖形貫穿至少一個(gè)鰭部202內(nèi)的第一源漏區(qū)或第二源漏區(qū)。
由于本實(shí)施例中,第一光刻膠層301具有較大的圖形尺寸,使得形成第一光刻膠層301工藝受到光刻工藝極限的影響小,形成的第一光刻膠層301具有較高的位置精確度和形貌精確度,從而使得后續(xù)在層間介質(zhì)層204內(nèi)形成的第一通孔、第二通孔的位置精確度和形貌精確度均得到提高。
參考圖15,以所述第一光刻膠層301(參考圖14)為掩膜,刻蝕所述第 二掩膜層232直至暴露出第一掩膜層231頂部表面。
本實(shí)施例中,采用干法刻蝕工藝,以第一光刻膠層301為掩膜刻蝕所述第二掩膜層232,將第一光刻膠層301圖形傳遞至第二掩膜層232內(nèi)。由于第一掩膜層232和第二掩膜層231的材料不同,使得干法刻蝕工藝對(duì)第二掩膜層232的刻蝕速率大于對(duì)第一掩膜層231的刻蝕速率。
在刻蝕第二掩膜層232直至暴露出第一掩膜層231頂部表面的過(guò)程,實(shí)際上為將第一層掩膜版版圖106中的第一圖形107傳遞至第二掩膜層232的過(guò)程,使得刻蝕后第二掩膜層232至少覆蓋第一柵極結(jié)構(gòu)頂部,刻蝕后第二掩膜層232至少覆蓋第二柵極結(jié)構(gòu)頂部。本實(shí)施例中,為了避免后續(xù)形成的第一通孔暴露出第一柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁,避免后續(xù)形成的第二通孔暴露出第二柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁,刻蝕后第二掩膜層232的尺寸大于第一柵極結(jié)構(gòu)頂部尺寸,刻蝕后第二掩膜層232的尺寸大于第二柵極結(jié)構(gòu)頂部尺寸。
相鄰刻蝕后第二掩膜層232之間的圖形位于第一源漏區(qū)214上方、第二源漏區(qū)224上方以及第一源區(qū)214和第二源漏區(qū)224之間的隔離層203上方。
接著,去除所述第一光刻膠層301,采用濕法去膠或灰化工藝去除所述第一光刻膠層301。
參考圖16,在所述刻蝕后第二掩膜層232表面、以及暴露出的第一掩膜層231表面形成第二光刻膠膜;將第二層掩膜版版圖108(參考圖6)中的第二圖形109(參考圖6)傳遞至第二光刻膠膜中,形成若干平行排列的第二光刻膠層302。
具體的,采用第二層掩膜版版圖108對(duì)所述第二光刻膠膜進(jìn)行曝光處理;接著,對(duì)曝光處理后的第二光刻膠膜進(jìn)行顯影處理,第二圖形109傳遞至第二光刻膠膜中,形成所述第二光刻膠層302,所述第二光刻膠層302位于暴露出的第一掩膜層231部分表面。
本實(shí)施例中,所述第二光刻膠層302的位置和形貌由第二圖形109定義,由于所述第二圖形109之間的區(qū)域用于定義基底中的有源區(qū),所述第二圖形109用于定義位于相鄰有源區(qū)之間的隔離區(qū),使得相鄰第二光刻膠層302之間的區(qū)域位于基底201中的有源區(qū)正上方,所述第二圖形層302位于相鄰源漏 區(qū)之間的隔離層203正上方。因此,所述相鄰第二光刻膠層302之間的區(qū)域位于第一柵極結(jié)構(gòu)以及第一源漏區(qū)214正上方,所述相鄰第二光刻膠層302之間的區(qū)域位于第二柵極結(jié)構(gòu)以及第二源漏區(qū)224正上方。
本實(shí)施例中,形成的第二光刻膠層橫跨互連區(qū)內(nèi)的有源區(qū),以便后續(xù)在互連區(qū)內(nèi)形成第一通孔和第二通孔。
所述第二光刻膠層302的圖形尺寸較大,因此形成第二光刻膠層302的工藝受到光刻極限的影響較小,使得形成的第二光刻膠層302具有較高的位置精確度和形貌精確度。
