本發(fā)明的實施例涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，更具體地涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體集成電路(ic)行業(yè)經(jīng)歷了快速增長。集成電路設(shè)計和材料的技術(shù)進步已生產(chǎn)出幾代ic，其每一代都比上一代更小，更復(fù)雜。在集成電路的發(fā)展過程中，功能密度(即每個芯片區(qū)互連器件的數(shù)量)普遍增加，而其幾何尺寸(即使用制造工藝中可制造的最小組件或線)則在減小。

這種按比例縮小工藝一般通過提高生產(chǎn)效率和降低相關(guān)成本來提供效益。該按比例縮小也增加了加工和制造ic的復(fù)雜度。為實現(xiàn)這些技術(shù)進步，ic加工和制造中需要類似的發(fā)展。一個區(qū)域就是晶體管和其他器件之間的布線或互連。盡管對其預(yù)期用途，現(xiàn)存制造ic器件的方法已大體足夠，但其并非在所有方面都完全滿足。例如，在為形成具有不同深度的溝槽而開發(fā)的魯棒性工藝中，挑戰(zhàn)也隨之而來。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實施例提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括：在包括柵極結(jié)構(gòu)的襯底上方形成第一介電層；在所述第一介電層中形成第一溝槽；沿著所述第一溝槽的側(cè)壁形成介電間隔件，所述第一溝槽的側(cè)壁由所述第一介電層限定；去除所述介電間隔件的一部分以暴露由所述第一介電層限定的第一溝槽的側(cè)壁的一部分，其中，在去除所述介電間隔件的一部分后，所述介電間隔件的另一部分仍設(shè)置在所述第一溝槽內(nèi)；在所述介電間隔件的另一部分上方并沿著所述第一溝槽的側(cè)壁的暴露部分于所述第一溝槽中形成第一金屬部件；在所述第一金屬部件和所述柵極結(jié)構(gòu)上方形成第二介電層；以及形成穿過所述第二介電層的第二溝槽以暴露所述第一金屬部件的一部分，并形成穿過所述第二介電層和所述第一介電層的第三溝槽以暴露所述柵極結(jié)構(gòu)的一部分，其中，所述第二溝槽和所述第三溝槽在同一蝕刻工藝中形成。

本發(fā)明的實施例還提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括：在襯底上方形成第一介電層，其中，所述第一介電層環(huán)繞設(shè)置在所述襯底上方的柵極結(jié)構(gòu)；在所述第一介電層上方形成第二介電層；形成延伸穿過所述第二介電層至所述第一介電層的第一溝槽；沿著所述第一溝槽的側(cè)壁形成第一介電間隔件，所述第一溝槽的側(cè)壁由所述第二介電層限定；去除所述第一介電間隔件的第一部分以暴露由所述第二介電層限定的第一溝槽的側(cè)壁的一部分，其中，在去除所述第一介電間隔件的第一部分后，所述第一介電間隔件的第二部分仍設(shè)置在所述第一溝槽內(nèi)；沿著所述第一溝槽的側(cè)壁的暴露部分在所述第一溝槽中并且在所述第一介電間隔件上形成第一金屬部件；在所述第一金屬部件和所述柵極結(jié)構(gòu)上方形成第三介電層；以及在同一蝕刻工藝期間，形成延伸穿過所述第二介電層至所述第一金屬部件的第二溝槽和延伸穿過所述第三介電層和所述第二介電層至所述柵極結(jié)構(gòu)的第三溝槽。

本發(fā)明的實施例還提供了一種半導(dǎo)體器件，包括：柵極結(jié)構(gòu)，設(shè)置在襯底上方；第一介電層，設(shè)置在所述襯底上方，包括在所述柵極結(jié)構(gòu)上方；第一金屬部件，設(shè)置在所述第一介電層中，所述第一金屬部件具有上部和下部，所述上部具有第一寬度，所述下部具有與所述第一寬度不同的第二寬度，介電間隔件，沿著所述第一金屬部件的下部設(shè)置，其中，所述第一金屬部件的上部設(shè)置在所述介電間隔件上方；第二介電層，設(shè)置在所述第一介電層上方，包括在所述第一金屬部件上方；第二金屬部件，延伸穿過所述第二介電層以與所述第一金屬部件物理接觸；以及第三金屬部件，延伸穿過所述第二介電層和所述第一介電層以與所述柵極結(jié)構(gòu)物理接觸。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖進行閱讀時，根據(jù)下面詳細(xì)的描述可以更好地理解本發(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，各種部件沒有被按比例繪制。實際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增加或減少。

圖1是根據(jù)一些實施例構(gòu)建的制造半導(dǎo)體器件的示例方法的流程圖。

圖2是根據(jù)一些實施例的示例初始結(jié)構(gòu)的截面圖。

圖3、圖4、圖5、圖6a、圖6b、圖7、圖8、圖9、圖10a、圖10b、圖11、圖12、圖13、圖14a、圖14b、圖15a、圖15b及圖16是根據(jù)一些實施例的示例半導(dǎo)體器件的截面圖。

具體實施方式

以下公開內(nèi)容提供了許多不同實施例或?qū)嵗?，用于實現(xiàn)所提供主題的不同特征。以下將描述組件和布置的特定實例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅是實例并且不意欲限制本發(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，也可以包括形成在第一部件和第二部件之間的附加部件使得第一部件和第二部件不直接接觸的實施例。另外，本發(fā)明可以在多個實例中重復(fù)參考標(biāo)號和/或字符。這種重復(fù)是為了簡化和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的各個實施例和/或配置之間的關(guān)系。

