[發明專利]半導體結構及其形成方法

在審

• 申請號: 202011371841.5
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN113192887A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 張旭凱;林耕竹;王菘豊;梁順鑫;朱家宏
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L21/8234
• 分類號: H01L21/8234;H01L27/088
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;李偉

本發明的實施例描述了一種用于形成無襯墊或無阻擋件的導電結構的方法。該方法包括在設置在襯底上的鈷接觸件上沉積蝕刻停止層，在蝕刻停止層上沉積電介質，蝕刻電介質和蝕刻停止層以形成暴露鈷接觸件的頂面的開口，以及蝕刻鈷接觸件的暴露的頂面在鈷接觸件中形成在蝕刻停止層下方橫向延伸的凹槽。該方法還包括沉積釕金屬以基本填充凹槽和開口，以及使釕金屬退火以在釕金屬和電介質之間形成氧化物層。本發明的實施例還涉及半導體結構及其形成方法。

技術領域

本發明的實施例涉及半導體結構及其形成方法。

背景技術

在集成電路中，導電結構(例如，金屬接觸件、通孔和線)電耦合至晶體管區域，諸如柵電極和源極/漏極區域，并且配置為傳導來自晶體管的電信號和將電信號傳導至晶體管。取決于集成電路的復雜性，導電結構可以形成金屬布線的一層或多層。

發明內容

本發明的實施例提供了一種形成半導體結構的方法，包括：在設置在襯底上的鈷接觸件上沉積蝕刻停止層；在所述蝕刻停止層上沉積電介質；蝕刻所述電介質和所述蝕刻停止層以形成暴露所述鈷接觸件的頂面的開口；蝕刻所述鈷接觸件的暴露的頂面，以在所述鈷接觸件中形成凹槽，所述凹槽在所述蝕刻停止層下方橫向延伸；沉積釕金屬以填充所述凹槽和所述開口；以及使所述釕金屬退火以在所述釕金屬和所述電介質之間形成氧化物層。

本發明的另一實施例提供了一種形成半導體結構的方法，包括：在襯底上形成導電結構，所述導電結構包括第一金屬；在所述導電結構上形成無襯墊導電結構，所述無襯墊導電結構包括與所述第一金屬不同的第二金屬；其中，形成所述無襯墊導電結構包括：在所述導電結構上沉積蝕刻停止層；在所述蝕刻停止層上沉積介電層；執行第一蝕刻以在所述介電層和所述蝕刻停止層中形成通孔開口，所述通孔開口暴露所述第一金屬；穿過所述通孔開口執行第二蝕刻以在所述導電結構中形成凹槽；沉積所述第二金屬以填充所述凹槽和所述通孔開口，其中，所述第二金屬沉積為與所述第一金屬、所述蝕刻停止層和所述介電層物理接觸；以及使所述第二金屬退火以降低所述第二金屬的電阻。

本發明的又一實施例提供了一種半導體結構，包括：接觸件，包括設置在襯底上的第一金屬；無襯墊通孔，形成在所述接觸件內，其中，所述無襯墊通孔包括：第二金屬，與所述第一金屬物理接觸；和第一金屬氧化物，圍繞所述第二金屬的不與所述第一金屬接觸的部分；以及第二金屬氧化物，設置在所述第二金屬的頂面上。

附圖說明

當結合附圖進行閱讀時，從以下詳細描述可最佳理解本發明的各個方面。應該注意，根據工業中的標準實踐，各個部件未按比例繪制。實際上，為了清楚的示出和討論，各個部件的尺寸可以任意地增大或減小。

圖1A是根據一些實施例的形成在鈷導電結構上的無阻擋件或無襯墊導電結構的等距視圖。

圖1B和圖1C是根據一些實施例的形成在鈷導電結構上的無阻擋件或無襯墊導電結構的截面圖。

圖2A和圖2B是根據一些實施例的描述無阻擋件或無襯墊導電結構的形成的方法的流程圖。

圖3A/圖3B至圖7A/圖7B是根據一些實施例的在鈷導電結構上形成無阻擋件或無襯墊導電結構期間的各個制造操作的截面圖。

圖8A是根據一些實施例的鈷導電結構上的接觸開口的放大截面圖。

圖8B是根據一些實施例的鈷導電結構上的接觸開口的放大頂視圖。

圖9至圖11是根據一些實施例的在鈷導電結構上形成無阻擋件或無襯墊導電結構期間的各個制造操作的放大截面圖。

圖12A和圖12B是根據一些實施例的形成在形成于鈷導電結構上的無阻擋件或無襯墊導電結構上的附加層的截面圖。

圖13示出了根據一些實施例的作為退火溫度和/或退火時間的函數的釕電阻率和鈷向外擴散的趨勢。