一种鳍式场效应管的构造方法及层间互连方法与流程

1.本发明属于微电子技术领域，尤其涉及一种鳍式场效应管的构造方法及层间互连方法。


背景技术：

2.finfet（fin field-effect transistor）鳍式场效应管，以其立体结构改善了晶体管的控制特性和漏电流等参数，但随着特征尺寸的逐渐减小，相应制程的加工难度不断增加；在一些需要精确控制刻蚀进度或刻蚀选择比的场合，往往因为控制精度和工艺设置的原因，导致产品瑕疵甚至废品的出现。
3.在finfet的制程中，sti（shallow trench isolation）浅沟道隔离位置容易因为刻蚀过程不受控或控制精度不足，使得衬底被意外刻蚀；在现有的工艺下，一方面控制难度大、另一方面需要提高刻蚀的选择比。


技术实现要素：

4.本发明公开了一种鳍式场效应管的构造方法及与之相应的层间互连结构的构造方法。
5.通过获取紧前工序中第一刻蚀制程的结束标志或信息；为本发明方法的实施准备工件母本。
6.其中，通过第一刻蚀制程构造出第一工艺槽；该工艺槽贯穿门极电路上方覆盖的若干介质层或层间介质层，通常可以是两层介质层。
7.此外，在衬底之上由紧前工序构造有第二工艺槽，并通过第一工艺槽的局部与工件表面贯通。
8.同时，在工件的工作区的局部区域通过工艺槽的局部区域与工件表面贯通；上述第二工艺槽与工作区相邻并共同构造于同一衬底之上。
9.通过沉积阻挡层到工艺槽的表面，并进一步沉积层间介质层和相关的工艺层，通过设置光阻，对工件表面执行特征图形的转移制程。
10.阻挡层为终止层，先通过刻蚀制程去除光阻界定范围内的第二填充层，再通过另一刻蚀制程去除光阻界定范围内的第一填充层。
11.通过再一个刻蚀制程去除阻挡层水平分布的部分，并在该刻蚀制程中保留阻挡层的垂直部分，使得由前序制程构造的门极和工作区打开；进一步通过填充必要的材料并经过相应的处理完成后续制程。
12.进一步地，阻挡层的沉积可选用各项同性的沉积和/或各向异性的沉积；阻挡层位于工艺槽槽底厚度一般应大于阻挡层位于工艺槽侧壁的厚度。
13.其中，可选地，采用化学气相沉积来构造阻挡层。
14.在构造工件表面进一步构造第一填充层后，需要进行化学机械抛光；此后，在所述第一填充层上构造第二填充层，并在第二填充层上构造光阻层。
15.进一步地，办发明的工艺槽与光罩投影面存在三种包含关系：一种是工艺槽的横截面被光阻的投影面覆盖；另一种是工艺槽的横截面不被光阻的投影面覆盖；还有一种是工艺槽的部分横截面（槽口）被光阻的投影面覆盖。
16.本方法特别适用于第二工艺槽采用sti浅沟槽结构的场景。
17.进一步地，对于门极采用鳍式三维结构也是一种主要的应用场景。
18.上述阻挡层的材料，可以采用sin材料；其紧前工序所用版图的特征尺寸可采用不大于14nm的类型；对于版图制程，可以采用双重图形实现特征图形的转移。
19.本发明方法的另一种改进适用于门极采用超低浅节的场景，其中的介质层可以是二氧化硅、聚氧化乙烯peox材料。
20.本发明采用的层间介质还包括实施中第一填充层使用的含碳涂层；第二填充层使用的硅氧化物或其它的含硅化合物。
21.与上述构造方法向应，本发明实施例还给出了一种层间互连方法，通过构造用于进行层间互连的孔或通孔结构，将不同的功能层电性连接。
22.其中，孔或通孔的结构采用上述鳍式场效应管构造方法中相应的步骤；通过构造工艺槽来获得孔或通孔的物理结构；在填充互连金属、或其它互连介质之前，采用上述鳍式场效应管构造方法中的阻挡层结构。
23.由于，本发明实施例沉积的sin阻挡层esl（etch stop layer）有效防止刻蚀打穿到衬底，同时便于栅极与阻挡层同时被打开。
24.当孔或通孔在填充互连金属、或其它互连介质时，采用刻蚀方法将阻挡层去除并同时打开其它功能区、工作区和/或其它活动区域aa。
25.上述功能区、工作区和/或其它活动区域aa包括鳍式门极结构，并可选用铜、银和/或铝作为互连金属。
26.进一步地，孔或通孔的结构采用与上述结构相应的阻挡层；其中，工艺槽还可采用电子束或直写方式来构造。
27.本发明实施例解决了功能层刻蚀在 sti上打穿到衬底的技术问题，有利于提高产品的良率和可靠性；相关方法适用于14nm的鳍式场效应管的相关工艺过程；由于技术节点的灵活性高，本发明的相关方法可利用现有机台实现。
28.沉积于侧壁上的阻挡层可弥补氧化层（oxide）和侧壁（spacer）的漏洞，利于有效增大工艺窗口pw（process window）。
29.需要说明的是，在本文中采用的“第一”、“第二”等类似的语汇，仅仅是为了描述技术方案中的各组成要素，并不构成对技术方案的限定，也不能理解为对相应要素重要性的指示或暗示；带有“第一”、“第二”等类似语汇的要素，表示在对应技术方案中，该要素至少包含一个。
附图说明
30.为了更加清晰地说明本发明的技术方案，利于对本发明的技术效果、技术特征和目的进一步理解，下面结合附图对本发明进行详细的描述，附图构成说明书的必要组成部分，与本发明的实施例一并用于说明本发明的技术方案，但并不构成对本发明的限制。
31.附图中的同一标号代表相同的部件，
