本發(fā)明實施例涉及半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)及其形成方法。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體器件用于諸如個人電腦、手機、數(shù)碼相機和其它電子設(shè)備的各種電子應(yīng)用中。通常通過在半導(dǎo)體襯底上方依次沉積絕緣或介電層、導(dǎo)電層和半導(dǎo)體材料層以及使用光刻圖案化各個材料層以在各個材料層上形成電路組件和元件來制造半導(dǎo)體器件。

然而，雖然現(xiàn)有的半導(dǎo)體制造工藝對于它們的預(yù)期目的通常已經(jīng)足夠，但是隨著器件持續(xù)按比例縮小，它們不是在所有方面都已完全令人滿意。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法，包括：在襯底上方形成柵極堆疊件、間隔件層和介電層，其中，所述間隔件層圍繞所述柵極堆疊件，以及所述介電層圍繞所述間隔件層；去除所述介電層的第一部分以在所述介電層中形成第一孔，其中，所述第一孔鄰近所述間隔件層，并且所述介電層的第二部分位于所述第一孔下方；在所述柵極堆疊件和所述間隔件層上方形成第一保護層；在所述第一保護層上方形成第二保護層，其中，所述第二保護層包括金屬化合物材料，并且所述第一保護層和所述第二保護層包括相同的金屬元素；去除所述介電層的所述第二部分以形成通孔；以及在所述通孔中形成導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，還提供了一種用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法，包括：在襯底上方形成柵極堆疊件、間隔件層和介電層，其中，所述間隔件層圍繞所述柵極堆疊件，以及所述介電層圍繞所述間隔件層；去除所述介電層的第一部分以在所述介電層中形成第一孔，其中，所述第一孔鄰近所述間隔件層并且不穿過所述介電層；在所述柵極堆疊件和所述間隔件層上方形成第一保護層；使所述第一保護層與含硅氣體反應(yīng)以在所述第一保護層上方形成第二保護層，其中，所述第二保護層包括金屬硅化物材料；去除位于所述第一孔下方的所述介電層以形成通孔；以及在所述通孔中形成導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，還提供了一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，包括：襯底；柵極堆疊件，位于所述襯底上方；蝕刻停止層，位于所述柵極堆疊件的側(cè)壁上方；介電層，位于所述襯底上方并且圍繞所述柵極堆疊件；第一導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)，穿過所述介電層并且鄰近所述蝕刻停止層，其中，鄰近所述第一導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)的所述蝕刻停止層具有第一上部和第一下部，以及所述第一上部的第一硅含量大于所述第一下部的第二硅含量。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖進行閱讀時，從以下詳細(xì)描述可最佳理解本發(fā)明的各個方面。應(yīng)該強調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實踐，各個部件沒有被按比例繪制。事實上，為了清楚討論，各個部件的尺寸可以任意增大或減小。

圖1a到圖1n是根據(jù)一些實施例的用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的工藝的各個階段的頂視圖。

圖1a-1到圖1n-1是示出了根據(jù)一些實施例的分別沿著圖1a到圖1n中的截面線i-i’的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的截面圖。

圖2a是根據(jù)一些實施例的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的頂視圖。

圖2b是示出根據(jù)一些實施例的沿著圖2a中的截面線i-i’的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的截面圖。

具體實施方式

以下公開內(nèi)容提供了許多不同的實施例或?qū)嵗詫崿F(xiàn)本發(fā)明的不同特征。下面將描述元件和布置的特定實例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然這些僅僅是實例并不旨在限定本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接觸的實施例，也可以包括在第一部件和第二部件之間形成額外的部件使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實施例。而且，本發(fā)明在各個實例中可重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)僅是為了簡明和清楚，其自身并不表示所論述的各個實施例和/或配置之間的關(guān)系。

此外，為便于描述，在此可以使用諸如“在...之下”、“在...下方”、“下部”、“在...之上”、“上部”等的空間相對術(shù)語，以描述如圖所示的一個元件或部件與另一個(或另一些)元件或部件的關(guān)系?？臻g相對術(shù)語旨在包括除了附圖中所示的方位之外，在使用中或操作中的器件的不同方位。裝置可以以其它方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位)，并且通過在本文中使用的空間關(guān)系描述符可同樣地作相應(yīng)地解釋。應(yīng)該理解，可以在方法之前、期間和之后提供額外的操作，并且對于方法的其它實施例，可以代替或消除所描述的一些操作。

圖1a至圖1n是根據(jù)一些實施例的用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)100的工藝的各個階段的頂視圖。圖1a-1到圖1n-1是示出了根據(jù)一些實施例的分別沿著圖1a到圖1n中的截面線i-i’的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)100的截面圖。

