本申請要求于2015年6月15日提交的標題為“Fin field effect transistor(FinFET)device structure with interconnect structure”的美國臨時專利申請第62/175,849的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此作為參考。本申請涉及以下共同代決和共同轉(zhuǎn)讓的專利申請：于2015年7月14日提交的標題為“Fin field effect transistor(FinFET)device structure with interconnect structure”的美國第14/799,258號，其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此作為參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實施例涉及具有互連結(jié)構(gòu)的鰭式場效應(yīng)晶體管(FinFET)器件結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體器件用于各種電子應(yīng)用中，諸如個人電腦、手機、數(shù)碼相機和其他電子設(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，并且使用光刻圖案化各個材料層以在半導(dǎo)體襯底上方形成電路組件和元件來制造半導(dǎo)體器件。通常在單個半導(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的管芯。例如，通常以多芯片模式或以其他封裝類型來單獨地封裝單獨的管芯。

在半導(dǎo)體器件的制造過程中，半導(dǎo)體器件的尺寸已經(jīng)不斷減小以增加器件密度。因此，提供了多層互連結(jié)構(gòu)?；ミB結(jié)構(gòu)可以包括一條或多條導(dǎo)電線和通孔層。

雖然現(xiàn)有的互連結(jié)構(gòu)和制造互連結(jié)構(gòu)的方法通常已經(jīng)滿足它們的預(yù)期目的，但是它們并非在所有方面都盡如人意。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，提供了一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，包括：第一金屬層，形成在襯底上方；介電層，形成在所述第一金屬層上方；粘合層，形成在所述介電層中和所述第一金屬層上方；以及第二金屬層，形成在所述介電層中，其中，所述第二金屬層電連接至所述第一金屬層，所述粘合層的部分形成在所述第二金屬層和所述介電層之間，并且其中，所述粘合層包括第一部分，所述第一部分作為所述第二金屬層的頂部的襯墊，并且所述第一部分具有沿著垂直方向的延伸部分。

根據(jù)本發(fā)明的另一些實施例，還提供了一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，包括：第一金屬層，形成在襯底上方；介電層，形成在所述第一金屬層上方；粘合層，形成在所述介電層中和所述第一金屬層上方；以及第二金屬層，形成在所述介電層中，其中，所述粘合層形成在所述第二金屬層和所述介電層之間，并且所述第二金屬層包括通孔部分和位于所述通孔部分之上的溝槽部分，并且其中所述粘合層包括鄰近所述第二金屬層的溝槽部分的第一部分，所述第一部分具有延伸尖端，并且所述延伸尖端位于低于所述第二金屬層的通孔部分的最高點的位置處。

根據(jù)本發(fā)明的又一些實施例，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：在襯底上方形成第一金屬層；在所述第一金屬層上方形成蝕刻停止層；在所述蝕刻停止層上方形成介電層；在所述介電層中形成溝槽開口和通孔開口，其中，所述溝槽開口具有延伸部分；在所述溝槽開口和所述通孔開口的側(cè)壁和底面上形成粘合層；去除所述蝕刻停止層的直接位于所述第一金屬層之上的部分和去除所述粘合層的一部分以暴露所述介電層的一部分；以及在所述通孔開口和所述溝槽開口中填充第二金屬層，其中，所述第二金屬層電連接至所述第一金屬層。

附圖說明

當結(jié)合附圖進行閱讀時，根據(jù)下面詳細的描述可以更好地理解本發(fā)明的方面。應(yīng)該強調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標準實踐，各個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地增大或減 小。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的位于鰭式場效應(yīng)晶體管(FinFET)器件結(jié)構(gòu)上的互連結(jié)構(gòu)的三維視圖。

圖2A至圖2P示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的形成具有互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的各個階段的截面圖示。

圖2P’示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的圖2P的區(qū)域A的放大圖示。

圖3A至圖3E示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的形成具有互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的各個階段的截面圖示。

圖3C’示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的圖3C的區(qū)域B的放大視圖。

圖3E’示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的圖3E的區(qū)域C的放大視圖。

圖4A至圖4E示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的形成具有互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的各個階段的截面圖示。

圖4C’示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的圖4C的區(qū)域D的放大圖示。

圖5示出了具有過凹進的溝槽開口的溝槽-通孔結(jié)構(gòu)。

具體實施方式

以下公開內(nèi)容提供了許多用于實現(xiàn)所提供主題的不同實施例或?qū)嵗?。以下將描述組件和布置的具體實例以簡化本發(fā)明。當然，這些僅僅是實例并且不旨在限制。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。此外，本發(fā)明可以在各個實例中重復(fù)參考標號和字符。這種重復(fù)是為了簡化和清楚的目的，并且其本身并不表示所論述多個實施例和/或配置之間的關(guān)系。

描述了實施例的一些變體。貫穿各個視圖和示例性實施例，相同的參考標號用于代表相同的元件。應(yīng)當理解，可以在該方法之前、期間和之后提供額外的操作，并且對于該方法的其他實施例，描述的一些操作可以替代或消除。

提供了一種用于形成具有互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的實施例?；ミB結(jié)構(gòu) 包括形成在介電層中的多個金屬層(諸如金屬間電介質(zhì)，IMD)。用于形成互連結(jié)構(gòu)的一種工藝是雙鑲嵌工藝。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的鰭式場效應(yīng)晶體管(FinFET)器件結(jié)構(gòu)100上的互連結(jié)構(gòu)的三維圖。