具体地：图1为本发明实施例第一刻蚀制程结束时的结构状态示意图；图2为本发明实施例第一阻挡层沉积示意图；图3为本发明实施例功能区多层膜结构及光阻示意图；图4为本发明实施例（碳涂层）第二刻蚀示意图；图5为本发明实施例（氧化层）第三刻蚀示意图；图6为本发明实施例碳涂层干法去除的示意图；图7为本发明实施例开启氮化硅层的刻蚀示意图；图8为本发明实施例沟槽势垒层及阱填充示意图；图9为本发明实施例的流程示意图；图10为本发明方法实施例扫描电镜实例1；图11为本发明方法实施例扫描电镜实例2；其中：100-衬底，102-第二介质层，104-第四介质层，106a、106b-工作区，108a-第一工艺槽（在后工序加光阻），108b-第一工艺槽（在后工序不加光阻），108c-第一工艺槽（在后工序部分加光阻）110-第二工艺槽，200-第一阻挡层，202a、202b、202c-第一工艺槽的槽底，204-第一工艺槽的侧壁（第一阻挡层垂直部分），301-第一填充层，302-第二填充层，303-光阻，401a、401b、401c、401d-势垒层及其他注入层。
具体实施方式
32.下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细说明。当然，下列描述的具体实施例只是为了解释本发明的技术方案，而不是对本发明的限定。此外，实施例或附图中表述的部分，也仅仅是本发明相关部分的举例说明，而不是本发明的全部。
33.通过获取紧前工序中第一刻蚀制程的结束标志或信息；第一刻蚀制程构造出第一工艺槽108a、108b、108c。
34.如图1所示，第一工艺槽108a、108b、108c贯穿第四介质层104及第二介质层102；第二工艺槽110通过第一工艺槽108a、108b、108c的局部与工件表面贯通。
35.如图1所示，工作区106a、106b的局部区域通过工艺槽108a、108b、108c的局部区域与工件表面贯通；第二工艺槽110与工作区106a、106b相邻并共同构造于同一衬底100之上。
36.如图2所示，沉积第一阻挡层200到第一工艺槽108a、108b、108c及第四介质层104表面； 在第四介质层104上构造第一填充层301，并在第一填充层上构造第二填充层302。
37.如图4、图5所示，以第一阻挡层200为终止层，先通过第二刻蚀制程去除光阻界定范围内的第二填充层302，再通过第三刻蚀制程去除光阻界定范围内的第一填充层301。
38.如图7所示，通过第四刻蚀去除第一阻挡层200水平分布的部分，并在第四刻蚀制程中保留第一阻挡层200垂直分布的部分，使得由前序制程构造的门极和工作区106打开。
39.如图8所示，填充必要的材料并经过相应的处理完成后续制程。
40.进一步地，第一阻挡层200的沉积包括各项同性的沉积和/或各向异性的沉积；第一阻挡层200位于第一工艺槽槽底202a、202b、202c的厚度大于第一阻挡层200位于第一工艺槽108a、108b、108c侧壁204的厚度。
41.进一步地，可以采用化学气相沉积获得第一阻挡层200；并在构造第一填充层301后，对工件表面进行化学机械抛光。
42.其中，如图3所示，在第二填充层上构造光阻303。
43.进一步地，如图3所示，第一工艺槽108a被光阻的投影面覆盖、第一工艺槽108b不被光阻的投影面覆盖和/或第一工艺槽108c的部分（槽口）被光阻的投影面覆盖。
44.进一步地，如图1-8所示，第二工艺槽110为sti浅沟槽结构；门极采用鳍式三维结构；第一阻挡层200采用sin材料。
45.此外，紧前工序所用版图的特征尺寸不大于14nm；其中，版图可采用双重图形实现特征图形的转移。
46.进一步地，上述门极可采用超低浅节，第二介质层可以为二氧化硅；第四介质层（104）可以为聚氧化乙烯peox。
47.进一步地，第一填充层301可以是含碳涂层；第二填充层302为硅氧化物或其它的含硅化合物。
48.与本发明方法实施例鳍式场效应管的构造方法相应的层间的金属互连方法，如图1-8所示，包括构造用于进行层间互连的孔或通孔结构的步骤。
49.其中，孔或通孔结构采用上述实施例的方法；通过构造第一工艺槽108a、108b、108c获得。
50.进一步地，针对孔或通孔在填充互连金属、或其它互连介质之前，采用如图1所示的方法构造第一阻挡层200。
51.进一步地，孔或通孔在填充互连金属、或其它互连介质时，采用刻蚀方面将第一阻挡层200去除并同时打开其它功能区、工作区和/或其它活动区域aa；其中，功能区、工作区和/或其它活动区域aa包括鳍式门极结构。
52.此外，如图8所示，本发明方法对应的层间互连方法，可采用铜、银和/或铝等导电金属来互连。
53.再进一步地，孔或通孔结构采用上述第一阻挡层结构，但第一工艺槽108a、108b、108c采用电子束或直写方式构造。
54.需要说明的是，上述实施例仅是为了更清楚地说明本发明的技术方案，本领域技术人员可以理解，本发明的实施方式不限于以上内容，基于上述内容所进行的明显变化、替换或替代，均不超出本发明技术方案涵盖的范围；在不脱离本发明构思的情况下，其它实施
方式也将落入本发明的范围。