本發(fā)明涉及集成電路器件，更具體地，涉及具有互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件及其形成方法。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體器件用于各種電子應(yīng)用中，諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)和其他電子設(shè)備。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(gè)材料層以在各個(gè)材料層上形成電路部件和元件來制造半導(dǎo)體器件。通常在單個(gè)半導(dǎo)體晶圓上制造許多集成電路，并且通過沿著劃線在集成電路之間鋸切來分割晶圓上的單獨(dú)的管芯。

在半導(dǎo)體制造工藝中，互連結(jié)構(gòu)用于形成器件之間的連接。隨著具有高集成度的芯片上的器件越來越多，已經(jīng)改進(jìn)了早期的單層金屬化工藝以形成多層連接。在半導(dǎo)體器件中形成兩層、三層或甚至四層連接。

雖然現(xiàn)有的互連結(jié)構(gòu)通常能夠滿足它們的預(yù)期目的，但是它們不是在所有方面都已完全令人滿意。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，包括：襯底；柵電極，形成在所述襯底上；第一接觸結(jié)構(gòu)，包括第一部分和第二部分，其中，所述第一接觸結(jié)構(gòu)的所述第一部分形成在所述柵電極中，并且所述第二部分形成在所述第一部分上。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，其中，所述柵電極具有第一高度，所述第一接觸結(jié)構(gòu)的所述第一部分具有第二高度，并且所述第二高度與所述第一高度的比率在從約0.01至約0.5的范圍內(nèi)。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，其中，所述柵電極和所述第一接觸結(jié)構(gòu)由不同材料制成。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，還包括：源極/漏極(S/D)結(jié)構(gòu)，形成在所述襯底中；S/D接觸結(jié)構(gòu)，形成在所述S/D結(jié)構(gòu)上，其中，所述柵電極和所述S/D接觸結(jié)構(gòu)由不同的材料制成。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，還包括：源極/漏極(S/D)結(jié)構(gòu)，形成在所述襯底中；S/D接觸結(jié)構(gòu)，形成在所述S/D結(jié)構(gòu)上，其中，所述柵電極和所述S/D接觸結(jié)構(gòu)由不同的材料制成，其中，所述柵電極由鋁(Al)制成，并且所述S/D接觸結(jié)構(gòu)由鎢(W)制成。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，還包括：源極/漏極(S/D)結(jié)構(gòu)，形成在所述襯底中；S/D接觸結(jié)構(gòu)，形成在所述S/D結(jié)構(gòu)上，其中，所述柵電極和所述S/D接觸結(jié)構(gòu)由不同的材料制成，其中，所述第一接觸結(jié)構(gòu)和所述S/D接觸結(jié)構(gòu)由相同的材料制成。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，還包括：源極/漏極(S/D)結(jié)構(gòu)，形成在所述襯底中；S/D接觸結(jié)構(gòu)，形成在所述S/D結(jié)構(gòu)上，其中，所述柵電極和所述S/D接觸結(jié)構(gòu)由不同的材料制成，其中，所述第一接觸結(jié)構(gòu)的底面低于所述S/D接觸結(jié)構(gòu)的頂面。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，還包括：源極/漏極(S/D)結(jié)構(gòu)，形成在所述襯底中；S/D接觸結(jié)構(gòu)，形成在所述S/D結(jié)構(gòu)上，其中，所述柵電極和所述S/D接觸結(jié)構(gòu)由不同的材料制成，其中，所述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)還包括：隔離結(jié)構(gòu)，形成在所述襯底上，其中，所述隔離結(jié)構(gòu)形成在所述柵電極和所述S/D結(jié)構(gòu)之間。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，其中，所述柵電極由鋁(Al)、鈦(Ti)、銀(Ag)、鈦鋁合金(TiAl)、氮化鈦鋁(TiAlN)、碳化鉭(TaC)、碳氮化鉭(TaCN)、氮化鉭硅(TaSiN)、錳(Mn)或鋯(Zr)制成。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，包括：襯底；柵電極，形成在所述襯底上，其中，所述柵電極由第一金屬制成；源極/漏極(S/D)結(jié)構(gòu)，形成在所述襯底中；第一接觸結(jié)構(gòu)，形成在所述柵電極中和所述柵電極上；以及S/D接觸結(jié)構(gòu)，形成在所述S/D結(jié)構(gòu)上，其中，所 述S/D接觸結(jié)構(gòu)由第二金屬制成，并且所述第一金屬與所述第二金屬不同。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，其中，所述第一接觸結(jié)構(gòu)包括粘合層和第三金屬，其中，所述粘合層圍繞所述第三金屬。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，其中，所述柵電極具有第一高度，并且所述第一接觸結(jié)構(gòu)具有形成在所述柵電極中的第一部分，所述第一部分具有第二高度，并且所述第二高度與所述第一高度的比率在從約0.01至約0.5的范圍內(nèi)。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，還包括：第二S/D接觸結(jié)構(gòu)，形成在所述S/D接觸結(jié)構(gòu)上，其中，所述第一接觸結(jié)構(gòu)的底面低于所述第二S/D接觸結(jié)構(gòu)的底面。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，其中，所述第一接觸結(jié)構(gòu)的底面低于所述S/D接觸結(jié)構(gòu)的頂面。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，其中，所述第一金屬比所述第二金屬更易于被氧化。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法，包括：提供襯底；在所述襯底上形成柵電極；以及在所述柵電極中和所述柵電極上形成第一接觸結(jié)構(gòu)，其中，所述第一接觸結(jié)構(gòu)包括第一部分和第二部分，所述第一部分形成在所述柵電極中，并且所述第二部分形成在所述第一部分上。

