[發(fā)明專利]具有接觸插栓的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與其形成方法

有效

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• 申請日: 2012-12-05
• 公開（公告）號: CN103855077B
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 洪慶文;黃志森;曹博昭;陳界得
• 申請（專利權(quán)）人: 聯(lián)華電子股份有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L23/528
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 陳小雯

本發(fā)明公開一種具有接觸插栓的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法，其半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包含一基底、一晶體管、一第一內(nèi)層介電層、一第二內(nèi)層介電層、一第一接觸插栓、一第二接觸插栓以及一第三接觸插栓。晶體管設(shè)置在基底上，且包含一柵極以及一源極/漏極區(qū)。第一內(nèi)層介電層設(shè)置在晶體管上。第一接觸插栓設(shè)置在第一內(nèi)層介電層中，且其頂面高于該柵極的一頂面。第二內(nèi)層介電層設(shè)置于第一內(nèi)層介電層上。第二接觸插栓于第二內(nèi)層介電層中以電連接該第一接觸插栓。第三接觸插栓設(shè)于第一內(nèi)層介電層以及第二內(nèi)層介電層中以電連接?xùn)艠O。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有接觸插栓的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與其形成方法，特別來說，是涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中第一接觸插栓的頂面高于柵極的頂面。

背景技術(shù)

在現(xiàn)有半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，多晶硅廣泛地應(yīng)用于半導(dǎo)體元件如金屬氧化物半導(dǎo)體(metal-oxide-semiconductor,MOS)晶體管中，作為標(biāo)準(zhǔn)的柵極材料選擇。然而，隨著MOS晶體管尺寸持續(xù)地微縮，傳統(tǒng)多晶硅柵極因硼穿透(boronpenetration)效應(yīng)導(dǎo)致元件效能降低，及其難以避免的空乏效應(yīng)(depletioneffect)等問題，使得等效的柵極介電層厚度增加、柵極電容值下降，進(jìn)而導(dǎo)致元件驅(qū)動能力的衰退等困境。因此，半導(dǎo)體業(yè)界更嘗以新的柵極材料，例如利用功函數(shù)(work function)金屬來取代傳統(tǒng)的多晶硅柵極，用以作為匹配高介電常數(shù)(high-k)柵極介電層的控制電極。

此外，現(xiàn)有形成具有金屬柵極的晶體管制作工藝后，還會在其上形成對外線路以分別電連接晶體管的金屬柵極以及源極/漏極區(qū)，作為和對外電子信號的輸入/輸出端。然而在現(xiàn)有制作工藝中，連接源極/漏極區(qū)的對外線路通常會包含多個上下相連的接觸插栓，這使得對外電路存在著電阻過高的問題。并且，隨著元件尺寸的日益縮小，連接源極/漏極區(qū)的接觸插栓容易和金屬柵極接觸產(chǎn)生短路的情況，造成元件品質(zhì)下降，而成為一個需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有接觸插栓的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)以及其形成方法，以提升整體半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的電性表現(xiàn)。

為達(dá)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，本發(fā)明提供了一種具有接觸插栓的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包含一基底、一晶體管、一第一內(nèi)層介電層、一第二內(nèi)層介電層、一第一接觸插栓、一第二接觸插栓以及一第三接觸插栓。晶體管設(shè)置在基底上，且晶體管包含一柵極以及一源極/漏極區(qū)。第一內(nèi)層介電層設(shè)置在晶體管上。第一接觸插栓設(shè)置在第一內(nèi)層介電層中，第一接觸插栓電連接源極/漏極區(qū)，且第一接觸插栓的頂面高于柵極的一頂面。第二內(nèi)層介電層設(shè)置于第一內(nèi)層介電層上。第二接觸插栓于第二內(nèi)層介電層中以電連接第一接觸插栓。第三接觸插栓設(shè)于第一內(nèi)層介電層以及第二內(nèi)層介電層中以電連接?xùn)艠O。

根據(jù)本發(fā)明的另外一個實施方式，本發(fā)明提供了一種形成具有接觸插栓的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法。首先提供一基底，接著形成一晶體管于基底上，晶體管包含一柵極以及一源極/漏極區(qū)。然后形成一第一內(nèi)層介電層于晶體管上。形成一第一接觸插栓于第一內(nèi)層介電層中，第一接觸插栓電連接源極/漏極區(qū)，且第一接觸插栓的頂面高于柵極的一頂面。形成一第二內(nèi)層介電層于第一內(nèi)層介電層上。最后，形成一第二接觸插栓于第二內(nèi)層介電層中以電連接第一接觸插栓，與形成一第三接觸插栓于第一內(nèi)層介電層以及第二內(nèi)層介電層中以電連接?xùn)艠O。

附圖說明

圖1至圖10所示為本發(fā)明一種形成具有接觸插栓的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的步驟示意圖。

主要元件符號說明

300 基底 324 第二阻障層

302 淺溝槽隔離 326 第二金屬層

304 接觸洞蝕刻停止層 328 第二接觸插栓

306 介電層 330 第三接觸插栓