此外，為了便于描述，本文中可以使用諸如“在…下方”、“在…下面”、“下部”、“在…上面”、“上部”等空間關(guān)系術(shù)語以描述如圖所示的一個元件或部件與另一元件或部件的關(guān)系。除圖中所示的方位之外，空間關(guān)系術(shù)語意欲包括使用或操作過程中的器件的不同的方位。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。

圖1根據(jù)是一些實施例制造一個或多個半導(dǎo)體器件的方法100的流程圖。方法100是一個示例，并不旨在將本發(fā)明限制為超出權(quán)利要求書中明確列舉的內(nèi)容。在方法100之前、期間及之后可提供額外操作，且可為該方法的額外實施例替換、消除，或重定位一些所述操作。方法100參考圖2中所示的半導(dǎo)體器件200的初始結(jié)構(gòu)205以及圖3至圖16中所示的半導(dǎo)體器件200在下文中進行詳述。

如下面所要闡明的，器件200是一個平面的fet器件。這并不一定限制任何類型的器件、任何數(shù)量的器件、任何數(shù)量的區(qū)域或任何結(jié)構(gòu)或區(qū)域的配置的實施例。例如，所提供的主題可于制造finfet器件和其他類型的多柵極fet器件中應(yīng)用。此外，器件200可以是在集成電路加工過程中的中間器件或其一部分，可以包括靜態(tài)隨機存取存儲器(sram)和/或邏輯電路、無源元件，比如電阻器、電容器、電感器，及有源元件，比如p型fet(pfet)、n型fet(nfet)、finfet、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(mosfet)、互補金屬氧化物半導(dǎo)體(cmos)晶體管、雙極晶體管、高電壓晶體管、高頻晶體管，其它存儲單元及其組合。

參考圖1和圖2，方法100通過接收半導(dǎo)體器件200的初始結(jié)構(gòu)205在步驟102處開始。初始結(jié)構(gòu)205包括襯底210。襯底210可以為塊狀硅襯底?；蛘?，襯底210可以包括晶體結(jié)構(gòu)的硅或鍺等元素半導(dǎo)體；硅鍺、碳化硅、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、砷化銦、和/或銻化銦等化合物半導(dǎo)體；或其混合物?？赡艿囊r底210也可以包括絕緣體上硅(soi)襯底。soi襯底通過注氧隔離(simox)、晶圓接合和/或其他合適的方法制造。

一些示例性襯底210也包括絕緣層。絕緣層包括任何合適的材料，包括二氧化硅、藍寶石和/或其組合。示例性絕緣層可以為埋藏氧化層(box)。絕緣體通過任何合適的工藝形成，例如注入(如simox)、氧化、沉積和/或其他合適的工藝。在一些示例性襯底210中，絕緣層為絕緣體上硅襯底的組件(如層)

襯底210也可以包括各種摻雜區(qū)。摻雜區(qū)可以摻雜有p型摻雜劑，例如硼或bf2；n型摻雜劑，例如磷或砷；或其組合。摻雜區(qū)可以以p阱結(jié)構(gòu)、n阱結(jié)構(gòu)、雙阱結(jié)構(gòu)或使用凸起的結(jié)構(gòu)直接在襯底210上形成。襯底210可以進一步包括各種有源區(qū)，例如為n型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管器件配置的區(qū)域和為p型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管器件配置的區(qū)域。

襯底210也可以包括各種隔離部件220。隔離部件220在襯底210中分隔各種器件區(qū)域。隔離部件220包括使用不同加工技術(shù)形成的不同結(jié)構(gòu)。例如，隔離部件220可以包括淺溝槽隔離(sti)部件。sti的形成可包括在襯底210上蝕刻溝槽，并使用二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅等絕緣材料填充溝槽。填充的溝槽具有多層結(jié)構(gòu)，例如使用氮化硅填充溝槽的熱氧化物襯墊層。執(zhí)行化學(xué)機械拋光(cmp)以回拋光過多的絕緣材料并平坦化隔離部件220的頂面。

初始結(jié)構(gòu)205也包括在襯底210上方的多個第一導(dǎo)電部件230a、230b和230c。在一些實施例中，第一導(dǎo)電部件230a、230b和230c可以為包括高k/金屬柵極堆疊件(hk/mg)的柵極結(jié)構(gòu)?；蛘?，在一些實施例中，第一導(dǎo)電部件230a、230b和230c也可以包括一部分互連結(jié)構(gòu)，例如接觸件、金屬通孔和/或金屬線。在一個實施例中，第一導(dǎo)電部件230a、230b和230c包括電極、電容器、電阻器和/或電阻器的一部分。為了簡化和清楚的目的，第一導(dǎo)電部件230a、230b和230c被稱為hk/mg、230a、230b和230c。

hk/mg、230a、230b和230c可以包括界面層、柵極介電層、功函數(shù)金屬層和填充層。界面層可以包括介電材料，例如二氧化硅或氮氧化硅，且可以通過化學(xué)氧化、熱氧化、ald、cvd，和/或其它合適的電介質(zhì)來形成。柵極介電層可以包括高k介電層，例如二氧化鉿(hfo2)、氧化鋯(zro2)、氧化鑭(la2o3)、二氧化鈦(tio2)、氧化釔(y2o3)、鈦酸鍶(srtio3)、其他金屬氧化物或其組合。柵極介電層可以由ald和/或其它合適的方法形成。功函數(shù)金屬層可以為nfet的n型功函數(shù)層或為pfet的p型功函數(shù)層，且可以通過cvd、pvd和/或其他合適的工藝沉積。p型功函數(shù)層包括具有足夠大的有效功函數(shù)的金屬，其于氮化鈦(tin)、氮化鉭(tan)、釕(ru)、鉬(mo)、鎢(w)、鉑(pt)或其組合中選擇但并不限于該組合。n型功函數(shù)層包括具有足夠低的有效功函數(shù)的金屬，其于鈦(ti)、鋁(al)、碳化鉭(tac)、碳化氮化鉭(tacn)、硅氮化鉭(tasin)其組合中選擇但并不限于該組合。填充層可以包括鋁(al)、鎢(w)或銅(cu)和/或其他合適的材，并通過cvp、pvd、電鍍和/或其他合適的工藝形成。可以執(zhí)行cmp工藝以去除hk/mg堆疊件、230a、230b和230c中多余的材料，并平坦化初始結(jié)構(gòu)205的頂面。