同時(shí),本實(shí)施例中,后續(xù)形成的第一通孔側(cè)壁形貌與第一光刻膠層301或第二光刻膠層302中的一種圖形側(cè)壁形貌有關(guān),無(wú)需考慮第一光刻膠層301和第二光刻膠層302中的圖形對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題,且避免了第一光刻膠層301和第二光刻膠層302進(jìn)行圖形對(duì)準(zhǔn)時(shí)出現(xiàn)的對(duì)準(zhǔn)誤差問(wèn)題、圖形線(xiàn)端終點(diǎn)誤差問(wèn)題,因此,本實(shí)施例后續(xù)形成的第一通孔和第二通孔形貌優(yōu)良。
參考圖17,以所述第二光刻膠層302為掩膜,刻蝕去除所述暴露出的第一硬掩膜層231直至暴露出層間介質(zhì)層204表面,在所述第一區(qū)域I第一硬掩膜層231內(nèi)形成第一溝槽303,在所述第二區(qū)域II第一硬掩膜層231內(nèi)形成第二溝槽304。
本實(shí)施例中,采用干法刻蝕工藝,刻蝕去除所述暴露出的第一硬掩膜層231直至暴露出層間介質(zhì)層204表面。
所述第一溝槽303位于第一源漏區(qū)正上方,所述第一溝槽303的圖形貫穿至少一個(gè)鰭部202內(nèi)的第一源漏區(qū)。所述第二溝槽304位于第二源漏區(qū)正上方,所述第二溝槽304的圖形貫穿至少一個(gè)鰭部202內(nèi)的第二源漏區(qū)。
本實(shí)施例中,所述第一溝槽303的圖形橫跨互連區(qū),所述第一溝槽303橫跨若干個(gè)第一源漏區(qū);所述第二溝槽304的圖形橫跨互連區(qū),所述第二溝槽304橫跨若干個(gè)第二源漏區(qū)。
由前述分析可知,所述第一圖形層301和第二圖形層302中的圖形位置精確度和形貌精確度良好,第一溝槽303的邊界形貌僅與第一圖形層301和第二圖形層302中的一種圖形側(cè)壁形貌有關(guān),且本實(shí)施例中無(wú)需考慮第一圖 形層301和第二圖形層302中的圖形對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題以及圖形線(xiàn)端終點(diǎn)問(wèn)題,避免了圖形對(duì)準(zhǔn)誤差、圖形線(xiàn)端終點(diǎn)誤差和尖角圓化的問(wèn)題,因此形成的第一溝槽303和第二溝槽304也具有良好的位置精確度和形貌精確度,從而提高后續(xù)形成的第一通孔和第二通孔的形貌。
接著,去除所述第二圖形層302,采用濕法去膠或灰化工藝去除所述第二圖形層302。
參考圖18,去除所述第二光刻膠層302(參考圖17)。
采用濕法去膠或灰化工藝去除所述第二光刻膠層302。
參考圖19,以所述第一掩膜層231為掩膜,沿第一溝槽303(參考圖18)向基底表面方向刻蝕所述層間介質(zhì)層204,形成貫穿所述第一區(qū)域I層間介質(zhì)層204的第一通孔313,所述第一通孔313暴露出第一源漏區(qū)表面;沿第二溝槽304(參考圖18)向基底表面方向刻蝕所述層間介質(zhì)層204,形成貫穿所述第二區(qū)域II層間介質(zhì)層204的第二通孔314,所述第二通孔314暴露出第二源漏區(qū)表面。
采用干法刻蝕工藝,刻蝕所述第一區(qū)域I層間介質(zhì)層204形成第一通孔313,刻蝕所述第二區(qū)域II層間介質(zhì)層204形成第二通孔314。
本實(shí)施例中,所述第一掩膜層231的材料為氮化鈦,所述第二掩膜層232(參考圖18)的材料為氧化硅,所述層間介質(zhì)層204的材料為氧化硅,為此,在以第一掩膜層231為掩膜刻蝕層間介質(zhì)層204的工藝過(guò)程中,所述第二掩膜層232會(huì)被刻蝕去除。且刻蝕工藝對(duì)第一掩膜層231和層間介質(zhì)層204具有較高的刻蝕選擇比,從而使得形成的第一通孔313和第二通孔314具有良好形貌。