如圖1a到圖1a-1所示，提供了半導(dǎo)體襯底110。半導(dǎo)體襯底110可以是半導(dǎo)體晶圓(諸如硅晶圓)或半導(dǎo)體晶圓的一部分。在一些實施例中，半導(dǎo)體襯底110由元素半導(dǎo)體材料制成，包括單晶、多晶結(jié)構(gòu)或非晶結(jié)構(gòu)的硅或鍺。

在一些其他實施例中，半導(dǎo)體襯底110由以下材料制成：化合物半導(dǎo)體，諸如碳化硅、砷化鎵、磷化鉀、磷化銦、砷化銦；合金半導(dǎo)體，諸如sige或gaasp；或它們的組合。半導(dǎo)體襯底110還可以包括多層半導(dǎo)體，半導(dǎo)體上絕緣體(soi)(諸如絕緣體上硅或絕緣體上鍺)，或它們的組合。

根據(jù)一些實施例,如圖1a和圖1a-1所示，隔離結(jié)構(gòu)120形成在襯底110中以限定襯底110中的各個有源區(qū)和以將周圍的器件(例如，晶體管)彼此電隔離。根據(jù)一些實施例，隔離結(jié)構(gòu)120包括諸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氟摻雜的硅酸鹽玻璃(fsg)、低k介電材料、其他合適的材料或它們的組合的介電材料。根據(jù)一些實施例，通過使用諸如半導(dǎo)體局部氧化(locos)、淺溝槽隔離(sti)等的隔離技術(shù)來形成隔離結(jié)構(gòu)120。

在一些實施例中，隔離結(jié)構(gòu)120的形成包括：通過實施光刻工藝圖案化半導(dǎo)體襯底110，在半導(dǎo)體襯底110中蝕刻溝槽，并且利用介電材料來填充該溝槽。在一些實施例中，填充的溝槽具有多層結(jié)構(gòu)，諸如填充有氮化硅或氧化硅的熱氧化襯里層。

根據(jù)一些實施例，如圖1a和圖2a所示，在半導(dǎo)體襯底110上方形成柵極堆疊件130。根據(jù)一些實施例，柵極堆疊件130的每一個均包括柵極介電層132和柵電極134。根據(jù)一些實施例，柵電極134形成在柵極介電層132上方。柵極介電層132包括氧化硅或其他合適的材料。柵電極134包括多晶硅或其他合適的導(dǎo)電材料。

根據(jù)一些實施例，如圖1a和圖1a-1所示，柵極堆疊件130的每一個還包括位于柵電極134上方的覆蓋層136。覆蓋層136包括氧化硅或其他合適的介電材料。根據(jù)一些實施例，如圖1a和圖1a-1所示，間隔件層142、144、146和148分別形成在柵極堆疊件130的側(cè)壁上方。

根據(jù)一些實施例，間隔件層142、144、146和148分別圍繞柵極堆疊件130。根據(jù)一些實施例中，間隔件層142、144、146和148包括諸如氮化硅、氮氧化硅或它們的組合的介電材料。

根據(jù)一些實施例，如圖1a和圖1a-1所示，摻雜區(qū)112形成在半導(dǎo)體襯底110中。根據(jù)一些實施例，摻雜區(qū)112位于柵極堆疊件130的每一個的相對兩側(cè)上。根據(jù)一些實施例，使用離子注入工藝形成摻雜區(qū)112。根據(jù)一些實施例，摻雜區(qū)域112包括重?fù)诫s的源極區(qū)和重?fù)诫s的漏極區(qū)。根據(jù)一些實施例，在形成間隔件層142、144、146和148之后,形成摻雜區(qū)112。

根據(jù)一些實施例，如圖1a和圖1a-1所示，接觸蝕刻停止層150形成在半導(dǎo)體襯底110、柵極堆疊件130和間隔件層142、144、146和148上方。根據(jù)一些實施例，接觸蝕刻停止層150包括諸如氮化硅的介電材料。在一些其他實施例中，未形成接觸蝕刻停止層150。

根據(jù)一些實施例，如圖1a和圖1a-1所示，介電層160沉積在接觸蝕刻停止層150上方。根據(jù)一些實施例，介電層160包括絕緣材料。根據(jù)一些實施例，絕緣材料包括氧化硅、硼硅酸鹽玻璃(bsg)、磷硅酸鹽玻璃(psg)、硼磷硅酸鹽玻璃(bpsg)、氟化硅酸鹽玻璃(fsg)、低k材料、多孔介電材料或它們的組合。根據(jù)一些實施例，使用cvd工藝、hdpcvd工藝、旋涂工藝、濺射工藝或它們的組合來形成介電層160。

根據(jù)一些實施例，如圖1b和圖1b-1所示，然后，在介電層160和接觸蝕刻停止層150上實施平坦化工藝直到暴露柵極堆疊件130的頂面。根據(jù)一些實施例，平坦化工藝包括化學(xué)機械拋光(cmp)工藝。根據(jù)一些實施例，在實施平坦化工藝之后，介電層160具有基本平坦的表面以有助于隨后的工藝步驟。