在一些實施例中，在執(zhí)行高熱溫度工藝(例如源極/漏極形成期間的熱工藝)后，偽柵極堆疊件首先形成，并在稍后被hk/mg、230a、230b和230c替換。偽柵極堆疊件可以包括偽柵極介電層和多晶硅層，并且可通過沉積、圖案化和蝕刻工藝形成。

在一些實施例中，柵極硬掩模(ghm)235在hk/mg、230a、230b和230c的各頂部上形成。ghm235可以包括鈦(ti)、二氧化鈦、tin、tisin、鉭(ta)、氧化鉭、tan、tasin、氮化硅、二氧化硅、碳化硅、氮化硅碳化物、錳(mn)、鈷(co)、釕(ru)、wn、氮化鋁、氧化鋁和/或其他合適的材料。ghm235可通過沉積、光刻、圖案化和蝕刻工藝形成。

在一些實施例中，柵極間隔件240可以沿著hk/mg、230a、230b和230c的側(cè)壁形成。柵極間隔件240可以包括氮化硅等介電材料?；蛘?，柵極間隔件240可以包括碳化硅、氧氮化硅、和/或其他合適的材料。柵極間隔件240可以通過沉積柵極間隔件層，再各向異性干蝕刻柵極間隔件層形成。

初始結(jié)構(gòu)205也可以包括在襯底210上方的第二導(dǎo)電部件250。第二導(dǎo)電部件250的頂面可以與去hk/mg堆疊件、230a、230b和230c不在同一水平面上。例如，第二導(dǎo)電部件250的頂面可以大幅度低于hk/mg堆疊件、230a、230b和230c的頂面。第二導(dǎo)電部件250可以通過如沉積、光刻和蝕刻等工藝形成。在一些實施例中，第二導(dǎo)電部件250為源極漏極(s/d)部件，位于hk/mg230a旁邊并由其分離?；蛘撸谝恍嵤├?，第二導(dǎo)電部件250也可以包括一部分互連結(jié)構(gòu)，例如接觸件、金屬通孔和/或金屬線。在一個實施例中，第二導(dǎo)電部件250包括電極、電容器、電阻器和/或電阻器的一部分。為了簡化和清楚的目的，第二導(dǎo)電部件250在下文中被稱為s/d部件250。

此處，s/d部件250其中之一為源極部件，另一s/d部件250為漏極部件。在一個實施例中，位于hk/mg230a旁邊的一部分襯底210被開槽形成s/d凹槽，然后s/d部件250通過外延生長工藝?yán)鏲vd、vpe和/或uhv-cvd、分子束外延和/或其他合適的工藝在s/d凹槽上方形成。s/d部件250可以包括鍺(鍺)、硅(si)、砷化鎵(gaas)、砷化鋁鎵(algaas)、硅鍺(sige)、砷化鎵磷(gaasp)、銻化鎵(gasb)、銻化銦(insb)、銦鎵砷(ingaas)、砷化銦(inas)或其他合適的材料。s/d部件250可以通過外延生長工藝形成，例如cvd沉積技術(shù)(如汽相外延(vpe)和/或超高真空cvd(uhv-cvd))、分子束外延和/或其它合適的工藝。s/d部件250可以在外延工藝期間被原位摻雜?；蛘?，當(dāng)s/d部件250未被原位摻雜時，執(zhí)行注入工藝(即結(jié)注入工藝)摻雜s/d部件250?？梢詧?zhí)行一個或多個退火工藝以激活摻雜劑。

在本實施例中，初始結(jié)構(gòu)205包括置于襯底210上方的包括完全填充hk/mg堆疊件230b和230c之間的間的第一介電層260。第一介電層260可以包括四乙基原硅酸鹽(teos)氧化物、未摻雜硅酸鹽玻璃，或摻雜氧化硅，如硼磷硅玻璃(bpsg)、熔融石英玻璃(fsg)、磷硅酸鹽玻璃(psg)、硼摻雜硅玻璃(bsg)，和/或其他合適的介電材料。第一介電層260也可以包括具有介電常數(shù)(k)低于熱二氧化硅(因而被稱為低k介電材料層)的介電材料。低k介電材料可以包括含碳材料、有機硅酸鹽(osg)玻璃、含成孔劑材料、氫硅酸鹽類(hsq)介電材料、硅氧烷(msq)介電材料，碳摻雜氧化物(cdo)介電材料、氫化硅氧碳化物(sicoh)介電材料、苯并環(huán)丁烯(bcb)介電材料、芳環(huán)丁烯基介電材料、聚亞苯基介電材料、其他合適的材料和/或其組合。第一介電層260可以包括單層或多層。第一介電層260可以通過cvd、ald、旋涂和/或其他合適的技術(shù)沉積。

