本發(fā)明實施例涉及一種半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)，且特別涉及一種包括選擇性沉積導(dǎo)電層的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的形成方法。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體裝置使用于各種電子應(yīng)用中，例如個人電腦、行動電話、數(shù)碼相機和其他電子設(shè)備。半導(dǎo)體裝置通常通過以下方式而制造，包括在半導(dǎo)體基板上依序沉積絕緣或介電層、導(dǎo)電層及半導(dǎo)體層，使用光刻工藝圖案化上述各材料層，藉以在其上形成電路組件及元件。許多集成電路通常制造于單一半導(dǎo)體晶片上，且通過沿著切割線在集成電路之間進(jìn)行切割，以將各個晶粒(die)單一化。上述各個晶粒通常分別地封裝于，例如，多芯片模塊中或其他類型的封裝中。

半導(dǎo)體制造技術(shù)包括許多的工藝，其中涉及復(fù)雜的物理和化學(xué)交互作用。光刻工藝是將掩模上的幾何形狀的圖案轉(zhuǎn)移到覆蓋半導(dǎo)體晶片表面的感光材料(光致抗蝕劑)的薄層的工藝。隨著特征尺寸縮小到越來越小的尺寸，光刻工藝逐漸成為集成電路制造工藝中更加敏感且關(guān)鍵的步驟。然而，目前仍有許多與光刻工藝相關(guān)的挑戰(zhàn)存在。

雖然現(xiàn)有的光刻工藝及制造半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的方法已普遍足以達(dá)成預(yù)期的目標(biāo)，然而仍無法完全滿足所有需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一實施例提供一種半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：形成目標(biāo)層于基板上；形成籽晶層于目標(biāo)層上；形成硬掩模層于籽晶層上，其中硬掩模層包括開口，以暴露出籽晶層的一部分；形成導(dǎo)電層于開口中，其中導(dǎo)電層選擇性地沉積于籽晶層的上述暴露部分上；以及利用導(dǎo)電層作為掩模，以蝕刻目標(biāo)層的一部分。

本發(fā)明的另一實施例提供一種半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：形成柵極結(jié)構(gòu)于基板上；形成源極/漏極結(jié)構(gòu)于基板中，且相鄰于柵極結(jié)構(gòu)；形成第一介電層于柵極結(jié)構(gòu)上；形成籽晶層于第一介電層上；形成第一硬掩模層于籽晶層上，其中第一硬掩模層具有多個開口；形成導(dǎo)電層于開口中；移除第一硬掩模層；以及利用導(dǎo)電層作為掩模，移除第一介電層的一部分，以形成溝槽于第一介電層中。

本發(fā)明的又一實施例提供一種半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：形成籽晶層于基板上；形成硬掩模層于籽晶層上，其中硬掩模層具有開口；形成導(dǎo)電層于開口中，其中導(dǎo)電層并未形成于硬掩模層上；以及利用導(dǎo)電層作為掩模，蝕刻基板的一部分，以形成鰭式結(jié)構(gòu)，其中鰭式結(jié)構(gòu)延伸于基板之上。

附圖說明

以下將配合所附附圖詳述本發(fā)明的實施例。應(yīng)注意的是，依據(jù)在業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)做法，各種特征并未按照比例繪制且僅用以說明例示。事實上，可能任意地放大或縮小元件的尺寸，以清楚地表現(xiàn)出本發(fā)明的實施例的特征。

圖1a-圖1f繪示依據(jù)本發(fā)明的一些實施例的形成一半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的各個工藝階段的剖面示意圖。

圖2a-圖2g繪示依據(jù)本發(fā)明的一些實施例的形成一半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的各個工藝階段的剖面示意圖。

圖3a-圖3g繪示依據(jù)本發(fā)明的一些實施例的形成一半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的各個工藝階段的剖面示意圖。

圖4a-圖4h繪示依據(jù)本發(fā)明的一些實施例的形成一半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的各個工藝階段的立體示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

100a、100b、100c、100d～半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)

102～基板

104～目標(biāo)層

106～籽晶層

110～硬掩模層

111～開口

120～導(dǎo)電層

204～柵極介電層

206～柵極電極層

208～隔離結(jié)構(gòu)

210～柵極結(jié)構(gòu)

212～間隔物

214～源極/漏極結(jié)構(gòu)

215～溝槽

218～第一導(dǎo)電層

220～接觸結(jié)構(gòu)