在上述方法中，其中，在形成所述第一接觸結(jié)構(gòu)之前，還包括：在所述柵電極上形成氮化物層和氧化物層；蝕刻所述氮化物層的部分和所述氧化物層的部分以在所述氮化物層和所述氧化物層中形成溝槽，其中，通過所述溝槽暴露所述柵電極；蝕刻所述柵電極的部分以形成擴(kuò)大的溝槽；以及在所述擴(kuò)大的溝槽中形成所述第一接觸結(jié)構(gòu)。

在上述方法中，其中，在形成所述第一接觸結(jié)構(gòu)之前，還包括：在所述柵電極上形成氮化物層和氧化物層；蝕刻所述氮化物層的部分和所述氧化物層的部分以在所述氮化物層和所述氧化物層中形成溝槽，其中，通過所述溝槽暴露所述柵電極；蝕刻所述柵電極的部分以形成擴(kuò)大的溝槽；以及在所述擴(kuò)大的溝槽中形成所述第一接觸結(jié)構(gòu)，其中，蝕刻所述柵電極的 部分以形成擴(kuò)大的溝槽包括：對(duì)所述柵電極實(shí)施濕蝕刻工藝，其中，所述濕蝕刻工藝包括使用含氟的酸。

在上述方法中，其中，在形成所述第一接觸結(jié)構(gòu)之前，還包括：在所述柵電極上形成氮化物層和氧化物層；蝕刻所述氮化物層的部分和所述氧化物層的部分以在所述氮化物層和所述氧化物層中形成溝槽，其中，通過所述溝槽暴露所述柵電極；蝕刻所述柵電極的部分以形成擴(kuò)大的溝槽；以及在所述擴(kuò)大的溝槽中形成所述第一接觸結(jié)構(gòu)，其中，蝕刻所述柵電極的部分以形成擴(kuò)大的溝槽包括：對(duì)所述柵電極實(shí)施濕蝕刻工藝，其中，所述濕蝕刻工藝包括使用含氟的酸，其中，所述含氟的酸的濃度在從約100ppm至約1000000ppm的范圍內(nèi)。

在上述方法中，其中，在形成所述第一接觸結(jié)構(gòu)之前，還包括：在所述柵電極上形成氮化物層和氧化物層；蝕刻所述氮化物層的部分和所述氧化物層的部分以在所述氮化物層和所述氧化物層中形成溝槽，其中，通過所述溝槽暴露所述柵電極；蝕刻所述柵電極的部分以形成擴(kuò)大的溝槽；以及在所述擴(kuò)大的溝槽中形成所述第一接觸結(jié)構(gòu)，其中，蝕刻所述柵電極的部分以形成擴(kuò)大的溝槽包括：對(duì)所述柵電極實(shí)施干蝕刻工藝，其中，所述干蝕刻工藝包括使用含氟氣體。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，從以下詳細(xì)描述可最佳理解本發(fā)明的各方面。應(yīng)該注意，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各個(gè)部件未按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各個(gè)部件的尺寸可以任意地增大或減小。