根據(jù)一些實施例，如圖1c和圖1c-1所示，去除柵極堆疊件130。根據(jù)一些實施例，去除工藝包括濕蝕刻工藝、干蝕刻工藝或它們的組合。根據(jù)一些實施例，去除柵極堆疊件130之后，在間隔件層142、144、146和148中形成開口142a、144a、146a和148a。根據(jù)一些實施例，開口142a、144a、146a和148a是溝槽。

根據(jù)一些實施例，如圖1c和圖1c-1所示，柵極介電層170沉積在介電層160、接觸蝕刻停止層150、間隔件層142、144、146和148上方以及開口142a、144a、146a和148a的內(nèi)壁和底面上方。柵極介電層170包括氧化硅或其他合適的材料。

根據(jù)一些實施例，柵極介電層170包括高介電常數(shù)材料材料(高k材料)。高k材料包括氧化鉿(hfo2)、氧化硅鉿(hfsio)、氮氧化硅鉿(hfsion)、氧化鉿鉭(hftao)、氧化鉿鈦(hftio)、氧化鉿鋯(hfzro)或它們的組合。

根據(jù)一些實施例，高k材料包括金屬氧化物、金屬氮化物、金屬硅化物、過渡金屬氧化物、過渡金屬氮化物、過渡金屬硅化物、金屬的氮氧化物、氧化鋁、二氧化鉿-氧化鋁(hfo2-al2o3)合金、其他合適的材料或它們的組合。

根據(jù)一些實施例，如圖1c和圖1c-1所示，功函金屬層180沉積在柵極介電層170上方。根根據(jù)一些實施例，功函金屬層180為晶體管提供期望的功函，以增強器件性能(包括提高的閾值電壓)。

在形成nmos晶體管的實施例中，功函金屬層180可以是能夠提供適合于器件的功函值(諸如等于或小于約4.5ev)的n型金屬層。根據(jù)一些實施例，n型金屬包括金屬、金屬碳化物、金屬氮化物或它們的組合。例如，n型金屬由鉭、氮化鉭或它們的組合制成。

另一方面，在形成pmos晶體管的實施例中，功函金屬層180可以是能夠提供適合于器件的功函值(諸如等于或大于約4.8ev)的p型金屬層。根據(jù)一些實施例，p型金屬包括金屬、金屬碳化物、金屬氮化物、其他合適的材料或它們的組合。例如，p型金屬由鈦、氮化鈦、其他合適的材料或它們的組合制成。

根據(jù)一些實施例，功函金屬層180包括：鉿、鋯、鈦、鉭、鋁、金屬碳化物、鋁化物、釕或它們的組合。根據(jù)一些實施例，金屬碳化物包括碳化鉿或碳化鋯。根據(jù)一些實施例，使用pvd工藝、cvd工藝、ald工藝、鍍敷工藝、其他合適的方法或它們的組合來沉積功函金屬層180。

根據(jù)一些實施例，如圖1c和圖1c-1所示，柵電極層190沉積在功函金屬層180上方以填充開口142a、144a、146a和148a。根據(jù)一些實施例，柵電極層190也被稱為金屬柵電極層。根據(jù)一些實施例，柵電極層190包括合適的金屬材料，諸如鋁、鎢、金、鉑、鈷、其他合適的金屬、它們的合金或它們的組合。根據(jù)一些實施例，使用pvd工藝、cvd工藝、鍍敷工藝等或它們的組合來沉積柵電極層190。

根據(jù)一些實施例，如圖1d和圖1d-1所示，實施平坦化工藝，以去除142a、144a、146a和148a外部的柵電極層190、功函金屬層180和柵極介電層170。根據(jù)一些實施例，保留在開口142a、144a、146a和148a中的柵電極層190分別形成柵電極192、194、196和198。根據(jù)一些實施例，平坦化工藝包括化學(xué)機械拋光(cmp)工藝等。

根據(jù)一些實施例，如圖1e和圖1e-1所示，去除功函金屬層180、柵極介電層170以及柵電極192、194、196和198的頂部。根據(jù)一些實施例，去除工藝包括蝕刻工藝。根據(jù)一些實施例，去除工藝之后，凹槽r1、r2、r3和r4分別形成在間隔件層142、144、146和148中。

根據(jù)一些實施例，如圖1e和圖1e-1所示，覆蓋層210形成在介電層160上方以填充凹槽r1、r2、r3和r4。根據(jù)一些實施例，覆蓋層210被配置為防止柵電極192、194、196和198使隨后形成的導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)短路。根據(jù)一些實施例，覆蓋層210包括諸如氮化硅的介電材料。通過化學(xué)汽相沉積工藝或其他合適的工藝形成覆蓋層210。

