[發(fā)明專利]具有插塞的半導(dǎo)體器件及其形成方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710537017.4
• 申請(qǐng)日: 2017-07-04
• 公開（公告）號(hào): CN109216321A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（天津）有限公司;中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號(hào): H01L23/535
• 分類號(hào): H01L23/535;H01L27/088;H01L29/10;H01L21/768
• 代理公司: 上海立群專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31291
• 代理人: 侯莉;毛立群

一種具有插塞的半導(dǎo)體器件及其形成方法，該器件包括：半導(dǎo)體襯底，半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成有待電連接元件；位于半導(dǎo)體襯底上的介電層，介電層內(nèi)形成有露出待電連接元件的通孔；位于通孔內(nèi)的導(dǎo)電層，覆蓋通孔的側(cè)壁以及待電連接元件，并形成有凹槽，導(dǎo)電層的上表面低于通孔的開口；填充通孔并覆蓋導(dǎo)電層的金屬層。通過在通孔的下端形成具有凹槽的導(dǎo)電層，使得通孔的上端側(cè)壁以及導(dǎo)電層的表面圍成上寬下窄的孔，因而提高了金屬層填充通孔的能力，使得插塞不易形成空洞、縫隙等缺陷。這樣一來，不僅避免了插塞阻值過高的問題，而且避免了用于形成插塞的化學(xué)機(jī)械研磨工藝中的研磨液殘留在插塞的空洞、縫隙內(nèi)腐蝕插塞，從而影響半導(dǎo)體器件可靠性的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有插塞的半導(dǎo)體器件及其形成方法。

背景技術(shù)

如圖1所示，晶體管包括半導(dǎo)體襯底1、位于半導(dǎo)體襯底1上的柵極2、源極3和漏極4，源極3、漏極4分別位于柵極2兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底1內(nèi)。層間介電層5覆蓋在半導(dǎo)體襯底1上，并形成有露出源極3、漏極4的通孔6，通過形成覆蓋層間介電層5的上表面并填充通孔6的金屬層然后對(duì)該金屬層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，可以形成與源極3、漏極4電連接的插塞7。

隨著集成電路工藝節(jié)點(diǎn)不斷縮小，通孔6的尺寸越來越小，金屬填充通孔6的能力越來越差，以致插塞7內(nèi)容易形成空洞、縫隙等缺陷。插塞7內(nèi)的空洞、縫隙不僅會(huì)導(dǎo)致插塞7的阻值高，而且，當(dāng)空洞、縫隙形成在插塞7的上表面時(shí)，用來形成插塞7的化學(xué)機(jī)械研磨工藝中的研磨液會(huì)殘留在插塞7的空洞、縫隙內(nèi)，并逐漸腐蝕插塞7，從而影響半導(dǎo)體器件的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題：現(xiàn)有半導(dǎo)體器件中的插塞易形成空洞、縫隙等缺陷，不僅導(dǎo)致插塞的阻值高，而且用于形成插塞的化學(xué)機(jī)械研磨工藝中的研磨液易殘留在插塞的空洞、縫隙內(nèi)，并逐漸腐蝕插塞，從而影響半導(dǎo)體器件的可靠性。

為了解決上述問題，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種具有插塞的半導(dǎo)體器件，其包括：半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成有待電連接元件；位于所述半導(dǎo)體襯底上的介電層，所述介電層內(nèi)形成有露出所述待電連接元件的通孔；位于所述通孔內(nèi)的導(dǎo)電層，覆蓋所述通孔的側(cè)壁以及所述待電連接元件，并形成有凹槽，所述導(dǎo)電層的上表面低于所述通孔的開口；填充所述通孔并覆蓋所述導(dǎo)電層的金屬層。

可選地，所述導(dǎo)電層的高度與所述通孔的深度之比為1：5至1：2。

可選地，所述導(dǎo)電層包括：

覆蓋所述待電連接元件的金屬硅化物層；

覆蓋所述通孔的下端側(cè)壁的金屬材料層，所述金屬材料層用于與硅反應(yīng)生成所述金屬硅化物層。

可選地，所述金屬硅化物層包括TiSi_x，所述金屬材料層包括Ti層和覆蓋在所述Ti層上的TiN層。

可選地，所述金屬層包括鎢。

可選地，所述插塞為接觸插塞。

可選地，所述待電連接元件為晶體管的源極和/或漏極。

可選地，所述晶體管為鰭式場效應(yīng)晶體管。

可選地，所述鰭式場效應(yīng)晶體管包括鰭部和柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)位于所述鰭部之上，所述源極、漏極包括位于所述鰭部內(nèi)的凹槽以及填充于所述凹槽內(nèi)的半導(dǎo)體材料。

為了解決上述問題，本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供了一種具有插塞的半導(dǎo)體器件的形成方法，其包括：提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成有待電連接元件；在所述半導(dǎo)體襯底上形成介電層，所述介電層內(nèi)形成有露出所述待電連接元件的通孔；在所述通孔內(nèi)形成導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層覆蓋所述通孔的側(cè)壁以及所述待電連接元件，并形成有凹槽，所述導(dǎo)電層的上表面低于所述通孔的開口；向所述通孔內(nèi)填充金屬層以形成所述插塞，所述金屬層覆蓋所述導(dǎo)電層。