圖1示出了根據(jù)一些實(shí)施例的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的截面圖示。

圖2A至圖2I示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的各個(gè)階段的截面圖示。

具體實(shí)施方式

以下公開內(nèi)容提供了許多用于實(shí)現(xiàn)所提供主題的不同特征的不同的實(shí)施例或?qū)嵗?。下面描述了組件和布置的具體實(shí)例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然，這 些僅僅是實(shí)例，而不旨在限制本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接觸形成的實(shí)施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成額外的部件，從而使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實(shí)施例。此外，本發(fā)明可在各個(gè)實(shí)例中重復(fù)參考標(biāo)號(hào)和/或字符。該重復(fù)是為了簡單和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的各個(gè)實(shí)施例和/或配置之間的關(guān)系。

描述了實(shí)施例的一些變化。貫穿各個(gè)視圖和說明性實(shí)施例，相同的參考標(biāo)號(hào)用于表示相同的元件。應(yīng)該理解，在方法之前、期間和之后可以提供額外的操作，并且對(duì)于方法的其他實(shí)施例，可以替代或消除描述的一些操作。

提供了具有互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的實(shí)施例?；ミB結(jié)構(gòu)涉及一個(gè)絕緣層中的若干金屬類型并且包括堆疊在襯底上的多個(gè)接觸結(jié)構(gòu)。應(yīng)該清洗兩個(gè)接觸結(jié)構(gòu)之間的界面以確保兩個(gè)接觸結(jié)構(gòu)之間的良好電連接。因此，本發(fā)明提供了用于清洗兩個(gè)接觸結(jié)構(gòu)之間的界面的清洗工藝。

圖1示出了根據(jù)一些實(shí)施例的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)100的截面圖示。半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)100包括形成在襯底102上的互連結(jié)構(gòu)106。

襯底102可以由硅或其他半導(dǎo)體材料制成?？蛇x地或額外地，襯底102可以包括諸如鍺(Ge)的其他元素半導(dǎo)體材料。在一些實(shí)施例中，襯底102由諸如碳化硅(SiC)、砷化鎵(GaAs)、砷化銦(InAs)或磷化銦(InP)的化合物半導(dǎo)體制成。在一些實(shí)施例中，襯底102由諸如硅鍺(SiGe)、碳化硅鍺(SiGeC)、磷砷化鎵(GaAsP)或磷化鎵銦(GaInP)的合金半導(dǎo)體制成。在一些實(shí)施例中，襯底102包括外延層。例如，襯底102具有位于塊狀半導(dǎo)體上面的外延層。在一些其他實(shí)施例中，襯底102可以是絕緣體上硅(SOI)或絕緣體上鍺(GOI)襯底。

襯底102包括形成在襯底102的頂面上的器件區(qū)104。器件區(qū)104可以具有多種器件元件。形成在襯底102中的器件元件的實(shí)例包括晶體管(例如，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)晶體管、雙極結(jié)晶體管(BJT)、高壓晶體管、高頻晶體管、p溝道和/或n溝道場效應(yīng)晶體管(PFET/NFET)等)、二極管和/或其他適 用的元件。實(shí)施多種工藝以形成器件元件，諸如沉積、蝕刻、注入、光刻、退火和/或其他合適的工藝。在一些實(shí)施例中，在前段制程(FEOL)工藝中在襯底102中形成器件區(qū)104。在一些實(shí)施例中，襯底102還包括填充有導(dǎo)電材料的襯底通孔(TSV)105，TSV 105提供從襯底102的底部至頂部的連接。

在襯底102上方(例如，器件區(qū)104上方)形成互連結(jié)構(gòu)106。在一些實(shí)施例中，在后段制程(BEOL)工藝中形成互連結(jié)構(gòu)106?；ミB結(jié)構(gòu)106包括諸如導(dǎo)線108、第一接觸結(jié)構(gòu)110和第二接觸結(jié)構(gòu)112的互連結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)線108、第一接觸結(jié)構(gòu)110和第二接觸結(jié)構(gòu)112分別包括諸如銅(Cu)、鋁(Al)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、它們的合金或它們的組合的導(dǎo)電材料。