FinFET器件結(jié)構(gòu)100包括襯底102。該襯底102可以由硅或其他半導(dǎo)體材料制成。可選地或額外地，該襯底102可以包括其他元素半導(dǎo)體材料，諸如鍺。在一些實施例中，襯底102是由諸如碳化硅、砷化鎵、砷化銦或磷化銦的化合物半導(dǎo)體制成的。在一些實施例中，襯底102是由諸如硅鍺、碳化硅鍺、磷砷化鎵、或磷銦化鎵的合金半導(dǎo)體制成的。在一些實施例中，該襯底102包括外延層。例如，該襯底102具有位于塊狀半導(dǎo)體上面的外延層。

FinFET器件結(jié)構(gòu)100還包括從襯底102延伸的一個或多個鰭結(jié)構(gòu)20(例如，Si鰭)。鰭結(jié)構(gòu)20可以任選地包括鍺(Ge)。鰭結(jié)構(gòu)20可以通過使用諸如光刻和蝕刻工藝的合適的工藝形成。在一些實施例中，使用干蝕刻或等離子體工藝從襯底102蝕刻鰭結(jié)構(gòu)102。

形成諸如淺溝槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)的隔離結(jié)構(gòu)22以圍繞鰭結(jié)構(gòu)20。如圖1所示，在一些實施例中，通過隔離結(jié)構(gòu)22圍繞鰭結(jié)構(gòu)20的下部，并且鰭結(jié)構(gòu)20的上部從隔離結(jié)構(gòu)22突出。也就是說，鰭結(jié)構(gòu)20的一部分嵌入在隔離結(jié)構(gòu)22中。隔離結(jié)構(gòu)22防止電干擾或串擾。

FinFET器件結(jié)構(gòu)110還包括柵極堆疊結(jié)構(gòu)，柵極堆疊結(jié)構(gòu)包括柵極介電層32和柵電極34。柵極堆疊結(jié)構(gòu)形成在鰭結(jié)構(gòu)20的中間部分上方。在一些其他實施例中，柵極堆疊結(jié)構(gòu)是偽柵極堆疊件，并且在實施高熱預(yù)算工藝之后被金屬柵極(MG)所取代。

如圖1所示，間隔件36形成在柵電極34的相對側(cè)壁上。源極/漏極(S/D)結(jié)構(gòu)24形成為鄰近柵極堆疊結(jié)構(gòu)。接觸結(jié)構(gòu)40形成在源極/漏極(S/D)結(jié)構(gòu)24上方，并且第一金屬層40形成在接觸結(jié)構(gòu)40上方。溝槽通孔結(jié)構(gòu)50形成在第一金屬層104上方。將在溝槽通孔結(jié)構(gòu)50上形成第二金屬層(未示出)。溝槽通孔結(jié)構(gòu)50設(shè)置在第一金屬層104和第二金屬層之間，并配置為電連接到第一金屬層104和第二金屬層。

圖1是包括位于鰭式場效應(yīng)晶體管(FinFET)器件結(jié)構(gòu)100上方的第一金屬層和溝槽通孔結(jié)構(gòu)50的互連結(jié)構(gòu)的簡化圖。諸如層間介電(ILD)層和摻雜區(qū)域的一些部件未在圖1中示出。

圖2A至圖2P示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的形成具有互連結(jié)構(gòu)50a的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的各個階段的截面圖。圖2A至圖2P示出了用于形成雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的先溝槽工藝。

如圖2A所示，半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)100包括襯底102。該襯底102包括第一區(qū)域12和第二區(qū)域11。在一些實施例中，第一區(qū)域11是密集區(qū)域，和第二區(qū)域12為隔離區(qū)域。該襯底102可以由硅或其他半導(dǎo)體材料制成。一些器件元件(未示出)形成在襯底102中。器件元件包括晶體管(例如，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)、互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)晶體管、雙極結(jié)型晶體管(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和NFET)等)、二極管和/或其他適用的元件。實施諸如沉積、蝕刻、注入、光刻、退火和/或其他適用的工藝的各種工藝以形成器件元件。在一些實施例中，在前段制程(FEOL)工藝中在襯底102中形成器件元件。

該襯底102可以包括各種摻雜區(qū)域，諸如p型阱或n型阱。摻雜區(qū)可以摻雜p型摻雜劑，諸如硼或BF₂，和/或摻雜n型摻雜劑，諸如磷(P)或砷(As)。摻雜區(qū)域可以以p阱結(jié)構(gòu)、以n阱結(jié)構(gòu)或以雙阱結(jié)構(gòu)直接形成在襯底102上。

襯底102還可以包括隔離部件(未示出)，諸如淺溝槽隔離(STI)部件或硅的局部氧化(LOCOS)部件。隔離部件可以限定和隔離各個器件元件。

如圖2A所示，在襯底102上形成第一介電層106(諸如金屬間電介質(zhì)，IMD)，并且第一金屬層104a和第二金屬層104b嵌入在第一介電層106中。第一金屬層104a在第一區(qū)域11中和第二金屬層104b在第二區(qū)域12中。在后段制程(BEOL)工藝中形成第一介電層106和第一金屬層104a，第二金屬層104b。