根據(jù)一些實施例，如圖1f和圖1f-1所示，去除凹槽r1、r2、r3和r4外部的覆蓋層210。根據(jù)一些實施例，去除工藝包括化學(xué)機械拋光工藝。在一些實施例中，柵極堆疊件g1形成在開口142a中。根據(jù)一些實施例，柵極堆疊件g1包括開口142a中的柵電極192、功函金屬層180和柵極介電層170。根據(jù)一些實施例，柵極堆疊件g1還包括開口142a中的覆蓋層210。

在一些實施例中，柵極堆疊件g2形成在開口144a中。根據(jù)一些實施例，柵極堆疊件g2包括開口144a中的柵電極194、功函金屬層180和柵極介電層170。根據(jù)一些實施例，柵極堆疊件g2還包括開口144a中的覆蓋層210。

在一些實施例中，柵極堆疊件g3形成在開口146a中。根據(jù)一些實施例，柵極堆疊件g3包括開口146a中的柵電極196、功函金屬層180和柵極介電層170。根據(jù)一些實施例，柵極堆疊件g3還包括開口146a中的覆蓋層210。

在一些實施例中，柵極堆疊件g4形成在開口148a中。根據(jù)一些實施例，柵極堆疊件g4包括開口148a中的柵電極198、功函金屬層180和柵極介電層170。根據(jù)一些實施例，柵極堆疊件g4還包括開口148a中的覆蓋層210。根據(jù)一些實施例，柵極堆疊件g1、g2、g3和g4被介電層160圍繞。

根據(jù)一些實施例，如圖1f和圖1f-1所示，掩模層220形成在介電層160、接觸蝕刻停止層150、間隔件層142、144、146和148以及覆蓋層210上方。根據(jù)一些實施例，掩模層220包括絕緣材料。根據(jù)一些實施例，絕緣材料包括氧化硅硼硅酸鹽玻璃(bsg)、磷硅酸鹽玻璃(psg)、硼磷硅酸鹽玻璃(bpsg)、氟化硅酸鹽玻璃(fsg)、低k材料、多孔介電材料或它們的組合。根據(jù)一些實施例，使用cvd工藝、hdpcvd工藝、旋涂工藝、濺射工藝或它們的組合來形成掩模層220。

根據(jù)一些實施例，如圖1f和圖1f-1所示，掩模層230形成在掩模層220上方。根據(jù)一些實施例，掩模層230具有暴露掩模層220的部分的開口232。根據(jù)一些實施例，掩模層230包括氮化物材料(例如，氮化鈦)。根據(jù)一些實施例，使用沉積工藝、光刻工藝和蝕刻工藝來形成掩模層230。在一些實施例中，掩模層230包括光刻膠材料。根據(jù)一些實施例，使用涂覆工藝和光刻工藝來形成掩模層230。

根據(jù)一些實施例，如圖1f、圖1f-1、圖1g和圖1g-1所示，通過掩模層230的開口232去除掩模層220和介電層160的部分。根據(jù)一些實施例，在去除工藝后，在掩模層220中形成開口222以及在介電層160中形成孔162、164和166。根據(jù)一些實施例，開口222暴露覆蓋層210、間隔件層142、144、146和148以及接觸蝕刻停止層150的部分。

根據(jù)一些實施例，孔162形成在柵極堆疊件g1和g2之間。根據(jù)一些實施例，孔164形成在柵極堆疊件g2和g3之間。根據(jù)一些實施例，孔166形成在柵極堆疊件g3和g4之間。根據(jù)一些實施例，孔162鄰近間隔件層142和144。根據(jù)一些實施例，孔164鄰近間隔件層144和146。根據(jù)一些實施例，孔166鄰近間隔件層146和148。

根據(jù)一些實施例，孔162、164和166不穿過介電層160。也就是說，根據(jù)一些實施例，介電層160的部分162a、164a和166a位于孔162、164和166下方。根據(jù)一些實施例，部分162a、164a或166a具有厚度t1(或最小厚度t1)。

根據(jù)一些實施例，柵極堆疊件g1、g2、g3或g4具有厚度t2。在一些實施例中，厚度t1與厚度t2的比率在從約0.4至約0.6的范圍內(nèi)。在一些實施例中，孔162、164或166具有深度d(或最大深度d)。在一些實施例中，深度d與厚度t2的比率在從約0.4至約0.6的范圍內(nèi)。

根據(jù)一些實施例，去除工藝還包括去除間隔件層142、144、146和148以及接觸蝕刻停止層150的頂部。根據(jù)一些實施例，去除工藝包括使用掩模230作為蝕刻掩模來實施蝕刻工藝。根據(jù)一些實施例，蝕刻工藝包括諸如干蝕刻工藝的各向異性蝕刻工藝。根據(jù)一些實施例，如圖1g和圖1g-1所示，去除掩模層230。