302～第一介電層

304～第二介電層

306～第二導(dǎo)電層

308～第一蝕刻停止層

314～第三介電層

318～第二蝕刻停止層

320～硬掩模層

324～第四介電層

335a～第一孔洞

335b～第二孔洞

345a～第一溝槽通孔結(jié)構(gòu)

345b～第二溝槽通孔結(jié)構(gòu)

350～擴散阻擋層

352～第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)

360～內(nèi)連線結(jié)構(gòu)

408～隔離結(jié)構(gòu)

410～鰭狀結(jié)構(gòu)

412～柵極介電層

414～柵極電極層

416～間隔物

420～柵極結(jié)構(gòu)

h1～第一高度

h2～第二高度

具體實施方式

以下公開許多不同的實施方法或是例子來實行本發(fā)明的實施例的不同特征，以下描述具體的元件及其排列的實施例以闡述本發(fā)明的實施例。當(dāng)然這些實施例僅用以例示，且不該以此限定本發(fā)明的范圍。例如，在說明書中提到第一特征形成于第二特征之上，其包括第一特征與第二特征是直接接觸的實施例，另外也包括于第一特征與第二特征之間另外有其他特征的實施例，亦即，第一特征與第二特征并非直接接觸。此外，在不同實施例中可能使用重復(fù)的標(biāo)號或標(biāo)示，這些重復(fù)僅為了簡單清楚地敘述本發(fā)明的實施例，不代表所討論的不同實施例及/或結(jié)構(gòu)之間有特定的關(guān)系。

本發(fā)明描述了實施例的一些變型。在各個視圖及例示性實施例中，相同的標(biāo)號用于表示相同的元件。應(yīng)可理解的是，可在所述方法之前、之間及之后提供額外的操作步驟，并且對于所述方法的其他實施例，所描述的一些操作步驟可被替換或省略。

本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)及其形成方法的一些實施例。圖1a-圖1f繪示依據(jù)本發(fā)明的一些實施例的形成一半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)100a的各個工藝階段的剖面示意圖。

請參照圖1a，提供基板102。基板102可以由硅或其他半導(dǎo)體材料所形成。在一些實施例中，基板102為晶片。此外，基板102可包括其他元素半導(dǎo)體材料，例如，鍺。在一些實施例中，基板102由化合物半導(dǎo)體所形成，例如，碳化硅、砷化鎵、砷化銦或磷化銦。在一些實施例中，基板102由合金半導(dǎo)體所形成，例如，硅鍺、硅鍺碳、鎵砷磷或鎵銦磷。在一些實施例中，基板102包括外延層。舉例而言，基板102具有覆蓋塊材(bulk)半導(dǎo)體的外延層。

形成目標(biāo)層104于基板102之上。目標(biāo)層104可以是介電材料，例如，氧化硅(siox)、氮化硅(sixny)、氮氧化硅(sion)、具有低介電常數(shù)(low-k)的材料或上述的組合。目標(biāo)層104將在后續(xù)的工藝中被圖案化。目標(biāo)層104可以是單層或多層。

目標(biāo)層104可以利用產(chǎn)線前段(front-end-of-line,feol)工藝或產(chǎn)線后段(back-end-of-line,beol)工藝形成。目標(biāo)層104可以利用沉積工藝形成，沉積工藝包括，例如，化學(xué)氣相沉積工藝(cvd)、物理氣相沉積工藝(pvd)、旋轉(zhuǎn)涂布工藝、濺鍍工藝、電鍍工藝或上述的組合。化學(xué)氣相沉積工藝可以是低壓化學(xué)氣相沉積工藝(lpcvd)或等離子體增強化學(xué)氣相沉積工藝(pecvd)。

在一些實施例中，裝置元件(未繪示)形成于目標(biāo)層104之中。裝置元件包括晶體管(例如，金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管(mosfet)、互補式金屬氧化物半導(dǎo)體(cmos)晶體管、雙極接面晶體管(bjt)、高壓晶體管、高頻晶體管、p型溝道及/或n型溝道場效晶體管(pfets/nfets)等等)、二極管及/或其他合適的元件。實施各種不同的工藝，例如，沉積工藝、蝕刻工藝、注入工藝、光刻工藝、退火工藝及或其他合適的工藝，以形成裝置元件。在一些實施例中，在產(chǎn)線前段(feol)工藝中形成裝置元件于基板102中。

之后，形成籽晶層106于目標(biāo)層104之上。籽晶層106被配置用以幫助導(dǎo)電層120(繪示于圖1c中)的形成。在一些實施例中，籽晶層106由硅、鈦、氮化鈦、鋁、銅、銀、鉑、合適的材料或上述的組合所形成。在一些實施例中，籽晶層106可以利用沉積工藝所形成，沉積工藝包括，例如，化學(xué)氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝、電鍍工藝、濺鍍工藝、鍍覆工藝或上述的組合。