第一介電層106可以是單層或多層。第一介電層106是由氧化硅 (SiOx)、氮化硅(SixNy)、氮氧化硅(SiON)、具有低介電常數(shù)(低-k)的介電材料、或它們的組合制成的。在一些實施例中，第一介電層106是由具有小于約2.5的介電常數(shù)(k)的極低k(ELK)介電材料制成的。在一些實施例中，ELK介電材料包括碳摻雜的氧化硅、非晶氟化碳、聚對二甲苯、二苯并環(huán)丁烯(BCB)、聚四氟乙烯(PTFE)(鐵氟龍)、或碳氧化硅聚合物(SiOC)。在一些實施例中，ELK介電材料包括多孔形式的現(xiàn)有的介電材料，諸如氫倍半硅氧烷(HSQ)、多孔甲基倍半硅氧烷(MSQ)、多孔聚芳醚(PAE)、多孔SiLK或多孔氧化硅(SiO₂)。在一些實施例中，通過等離子體增強化學(xué)汽相沉積(PECVD)工藝或通過旋涂工藝沉積介電層106。

在一些實施例中，第一金屬層104a和第二金屬層104b獨立地由銅(Cu)、銅合金、鋁(Al)、鋁合金、鎢(W)、鎢合金、鈦(Ti)、鈦合金、鉭(Ta)或鉭合金制成。在一些實施例中，通過鍍方法形成第一金屬層104。

在第一介電層106上方形成蝕刻停止層110。蝕刻停止層110可以是單層或多層。蝕刻停止層110保護下面的層，諸如第一介電層106，并且也為隨后形成的層提供改進的粘附。

蝕刻停止層110是由含金屬的材料制成的，諸如含鋁材料。在一些實施例中，含鋁材料是氮化鋁、氧化鋁或氧氮化鋁。含鋁材料可提高半導(dǎo)體器件100的速度。

第二介電層112形成在蝕刻停止層110上方。第二介電層112可以是單層或多層。第二介電層112是由氧化硅(SiOx)，氮化硅(SixNy)，氮氧化硅(SiON)，具有低介電常數(shù)(低k)的介電材料，或它們的組合制成的。在一些實施例中，該第二介電層112是由具有小于約2.5的介電常數(shù)(k)的極低k(ELK)介電材料制成的。

抗反射層114和硬掩模層116依次形成在第二介電層112上方。在一些實施例中，抗反射層114是由不含氮的材料，諸如碳氧化硅(SiOC)制成的。在一些實施例中，該硬掩模層116是由金屬材料制成的，諸如氮化鈦(TiN)、氮化鉭(TaN)或氮化鎢(WN)。由金屬材料制成的硬掩模 層116配置為在等離子體工藝期間提供相對于第二介電層112的高蝕刻選擇性。

在硬掩模層116上形成三層光刻膠結(jié)構(gòu)120。三層光刻膠結(jié)構(gòu)120包括底層124層、中間層126和頂層128。在一些實施例中，底層124是用于減少光刻工藝期間的反射的底部抗反射涂(BARC)層。在一些實施例中，底層124是由無氮材料制成的，諸如富含硅的氧化物，或碳氧化硅(SiOC)。在一些實施例中，中間層126是由硅基材料制成的，諸如氮化硅、氮氧化硅或氧化硅。

頂層128可以是正性光刻膠層或負性光刻膠層。在一些實施例中，頂層128是由聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚(甲基戊二酰亞胺)(PMGI)、酚醛樹脂(DNQ/酚醛清漆)或SU-8制成的。在一些實施例中，底層124的厚度與中間層126的厚度的比率在從約4至約8的范圍內(nèi)。

之后，如圖2B所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，圖案化頂層128以形成圖案化的頂層128。圖案化的頂層128包括第一部分128a、第二部分128b和第三部分128c。

如圖2C所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，在圖案化頂層128之后，通過使用圖案化的頂層128用作掩模來圖案化中間層126。結(jié)果，頂層128的圖案被轉(zhuǎn)印至中間層126以形成圖案化的中間層126。

如圖2D所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，在圖案化中間層126之后，通過使用圖案化的中間層126作為掩模來圖案化底層124。

之后，如圖2E所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，通過使用圖案化的底層124用作掩模來圖案化硬掩模層116。之后，通過蝕刻工藝去除三層光刻膠結(jié)構(gòu)120。因此，獲得圖案化的硬掩模層116，并且圖案化的硬掩模層116包括第一部分116a、第二部分116b和第三部分116c。在第一部分116a和第二部分116b之間形成第一寬度W1。并且在第二部分116b和第三部分116c之間形成第二寬度W₂。在一些實施例中，第一寬度W₁基本等于第二寬度W₂。

在圖案化硬掩模層116之后，如圖2F所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，在圖案化的硬掩模層116上方形成第二光刻膠結(jié)構(gòu)220。第二光刻膠結(jié)構(gòu) 220包括底層224，中間層226和頂層228。

如圖2G所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，首先圖案化第二光刻膠結(jié)構(gòu)220的頂層128以形成圖案化的頂層228。圖案化的頂層228包括第一部分228a，第二部分228b和第三部分228c。在第一部分228a和第二部分228b之間形成第三寬度W₃。在第二部分228b和第三部分228c之間形成第四寬度W₄。第三寬度W₃基本等于第四寬度W₄。第一部分228a和第二部分228b之間的第三寬度W₃小于圖案化的硬掩模層116的第一部分116a和第二部分116b之間的第一寬度W₁(如圖2E所示)。