根據(jù)一些實施例，如圖1h和圖1h-1所示，保護材料層240a形成在掩模220、介電層160、接觸蝕刻停止層150、間隔件層142、144、146和148以及覆蓋層210上方。根據(jù)一些實施例，保護材料層240a包括金屬化合物材料或金屬材料。金屬化合物材料包括氮化鈦、氮化鉭或其他合適的金屬化合物材料。金屬材料包括鎢、鉭、鈷、鎳或其他合適的金屬材料。在一些實施例中，金屬化合物材料和金屬材料能夠與硅反應(yīng)。

根據(jù)一些實施例，采用各向異性沉積工藝形成保護材料層240a。在各向異性沉積工藝期間，沉積速率與沉積位置的縱橫比負(fù)相關(guān)(或成反比)。根據(jù)一些實施例，由于開口222的縱橫比小于孔162、164或166的縱橫比，因此覆蓋層210上方的沉積率大于介電層160的部分162a、164a和166a上方的沉積率。

根據(jù)一些實施例，覆蓋層210上方的保護材料層240a具有厚度t3。根據(jù)一些實施例，部分162a、164a和166a上方的保護材料層240a具有厚度t4。根據(jù)一些實施例，厚度t3大于厚度t4。

根據(jù)一些實施例，保護材料層240a的厚度從覆蓋層210至部分162a、164a和166a遞減。根據(jù)一些實施例，保護材料層240a的厚度從覆蓋層210至部分162a、164a和166a逐漸地(或連續(xù)地)遞減。根據(jù)一些實施例，掩模層220上方的保護材料層240a具有厚度t5。根據(jù)一些實施例，厚度t5大于厚度t3。

根據(jù)一些實施例，如圖1i和圖1i-1所示，減薄保護材料層240a。根據(jù)一些實施例，減薄工藝之后，剩余的保護材料層240a形成保護層240。根據(jù)一些實施例，保護層240具有開口242、244和246。

根據(jù)一些實施例，開口242暴露部分162a和鄰近孔162的接觸蝕刻停止層150。根據(jù)一些實施例，開口244暴露部分164a和鄰近孔164的接觸蝕刻停止層150。根據(jù)一些實施例，開口246暴露部分166a和鄰近孔166的接觸蝕刻停止層150。

根據(jù)一些實施例，保護層240覆蓋覆蓋層210、接觸蝕刻停止層150、間隔件層142、144、146和148。因此，根據(jù)一些實施例，保護層240能夠防止覆蓋層210、接觸蝕刻停止層150、間隔件層142、144、146和148受到來自隨后的去除工藝的損壞。

根據(jù)一些實施例，保護層240共形地覆蓋覆蓋層210、接觸蝕刻停止層150以及和間隔件層142、144、146和148的表面212、151、142b、144b、146b和148b。根據(jù)一些實施例，減薄工藝包括各向同性蝕刻工藝。根據(jù)一些實施例，各向同性的蝕刻工藝包括濕蝕刻工藝。

如圖1g-1、圖1h-1和圖1i-1所示，深度d與厚度t2的比率在從約0.4至約0.6的范圍內(nèi)。如果深度d與厚度t2的比率小于0.4，則覆蓋層210上方的保護材料層240a與部分162a、164a或166a上方的保護材料層240a之間的厚度變化太小而不能形成足夠厚度的保護層240。如果深度d與厚度t2的比率大于0.6，則覆蓋層210、間隔件層142、144、146和148和接觸蝕刻停止層150可能被圖1g-1中的去除工藝損傷。

根據(jù)一些實施例，如圖1j和圖1j-1所示，保護層250形成在保護層240上。根據(jù)一些實施例，保護層250共形地覆蓋保護層240。在一些實施例中，保護層250的抗蝕刻性大于保護層240的抗蝕刻性。在一些實施例中，保護層240和保護層250的抗蝕刻性大于保護層240的抗蝕刻性。

根據(jù)一些實施例，保護層250比保護層240薄。根據(jù)一些實施例，保護層250的厚度t7小于覆蓋層210上方的保護層240的厚度t6。根據(jù)一些實施例，厚度t6是覆蓋層210上方的保護層240的最大厚度。根據(jù)一些實施例，保護層250的平均厚度小于保護層240平均厚度。根據(jù)一些實施例，厚度t6在從約20nm至約5nm的范圍內(nèi)。

根據(jù)一些實施例，保護層240和250由不同的材料制成。根據(jù)一些實施例，保護層250包括金屬化合物材料(例如，金屬硅化物材料)。根據(jù)一些實施例，保護層240和250具有相同的金屬元素。例如，保護層240包括氮化鈦(或鈦)、氮化鉭(或鉭)、鎢、鈷或鎳，以及保護層250包括氮化鈦(或氮化鈦硅)、硅化鉭、硅化鎢、硅化鈷、硅化鎳。