如圖1所示，在絕緣材料114中形成第一接觸結(jié)構(gòu)110和第二接觸結(jié)構(gòu)112。換句話說，絕緣材料114圍繞第二接觸結(jié)構(gòu)112和第一接觸結(jié)構(gòu)110。

絕緣材料114是諸如二氧化硅、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、未摻雜的硅酸鹽玻璃(USG)、磷摻雜的硅酸鹽玻璃(PSG)、硼摻雜的硅酸鹽玻璃(BSG)或硼磷摻雜的硅酸鹽玻璃(BPSG)的介電材料。在一些實(shí)施例中，通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積(PECVD)形成絕緣材料114。在一些實(shí)施例中，絕緣材料114包括介電材料的多個(gè)介電層。然而，示出的互連結(jié)構(gòu)106僅用于說明的目的?；ミB結(jié)構(gòu)106可以包括其他配置并且可以包括一條或多條導(dǎo)線和通孔層。

圖2A至圖2I示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)200的各個(gè)階段的截面圖示。

如圖2A所示，提供襯底102。在一些實(shí)施例中，襯底102由硅(Si)或其他半導(dǎo)體材料制成。

半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)200還包括諸如淺溝槽隔離(STI)部件或硅的局部氧化(LOCOS)部件的隔離結(jié)構(gòu)204。隔離結(jié)構(gòu)204可以限定并且隔離各個(gè)集成電路器件。在襯底102中和/或上形成諸如金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)晶體管、雙極結(jié)晶體 管(BJT)、高壓晶體管、高頻晶體管、p溝道和/或n溝道場效應(yīng)晶體管(PFET/NFET)等、二極管或其他合適的元件的集成電路器件。

如圖2A所示，在襯底102中形成源極/漏極(S/D)結(jié)構(gòu)206。在一些實(shí)施例中，S/D結(jié)構(gòu)206是應(yīng)變的源極/漏極結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，在襯底102中沉積硅鍺(SiGe)以形成SiGe S/D結(jié)構(gòu)206。在外延工藝期間可以原位摻雜或不摻雜S/D結(jié)構(gòu)206。當(dāng)不摻雜S/D結(jié)構(gòu)206時(shí)，可以在后續(xù)工藝中摻雜S/D結(jié)構(gòu)206。該摻雜可以通過離子注入工藝、等離子體浸沒離子注入(PIII)工藝、氣體和/或固體源擴(kuò)散工藝、或其他合適的工藝實(shí)現(xiàn)。S/D結(jié)構(gòu)206可以進(jìn)一步暴露于退火工藝，諸如快速熱退火工藝。在一些實(shí)施例中，通過外延或外延的(epi)工藝形成S/D結(jié)構(gòu)206。外延工藝可以包括選擇性外延生長(SEG)工藝、CVD沉積技術(shù)(例如，汽相外延(VPE)和/或超高真空CVD(UHV-CVD))、分子束外延或其他合適的外延工藝。外延工藝可以使用氣體和/或液體前體，氣體和/或液體前體可以與襯底102的組分相互作用。

如圖2A所示，在S/D結(jié)構(gòu)206上形成金屬硅化物層208。在一些實(shí)施例中，通過諸如物理汽相沉積(PVD)工藝、化學(xué)汽相沉積(CVD)工藝、鍍工藝、化學(xué)鍍工藝或其他適用的工藝的沉積工藝在S/D結(jié)構(gòu)206上沉積金屬膜。此后，然后實(shí)施加熱操作以引起沉積的金屬膜與S/D結(jié)構(gòu)206之間的反應(yīng)，從而形成金屬硅化物層208。然后，例如通過使用蝕刻工藝去除沉積的金屬膜的未反應(yīng)部分。金屬硅化物層208具有比非硅化物區(qū)低的電阻，尤其是在較小的幾何結(jié)構(gòu)中。