之后，如圖2H所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，通過使用圖案化的頂層228作為掩模來圖案化中間層226。

如圖2I所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，在圖案化中間層226之后，去除底層224和抗反射層114的部分。通過第一蝕刻工藝310去除抗反射層114的部分以形成第一區(qū)11中的第一凹槽302a和第二區(qū)12中的第二凹槽302b。凹槽302a的側(cè)壁垂直于抗反射層114。第一凹槽302a的寬度基本上等于第二凹槽302b的寬度。

第一等離子體工藝310包括使用第一蝕刻氣體，第一蝕刻氣體包括氧氣(O₂)、二氧化碳(CO₂)或另一適用的氣體。除了氣體之外，可以利用諸如壓力、功率、溫度和/或其他合適的參數(shù)的各種參數(shù)對第一蝕刻工藝310進行微調(diào)。

如圖2J所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，在形成第一凹槽302a和第二凹槽302b后，蝕刻穿抗反射層114并且通過第二蝕刻工藝330去除第二介電層112的一部分。

作為一個結(jié)果，凹槽302a被拉長以形成第一開口304a和第二開口304b。應(yīng)該指出的是，第一開口304a和第二開口304b的側(cè)壁是垂直于第二介電層112。換句話說，第一開口304a和第二開口304b均具有基本上垂直的輪廓。

通過使用包括含氟氣體、氮氣(N₂)、氧氣(O₂)或它們的組合的第二蝕刻氣體來實施第二蝕刻工藝330。含氟氣體包括氮六氟乙烷(C₂F₆)、四氟甲烷(CF₄)、三氟甲烷(CHF₃)、二氟甲烷(CH₂F₂)、八氟丙烷(C₃F₈)、 八氟環(huán)丁烷(C₄F₈)、或它們的組合。

之后，如圖2K所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，去除第二光刻膠結(jié)構(gòu)220。因此，暴露出圖案化的硬掩模層116。

如圖2L所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，在去除第二光刻膠結(jié)構(gòu)220之后，通過第三蝕刻工藝350蝕刻穿第二介電層112和蝕刻停止層110以暴露出第一金屬層104。

因此，形成第一通孔開口306a和第一溝槽開口308a，并且它們共同組成用作雙鑲嵌腔的第一溝槽-通孔結(jié)構(gòu)。第一通孔開口306a具有第一寬度D₁。在一些實施例中，第一寬度D₁在從約30nm到約60nm的范圍內(nèi)。第一溝槽開口308a具有第三寬度D₃。在一些實施例中，第三寬度D₃大于第一寬度D₁。

如果第一寬度D₁小于30nm，則尺寸太小而無法填充導(dǎo)電材料。如果第一寬度D₁大于60nm，則兩個鄰近的通孔開口之間的間距可小于預(yù)定值。

通過使用包括含氟氣體、氮氣(N₂)、氧氣(O₂)或它們的組合的第三蝕刻氣體來實施第三蝕刻工藝350。含氟氣體包括氮六氟乙烷(C₂F₆)、四氟甲烷(CF₄)、三氟甲烷(CHF₃)、二氟甲烷(CH₂F₂)、八氟丙烷(C₃F₈)、八氟環(huán)丁烷(C₄F₈)或它們的組合。

在第三蝕刻工藝350中使用的第三蝕刻氣體還包括稀釋氣體，諸如惰性氣體，例如氬氣(Ar)或氦氣(He)。稀釋氣體是用于降低負載效應(yīng)。

如圖2M所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，在第三蝕刻工藝350后，在通孔開口306a、306b和溝槽開口308a、308b的側(cè)壁和底面上形成粘合層130。此外，粘合層130也形成在硬掩模層116上。

粘合層130用于對隨后形成的層提供改進的粘合性。在一些實施例中，粘合層130是由鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、鉭(Ta)、氮化鉭(TaN)、或氮化鋁(AlN)制成的。

如圖2N所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，在形成粘合層130后，通過第四蝕刻工藝370去除蝕刻停止層110的部分以暴露第一金屬層104a和第二金屬層104b。

在一些實施例中，第四蝕刻工藝370是干蝕刻工藝，諸如等離子體工 藝。在第四蝕刻工藝370期間，電場集中在開口的拐角區(qū)域處。因此，拐角區(qū)域可能受到破壞。如圖2N所示，也去除粘合層130的一部分，特別是在拐角區(qū)域。其結(jié)果是，粘合層130變成不連續(xù)層。

粘合層130包括第一部分130a和位于第一部分130a下面的第二部分130b。第一部分130a鄰近溝槽開口308a，308b并且內(nèi)襯于溝槽開口308a，308b，并且第二部分130b鄰近通孔開口306a，306b并且內(nèi)襯于通孔開口306a，306b。

在一些實施例中，粘合層130的第一部分在水平方向(平行于金屬層104的頂面)上具有延伸的底面。延伸的底面大于粘合層130的第一部分的第一部分130a的頂面。

在一些實施例中，該粘合層130的第二部分130b具有傾斜的表面。在一些實施例中，該粘合層130的第二部分130b的頂面與第一金屬層104a，104b的頂面不平行。