之后，形成硬掩模層110于籽晶層106之上。硬掩模層110可以是單層或多層。硬掩模層110可以由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其他合適的材料所形成。

接著，依據(jù)本發(fā)明的一些實施例，利用圖案化工藝圖案化硬掩模層110，如圖1b所示。如此一來，經(jīng)圖案化的硬掩模層110包括多個開口111。此外，暴露出籽晶層106的一部分頂表面。

開口111的數(shù)量不限于2個(圖1b所示)，且可視實際需要而調(diào)整其數(shù)量。圖案化工藝包括光刻工藝及蝕刻工藝。光刻工藝包括光致抗蝕劑涂布(例如，旋轉(zhuǎn)涂布)、軟烘烤、掩模對準(zhǔn)、曝光、曝光后烘烤、顯影光致抗蝕劑、沖洗及干燥(例如，硬烘烤)。蝕刻工藝可以是濕式蝕刻工藝或干式蝕刻工藝。

接著，依據(jù)本發(fā)明的一些實施例，選擇性地形成導(dǎo)電層120于開口111之中，如圖1c所示。導(dǎo)電層120只形成于籽晶層106之上，并未形成于硬掩模層110之上。換言之，導(dǎo)電層120直接形成于籽晶層106的暴露的表面之上，并且直接接觸籽晶層106。

利用選擇性沉積工藝形成導(dǎo)電層120。在一些實施例中，選擇性沉積工藝包括選擇性化學(xué)氣相沉積工藝、外延工藝及電鍍工藝。選擇性沉積工藝的優(yōu)點在于，因為金屬材料受到籽晶層106所吸引，所以導(dǎo)電層120能夠自對準(zhǔn)地形成于籽晶層106之上。

選擇性沉積工藝的第二個優(yōu)點在于，不需要額外的移除步驟用以移除多余的金屬材料。若是利用選擇性沉積工藝以外的其他沉積工藝形成導(dǎo)電層120，則部分金屬材料可能會形成于硬掩模層110之上。將需要額外的移除步驟以移除多余的金屬材料，額外的移除步驟包括，例如，化學(xué)機械研磨(cmp)工藝或回蝕刻工藝。不同于一般的沉積工藝，導(dǎo)電層120是自對準(zhǔn)地且選擇性地形成于籽晶層106之上。沒有多余的金屬材料形成于圖案化硬掩模層110之上，因此不需要額外的移除步驟用以移除多余的導(dǎo)電層。更具體而言，在一些實施例中，沒有化學(xué)機械研磨工藝或回蝕刻工藝被實施用以移除多余的導(dǎo)電層。由于省略了移除步驟(例如，化學(xué)機械研磨工藝)，所以可以減少生產(chǎn)工藝及成本。

此外，若是利用選擇性沉積工藝以外的其他沉積工藝形成導(dǎo)電層120，則在導(dǎo)電層120中會形成部分空洞。這些空洞可能會導(dǎo)致導(dǎo)電層的效能劣化。選擇性沉積工藝的另一個優(yōu)點在于，導(dǎo)電層120是均勻地成長于籽晶層106之上，而可使空洞減少。因此，導(dǎo)電層120的形狀變得較佳。

在一些實施例中，導(dǎo)電層120由金屬或金屬化合物所形成。金屬包括鎢、鋁、銅、鈦、鈷或合適的材料。金屬化合物包括金屬硅化物、金屬氮化物或金屬氧化物。在一些實施例中，實施選擇性化學(xué)氣相沉積工藝，以形成導(dǎo)電層120于籽晶層106的暴露的表面之上。在選擇性化學(xué)氣相沉積工藝期間，將有機金屬化物氣體導(dǎo)入化學(xué)氣相沉積的腔室中，將此有機金屬化物氣體熱分解，以形成金屬蒸氣與有機物蒸氣。金屬蒸氣自發(fā)性地沉積并形成于籽晶層106之上，因此，導(dǎo)電層120選擇性地成長于籽晶層106之上。