此后，如圖2B所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，在襯底102上形成第一介電層210，并且在第一介電層210中形成柵極介電層222、柵電極224、粘合層322和源極/漏極接觸結(jié)構(gòu)(也稱為S/D接觸結(jié)構(gòu))324。

第一介電層210由二氧化硅、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其他適用的材料制成。通過化學(xué)汽相沉積(CVD)、物理汽相沉積(PVD)或其他適用的工藝形成第一介電層210。

柵極介電層222可以由氧化硅、氮氧化硅、或高介電常數(shù)材料(高k材料)制成。高k材料可以包括氧化鉿(HfO₂)、氧化鉿硅(HfSiO)、氮 氧化鉿硅(HfSiON)、氧化鉿鉭(HfTaO)、氧化鉿鈦(HfTiO)、氧化鉿鋯(HfZrO)或其他適用的高k介電材料。高k材料還可以包括金屬氧化物、金屬氮化物、金屬硅酸鹽、過渡金屬氧化物、過渡金屬氮化物、過渡金屬硅酸鹽、金屬的氮氧化物、金屬鋁酸鹽、硅酸鋯、鋁酸鋯、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鋯、氧化鈦、氧化鋁、二氧化鉿-氧化鋁(HfO₂-Al₂O₃)合金或其他合適的材料。

可以通過諸如原子層沉積(ALD)、化學(xué)汽相沉積(CVD)、物理汽相沉積(PVD)、遠(yuǎn)程等離子體CVD(RPCVD)、等離子體增強(qiáng)CVD(PECVD)、金屬有機(jī)CVD(MOCVD)、濺射、鍍或其他合適的工藝的任何合適的工藝形成柵極介電層222。

柵電極224由導(dǎo)電材料制成。導(dǎo)電材料可以包括金屬(例如，鉭(Ta)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鉑(Pt)、鋁(Al)、鉿(Hf)、釕(Ru))、金屬硅化物(例如，硅化鈦、硅化鈷、硅化鎳、硅化鉭)或金屬氮化物(例如，氮化鈦、氮化鉭)。在一些實(shí)施例中，通過化學(xué)汽相沉積(CVD)工藝、物理汽相沉積(PVD)工藝或其他適用的工藝形成柵電極224。

在金屬硅化物層208和S/D接觸結(jié)構(gòu)324之間形成粘合層322。粘合層322配置為增大金屬硅化物層208和S/D接觸結(jié)構(gòu)324之間的粘合強(qiáng)度。在一些實(shí)施例中，粘合層322由諸如鈷(Co)、銀(Ag)、鋁(Al)、鋅(Zn)、鈣(Ca)、金(Au)、鎂(Mg)、鎢(W)、鉬(Mo)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、其他適用的材料或它們的組合的導(dǎo)電材料制成。通過PVD工藝、CVD工藝、等離子體增強(qiáng)CVD(PECVD)、低壓CVD(LPCVD)或其他適用的工藝形成粘合層322。

S/D接觸結(jié)構(gòu)324由導(dǎo)電材料制成，該導(dǎo)電材料包括但不限于銅(Cu)、鋁(Al)、鎢(W)、鈦(Ti)、它們的合金或它們的組合。

應(yīng)該注意，柵電極224由當(dāng)暴露于含氧物質(zhì)(例如，空氣、含氧前體、含氧介電層、含氧等離子體)時(shí)趨于形成氧化物的導(dǎo)電材料制成。因此，在柵電極224上形成原生金屬氧化物層226。此外，S/D接觸結(jié)構(gòu)324也由導(dǎo)電材料制成，并且在S/D接觸結(jié)構(gòu)324上自然地形成原生金屬氧化物層326。

在后續(xù)工藝中，將在柵電極224上形成第一接觸結(jié)構(gòu)236(如圖2G所示)。然而，原生金屬氧化物層226將阻擋柵電極224和第一接觸結(jié)構(gòu)236之間的電連接。更具體地，原生金屬氧化物層226可以導(dǎo)致柵電極224和第一接觸結(jié)構(gòu)236之間的高接觸電阻(Rc)。此外，原生金屬氧化物層326可以導(dǎo)致S/D接觸結(jié)構(gòu)324和第二S/D接觸結(jié)構(gòu)336(如圖2G所示)之間的高接觸電阻(Rc)。因此，應(yīng)該去除原生金屬氧化物層226和326。