初始結(jié)構(gòu)205也可以包括相應(yīng)s/d部件250上方的第三導(dǎo)電部件270。在本實施例中，第三導(dǎo)電部件270為s/d接觸金屬。如圖所示，s/d接觸金屬270延伸至相應(yīng)s/d部件250。s/d接觸金屬270可以包括銅(cu)、鋁(al)、鎢(w)、銅、銅鎂合金(cumn)、銅鋁合金(cual)或銅硅(cusi)和/或其他合適的導(dǎo)電材料。s/d接觸金屬270的形成可以包括形成溝槽和使用金屬層填充溝槽；及執(zhí)行化學(xué)機械拋光(cmp)工藝以平坦化頂面并去除過多金屬層。

參考圖1和圖3，一旦接收初結(jié)構(gòu)205，方法100則進行至通過在初始結(jié)構(gòu)205上方(包括在hk/mg堆疊件、230a、230b和230c、第一介電層260和s/d接觸金屬270上方)形成第二介電層310的步驟104。第二介電層310的形成與上述討論的與圖2相關(guān)的第一介電層260的形成在很多方面具有相似性，包括其中討論的材料。

通常，一個或多個薄膜層可以在第二介電層310上方形成，再形成溝槽以接觸位于薄膜層不同水平位置(深度)的相應(yīng)部件。為實現(xiàn)簡化工藝和節(jié)約成本，有必要在相同蝕刻工藝期間(即同時)形成具有不同深度的溝槽。為了這樣做，有必要在第一溝槽已經(jīng)達到指定深度/部件而第二溝槽未到達時，停止第一溝槽中的蝕刻工藝而繼續(xù)進行第二溝槽中的蝕刻工藝以進一步延伸第二溝槽。但是，在第一溝槽中停止蝕刻而在第二溝槽中繼續(xù)蝕刻也出現(xiàn)了挑戰(zhàn)。本公開提供一種方法，該方法在同一蝕刻工藝期間形成具有第一深度(即淺溝槽)的第一溝槽以及具有第二深度(即深溝槽)的第二溝槽，而在第二溝槽的必要繼續(xù)蝕刻期間避免第一溝槽的繼續(xù)蝕刻。

參考圖1和圖4，方法100進行至通過在第二介電層310上方形成具有多個第一開口420的圖案化hm410的步驟106。第一開口420限定其中需形成溝槽的區(qū)域。在本實施例中，第一開口420與相應(yīng)接觸金屬270及hk/mg230b和hk/mg230c之間的一部分第一介電層260對齊。

在一些實施例中，第一圖案化的hm410為圖案化光刻膠層并通過光刻工藝形成。示例性光刻過程可以包括形成光刻膠層并通過光刻暴露工藝暴露光刻膠層，執(zhí)行曝光后烘烤及生成光刻膠層以形成圖案化阻焊層?；蛘?，第一圖案化hm410可以通過沉積hm層形成，通過光刻工藝在hm層上方形成圖案化光刻膠層并蝕刻hm材料層穿過圖案化光刻膠層以形成第一圖案化hm410。

參考圖1和圖5，方法100進行至通過蝕刻第二介電層310穿過第一開口420以在第二介電層310中形成第一溝槽430的步驟108。換句話說，第二介電層310的部分限定第一溝槽430。在一個實施例中，各第一溝槽430均形成有垂直輪廓。在另一個實施例中，各第一溝槽430均形成有錐形輪廓。在一些實施例中，s/d接觸部件270和一部分第一介電層260暴露于相應(yīng)第一溝槽430中。溝槽蝕刻可以包括濕蝕刻、干蝕刻和/或其組合。舉例來說，溝槽蝕刻包括使用氟基化學(xué)(如cf4、sf6、ch2f2、chf3和/或c2f6)等離子干蝕刻工藝。又例如，濕蝕刻工藝可以包括蝕刻稀氫氟酸(dhf)；氫氧化鉀(koh)溶液；氨；含有氫氟酸(hf)的溶液，硝酸(hno3)，和/或醋酸(ch3cooh)；或其他合適的濕蝕刻。

形成第一溝槽430后，第一圖案化hm410通過另一蝕刻工藝去除。在一個示例中，其中第一圖案化hm410為光刻膠圖案化，第一圖案化hm410通過濕法剝離和/或等離子灰化去除。

參考圖1、圖6a和圖6b，方法100進行至通過沿著第一溝槽430的側(cè)壁形成介電間隔件510的步驟110。在一些實施例中，介電間隔件510通過沿著第一溝槽430的側(cè)壁沉積介電間隔件層505形成，如圖6a所示，再通過各向異性干蝕刻工藝蝕刻介電間隔件層505以形成介電間隔件510，如圖6b所示。在一些實施例中，介電間隔件505可以包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氮化硅碳、低k氮化物和/或其組合。介電間隔件層505可以包括多個薄膜，例如氧化硅薄膜和氮化硅薄膜。介電間隔件510的形成可以包括沉積和各向異性蝕刻。在一些示例中，沉積可以包括cvd、ald和/或其他合適的方法。在一些示例中，各向異性蝕刻可以包括干蝕刻，例如具有偏壓和例如cf4、sf6、nf3、ch2f2和/或其組合的合適的蝕刻劑的等離子蝕刻，在蝕刻工藝中，第一溝槽430的底部上的介電間隔件層505也被去除。因此，s/d接觸金屬270的部分暴露在稱為第一子溝槽430a的第一溝槽430的第一子集內(nèi)，并且第一介電層260的一部分暴露在稱為第二子溝槽430b的第一溝槽430的另一子集內(nèi)。