在一些實施例中，導(dǎo)電層120由高熔點金屬所形成，例如鎢。舉例而言，籽晶層106由硅所形成。在選擇性化學(xué)氣相沉積工藝期間，使用六氟化鎢(wf6)作為前驅(qū)物氣體，并且使用氫氣作為還原氣體。起初，化學(xué)反應(yīng)為：wf6+si→w+sifx(g)。此外，已存在的w表面上所吸附的氫氣會導(dǎo)致另一化學(xué)反應(yīng)發(fā)生：wf6+h2→w+6hf(g)。因此，鎢層只會在籽晶層106(由導(dǎo)電材料所形成)之上持續(xù)成長，且鎢層很難沉積于硬掩模層110(由絕緣材料所形成)上。氟化硅(sifx)及氟化氫(hf)為揮發(fā)性氣體，且不會沉積于籽晶層106上。在一些實施例中，導(dǎo)電層120由銅所形成。舉例而言，使用銅(六氟乙酰丙酮)三甲基乙烯硅烷(cu(hfac)tmvs,hfac:hexafluoroacetylacetonate,tmvs:trimethylvinylsilane)作為前驅(qū)物。cu(hfac)tmvs在常溫常壓下為液態(tài)，且在化學(xué)氣相沉積腔室中加熱，以使cu(hfac)tmvs蒸發(fā)。

在一些其他的實施例中，實施無電鍍(electrolessplating)工藝，以形成導(dǎo)電層120于籽晶層106的暴露的表面之上。在一些實施例中，形成鉑層以作為籽晶層106，且利用無電鍍工藝形成銅導(dǎo)電層120于鉑籽晶層106之上。使用含銅溶液形成銅導(dǎo)電層120，且含銅溶液包括五水合硫酸銅(cuso4·5h2o)。

在一些實施例中，實施預(yù)清潔工藝于籽晶層106的暴露的表面，以清潔此暴露的表面。

導(dǎo)電層120具有第一高度h1，其中第一高度h1是量測從籽晶層106的頂部表面到導(dǎo)電層120的頂部表面的距離而得到。圖案化硬掩模層110具有第二高度h2，其中第二高度h2是量測從籽晶層106的頂部表面到圖案化硬掩模層110的頂部表面的距離而得到。在一些實施例中，第一高度h1小于或等于第二高度h2。在一些實施例中，導(dǎo)電層120的頂部表面與圖案化硬掩模層110的頂部表面齊平或低于圖案化硬掩模層110的頂部表面。

接著，依據(jù)本發(fā)明的一些實施例，利用第一蝕刻工藝移除圖案化硬掩模層110，以暴露出一部分的籽晶層106，如圖1d所示。因為相對于硬掩模層110，導(dǎo)電層120具有高蝕刻選擇性，所以導(dǎo)電層120在第一蝕刻工藝期間不會被移除。換言之，導(dǎo)電層120具有相對于硬掩模層110較低的蝕刻速率。

第一蝕刻工藝可為干式蝕刻工藝、濕式蝕刻工藝或上述的組合。在一些實施例中，第一蝕刻工藝為干式蝕刻工藝，且此干式蝕刻工藝包括含氧氣體、含氟氣體(例如，四氟甲烷、六氟化硫、二氟甲烷、三氟甲烷及/或六氟乙烷)、含氯氣體(例如，氯氣、三氯甲烷、四氯甲烷及/或三氯化硼)、含溴氣體(例如，溴化氫及/或三溴甲烷)、其他合適的氣體或上述的組合。在一些實施例中，第一蝕刻工藝為濕式蝕刻工藝，且此濕式蝕刻工藝包括堿性水溶液、胺-溶劑混合物或有機溶劑

接著，依據(jù)本發(fā)明的一些實施例，利用導(dǎo)電層120作為掩模，移除籽晶層106的暴露部分及一部分的目標(biāo)層104，如圖1e所示。在一些實施例中，利用第二蝕刻工藝移除籽晶層106的暴露部分，并且利用第三蝕刻工藝移除目標(biāo)層104的上述部分。第二蝕刻工藝與第三蝕刻工藝各自獨立包括干式蝕刻工藝、濕式蝕刻工藝或上述的組合。

目標(biāo)層104的蝕刻速率較導(dǎo)電層120快。如此一來，目標(biāo)層104所期望的圖案尺寸被良好地保留。舉例而言，此圖案尺寸可以是線端到線端的距離，即，半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的臨界尺寸。因此，本發(fā)明的實施例可在圖案轉(zhuǎn)移中提供較佳的效能。

接著，依據(jù)本發(fā)明的一些實施例，移除導(dǎo)電層120及位于導(dǎo)電層120下方的籽晶層106，如圖1f所示。如此一來，目標(biāo)層104被圖案化而具有所期望的圖案。通過多重蝕刻工藝移除導(dǎo)電層120及位于導(dǎo)電層120下方的籽晶層106。