柵電極224和S/D接觸結(jié)構(gòu)324由不同的材料制成。在一些實(shí)施例中，柵電極224比S/D接觸結(jié)構(gòu)324更易于被氧化。在一些實(shí)施例中，柵電極224由鋁(Al)制成，并且S/D接觸結(jié)構(gòu)324由鎢(W)制成。在一些實(shí)施例中，原生金屬氧化物層226是氧化鋁(AlOx)，并且原生金屬氧化物層326是氧化鎢(WOx)。

如圖2C所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，在形成柵電極224和S/D接觸結(jié)構(gòu)324之后，在第一介電層210、柵電極224和S/D接觸結(jié)構(gòu)324上依次形成第二介電層212和第三介電層214。

第二介電層212用作蝕刻停止層。第二介電層212可以由氮化硅、氮氧化硅或它們的組合制成。第三介電層214由二氧化硅、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其他適用的材料制成。在一些實(shí)施例中，第二介電層212由氮化硅(SiNx)制成，并且第三介電層214由氧化硅(SiOy)制成。

此后，為了暴露柵電極224和S/D接觸結(jié)構(gòu)324，在第二介電層212和第三介電層214中形成第一溝槽230和第二溝槽330。然而，原生金屬氧化物層226和326覆蓋柵電極224和S/D接觸結(jié)構(gòu)324。

如圖2D所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，為了去除原生金屬氧化物層226和326，對(duì)原生金屬氧化物層226和326實(shí)施清洗工藝。

清洗工藝可以是濕清洗工藝或干清洗工藝。應(yīng)該注意，該清洗工藝不僅去除原生金屬氧化物層226和326，而且也去除柵電極224的部分和S/D接觸結(jié)構(gòu)324的部分。因此，蝕刻?hào)烹姌O224的部分和S/D接觸結(jié)構(gòu)324的部分。

在一些實(shí)施例中，通過使用濕蝕刻工藝實(shí)施清洗工藝，并且濕蝕刻工藝包括使用含氟的酸。在一些實(shí)施例中，含氟的酸是氫氟酸(HF)。在一 些實(shí)施例中，含氟的酸的濃度在從約100ppm至約1000000ppm的范圍內(nèi)。如果濃度太低，則可能不能完全去除原生金屬氧化物層226和326。如果濃度太高，則可能過度地蝕刻?hào)烹姌O224和S/D接觸結(jié)構(gòu)324。因此，當(dāng)過度地蝕刻?hào)烹姌O224和S/D接觸結(jié)構(gòu)324時(shí)，半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的性能可能退化。

在一些實(shí)施例中，實(shí)施濕蝕刻工藝的持續(xù)時(shí)間在從約1秒至約200秒的范圍內(nèi)。如果時(shí)間太短，則可能不能完全去除原生金屬氧化物層226和326。如果時(shí)間太長，則可能過度地蝕刻?hào)烹姌O224和S/D接觸結(jié)構(gòu)324。

在一些實(shí)施例中，通過使用干蝕刻工藝實(shí)施清洗工藝，并且干蝕刻工藝包括使用含氟氣體。在一些實(shí)施例中，含氟氣體包括六氟化硫(SF₆)、四氟化碳(CF₄)、三氟化氮(NF₃)、氟化硒(SeF₆)、全氟乙烷(C₂F₆)、全氟丙烷(C₃F₈)、其他適用的氣體或它們的組合。在一些實(shí)施例中，等離子體工藝中使用的偏壓在從約10V至約1000V的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，含氟氣體的流量在從約10sccm至約500sccm的范圍內(nèi)。

如果實(shí)施氬(Ar)濺射清洗工藝以去除原生金屬氧化物層226和326，則用于去除相同層中的不同金屬氧化物(諸如氧化鋁(AlOx)和氧化鎢(WOx))的去除速率不同。因此，清洗效率較差。與Ar濺射清洗工藝相比，通過本發(fā)明的清洗工藝不僅有效地去除位于柵電極224上的原生金屬氧化物層226，而且有效地去除位于S/D接觸結(jié)構(gòu)324上的原生金屬氧化物層326。因此，使用含氟的酸的濕蝕刻工藝或使用含氟氣體的干蝕刻工藝具有更好的清洗效率。