參考圖1和圖7，方法100進行至通過在襯底210上方形成犧牲層610，包括填充第一和第二子溝槽430a和430b的步驟112。犧牲層610可以包括旋涂玻璃、二氧化硅、氮化硅、氮氧化物、碳化硅和/或其他合適的材料。在一些實施例中，犧牲層610包括一種不同于介電間隔件510、第二介電層310和第一介電層260的材料以在隨后的蝕刻中實現(xiàn)蝕刻選擇性。犧牲層610可以通過cvd、pvd、ald、旋涂和/或其他合適的技術(shù)沉積。此外，可以執(zhí)行cmp以回拋光過多的犧牲層610并平坦化犧牲層610的頂面。

參考圖1和圖8，方法100進行至通過在犧牲層610上方形成第二圖案化hm620的步驟114。在本實施例中，第二圖案化hm620具有與第二子溝槽430b對齊的第二開口625。第二圖案化hm620的形成與上述討論的與圖4相關(guān)的第一圖案化hm410的形成在很多方面具有相似性，包括其中討論的材料。

參考圖1和圖9，方法100進行至通過開槽犧牲層610穿過第二開口625以暴露沿著第二子溝槽430b的側(cè)壁的介電間隔件510的頂部，而第一子溝槽430a中的犧牲層610被第二圖案化hm620覆蓋的步驟116。蝕刻工藝可以包括濕蝕刻、干蝕刻和/或其組合。舉例來說，干蝕刻工藝可以注入含氟氣體(如cf4、sf6、ch2f2、chf3和/或c2f6)、其他合適的氣體和/或等離子體，和/或其組合。在一些實施例中，選擇蝕刻工藝以選擇性地蝕刻犧牲層610，無需蝕刻介電間隔件510。在本實施例中，開槽第二子溝槽430b中的犧牲層610，這樣即可保留犧牲層610。

參考圖1和圖10a，方法100進行至通過在第二子溝槽430b中開槽(拉回(pull-back))介電間隔件510而第一子溝槽430a中的犧牲層610被第二圖案化hm610所覆蓋的步驟118。開槽的介電間隔件510由參考數(shù)字510’確定。因此，介電間隔件510具有第一高度h1并且開槽的介電間隔件510’具有小于第一高度h1的第二高度h2。蝕刻工藝可以包括濕蝕刻、干蝕刻和/或其組合。在本實施例中，選擇蝕刻工藝以選擇性地蝕刻介電間隔件510，無需大幅度蝕刻剩余的犧牲層610。在實施例中，開槽介電間隔件510’的頂面與第二子溝槽430b內(nèi)的剩余犧牲層610的頂面共面。

在第二子溝槽430b中開槽介電間隔件510后，第二圖案化hm620通過適當(dāng)?shù)奈g刻工藝去除。在一個示例中，如圖10b所示，其中第二圖案化hm620為光致抗蝕圖案，第二圖案化hm620此后通過濕法剝離和/或等離子灰化去除，。

參考圖1和圖11，方法100進行至通過從第一和第二子溝槽430a和430b去除犧牲層610的步驟120。蝕刻工藝可以包括濕蝕刻、干蝕刻和/或其組合。在本實施例中，選擇蝕刻工藝以選擇性地蝕刻犧牲層610，無需大幅度蝕刻介電間隔件510和510’、第一介電層260和s/d接觸金屬270。因此，在第一子溝槽430a中，介電間隔件510沿著側(cè)壁的整個長度置放(即由部分第二介電層310限定)，而在第二子溝槽430b中，開槽的介電間隔件510’沿著側(cè)壁的下部而沒有沿著側(cè)壁的上部置放(即由部分第二介電層310限定)。在本實施例中，第二子溝槽430b具有位于其上部的寬度w1和位于其下部的小于第一寬度w1的第二寬度w2。

參考圖1和圖12，方法100進行至通過在第一和第二子溝槽430a和430b中沉積第一金屬層710的步驟122。在一些實施例中，在沉積第一金屬層710之前，在第一和第二子溝槽430a和430b中沉積膠層以增強材料附著力。膠層可以包括氮化鈦(tin)、氮化鉭(tan)、氮化鎢(wn)、氮化鈦硅(tisin)或氮化鉭硅(tasin)。第一金屬層710可以包括銅(cu)、鋁(al)、鎢(w)、銅、銅錳(cumn)、銅鋁(cual)或銅硅(cusi)或其他合適的導(dǎo)電材料。在實施例中，第一金屬層710包括w。膠層和第一金屬層710可以通過pvd、cvd、金屬有機物化學(xué)氣相沉積(mocvd)或電鍍沉積。在一些實施例中，執(zhí)行cmp工藝以去除過多的第一金屬層710。第一和第二子溝槽430a和430b中剩余的第一金屬層710分別形成第一和第二金屬部件720和730。

因此，第一金屬部件720具有沿著其側(cè)壁的介電間隔件510，而第二金屬部件730具有沿著其側(cè)壁的下部的開槽的介電間隔件510’，且第二介電層310的一部分限定其側(cè)壁的上部。如圖所示，第二金屬部件730的上部位于開槽的介電間隔件510’的頂部。因此，第二金屬部件730具有位于其上部的第一寬度w1和位于其下部的第二寬度w2，而第一金屬部件720具有一致寬度。

在本實施例中，介電間隔件510和510’增強相應(yīng)的第一與第二金屬部件(720和730)和hk/mg堆疊件(230a和230b)之間的電絕緣。在一些實施例中，第一和第二金屬部件720和730提供垂直和水平電布線。例如，第一金屬部件720與穿過s/d接觸金屬270的s/d部件250電連接，而第二金屬部件730提供水平電布線的金屬線。