如圖2O所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，在第四蝕刻工藝370后，在溝槽開口308a，308b和通孔開口306a，306b中和在硬掩模層116上形成導(dǎo)電部件142。

導(dǎo)電部件142電連接到第一金屬層104。在一些實施例中，導(dǎo)電部件142被稱為第二金屬層。嵌入在第一介電層106中的第一金屬層104和嵌入在第二介電層112中的導(dǎo)電部件142構(gòu)成互連結(jié)構(gòu)50a的一部分。在一些實施例中，導(dǎo)電部件142是由銅(Cu)、銅合金、鋁(Al)、鋁合金或它們的組合制成的。

應(yīng)該指出的是，介電層112(尤其是低k材料)和導(dǎo)電部件142之間的粘合性較差。如果在介電層112和導(dǎo)電部件142之間沒有形成粘合層130，則導(dǎo)電部件142可能通過在圖2P之后實施的烘烤工藝收縮。因此，粘合層130配置為增大粘合性和防止導(dǎo)電部件142的收縮問題。

之后，如圖2P所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，將位于溝槽開口308a，308b外部的抗反射層114，硬掩模層116和導(dǎo)電部件142去除。根據(jù)本發(fā)明一些實施例，圖2P’示出了圖2P的區(qū)域A的放大圖示。在一些實施例中，通過化學(xué)機械拋光(CMP)工藝去除抗反射層114和硬掩模層116。

如圖2P所示，導(dǎo)電部件142的一部分由粘合層130圍繞，但是不是所有的導(dǎo)電部件142都由粘合層130圍繞。導(dǎo)電部件142包括上部(或者稱為溝槽部分)142a，下部142c(或稱為通孔部分)，和位于上部142a和下部142c之間的中間部分142b(或者稱為界面部分)。在上部142a和中間部分142b之間，以及中間部分142b(或者稱為界面部分)和下部142c之間不存在明顯的界面。在圖2P中示出的虛線用于闡明本發(fā)明。

上部142a具有恒定寬度W₅，和下部142c具有恒定寬度W₆。然而，中間部分142b具有減小的寬度，其從上部142a至下部142c逐漸減小。換句話說，中間部分142b具有一對彎曲的側(cè)壁。寬度W₅大于寬度W₆，并且該逐漸減小的寬度小于寬度W₅而大于寬度W₆。

應(yīng)該指出的是，粘合層130形成在導(dǎo)電部件142和第二介電層112之間，并且導(dǎo)電部件142的上部142a和下部142c的一部分未形成在粘合層130上。但是，導(dǎo)電部件142的中間部分142b的一部分沒有形成在粘合層130上。因為粘合層130層是非連續(xù)層，導(dǎo)電部件142的中間部分142b與第二介電層112直接接觸而不是與粘合層130接觸。

如上所述，粘合層130包括第一部分130a和第二部分130b。如圖2P和2P’所示，第一部分130a作為導(dǎo)電部件142的上部142a的襯墊，并且第二部分130b作為導(dǎo)電部件142的下部142c的襯墊?；ミB結(jié)構(gòu)的一部分被蝕刻停止層圍繞。更具體地說，導(dǎo)電部件142的一部分被蝕刻停止層110圍繞。

在執(zhí)行第四蝕刻工藝370(如圖2N所示)時，第一金屬層104a，104b暴露并且一些副產(chǎn)物(諸如含金屬材料)可以形成在通孔開口306a，306b上。然而，如果不需要的副產(chǎn)物沉積在通孔開口306a，306b的側(cè)壁上，則通孔開口306a，306b的寬度可以變得更小，并且導(dǎo)電部件142難以填充到通孔開口306a，306b內(nèi)。此外，一些含有金屬的材料可能再濺射至通孔開口306a，306b的側(cè)壁上。結(jié)果，導(dǎo)電部件142和第二介電層之間的粘附性降低。當在如圖2P中示出的去除工藝之后實施烘烤工藝時，可以容易地剝離導(dǎo)電部件142。因此，如圖2M所示，在暴露金屬層104a、104b之前，形成粘合層130。粘合層130保護通孔開口306a，306b的側(cè)壁免受污染并 且增加導(dǎo)電部件142和第二介電層112之間的粘附性。此外，還防止了導(dǎo)電部件142的剝離問題。

圖3A至圖3E示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的形成具有互連結(jié)構(gòu)50b的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的各個階段的截面圖示?；ミB結(jié)構(gòu)50b與圖2P中示出的互連結(jié)構(gòu)50a相似或相同，除了溝槽開口308a，308b的形狀不同之外。用于形成互連結(jié)構(gòu)50b的工藝和材料可以與那些用于形成互連結(jié)構(gòu)50a的工藝和材料相似或相同，并且本文中不再重復(fù)。

如圖3A所示，對第二介電層112實施第三蝕刻工藝350，并且在第一區(qū)域11中形成第一溝槽開口308a和第一通孔開口306a，并且在第二區(qū)域12中形成第二溝槽開口308b和第二通孔開口306b。第一溝槽開口308a和第一通孔開口306a共同構(gòu)成第一溝槽-通孔結(jié)構(gòu)以用作雙鑲嵌腔。第二溝槽開口308b和第二通孔開口306b共同構(gòu)成第二溝槽-通孔結(jié)構(gòu)以用作雙鑲嵌腔。