圖2a-圖2g繪示依據(jù)本發(fā)明的一些實施例的形成一半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)100b的各個工藝階段的剖面示意圖。半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)100b相似或相同于圖1f所繪示的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)100a，差別在于柵極結(jié)構(gòu)210形成于目標(biāo)層104之中。用以形成半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)100b的工藝與材料相似或相同于用以形成半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)100a的工藝與材料，故在此不再贅述。

形成目標(biāo)層104于基板102之上，且形成柵極結(jié)構(gòu)210于目標(biāo)層104之中，如圖2a所示。在一些實施例中，目標(biāo)層104為介電層，例如，層間介電層。接著，依序形成籽晶層106及硬掩模層110于目標(biāo)層104之上。柵極結(jié)構(gòu)210包括柵極介電層204以及位于柵極介電層204之上的柵極電極層206。間隔物212形成于柵極結(jié)構(gòu)210的兩個相對的側(cè)壁上。源極/漏極結(jié)構(gòu)214形成于基板102之中，且相鄰于柵極結(jié)構(gòu)210。

形成隔離結(jié)構(gòu)208，例如，淺溝隔離(sti)特征或硅局部氧化(localoxidationofsilicon,locos)特征于基板102之中。隔離結(jié)構(gòu)208可用以定義并隔離各種裝置元件。

接著，依據(jù)本發(fā)明的一些實施例，圖案化硬掩模層110，以暴露出一部分的籽晶層106，如圖2b所示。如此一來，形成多個開口111于圖案化硬掩模層110之中。

接著，依據(jù)本發(fā)明的一些實施例，形成導(dǎo)電層120于開口111之中，如圖2c所示。導(dǎo)電層120形成于籽晶層106之上。更具體而言，導(dǎo)電層120是直接形成于暴露的籽晶層106之上。在一些實施例中，導(dǎo)電層120的頂部表面與圖案化硬掩模層110的頂部表面齊平或低于圖案化硬掩模層110的頂部表面。

在一些實施例中，利用選擇性沉積工藝形成導(dǎo)電層120，選擇性沉積工藝包括，例如，選擇性化學(xué)氣相沉積工藝或選擇性無電鍍工藝。在一些實施例中，通過選擇性化學(xué)氣相沉積工藝，導(dǎo)電層120只形成于籽晶層106被選擇的表面之上，并未形成于硬掩模層110之上。

由于導(dǎo)電層120并未形成于硬掩模層110之上，而不需要額外的移除步驟用以移除多余的導(dǎo)電層120。因此，在用以移除硬掩模層110的蝕刻步驟與用以形成導(dǎo)電層120的沉積步驟之間，沒有化學(xué)機械研磨工藝或回蝕刻工藝被實施。因此，本實施例的生產(chǎn)方法的生產(chǎn)工藝簡單，且可降低所花費的時間與成本。

接著，依據(jù)本發(fā)明的一些實施例，移除圖案化硬掩模層110，以暴露出一部分的籽晶層106，如圖2d所示。因為相對于硬掩模層110，導(dǎo)電層120具有高蝕刻選擇性，所以硬掩模層110會被移除，而留下導(dǎo)電層120。

圖案轉(zhuǎn)移的性能會受到導(dǎo)電層的保存良好的輪廓所影響。因為導(dǎo)電層120具有高蝕刻選擇性，所以導(dǎo)電層120的輪廓受到良好地保持。導(dǎo)電層120下方的各層(例如，目標(biāo)層104)受到良好地保護(hù)。因此，導(dǎo)電層120的輪廓得以良好地轉(zhuǎn)移到下方各層(例如，目標(biāo)層104)。

接著，依據(jù)本發(fā)明的一些實施例，移除一部分的籽晶層106及一部分的目標(biāo)層104，如圖2e所示。此部分的籽晶層106及此部分的目標(biāo)層104是利用導(dǎo)電層120作為掩模而移除。因此，目標(biāo)層104被圖案化，而形成溝槽215。

接著，依據(jù)本發(fā)明的一些實施例，移除導(dǎo)電層120及籽晶層106，如圖2f所示。通過溝槽215而暴露出源極/漏極結(jié)構(gòu)214的頂表面。

接著，依據(jù)本發(fā)明的一些實施例，將導(dǎo)電材料填入溝槽215之中及目標(biāo)層104之上，如圖2g所示。接著，實施研磨工藝，以移除位于溝槽215之外的導(dǎo)電材料。因此，形成接觸結(jié)構(gòu)220，且接觸結(jié)構(gòu)220電性連接至源極/漏極結(jié)構(gòu)214。