參考圖1和圖13，方法100進行至通過在第二介電層310和第一與第二金屬部件720和730上方形成第三介電層810的步驟124。第三介電層810的形成與上述討論的與圖2相關(guān)的第一介電層260的形成在很多方面具有相似性，包括其中討論的材料。

參考圖1和圖14a，方法100進行至通過在第三介電層810上方形成第三圖案化hm820的步驟126。在本實施例中，第三圖案化hm820具有與hm/mg堆疊件230a對齊的第三開口825和與第二金屬部件730對齊的第四開口826。第三圖案化hm820的形成與上述討論的與圖4相關(guān)的第一圖案化hm410的形成在很多方面具有相似性，包括其中討論的材料。

在本實施例中，由于第二金屬部件730的較寬上部寬度(第一寬度w1)，第四開口826至第二金屬部件730的離心對齊(例如其對齊到介電間隔件510’的一側(cè)，如圖14b所示)是容許的。這具有優(yōu)勢，例如釋放光刻工藝分辨率約束及在形成第四開口826的圖案化工藝中擴大工藝窗口，尤其是當(dāng)器件200按比例縮小，這樣第一和第二金屬部件720和730的寬度即變得越來越小。

參考圖1和圖15a，方法100進行至通過蝕刻第三介電層810、第二介電層310及ghm235穿過第三開口825以形成第二溝槽830并蝕刻第三介電層810穿過第四開口826以形成第三溝槽840的步驟128。如圖15a所示，第二溝槽830(其同時延伸穿過第三介電層810、第二介電層310及ghm235)深于第三溝槽840(其延伸穿過第三介電層810)。

如先前所述，有必要在同一蝕刻工藝中(或者換句話說，同時)形成第二溝槽830和第三溝槽840。為實現(xiàn)上述，第二金屬部件730充當(dāng)防止第三溝槽840進一步被蝕刻的蝕刻終止層，而第二溝槽830繼續(xù)延伸穿過第二介電層310和ghm235直至接觸hk/mg堆疊件230a。蝕刻工藝可以包括選擇性濕蝕刻、選擇性干蝕刻和/或其組合。由于金屬層(如第二金屬部件730)通常良好地承受介電蝕刻工藝(如蝕刻第二介電層310和ghm235)，為適當(dāng)選擇性選擇蝕刻劑的蝕刻工藝約束得到放松并獲取蝕刻工藝靈活性。在實施例中，干蝕刻工藝包括使用含氟氣體(如cf4、sf6、ch2f2、chf3和/或c2f6)。

參考圖15b，對于第四開口826與第二金屬部件730離心(off-center)對齊的情況，比如其與開槽的介電間隔件510’的一邊對齊(如圖14b所示)，在第二溝槽830延伸至hk/mg堆疊件230a期間，具有較寬寬度(即第一寬度w1)的第二金屬部件740的上部防止開槽的介電間隔件510’被蝕刻。由于在器件制造中，開槽的介電間隔件510’、第二介電層310和ghm235均由介電材料形成非常普遍，在介電材料中間使用具有適當(dāng)選擇性的蝕刻工藝變得具有挑戰(zhàn)性，尤其是同時形成具有兩個不同深度的兩個不同溝槽時。如上所述，在本實施例中，金屬層(如第二金屬部件730)充當(dāng)esl，從而獲得適當(dāng)?shù)奈g刻選擇性并防止開槽的介電間隔件510’上不利的蝕刻穿透。

形成第二和第三溝槽830和840后，第一圖案化hm820通過適當(dāng)?shù)奈g刻工藝去除。在一個示例中，其中第三圖案化hm820為光刻膠圖案，第三圖案化hm820此后通過濕法剝離和/或等離子灰化去除。

參考圖1和圖16，方法100進行至通過在第二和第三溝槽830和840中形成第二金屬層910的步驟130。在一些實施例中，第二金屬層910可以包括w、ti、ag、al、tialn、tac、tacn、tasin、mn、zr、tin、tan、ru、mo、al、wn、cu和/或其他合適的材料或其組合。第二金屬層910可以由ald、pvd、cvd和/或其它合適的工藝形成。此外，執(zhí)行cmp工藝以去除過多的第二金屬層910。cmp工藝為第二金屬層910和第三介電層810提供大體上平面的頂面。第二溝槽830和第三溝槽840中剩余的第二金屬層910分別形成第三金屬部件915和第四金屬部件916。

在第二溝槽830中，第三金屬部件915與hk/mg堆疊件230a物理接觸，而在第三溝槽840中，第四金屬部件916與第三金屬部件730物理接觸。在一些實施例中，s/d接觸金屬270、第一金屬部件720、第二金屬部件730、第三金屬部件915和第四金屬部件916形成各種多層互連結(jié)構(gòu)以為聯(lián)接各種器件部件(如s/d部件250、hk/mg堆疊件230a和/或無源器件)提供垂直和水平電布線以形成功能電路。

半導(dǎo)體器件200可以包括通過后繼工藝形成的其他部件。在方法100之前、之中及之后可提供額外步驟，且可為方法100的額外實施例替換、消除，或移動一些所述步驟。例如，在實施例中，步驟116(在第二子溝槽430b中開槽犧牲層610)和步驟118(在第二子溝槽430b中拉回介電間隔件510)在同一步驟中實現(xiàn)，這樣通過第二開口625共同拉回犧牲層610和介電間隔件510。蝕刻工藝可以包括濕蝕刻、干蝕刻和/或其組合。例如，干蝕刻工藝可以注入含氧氣體，含氟氣體(如cf4、sf6、ch2f2、chf3和/或c2f6)。