根據(jù)一些實施例，保護層250的形成包括硅化保護層240的上部(或表面部分)。根據(jù)一些實施例，硅化工藝包括將保護層240與含硅氣體反應(yīng)。根據(jù)一些實施例，含硅氣體包括sih4、sih2cl2、sih2br2、si2h6等或它們的組合。

根據(jù)一些實施例，在從約350℃至約400℃的范圍內(nèi)的溫度下實施硅化工藝。根據(jù)一些實施例，在從約60托至約200托的范圍內(nèi)的壓力下實施硅化工藝。根據(jù)一些實施例，使用包括20％-40％(體積)的含硅氣體和80％-60％(體積)的載體氣體的氣體混合物實施硅化工藝。載體氣體包括n2、h2、ar和/或其它合適的氣體。

根據(jù)一些實施例，接觸蝕刻停止層150具有分別被孔162、164和166暴露的上部152u、154u和156u。根據(jù)一些實施例，接觸蝕刻停止層150具有分別被部分162a、164a和166a覆蓋的下部152l、154l和156u。

根據(jù)一些實施例，硅化工藝之后，上部152u、154u或156u的第一硅含量大于下部152l、154l或156u的第二硅含量。根據(jù)一些實施例，硅化工藝之后，上部152u、154u或156u的第一硅含量大于間隔件層142、144、146或148的第三硅含量。

在一些實施例中，接觸蝕刻停止層150包括氮化硅。根據(jù)一些實施例，上部152u、154u或156u中的硅元素與氮元素的第一原子比率大于下部152l、154l或156u中的硅元素與氮元素的第二原子比率。根據(jù)一些實施例，第一原子比率在從約1.2至約1.5的范圍內(nèi)。根據(jù)一些實施例，第二原子比率在從約0.75至約1的范圍內(nèi)。

根據(jù)一些實施例，如圖1k和圖1k-1所示，去除介電層160的部分162a、164a和166a和在部分162a、164a和166a下方的接觸蝕刻停止層150。根據(jù)一些實施例，在去除工藝之后，通孔162t、164t和166t形成在介電層160和接觸蝕刻停止層150中。

根據(jù)一些實施例，通孔162t、164t和166t分別暴露其下方的摻雜區(qū)112。根據(jù)一些實施例，去除工藝包括干蝕刻工藝。根據(jù)一些實施例，去除工藝也被稱為接觸孔蝕刻工藝。根據(jù)一些實施例，通孔162t、164t和166t也被稱為接觸孔。

根據(jù)一些實施例，保護層240和250覆蓋覆蓋層210、接觸蝕刻停止層150、間隔件層142、144、146和148。因此，根據(jù)一些實施例，保護層240和250能夠防止覆蓋層210、接觸蝕刻停止層150、間隔件層142、144、146和148受到來自去除工藝的損壞。

結(jié)果，根據(jù)一些實施例，保護層240和250防止柵電極192、194、196和198使分別形成在通孔162t、164t和166t中的導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)短路。因此，根據(jù)一些實施例，提高了半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)100的產(chǎn)量。

根據(jù)一些實施例，如圖1l和圖1l-1所示，去除保護層240和250。根據(jù)一些實施例，去除工藝包括濕蝕刻工藝。根據(jù)一些實施例，濕蝕刻工藝包括將保護層240和250浸入蝕刻溶液。根據(jù)一些實施例，蝕刻溶液包括h2so4和h2o2。

根據(jù)一些實施例，保護層240和250包括金屬元素。保護層240和250對接觸蝕刻停止層150、間隔件層142、144、146和148以及覆蓋層210的蝕刻選擇性比率高。結(jié)果，濕蝕刻工藝可以去除保護層240和250而不損壞接觸蝕刻停止層150、間隔件層142、144、146和148以及覆蓋層210。

根據(jù)一些實施例，如圖1m和圖1m-1所示，導(dǎo)電層260形成在掩模層220和柵極堆疊件g1、g2、g3和g4上方以填充開口222和通孔162t、164t和166t。導(dǎo)電層260的形成包括實施物理汽相沉積工藝、化學(xué)汽相沉積工藝或其它合適的工藝。

根據(jù)一些實施例，如圖1n和圖1n-1所示，去除掩模層220以及去除導(dǎo)電層260、介電層160、接觸蝕刻停止層150、間隔件層142、144、146和148以及覆蓋層210的頂部。根據(jù)一些實施例，在去除工藝之后，保留在通孔162t、164t和166t中的導(dǎo)電層260形成導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)262、264和266。根據(jù)一些實施例，導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)262、264和266穿過介電層160和蝕刻停止層150。

根據(jù)一些實施例，導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)262、264和266分別電連接至其下方的摻雜區(qū)112。根據(jù)一些實施例，導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)262和264位于柵極堆疊件g2兩個相對側(cè)上。根據(jù)一些實施例，導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)264和266位于柵極堆疊件g3兩個相側(cè)面上。