如圖3A所示，溝槽開口308a，308b具有延伸部分。溝槽開口308a包括具有垂直側(cè)壁的上部和具有彎曲的底部的延伸部分。垂直側(cè)壁和彎曲的底部之間的交叉點稱為尖端P₁。在一些實施例中，尖端P₁位于低于通孔開口306a的最高點Q₁的位置處。

溝槽通孔結(jié)構(gòu)具有深度H₁。溝槽開口308a具有寬度D₃。縱橫比(H₁/D₃)是深度H₁與寬度D₃的比率。溝槽開口308a的上部具有深度H₂，和延伸部分具有深度H₃。在一些實施例中，深度H₃和深度H₂的比率(H₃/H₂)在從約0.5至約100的范圍內(nèi)。

開口的縱橫比限定為開口的深度比開口的寬度。應(yīng)該指出的是，相比于圖2L中的溝槽-通孔結(jié)構(gòu)，第一溝槽通孔結(jié)構(gòu)的縱橫比具有更高的縱橫比。如果蝕刻高縱橫比的第一溝槽通孔結(jié)構(gòu)，則需要更多的蝕刻時間以獲得期望的輪廓。

圖5示出了具有過凹進的溝槽開口506的溝槽通孔結(jié)構(gòu)。溝槽開口508形成在通孔開口506之上。如上所述，溝槽開口的拐角區(qū)域可以通過第三蝕刻工藝350被容易地附加。如果蝕刻時間增加，則溝槽開口508的拐角區(qū)域被過凹進。結(jié)果，在通孔開口506和溝槽開口508中形成的導(dǎo)電結(jié)構(gòu) 隨后可以與其他區(qū)域接觸。過凹進的溝槽開口508是不期望的輪廓。此外，如果大量的溝槽通孔結(jié)構(gòu)位于隔離區(qū)和密集區(qū)，則由于負載效應(yīng)可能產(chǎn)生過蝕刻的溝槽結(jié)構(gòu)。

因此，為了防止溝槽開口被過蝕刻，在形成溝槽開口時，應(yīng)當通過控制第三蝕刻工藝350的蝕刻參數(shù)將溝槽開口的延伸部分控制在一定范圍內(nèi)。例如，當深度H₃與深度H₂的比率(H₃/H₂)控制在從約0.5至約100的范圍內(nèi)時，停止第三蝕刻工藝350。在溝槽開口308a，308b被過蝕刻之前，粘合層130用于保護溝槽開口308a，308b的側(cè)壁。

如圖3B所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，在第三蝕刻工藝350后，粘合層130形成在通孔開口306a、306b和溝槽開口308a、308b的側(cè)壁和底面上。粘合層130共形地形成在具有第一溝槽開口308a和第一通孔開口306a的第一溝槽-通孔結(jié)構(gòu)和具有第二溝槽開口308b和第二通孔開口306b的第二溝槽通孔結(jié)構(gòu)上。

粘合層130用于為隨后形成的層提供改進的粘合性。此外，由于將對溝槽通孔結(jié)構(gòu)實施一些蝕刻工藝，形成在溝槽開口308a、308b和通孔開口306a、306b上的粘合層130配置為保護溝槽通孔結(jié)構(gòu)免受過蝕刻。

如圖3C所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，在形成粘合層130之后，通過第四蝕刻工藝370去除蝕刻停止層110的部分以暴露第一金屬層104a和第二金屬層104b。

如上所述，通過第四蝕刻工藝370附加拐角區(qū)域。結(jié)果，粘合層130變?yōu)椴贿B續(xù)層。粘合層130包括第一部分130a和位于第一部分130a下面的第二部分130b。第一部分130a不連接至第二部分130b。第一部分130a鄰近溝槽開口308a，308b，并且第二部分130b鄰近通孔開口306a，306b。第一部分130a具有沿著垂直于金屬層104a、104b的頂面的垂直方向的延伸部分。

在一些實施例中，粘合層130的第一部分130a在水平方向上(平行于金屬層104的頂面)上具有延伸的底面。延伸的底面大于第一部分130的頂面。

在一些實施例中，該粘合層130的第二部分130b具有傾斜的頂面。在 一些實施例中，該粘合層130的第二部分130b的頂面與第一金屬層104a，104b的頂面不平行。

當去除粘合層130的部分時，溝槽開口138a提供用于形成導(dǎo)電部件142的更多的區(qū)域。結(jié)果，與沒有去除粘合層的130的該部分相比，更大體積的導(dǎo)電部件142沉積在溝槽通孔結(jié)構(gòu)上，并且降低了互連結(jié)構(gòu)50b的電阻。

圖3C’示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的圖3C的區(qū)域B的放大的圖示。粘合層130的第一部分130a具有與第二介電層112直接接觸的第一表面131。第一表面131垂直于第一金屬層104a，104b的頂面。最低點t₁位于第一表面131處。此外，最低點t₁位于高于粘合層130的第二部分130b的最高點R₁的位置處。換句話說，延伸部分的尖端t₁位于低于粘合層130的第二部分130b的最高點R₁的位置處。

如圖3D所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，在第四蝕刻工藝370后，在溝槽開口308a，308b、通孔開口306a，306b和硬掩模層116上形成導(dǎo)電部件142。

之后，如圖3E所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，去除位于溝槽開口308a，308b外側(cè)的抗反射層114，硬掩模層116和一些導(dǎo)電部件142。在一些實施例中，通過化學(xué)機械拋光(CMP)工藝去除抗反射層114和硬掩模層116。