如圖2D所示，柵電極224具有第一高度H₁，并且通過去除柵電極224的部分形成的凹進(jìn)高度標(biāo)記為第二高度H₂。在一些實(shí)施例中，第二高度(H₂)與第一高度(H₁)的比率在從約0.01至約0.5的范圍內(nèi)。

此外，由于柵電極224和S/D接觸結(jié)構(gòu)324由不同材料制成，所以柵電極224的去除量和S/D接觸結(jié)構(gòu)324的去除量不同。通過去除S/D接觸結(jié)構(gòu)324的部分形成的另一凹進(jìn)高度標(biāo)記為第三高度H₃。在一些實(shí)施例中，第三高度H₃低于第二高度H₂。

在清洗工藝之后，獲得擴(kuò)大的第一溝槽230和擴(kuò)大的第二溝槽330。 此后，如圖2E所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，在擴(kuò)大的第一溝槽230中形成粘合層232，并且在擴(kuò)大的第二溝槽330中形成粘合層332。

粘合層232和332分別用作第一溝槽230和第二溝槽330的側(cè)壁部分和底部的內(nèi)襯。在一些實(shí)施例中，粘合層232和332分別由金屬或金屬合金層制成。粘合層232和332可以包括鈷(Co)、銀(Ag)、鋁(Al)、鋅(Zn)、鈣(Ca)、金(Au)、鎂(Mg)、鎢(W)、鉬(Mo)、鎳(Ni)、鉻(Cr)等。在一些實(shí)施例中，通過物理汽相沉積(PVD)工藝、化學(xué)汽相沉積(CVD)工藝、等離子體增強(qiáng)CVD(PECVD)工藝、低壓CVD(LPCVD)工藝或其他適用的工藝形成粘合層232和332。

如圖2F所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，在形成粘合層232和332之后，在第一溝槽230、第二溝槽330內(nèi)并且在粘合層232和332上填充第一導(dǎo)電材料234。在一些實(shí)施例中，第一導(dǎo)電材料234由鎢(W)制成。

此后，如圖2G所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，拋光工藝用于去除第一溝槽230和第二溝槽330外部的過量導(dǎo)電材料234。在一些實(shí)施例中，拋光工藝是化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝。

如圖2G所示，形成第一接觸結(jié)構(gòu)236和第二S/D接觸結(jié)構(gòu)336。第一接觸結(jié)構(gòu)236包括第一導(dǎo)電材料234和粘合層232，并且第二S/D接觸結(jié)構(gòu)336包括第一導(dǎo)電材料234和粘合層332。在一些實(shí)施例中，第一接觸結(jié)構(gòu)236和S/D接觸結(jié)構(gòu)324由相同材料制成。

第一接觸結(jié)構(gòu)236包括第一部分236a和第二部分236b，第一部分236a形成在柵電極224中，而第二部分236b形成在第一部分236a上。換句話說，柵電極224具有凹進(jìn)部分，并且第一部分236a形成在凹進(jìn)部分中。

應(yīng)該注意，第一接觸結(jié)構(gòu)236的底面低于S/D接觸結(jié)構(gòu)324的頂面。換句話說，第一接觸結(jié)構(gòu)236的底面低于第二S/D接觸結(jié)構(gòu)336的底面。

此后，如圖2H所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，在第三介電層214上形成第四介電層216，并且在第四介電層216中形成第一開口240和第二開口340。第一開口240和第二開口340分別具有上溝槽部分和下通孔部分。

如圖2I所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，在形成第一開口240和第二 開口340之后，在第一開口240和第二開口340內(nèi)填充第二導(dǎo)電材料244。