根據(jù)一些實施例，接觸蝕刻停止層150覆蓋柵極堆疊件g1、g2、g3和g4的側(cè)壁s1、s2、s3和s4。根據(jù)一些實施例，接觸蝕刻停止層150的上部152u和下部152l鄰近導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)262。根據(jù)一些實施例，導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)262與上部152u和下部152l直接接觸。

根據(jù)一些實施例，上部152u在柵極堆疊件g1的覆蓋層210和柵極堆疊件g2的覆蓋層210之間。根據(jù)一些實施例，上部152u在柵極堆疊件g2的覆蓋層210和導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)262之間。根據(jù)一些實施例，上部152u鄰近接觸蝕刻停止層150的頂面p。

根據(jù)一些實施例，接觸蝕刻停止層150的上部154u和下部154l鄰近導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)264。根據(jù)一些實施例，導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)264與上部154u和下部154l直接接觸。

根據(jù)一些實施例，接觸蝕刻停止層150的上部156u和下部156l鄰近導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)266。根據(jù)一些實施例，導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)266與上部156u和下部156l直接接觸。根據(jù)一些實施例，介電層160圍繞柵極堆疊件g1、g2、g3和g4。根據(jù)一些實施例，去除工藝包括化學(xué)拋光工藝。

根據(jù)一些實施例，由于保護層240和250(如圖1j-1所示)防止柵電極192、194、196和198使導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)262、264和266短路，因此提高了半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的產(chǎn)量。

圖2a是根據(jù)一些實施例的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)100a的頂視圖。圖2b是示出根據(jù)一些實施例的沿著圖2a中的截面線i-i’的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)100a的截面圖。

如圖2a和圖2b所示，除了半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)100a的柵極堆疊件130是半導(dǎo)體柵極堆疊件外，半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)100a與圖1n-1的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)100相似。根據(jù)一些實施例，形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)100a的方法包括實施圖1a-圖1b和圖1f-1n中的步驟。

根據(jù)一些實施例，提供了一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)及其形成方法。在接觸孔蝕刻工藝之前，方法(用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu))在柵極堆疊件和間隔件層上方形成保護層。因此，方法防止柵極堆疊件的柵電極使形成在接觸孔中的導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)短路。結(jié)果，改進了半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的性能。

根據(jù)一些實施例，提供了一種形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法。方法包括在襯底上方形成柵極堆疊件、間隔件層和介電層。間隔件層圍繞柵極堆疊件以及介電層圍繞間隔件層。方法包括去除介電層的第一部分以在介電層中形成第一孔。第一孔鄰近間隔件層，以及介電層的第二部分在第一孔的下方。方法包括在柵極堆疊件和間隔件層上方形成第一保護層。方法包括在第一保護層上方形成第二保護層。第二保護層包括金屬化合物材料，以及第一保護層和第二保護層包括相同的金屬元素。方法包括去除介電層的第二部分以形成通孔。方法包括在通孔中形成導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)。

根據(jù)一些實施例，提供了一種形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法。方法包括在襯底上方形成柵極堆疊件、間隔件層和介電層。間隔件層圍繞柵極堆疊件以及介電層圍繞間隔件層。方法包括去除介電層的第一部分以在介電層中形成第一孔。第一孔鄰近間隔件層，以及介電層的第二部分在第一孔的下方。方法包括在柵極堆疊件和間隔件層上方形成第一保護層。方法包括使第一保護層與含硅氣體反應(yīng)以在第一保護層上方形成第二保護層。第二保護層包括第二金屬硅化物材料。方法包括去除介電層的第二部分以形成通孔。方法包括在通孔中形成導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)。

根據(jù)一些實施例，提供了一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)包括襯底。半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)包括位于襯底上方的柵極堆疊件。半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)包括位于柵極堆疊件的側(cè)壁上方的蝕刻停止層。半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)包括位于襯底上方并且圍繞柵極堆疊件的介電層。半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)包括穿過介電層并且鄰近蝕刻停止層的第一導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)。鄰近第一導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)的蝕刻停止層具有第一上部和第一下部。第一上部的第一硅含量大于第一下部的第二硅含量。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法，包括：在襯底上方形成柵極堆疊件、間隔件層和介電層，其中，所述間隔件層圍繞所述柵極堆疊件，以及所述介電層圍繞所述間隔件層；去除所述介電層的第一部分以在所述介電層中形成第一孔，其中，所述第一孔鄰近所述間隔件層，并且所述介電層的第二部分位于所述第一孔下方；在所述柵極堆疊件和所述間隔件層上方形成第一保護層；在所述第一保護層上方形成第二保護層，其中，所述第二保護層包括金屬化合物材料，并且所述第一保護層和所述第二保護層包括相同的金屬元素；去除所述介電層的所述第二部分以形成通孔；以及在所述通孔中形成導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)。

在上述用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法中，形成所述第二保護層包括：硅化所述第一保護層的部分。