所述第一通孔313的圖形貫穿至少一個(gè)鰭部202內(nèi)的第一源漏區(qū),所述第二通孔314的圖形貫穿至少一個(gè)鰭部202內(nèi)的第二源漏區(qū)。本實(shí)施例中,所述第一通孔313橫跨互連區(qū),所述第一通孔313橫跨若干個(gè)鰭部202內(nèi)的第一源漏區(qū),暴露出所述若干個(gè)第一源漏區(qū)表面,從而使得后續(xù)形成的源漏金屬層將不同有源區(qū)內(nèi)的第一源漏區(qū)電連接;所述第二通孔314橫跨互連區(qū),所述第二通孔314橫跨若干個(gè)鰭部202內(nèi)的第二源漏區(qū),暴露出所述若干個(gè) 第二源漏區(qū)表面,從而使得后續(xù)形成的源漏金屬層將不同有源區(qū)內(nèi)的第二源漏區(qū)電連接。且在形成第一通孔313和第二通孔314的刻蝕工藝過(guò)程中,還會(huì)刻蝕去除位于相鄰第一源漏區(qū)之間或相鄰第二源漏區(qū)之間的部分厚度層間介質(zhì)層204,因此所述第一通孔313還會(huì)暴露出相鄰第一源漏區(qū)之間的層間介質(zhì)層204,所述第二通孔314還會(huì)暴露出相鄰第二源漏區(qū)之間的層間介質(zhì)層204。
本實(shí)施例中,所述第一通孔313暴露出第一源漏區(qū)整個(gè)頂部表面,所述第二通孔314暴露出第二源漏區(qū)整個(gè)頂部表面。在其他實(shí)施例中,所述第一通孔暴露出第一源漏區(qū)部分頂部表面,所述第二通孔暴露出第二源漏區(qū)部分頂部表面。
由前述分析可知,本實(shí)施例中,所述第一通孔313和第二通孔314的側(cè)壁形貌僅與第一光刻膠層301或第二光刻膠層302中的一種圖形側(cè)壁形貌有關(guān),第一光刻膠層301和第二光刻膠層302均具有較高的位置精確度和形貌精確度,且無(wú)需考慮第一光刻膠層301和第二光刻膠層302的圖形對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題,從而避免了圖形對(duì)準(zhǔn)誤差問(wèn)題、圖形線(xiàn)端終點(diǎn)問(wèn)題以及尖角圓化問(wèn)題,因此,本實(shí)施例形成的第一通孔313和第二通孔314具有較高的位置精確度和形貌精確度,且第一通孔313和第二通孔314受到工藝節(jié)點(diǎn)不斷減小的影響小,提高了工藝靈活性,使得形成的第一通孔313和第二通孔314側(cè)壁形貌良好,所述第一通孔313和第二通孔314具有較高的位置精確度和形貌精確度,從而使得后續(xù)形成的源漏金屬層具有較高的位置精確度和形貌精確度,使得互連區(qū)內(nèi)的有源區(qū)之間具有良好的電連接性能。
在形成所述第一通孔313和第二通孔314之后,在所述第一源漏區(qū)、第二源漏區(qū)頂部表面形成金屬硅化物層(未圖示),所述金屬硅化物層有利于減小第一源漏區(qū)與后續(xù)形成的源漏金屬層之間的接觸電阻、減小第二源漏區(qū)與后續(xù)形成的源漏金屬層的接觸電阻。本實(shí)施例中,所述金屬硅化物層的材料為硅化鎳,形成所述金屬硅化物層的工藝步驟包括:在所述第一掩膜層231表面、第一通孔313底部和側(cè)壁表面、第二通孔314底部和側(cè)壁表面形成鎳層;對(duì)所述鎳層進(jìn)行退火處理,使得鎳層中的鎳與第一源漏區(qū)中的硅發(fā)生金屬硅化反應(yīng),在第一源漏區(qū)表面形成金屬硅化物層,使得鎳層中的鎳與第二 源漏區(qū)中的硅發(fā)生金屬硅化反應(yīng),在第二源漏區(qū)表面形成金屬硅化物層;去除剩余的鎳層。
參考圖20,形成填充滿(mǎn)所述第一通孔313(參考圖19)和第二通孔314(參考圖19)的源漏金屬層241,所述源漏金屬層241還位于第一掩膜層231頂部表面。