導(dǎo)電部件142包括溝槽部分142a、界面部分142b和通孔部分142c。界面部分142b位于溝槽部分142a和通孔部分142c之間。界面部分142b具有一對彎曲的側(cè)壁。

圖3E’示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的圖3E的區(qū)域C的放大的圖示。界面部分142b的一部分與第二介電層112直接接觸。導(dǎo)電部件142的界面部分的一部分具有逐漸減小的寬度，該逐漸減小的寬度從溝槽部分142a向通孔部分142c逐漸減小。

圖4A至圖4E示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的形成具有互連結(jié)構(gòu)50c的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的各個階段的截面圖?；ミB結(jié)構(gòu)50c與圖2L中示出的互連結(jié)構(gòu)50a相似，或相同，除了溝槽開口308a，308b的形狀不同之外。用于形成互連結(jié)構(gòu)50c的工藝和材料與用于形成互連結(jié)構(gòu)50a的工藝和材 料相似，或相同的，并且本文中不再重復(fù)。

如圖4A，對第二介電層112實施第三蝕刻工藝350，并且在第一區(qū)11中形成溝槽開口308a和通孔開口306a，并且在第二區(qū)12中形成溝槽開口308b和通孔開口306b。溝槽開口308a，308b的底部具有平滑的V形形狀。

如圖4B所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，在第三蝕刻工藝350之后，在通孔開口306a，306b和溝槽開口308，308b的側(cè)壁和底面上形成粘合層130。

粘合層130包括第一部分130a和位于第一部分130a下方的第二部分130b。粘合層130是非連續(xù)層，并且第一部分130a不連接到第二部分130b。第一部分130a鄰近溝槽開口308，308b，并且第二部分130b鄰近通孔開口306a，306b。由于第一溝槽開口308，308b的底部具有平滑的V形形狀，所以粘合層130的第一部分130a的底部也具有平滑的V形形狀。

如圖4C所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，在形成粘合層130之后，通過第四蝕刻工藝370去除蝕刻停止層110的部分以暴露第一金屬層104a和第二金屬層104b。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，圖4C’示出了圖4C的區(qū)域D的放大視圖。

如上所述，通過第四蝕刻工藝370附加拐角區(qū)域。結(jié)果，粘合層130變?yōu)椴贿B續(xù)層。粘合層130包括第一部分130a和位于第一部分130a下面的第二部分130b。第一部分130a鄰近溝槽開口308a，308b，并且第二部分130b鄰近通孔開口306a，306b。

粘合層130的第一部分130a的底部具有平滑的V形形狀。延伸尖端t₁位于平滑的V形形狀的最低位置。粘合層130的第一部分133a的底部具有連接至延伸尖端t₁的第一圓形側(cè)壁133a和連接至延伸尖端t₁的第二圓形側(cè)壁133b，并且第一圓形側(cè)壁133a和第二圓形側(cè)壁133b相對于延伸尖端t₁是對稱的。

如圖4D所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，在第四蝕刻工藝370后，導(dǎo)電部件142形成在溝槽開口308a，308b、通孔開口306a，306b中和硬掩模層116上。

之后，如圖4E所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，去除位于溝槽開口 308a，308b外側(cè)的抗反射層114，硬掩模層116和一些導(dǎo)電部件142。在一些實施例中，通過化學(xué)機械拋光(CMP)工藝去除抗反射層114和硬掩模層116。

粘合層130的第一部分130a具有延伸尖端t₁，并且延伸尖端t₁位于低于導(dǎo)電部件142的通孔部分142b的最高點的位置處。

提供了形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的實施例及其形成方法。半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)包括形成在襯底上方的FinFET結(jié)構(gòu)，和形成在FinFET結(jié)構(gòu)上方的互連結(jié)構(gòu)?；ミB結(jié)構(gòu)包括具有溝槽通孔結(jié)構(gòu)的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)。在介電層中形成溝槽開口和通孔開口，并且將導(dǎo)電部件填充至溝槽開口和通孔開口內(nèi)以形成溝槽通孔結(jié)構(gòu)。

在暴露第一金屬層之前，在溝槽通孔結(jié)構(gòu)上形成粘合層。粘合層是不連續(xù)層，并具有延伸部分。粘合層被配置為改進介電層和導(dǎo)電部件之間的粘合，并且防止溝槽被過蝕刻。因此，防止了導(dǎo)電部件的剝離問題和收縮問題。此外，改進了半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的性能。

在一些實施例中，提供一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)包括：形成在襯底上方的第一金屬層和形成在第一金屬層上方的介電層。半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)還包括：形成在介電層中和第一金屬層上方的粘合層和形成在介電層中的第二金屬層。第二金屬層電連接至第一金屬層，并且粘合層的部分形成在第二金屬層和介電層之間。粘合層包括第一部分，第一部分內(nèi)襯有第二金屬層的頂部，并且第一部分具有沿著垂直方向的延伸部分。

在一些實施例中，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)包括形成在襯底上方的第一金屬層和形成在第一金屬層上方的介電層。該半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)包括形成在介電層中和第一金屬層上方的粘合層和形成在介電層中的第二金屬層。粘合層形成在第二金屬層和介電層之間，并且第二金屬層包括通孔部分和位于通孔部分之上的溝槽部分。粘合層包括鄰近第二金屬層的溝槽部分的第一部分，第一部分具有延伸尖端，并且延伸尖端位于低于第二金屬層的通孔部分的最高點的位置處。