圖3a-圖3g繪示依據(jù)本發(fā)明的一些實施例的形成一半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)100c的各個工藝階段的剖面示意圖。半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)100c相似或相同于圖2f所繪示的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)100b，差別在于內(nèi)連線結(jié)構(gòu)360(繪示于圖3g中)形成于柵極結(jié)構(gòu)210之上。用以形成半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)100c的工藝與材料相似或相同于用以形成半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)100b的工藝與材料，故在此不再贅述。

請參照圖3a，形成第一介電層302于基板102之上。形成包括柵極介電層204以及柵極電極層206的柵極結(jié)構(gòu)210于第一介電層302之中。形成隔離結(jié)構(gòu)208于基板102之中，以隔離兩個相鄰的基板102的柵極結(jié)構(gòu)210。源極/漏極結(jié)構(gòu)214形成于基板102之中，且相鄰于間隔物212。

形成第一導(dǎo)電層218于第一介電層302之中及柵極結(jié)構(gòu)210之上。在一些實施例中，第一導(dǎo)電層218由銅、銅合金、鋁、鋁合金、鎢、鎢合金、鈦、鈦合金、鉭或鉭合金所形成。在一些實施例中，通過鍍覆(plating)工藝形成第一導(dǎo)電層218。

形成第二介電層304于第一介電層302之上。第二介電層304由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或具有低介電常數(shù)的材料所形成。在一些實施例中，第二介電層304由具有介電常數(shù)低于約2.5的極低介電常數(shù)(extremelow-k,elk)介電材料所形成。在一些實施例中，極低介電常數(shù)介電材料包括碳摻雜氧化硅、非晶氟化碳、聚對二甲苯、雙苯并環(huán)丁烯(bis-benzocyclobutenes,bcb)、聚四氟乙烯或碳氧化硅高分子(sioc)。在一些實施例中，極低介電常數(shù)介電材料包括既有介電材料的多孔型態(tài)，例如，多孔氫倍半硅氧烷(silsesquioxane,hsq)、多孔甲基硅倍半氧烷(methylsilsesquioxane,msq)、多孔聚芳醚(pae)、多孔silk或多孔二氧化硅。

形成第二導(dǎo)電層306于第二介電層304之中。第二導(dǎo)電層306電性連接至第一導(dǎo)電層218。在一些實施例中，第二導(dǎo)電層306由銅、銅合金、鋁、鋁合金、鎢、鎢合金、鈦、鈦合金、鉭或鉭合金所形成。

形成第一蝕刻停止層308于第二介電層304之上。第一蝕刻停止層308可以是單層或多層。第一蝕刻停止層308由氧化硅、碳化硅(sic)、氮化硅、碳氮化硅(sicn)、氧碳化硅(sioc)、氧碳氮化硅(siocn)或其他合適的材料。在一些實施例中，第一蝕刻停止層308具有雙層結(jié)構(gòu)，此雙層結(jié)構(gòu)包括氧化硅層形成于碳化硅層之上，且其中氧化硅層是由四乙氧基硅烷(tetraethylorthosilicate,teos)所形成。碳化硅層作為粘著層，用以改善氧化硅層與其下方的膜層之間的粘著力。

形成第三介電層314于第一蝕刻停止層308之上。第三介電層314可以是單層或多層。第三介電層314可以由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或具有低介電常數(shù)的材料所形成。

接著形成第二蝕刻停止層318及硬掩模層320于第三介電層314之上。接著對硬掩模層320進(jìn)行圖案化，以形成圖案化硬掩模層320。

之后，依據(jù)本發(fā)明的一些實施例，形成第四介電層324于第二蝕刻停止層318及硬掩模層320之上，如圖3b所示。之后，形成籽晶層106于第四介電層324之上，并且形成硬掩模層110于籽晶層106之上。對硬掩模層110進(jìn)行圖案化，以形成開口(未繪示)，接著形成導(dǎo)電層120于上述開口之中。如上所述，導(dǎo)電層120選擇性地形成于籽晶層106之上。

之后，依據(jù)本發(fā)明的一些實施例，移除硬掩模層110，如圖3c所示。因為導(dǎo)電層120具有相對于硬掩模層110的高蝕刻選擇性，所以當(dāng)硬掩模層110被移除時，會留下導(dǎo)電層120。