所述源漏金屬層241的材料為銅、鋁、鎢、金、銀或鈦中的一種或多種;采用化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積或原子層沉積工藝形成所述源漏金屬層241。本實(shí)施例中,所述源漏金屬層241的材料為鎢,采用物理濺射工藝形成所述源漏金屬層241。
參考圖21,去除高于第一掩膜層231(參考圖20)頂部表面的源漏金屬層241;去除所述第一掩膜層231。
本實(shí)施例中,采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝,研磨去除高于第一掩膜層231頂部表面的源漏金屬層241,還研磨去除第一掩膜層231。為了簡(jiǎn)化工藝步驟,還研磨去除高于第一柵極結(jié)構(gòu)頂部表面和第二柵極結(jié)構(gòu)頂部表面的源漏金屬層241,因此,本實(shí)施例中,所述源漏金屬層241頂部與第一柵極結(jié)構(gòu)頂部、第二柵極結(jié)構(gòu)頂部齊平。在其他實(shí)施例中,所述源漏金屬層頂部還能夠高于第一柵極結(jié)構(gòu)頂部和第二柵極結(jié)構(gòu)頂部。
通過(guò)源漏金屬層241使第一源漏區(qū)與后續(xù)形成的第零金屬層電連接,使第二源漏區(qū)與后續(xù)形成的第零金屬層電連接。由前述分析可知,由于第一通孔313(參考圖19)和第二通孔314(參考圖19)具有較高的位置精確度和形貌精確度,因此本實(shí)施例中形成的源漏金屬層241也相應(yīng)具有良好的位置精確度和形貌精確度,通過(guò)所述源漏金屬層241將互連區(qū)內(nèi)的若干有源區(qū)電連接,且所述若干有源區(qū)之間具有良好的電連接性能,從而有利于改善半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的整體性能。
參考圖22,在所述第一柵極結(jié)構(gòu)頂部表面、第二柵極結(jié)構(gòu)頂部表面、源漏金屬層241頂部表面以及層間介質(zhì)層204頂部表面形成第一介質(zhì)層242;在所述第一介質(zhì)層242表面形成第三掩膜層243。
所述第一介質(zhì)層242的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或碳氮氧化 硅。本實(shí)施例中,所述第一介質(zhì)層242的材料為氧化硅,所述第三掩膜層243的材料包括氮化硅。
參考圖23,將第三層掩膜版版圖111(參考圖9)中的第三圖形112(參考圖9)傳遞至第三掩膜層243內(nèi),在所述第三掩膜層243內(nèi)形成位于源漏金屬層241上方的第三開(kāi)口306;將第四層掩膜版版圖113(參考圖11)中的第四圖形114(參考圖11)傳遞至第三掩膜層243內(nèi),在所述第三掩膜層243內(nèi)形成位于柵極結(jié)構(gòu)上方的第四開(kāi)口305。
后續(xù)在所述第三開(kāi)口306內(nèi)填充滿(mǎn)導(dǎo)電層形成第零層金屬層,所述第零層金屬層將互連區(qū)內(nèi)的有源區(qū)電連接。由于前述形成的源漏金屬層241已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了互連區(qū)內(nèi)的有源區(qū)電連接目的,因此,本實(shí)施例中形成的第三開(kāi)口306無(wú)需橫跨互連區(qū),所述第三開(kāi)口306底部與源漏金屬層241頂部表面具有重合部分即可,所述第三開(kāi)口306位于部分互連區(qū)上方,從而降低了形成第三開(kāi)口306的工藝難度,提高了半導(dǎo)體工藝靈活性。