基于以上，可知本公開提供在一個蝕刻工藝中形成具有不同深度的溝槽的方法。該方法采用為淺溝槽形成金屬蝕刻終止層(esl)結(jié)構(gòu)以在持續(xù)蝕刻較深溝槽期間停止在淺溝槽上蝕刻。該方法也采用拉回側(cè)壁間隔件以形成寬的金屬esl結(jié)構(gòu)的上部以保護側(cè)壁間隔件并松弛工藝約束。該方法展示抑制淺溝槽蝕刻穿透問題。該方法提供具有改進工藝窗口的魯棒型溝槽形成工藝。

本公開提供制造半導(dǎo)體器件的諸多不同實施例，以為現(xiàn)有方法提供一個或多個改進。在一個實施例中，制造半導(dǎo)體器件的方法包括在包括柵極結(jié)構(gòu)的襯底上方形成第一介電層，在第一介電層中形成第一溝槽，沿著第一溝槽的側(cè)壁形成介電間隔件，第一溝槽的側(cè)壁由第一介電層限定，以及去除介電間隔件的一部分以暴露由第一介電層限定的第一溝槽的側(cè)壁的一部分。去除一部分介電間隔件后，介電間隔件的另一部分仍置于第一溝槽內(nèi)。一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括在另一部分介電間隔件上方并沿著第一溝槽的側(cè)壁的暴露部分的第一溝槽中形成第一金屬部件，在第一金屬部件和柵極結(jié)構(gòu)上方形成第二介電層以及形成穿過第二介電層以暴露一部分第一金屬部件的第二溝槽和穿過第二介電層和第一介電層以暴露一部分柵極結(jié)構(gòu)的第三溝槽。第二溝槽和第三溝槽在同一蝕刻工藝中形成。

在另一實施例中，方法包括在襯底上方形成第一介電層。第一介電層環(huán)繞置于襯底上方的柵極結(jié)構(gòu)。該方法包括在第一介電層上方形成第二介電層，形成穿過第二介電層直至第一介電層的第一溝槽，沿著第一溝槽的側(cè)壁形成第一介電間隔件，第一溝槽的側(cè)壁由第二介電層限定并去除第一部分第一間隔件以暴露第二介電層限定的第一溝槽的一部分側(cè)壁。去除第一介電間隔件的第一部分后，第一介電間隔件的第二部分仍置于第一溝槽內(nèi)。該方法包括在沿著第一溝槽的側(cè)壁的暴露部分的第一溝槽中和第一介電間隔件上形成第一金屬部件，在第一金屬部件和柵極結(jié)構(gòu)上方形成第三介電層，以及在同一工藝期間形成延伸穿過第二介電層直至第一金屬部件的第二溝槽和延伸穿過第三介電層和第二介電層直至柵極結(jié)構(gòu)的第三溝槽。

在另一實施例中，半導(dǎo)體器件包括置于襯底上方的柵極結(jié)構(gòu)，及置于襯底上方(包括位于柵極結(jié)構(gòu)上方)的第一介電層。該器件也包括置于第一介電層中的第一金屬部件，第一金屬部件具有第一寬度的上部和具有不同于所述第一寬度的第二寬度的下部，該器件也包括沿著第一金屬部件的下部置放的介電間隔件。第一金屬部件的上部置于介電間隔件的上方。該器件也包括置于第一介電層上方(包括位于第一金屬部件上方)的第二介電層。該器件也包括延伸穿過第二介電層的直至與與第一金屬部件物理接觸的第二金屬部件以及延伸穿過第二介電層和第一介電層直至物理接觸柵極結(jié)構(gòu)的第三金屬部件。

本發(fā)明的實施例提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括：在包括柵極結(jié)構(gòu)的襯底上方形成第一介電層；在所述第一介電層中形成第一溝槽；沿著所述第一溝槽的側(cè)壁形成介電間隔件，所述第一溝槽的側(cè)壁由所述第一介電層限定；去除所述介電間隔件的一部分以暴露由所述第一介電層限定的第一溝槽的側(cè)壁的一部分，其中，在去除所述介電間隔件的一部分后，所述介電間隔件的另一部分仍設(shè)置在所述第一溝槽內(nèi)；在所述介電間隔件的另一部分上方并沿著所述第一溝槽的側(cè)壁的暴露部分于所述第一溝槽中形成第一金屬部件；在所述第一金屬部件和所述柵極結(jié)構(gòu)上方形成第二介電層；以及形成穿過所述第二介電層的第二溝槽以暴露所述第一金屬部件的一部分，并形成穿過所述第二介電層和所述第一介電層的第三溝槽以暴露所述柵極結(jié)構(gòu)的一部分，其中，所述第二溝槽和所述第三溝槽在同一蝕刻工藝中形成。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，去除所述介電間隔件的一部分以暴露由所述第一介電層限定的第一溝槽的側(cè)壁的一部分包括：在所述第一溝槽中形成犧牲層；在所述第一溝槽內(nèi)開槽所述犧牲層；開槽所述介電間隔件，其中，在開槽所述介電間隔件后，剩余的介電間隔件的頂面與所述第一溝槽內(nèi)的開槽的犧牲層的頂面共面；以及去除所述開槽的犧牲層。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，所述介電間隔件的另一部分包括第一介電間隔件和第二介電間隔件，并且其中，在所述介電間隔件的另一部分上方并沿著所述第一溝槽的側(cè)壁的暴露部分于所述第一溝槽中形成所述第一金屬部件還包括：在所述第一介電間隔件和所述第二介電間隔件之間形成所述第一金屬部件。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，所述第一金屬部件包括鎢(w)。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，方法還包括：在所述襯底上方形成所述第一介電層之前，在所述襯底上方形成第三介電層，并且其中，在所述第一介電層中形成所述第一溝槽后，由所述第一溝槽暴露所述第三介電層。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，在所述第一介電層中形成所述第一溝槽包括：在所述第一介電層中形成延伸到源極/漏極接觸金屬的第四溝槽。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，方法還包括：在去除所述介電間隔件的一部分以暴露由所述第一介電層限定的第一溝槽的側(cè)壁的一部分期間，通過硬掩模覆蓋所述第四溝槽。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，沿著所述第一溝槽的側(cè)壁形成介電間隔件包括：沿著所述第四溝槽的側(cè)壁形成介電間隔件。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，在所述第一溝槽中形成所述第一金屬部件包括：在與沿著所述第四溝槽的側(cè)壁設(shè)置的介電間隔件相鄰的第四溝槽中形成第二金屬部件。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，在所述第一溝槽中形成所述第一金屬部件以及在所述第四溝槽中形成所述第二金屬部件后，設(shè)置在所述第一溝槽內(nèi)的介電間隔件的另一部分具有第一高度，并且沿著所述第四溝槽的側(cè)壁的介電間隔件具有與所述第一高度不同的第二高度。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，方法還包括：在所述第一金屬部件上方，于所述第二溝槽中形成金屬層。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，方法還包括：在所述柵極結(jié)構(gòu)上方，于所述第三溝槽中形成金屬層。