之后，依據(jù)本發(fā)明的一些實施例，依序移除一部分的籽晶層106、第四介電層324、第二蝕刻停止層318及第三介電層314，如圖3d所示。因此，形成第一孔洞335a及第二孔洞335b于第三介電層314中。在一些實施例中，通過多步驟蝕刻工藝依序移除一部分的籽晶層106、第四介電層324、第二蝕刻停止層318及第三介電層314。

之后，依據(jù)本發(fā)明的一些實施例，依序移除籽晶層106及第四介電層324，如圖3e所示。

之后，依據(jù)本發(fā)明的一些實施例，利用硬掩模層320作為掩模，依序移除一部分的第二蝕刻停止層318及第三介電層314，如圖3f所示。如此一來，形成第一溝槽通孔結(jié)構(gòu)(trench-viastructure)345a及第二溝槽通孔結(jié)構(gòu)345b于第三介電層314中，以作為雙鑲嵌凹腔。

之后，依據(jù)本發(fā)明的一些實施例，形成擴散阻擋層350于第一溝槽通孔結(jié)構(gòu)345a及第二溝槽通孔結(jié)構(gòu)345b中，并且形成第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)352于擴散阻擋層350中，如圖3g所示。形成內(nèi)連線結(jié)構(gòu)360于第一介電層302之上。內(nèi)連線結(jié)構(gòu)360由第二介電層304、第二導(dǎo)電層306、第三介電層314及第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)352所形成。

擴散阻擋層350可由鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭或氮化鋁所形成。在一些實施例中，第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)352由銅所形成，且擴散阻擋層350包括氮化鉭/鉭雙層結(jié)構(gòu)。

圖4a-圖4h繪示依據(jù)本發(fā)明的一些實施例的形成一半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)100d的各個工藝階段的立體示意圖。半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)100d相似或相同于圖1f所繪示的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)100a，差別在于三維鰭狀結(jié)構(gòu)410(繪示于圖4f中)延伸于基板102之上。用以形成半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)100d的工藝與材料相似或相同于用以形成半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)100a的工藝與材料，故在此不再贅述。

請參照圖4a，提供基板102，且形成籽晶層106于基板102之上。在一些實施例中，基板102為硅晶片。

之后，形成硬掩模層110于籽晶層106之上。接著，依據(jù)本發(fā)明的一些實施例，對硬掩模層110進(jìn)行圖案化，以形成開口111，如圖4b所示。開口111暴露出籽晶層106的頂表面。

接著，依據(jù)本發(fā)明的一些實施例，形成導(dǎo)電層120于開口111之中，如圖4c所示。導(dǎo)電層120的頂部表面與硬掩模層110的頂部表面齊平或低于硬掩模層110的頂部表面。在一些實施例中，在一些實施例中，利用選擇性沉積工藝形成導(dǎo)電層120，例如，選擇性化學(xué)氣相沉積工藝或選擇性無電鍍工藝。導(dǎo)電層120只選擇性地形成于籽晶層106之上，并未形成于硬掩模層110之上。

接著，依據(jù)本發(fā)明的一些實施例，移除硬掩模層110，以暴露出一部分的籽晶層106，如圖4d所示。相對于硬掩模層110，導(dǎo)電層120具有高蝕刻選擇性。掩模層110的蝕刻速率高于導(dǎo)電層120的蝕刻速率。

接著，依據(jù)本發(fā)明的一些實施例，利用導(dǎo)電層120作為掩模，移除一部分的籽晶層106及一部分的基板102，如圖4e所示。

接著，依據(jù)本發(fā)明的一些實施例，移除導(dǎo)電層120以及位于導(dǎo)電層120下方的剩余的籽晶層106，如圖4f所示。如此一來，即可得到鰭狀結(jié)構(gòu)410。鰭狀結(jié)構(gòu)410自基板102向上延伸。

接著，依據(jù)本發(fā)明的一些實施例，形成隔離結(jié)構(gòu)408，于基板102之上，如圖4g所示。鰭狀結(jié)構(gòu)410的底部部分埋入隔離結(jié)構(gòu)408之中。

接著，依據(jù)本發(fā)明的一些實施例，形成柵極結(jié)構(gòu)420于鰭狀結(jié)構(gòu)410的中間部分之上，如圖4h所示。柵極結(jié)構(gòu)420包括柵極介電層412以及柵極電極層414。間隔物416形成于柵極結(jié)構(gòu)420的兩個相對的側(cè)壁上。柵極結(jié)構(gòu)420跨越鰭狀結(jié)構(gòu)410。