本實(shí)施例中,將第三層掩膜版版圖111中的第三圖形112傳遞至第三掩膜層243內(nèi)的工藝步驟包括:在所述第三掩膜層243表面形成第三光刻膠膜;將第三上層掩膜版內(nèi)的第一子圖形傳遞至第三光刻膠膜內(nèi),形成第三光刻膠層;以所述第三光刻膠層為掩膜刻蝕所述第三掩膜層243直至暴露出第一介質(zhì)層242表面;去除所述第三光刻膠層;在所述暴露出的第一介質(zhì)層242表面以及刻蝕后第三掩膜層243表面形成第四光刻膠膜;將第三下層掩膜版內(nèi)的第二子圖形傳遞至第四光刻膠膜內(nèi),形成第四光刻膠層;以所述第四光刻膠層為掩膜刻蝕所述第三掩膜層243直至暴露出第一介質(zhì)層242表面;去除所述第四光刻膠層。在其他實(shí)施例中,所述第三層掩膜版版圖還能夠?yàn)閱螌友谀ぐ姘鎴D。
本實(shí)施例中,將第四層掩膜版版圖113中的第四圖形114傳遞至第三掩膜層243內(nèi)的工藝步驟包括:在所述第三掩膜層243表面形成第五光刻膠膜;將第三上層掩膜版內(nèi)的第一子圖形傳遞至第五光刻膠膜內(nèi),形成第三五刻膠層;以所述第五光刻膠層為掩膜刻蝕所述第三掩膜層243直至暴露出第一介質(zhì)層242表面;去除所述第五光刻膠層;在所述暴露出的第一介質(zhì)層242表面以及刻蝕后第三掩膜層243表面形成第六光刻膠膜;將第三下層掩膜版內(nèi) 的第二子圖形傳遞至第六光刻膠膜內(nèi),形成第六光刻膠層;以所述第六光刻膠層為掩膜刻蝕所述第三掩膜層243直至暴露出第一介質(zhì)層242表面;去除所述第六光刻膠層。
在其他實(shí)施例中,所述第四層掩膜版版圖還能夠?yàn)閱螌友谀ぐ姘鎴D。在其他實(shí)施例中,所述第三開(kāi)口和第四開(kāi)口還能夠采用同一光刻膠層定義形成。
參考圖24,以所述第三掩膜層243為掩膜,沿第三開(kāi)口306(參考圖23)底部刻蝕所述第一介質(zhì)層242,在所述第一介質(zhì)層242內(nèi)形成暴露出源漏金屬層241部分表面的第一凹槽316;以所述第三掩膜層243為掩膜,沿第四開(kāi)口305(參考圖23)底部刻蝕所述第一介質(zhì)層242,在所述第一介質(zhì)層242內(nèi)形成暴露出柵極結(jié)構(gòu)頂部表面的第二凹槽315。
本實(shí)施例中,將第三層掩膜版版圖中的第三圖形傳遞至第一介質(zhì)層242內(nèi),在所述第一介質(zhì)層242內(nèi)形成第一凹槽316;將第四層掩膜版版圖中的第四圖形傳遞至第一介質(zhì)層242內(nèi),在所述第一介質(zhì)層242內(nèi)形成第二凹槽315。
參考圖25,形成填充滿(mǎn)所述第一凹槽316(參考圖24)的第零層金屬層326;形成填充滿(mǎn)所述第二凹槽315(參考圖24)的第零層?xùn)沤饘賹?25。
所述第零層金屬層326的材料為銅、鋁、鎢、金、銀或鈦中的一種或多種;所述第零層?xùn)沤饘賹?25的材料為銅、鋁、鎢、金、銀或鈦中的一種或多種。本實(shí)施例中,所述第零層金屬層326的材料為鎢,所述第零層?xùn)沤饘賹?25的材料為鎢。
由于前述形成的源漏金屬層241已經(jīng)將互連區(qū)內(nèi)的不同有源區(qū)電連接起來(lái),因此,本實(shí)施例中形成的第零層金屬層326無(wú)需覆蓋整個(gè)互連區(qū),所述第零層金屬層326與源漏金屬層241之間電連接即可,從而使得形成第零層金屬層326的工藝窗口變大,使得互連區(qū)中若干有源區(qū)之間的電連接性能得到提高,進(jìn)而改善形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能。
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