在一些實施例中，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：在襯底上方形成第一金屬層和在第一金屬層上方形成蝕刻停止層。 該方法包括在蝕刻停止層上方形成介電層和在介電層中形成溝槽開口和通孔開口。溝槽開口具有延伸部分。該方法包括在溝槽開口和通孔開口的側(cè)壁和底面上形成粘合層和去除蝕刻停止層的直接位于第一金屬層之上的部分和去除粘合層的一部分以暴露介電層的一部分。該方法包括在通孔開口和溝槽開口中填充第二金屬層，和第二金屬層電連接至第一金屬層。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，提供了一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，包括：第一金屬層，形成在襯底上方；介電層，形成在所述第一金屬層上方；粘合層，形成在所述介電層中和所述第一金屬層上方；以及第二金屬層，形成在所述介電層中，其中，所述第二金屬層電連接至所述第一金屬層，所述粘合層的部分形成在所述第二金屬層和所述介電層之間，并且其中，所述粘合層包括第一部分，所述第一部分作為所述第二金屬層的頂部的襯墊，并且所述第一部分具有沿著垂直方向的延伸部分。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，所述粘合層還包括位于所述第一部分下方的第二部分，并且所述第一部分不連接至所述第二部分。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，所述粘合層的第二部分具有傾斜的頂面。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，所述延伸部分具有位于低于所述第二部分的最高位置的位置處的尖端。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，所述粘合層的第一部分具有與所述介電層直接接觸并且垂直于所述第一金屬層的頂面的第一表面，所述粘合層的第一部分的最低位置在所述第一表面處。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，所述粘合層的第一部分的底部具有平滑的V形形狀。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，所述第二金屬層包括通孔部分、界面部分和位于所述通孔部分上方的溝槽部分，并且所述界面部分形成在所述通孔部分和所述溝槽部分之間，并且所述界面部分具有一對彎曲的側(cè)壁。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，所述第二金屬層的界面部分的一部分具有從所述溝槽部分向著所述通孔部分逐漸減小的減小的寬度。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，所述第二金屬層的界面部分的一部分與所述介電層直接接觸。

根據(jù)本發(fā)明的另一些實施例，還提供了一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，包括：第一金屬層，形成在襯底上方；介電層，形成在所述第一金屬層上方；粘合層，形成在所述介電層中和所述第一金屬層上方；以及第二金屬層，形成在所述介電層中，其中，所述粘合層形成在所述第二金屬層和所述介電層之間，并且所述第二金屬層包括通孔部分和位于所述通孔部分之上的溝槽部分，并且其中所述粘合層包括鄰近所述第二金屬層的溝槽部分的第一部分，所述第一部分具有延伸尖端，并且所述延伸尖端位于低于所述第二金屬層的通孔部分的最高點的位置處。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，所述第二金屬層還包括位于所述通孔部分和所述溝槽部分之間的界面部分，所述通孔部分和所述溝槽部分分別具有恒定的寬度，所述界面部分具有從所述溝槽部分至所述通孔部分逐漸減小的逐漸減小的寬度。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，所述粘合層是非連續(xù)層。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，所述粘合層還包括鄰近所述第二金屬層的溝槽部分的第二部分。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，所述粘合層的第二部分具有傾斜的頂面。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，所述粘合層的第一部分的底部具有平滑的V形形狀。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，所述延伸尖端位于所述平滑的V形形狀的最低位置處。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，所述粘合層的第一部分的底部具有連接至所述延伸尖端的第一圓形側(cè)壁和連接至所述延伸尖端的第二圓形側(cè)壁，并且所述第一圓形側(cè)壁和所述第二圓形側(cè)壁相對于所述延伸尖端是對稱的。

根據(jù)本發(fā)明的又一些實施例，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：在襯底上方形成第一金屬層；在所述第一金屬層上方形成蝕刻停止層；在所述蝕刻停止層上方形成介電層；在所述介電層中形成溝槽開口和通孔開口，其中，所述溝槽開口具有延伸部分；在所述溝槽開口和所述通孔開口的側(cè)壁和底面上形成粘合層；去除所述蝕刻停止層的直接位于所述第一金屬層之上的部分和去除所述粘合層的一部分以暴露所述介 電層的一部分；以及在所述通孔開口和所述溝槽開口中填充第二金屬層，其中，所述第二金屬層電連接至所述第一金屬層。

在上述用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法中，還包括：在所述介電層上方形成圖案化的硬掩模層；通過所述圖案化的硬掩模層圖案化所述介電層，從而使得所述溝槽開口位于所述通孔開口上方，并且所述溝槽開口的寬度大于所述通孔開口的寬度。

在上述用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法中，還包括：在所述襯底上方形成鰭式場效應(yīng)晶體管(FinFET)器件；以及在所述FinFET結(jié)構(gòu)上方形成接觸結(jié)構(gòu)，其中，所述接觸結(jié)構(gòu)電連接至所述第一金屬層。

上面概述了若干實施例的部件、使得本領(lǐng)域技術(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、他們可以容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來設(shè)計或修改用于實現(xiàn)與在此所介紹實施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)點的其他處理和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(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。