本發(fā)明的實施例還提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括：在襯底上方形成第一介電層，其中，所述第一介電層環(huán)繞設(shè)置在所述襯底上方的柵極結(jié)構(gòu)；在所述第一介電層上方形成第二介電層；形成延伸穿過所述第二介電層至所述第一介電層的第一溝槽；沿著所述第一溝槽的側(cè)壁形成第一介電間隔件，所述第一溝槽的側(cè)壁由所述第二介電層限定；去除所述第一介電間隔件的第一部分以暴露由所述第二介電層限定的第一溝槽的側(cè)壁的一部分，其中，在去除所述第一介電間隔件的第一部分后，所述第一介電間隔件的第二部分仍設(shè)置在所述第一溝槽內(nèi)；沿著所述第一溝槽的側(cè)壁的暴露部分在所述第一溝槽中并且在所述第一介電間隔件上形成第一金屬部件；在所述第一金屬部件和所述柵極結(jié)構(gòu)上方形成第三介電層；以及在同一蝕刻工藝期間，形成延伸穿過所述第二介電層至所述第一金屬部件的第二溝槽和延伸穿過所述第三介電層和所述第二介電層至所述柵極結(jié)構(gòu)的第三溝槽。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，所述第一金屬部件具有上部和下部，所述上部具有第一寬度，所述下部具有與所述第一寬度不同的第二寬度。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，所述第一寬度大于所述第二寬度。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，形成延伸穿過所述第二介電層至所述第一介電層的第一溝槽包括：形成延伸穿過所述第二介電層至源極/漏極接觸金屬的第四溝槽。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，形成延伸穿過所述第二介電層至所述第一介電層的第一溝槽包括：形成延伸穿過所述第二介電層的第四溝槽，其中，沿著所述第一溝槽的側(cè)壁形成所述第一介電間隔件包括：沿著由所述第二介電層限定的第四溝槽的側(cè)壁形成第二介電間隔件，其中，在所述第一溝槽中形成所述第一金屬部件包括：在所述第四溝槽中形成第二金屬部件，以及其中，在所述第一溝槽中形成所述第一金屬部件以及在所述第四溝槽中形成所述第二金屬部件后，所述第一介電間隔件具有第一高度且所述第二介電間隔件具有與所述第一高度不同的第二高度。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，在所述第一溝槽中形成所述第一金屬部件包括：在所述第四溝槽中形成第二金屬部件，其中，所述第一金屬部件具有上部和下部，所述上部具有第一寬度，所述下部具有與所述第一寬度不同的第二寬度，以及其中，所述第二金屬部件具有統(tǒng)一寬度。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，方法還包括：直接在所述第一金屬部件上于所述第二溝槽中并且直接在所述柵極結(jié)構(gòu)上于所述第二溝槽中形成金屬層。

本發(fā)明的實施例還提供了一種半導(dǎo)體器件，包括：柵極結(jié)構(gòu)，設(shè)置在襯底上方；第一介電層，設(shè)置在所述襯底上方，包括在所述柵極結(jié)構(gòu)上方；第一金屬部件，設(shè)置在所述第一介電層中，所述第一金屬部件具有上部和下部，所述上部具有第一寬度，所述下部具有與所述第一寬度不同的第二寬度，介電間隔件，沿著所述第一金屬部件的下部設(shè)置，其中，所述第一金屬部件的上部設(shè)置在所述介電間隔件上方；第二介電層，設(shè)置在所述第一介電層上方，包括在所述第一金屬部件上方；第二金屬部件，延伸穿過所述第二介電層以與所述第一金屬部件物理接觸；以及第三金屬部件，延伸穿過所述第二介電層和所述第一介電層以與所述柵極結(jié)構(gòu)物理接觸。

上面論述了若干實施例的部件，使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以更好地理解本發(fā)明的各個方面。本領(lǐng)域普通技術(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)計或更改其他用于達到與這里所介紹實施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)點的處理和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員也應(yīng)該意識到，這種等效構(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，可以進行多種變化、替換以及改變。