在上述用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法中，還包括：在去除所述介電層的所述第二部分之后，去除所述第一保護層和所述第二保護層。

在上述用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法中，去除所述第一保護層和所述第二保護層包括：在所述第一保護層和所述第二保護層上實施濕蝕刻工藝。

在上述用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法中，還包括：在形成所述介電層之前，在所述間隔件層和所述襯底上方形成蝕刻停止層，其中，所述介電層形成在所述蝕刻停止層上方，所述第一孔暴露所述蝕刻停止層的上部，所述第一保護層還形成在所述蝕刻停止層上方，以及去除所述介電層的所述第二部分還包括：去除位于所述介電層的所述第二部分下方的所述蝕刻停止層。

在上述用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法中，所述柵極堆疊件包括柵極介電層、柵電極和覆蓋層，所述柵電極形成在所述柵極介電層上方，所述覆蓋層形成在所述柵電極上方，以及所述第一保護層覆蓋所述覆蓋層。

在上述用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法中，形成所述第一保護層包括：在所述柵極堆疊件、所述間隔件層和所述介電層的所述第二部分上方形成保護材料層，其中，所述保護材料層的位于所述柵極堆疊件上方的第一厚度大于所述保護材料層的位于所述介電層的所述第二部分上方的第二厚度；以及減薄所述保護材料層以在所述保護材料層中形成開口，其中，所述開口暴露所述介電層的所述第二部分。

在上述用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法中，形成所述保護材料層包括：在所述柵極堆疊件、所述間隔件層和所述介電層的所述第二部分上方實施各向異性沉積工藝。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，還提供了一種用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法，包括：在襯底上方形成柵極堆疊件、間隔件層和介電層，其中，所述間隔件層圍繞所述柵極堆疊件，以及所述介電層圍繞所述間隔件層；去除所述介電層的第一部分以在所述介電層中形成第一孔，其中，所述第一孔鄰近所述間隔件層并且不穿過所述介電層；在所述柵極堆疊件和所述間隔件層上方形成第一保護層；使所述第一保護層與含硅氣體反應(yīng)以在所述第一保護層上方形成第二保護層，其中，所述第二保護層包括金屬硅化物材料；去除位于所述第一孔下方的所述介電層以形成通孔；以及在所述通孔中形成導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)。

在上述用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法中，去除所述第一孔下方的所述介電層包括：在位于所述第一孔下方的所述介電層上方實施干蝕刻工藝。

在上述用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法中，還包括：在去除位于所述第一孔下方的所述介電層之后，去除所述第一保護層和所述第二保護層。

在上述用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法中，去除所述第一保護層和所述第二保護層包括：使所述第一保護層和所述第二保護層浸入蝕刻溶液內(nèi)。

在上述用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法中，去除所述介電層的所述第一部分包括：在所述介電層和所述柵極堆疊件上方形成第一掩模層；在所述第一掩模層上方形成第二掩模層，其中，所述第二掩模層具有暴露所述第一掩模層的第三部分的第一開口，以及所述第三部分位于所述介電層的所述第一部分的上方；去除所述第三部分和所述第一部分；以及去除所述第二掩模層。

在上述用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法中，所述第一保護層還形成在所述第一掩模層上方。

在上述用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法中，所述第二保護層比所述第一保護層薄。

根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，還提供了一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，包括：襯底；柵極堆疊件，位于所述襯底上方；蝕刻停止層，位于所述柵極堆疊件的側(cè)壁上方；介電層，位于所述襯底上方并且圍繞所述柵極堆疊件；第一導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)，穿過所述介電層并且鄰近所述蝕刻停止層，其中，鄰近所述第一導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)的所述蝕刻停止層具有第一上部和第一下部，以及所述第一上部的第一硅含量大于所述第一下部的第二硅含量。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，所述第一導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)與所述第一上部和所述第一下部直接接觸。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，還包括：間隔件層，圍繞所述柵極堆疊件并且位于所述蝕刻停止層和所述柵極堆疊件之間。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，所述第一上部的所述第一硅含量大于所述間隔件層的第三硅含量。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，還包括：第二導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)，穿過所述介電層并且鄰近所述蝕刻停止層，其中，所述第一導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)和所述第二導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)分別位于所述柵極堆疊件的兩相對側(cè)上，鄰近所述第二導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)的所述蝕刻停止層具有第二上部和第二下部，以及所述第二上部的第三硅含量大于所述第二下部的第四硅含量。

上述內(nèi)容概括了幾個實施例的特征使得本領(lǐng)域技術(shù)人員可更好地理解本公開的各個方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以很容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來設(shè)計或更改其他的處理和結(jié)構(gòu)以用于達(dá)到與本發(fā)明所介紹實施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)點。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該意識到，這些等效結(jié)構(gòu)并不背離本發(fā)明的精神和范圍，并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進行多種變化、替換以及改變。