第二導(dǎo)電材料244由銅(Cu)、鋁(Al)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉭(Ta)或它們的合金或其他適用的材料制成。在一些實(shí)施例中，第二導(dǎo)電材料244由銅或銅合金制成。根據(jù)一些實(shí)施例，由于第四介電層216中的金屬(諸如銅)擴(kuò)散的問題，在第二導(dǎo)電材料244下面形成擴(kuò)散阻擋層242以阻擋銅擴(kuò)散。然而，當(dāng)?shù)诙?dǎo)電材料244不是銅時(shí)，不需要擴(kuò)散阻擋層242。在一些實(shí)施例中，擴(kuò)散阻擋層242由鈦(Ti)、鉭(Ta)、氮化鈦(TiN)、氮化鉭(TaN)或氮化鋁(AlN)、或它們的多層或它們的組合制成。在一些實(shí)施例中，擴(kuò)散阻擋層242由銅擴(kuò)散阻擋材料制成。在一些實(shí)施例中，擴(kuò)散阻擋層242由諸如苯并環(huán)丁烯(BCB)聚合物的聚合物制成。

本發(fā)明提供了用于清洗第一溝槽230和第二溝槽330(如圖2D所示)的底面的清洗工藝。清洗工藝使用包括含氟的酸的濕蝕刻工藝或包括含氟氣體的干蝕刻工藝。在一些實(shí)施例中，通過控制含氟的酸的濃度和時(shí)間來控制清洗效率。在一些其他實(shí)施例中，通過控制含氟氣體的流量和偏壓來控制清洗效率。改進(jìn)了用于去除原生金屬氧化物226和326的清洗效率。因此，清洗了柵電極224和第一接觸結(jié)構(gòu)236之間的界面以及S/D接觸結(jié)構(gòu)324和第二接觸結(jié)構(gòu)336之間的另一界面。此外，雖然柵電極224和S/D接觸結(jié)構(gòu)324由不同材料制成，但是有效地去除了形成在它們上的原生金屬氧化物。

提供了用于形成具有互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的實(shí)施例?；ミB結(jié)構(gòu)包括形成在柵電極上的第一接觸結(jié)構(gòu)?；ミB結(jié)構(gòu)還包括形成在S/D結(jié)構(gòu)上的S/D接觸結(jié)構(gòu)以及形成在S/D接觸結(jié)構(gòu)上的第二S/D接觸結(jié)構(gòu)。柵電極和S/D接觸結(jié)構(gòu)由不同材料制成。提供清洗工藝以清洗接觸結(jié)構(gòu)和柵電極之間的界面以及S/D接觸結(jié)構(gòu)和第二S/D接觸結(jié)構(gòu)之間的另一界面。在一些實(shí)施例中，提供了包括含氟的酸的濕蝕刻工藝或包括含氟氣體的干蝕刻工藝。通過清洗工藝輕微地蝕刻?hào)烹姌O的部分以確保完全去除原生金屬氧化物。因此，避免了接觸結(jié)構(gòu)和柵電極之間的高接觸電阻(Rc)，并且改進(jìn)了半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的性能。

在一些實(shí)施例中，提供了一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)。該半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)包 括襯底和形成在襯底上的柵電極。半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)也包括第一接觸結(jié)構(gòu)，第一接觸結(jié)構(gòu)包括第一部分和第二部分。第一接觸結(jié)構(gòu)的第一部分形成在柵電極中，并且第二部分形成在第一部分上。

在一些實(shí)施例中，提供了一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)。該半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)包括襯底、形成在襯底上的柵電極，并且柵電極由第一金屬制成。半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)還包括形成在襯底中的源極/漏極(S/D)結(jié)構(gòu)以及形成在柵電極中和上的第一接觸結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)也包括形成在S/D結(jié)構(gòu)上的S/D接觸結(jié)構(gòu)，S/D接觸結(jié)構(gòu)由第二金屬制成，并且第一金屬與第二金屬不同。

在一些實(shí)施例中，提供了一種用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法。該方法包括提供襯底以及在襯底上形成柵電極。該方法也包括在柵電極中和上形成第一接觸結(jié)構(gòu)。第一接觸結(jié)構(gòu)包括第一部分和第二部分，第一部分形成在柵電極中，并且第二部分形成在第一部分上。

上面概述了若干實(shí)施例的特征，使得本領(lǐng)域技術(shù)人員可以更好地理解本發(fā)明的方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，他們可以容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來設(shè)計(jì)或修改用于實(shí)施與本文所介紹實(shí)施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)勢(shì)的其他工藝和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該意識(shí)到，這種等同構(gòu)造并不背離本發(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，本文中他們可以做出多種變化、替換以及改變。