如上所述，導(dǎo)電層120選擇性地形成于于特定區(qū)域中，例如，籽晶層106的暴露的表面。導(dǎo)電層120通過選擇性沉積工藝所形成，例如，選擇性化學(xué)氣相沉積工藝或選擇性無電鍍工藝。由于導(dǎo)電層120為自對準(zhǔn)地形成，因此不會有導(dǎo)電層形成于掩模層110上。因此，在導(dǎo)電層的沉積步驟與硬掩模層的移除步驟之間，不實施額外的移除步驟。再者，可避免空洞形成于導(dǎo)電層120中。

本發(fā)明提供多個半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)及其形成方法的實施例。形成目標(biāo)層于基板上，并且形成籽晶層于目標(biāo)層上。形成硬掩模層于籽晶層上，且對硬掩模層進(jìn)行圖案化，以形成開口。選擇性地形成導(dǎo)電層于開口中。利用導(dǎo)電層作為掩模，以對目標(biāo)層進(jìn)行圖案化。利用選擇性沉積工藝將導(dǎo)電層選擇性地沉積于籽晶層上。導(dǎo)電層自對準(zhǔn)地形成，且不需要額外的移除工藝以移除多余的金屬材料。因此，可減少形成半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)所需的工藝步驟及時間。

在一些實施例中，提供一種半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的形成方法。此方法包括形成目標(biāo)層于基板上，并且形成籽晶層于目標(biāo)層上。此方法包括形成硬掩模層于籽晶層上，其中硬掩模層包括開口，以暴露出籽晶層的一部分。此方法包括形成導(dǎo)電層于開口中，其中導(dǎo)電層選擇性地沉積于籽晶層上。此方法包括利用導(dǎo)電層作為掩模，以蝕刻目標(biāo)層的一部分。

如本發(fā)明一些實施例所述的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的形成方法，其中利用導(dǎo)電層作為掩模，以蝕刻目標(biāo)層的一部分包括：移除硬掩模層；移除未受到導(dǎo)電層所覆蓋的籽晶層的一部分；以及移除未受到導(dǎo)電層所覆蓋的目標(biāo)層的上述部分。

如本發(fā)明一些實施例所述的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的形成方法，其中籽晶層由硅、鈦、氮化鈦、鋁、銅、銀、鉑或上述的組合所形成。

如本發(fā)明一些實施例所述的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的形成方法，其中形成導(dǎo)電層于開口中包括：利用選擇性沉積工藝沉積導(dǎo)電層于籽晶層的暴露的表面上，其中選擇性沉積工藝包括選擇性化學(xué)氣相沉積工藝或選擇性無電鍍工藝。

如本發(fā)明一些實施例所述的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的形成方法，其中當(dāng)實施選擇性化學(xué)氣相沉積工藝時，使用六氟化鎢作為前驅(qū)物氣體。

如本發(fā)明一些實施例所述的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的形成方法，其中導(dǎo)電層的頂部表面齊平于或低于硬掩模層的頂部表面。

如本發(fā)明一些實施例所述的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的形成方法，其中當(dāng)形成導(dǎo)電層于開口中時，導(dǎo)電層并未形成于硬掩模層上。

如本發(fā)明一些實施例所述的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的形成方法，其中在形成導(dǎo)電層于開口中與蝕刻目標(biāo)層的上述部分之間，沒有移除步驟被實施。

在另一些實施例中，提供一種半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的形成方法。此方法包括形成柵極結(jié)構(gòu)于基板上，并且形成源極/漏極結(jié)構(gòu)于基板中，且源極/漏極結(jié)構(gòu)相鄰于柵極結(jié)構(gòu)。此方法包括形成第一介電層于柵極結(jié)構(gòu)上，并且形成籽晶層于第一介電層上。此方法包括形成圖案化第一硬掩模層于籽晶層上，其中上述圖案化第一硬掩模層具有多個開口。此方法包括形成導(dǎo)電層于開口中，并且移除上述圖案化第一硬掩模層。此方法包括利用導(dǎo)電層作為掩模，移除第一介電層的一部分，以形成溝槽于第一介電層中

如本發(fā)明另一些實施例所述的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)，還包括：形成接觸結(jié)構(gòu)于溝槽中，其中接觸結(jié)構(gòu)電性連接至源極/漏極結(jié)構(gòu)。

如本發(fā)明另一些實施例所述的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)，其中在移除第一介電層的上述部分之后，還包括：移除導(dǎo)電層；以及移除位于導(dǎo)電層下方的籽晶層。

如本發(fā)明另一些實施例所述的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)，其中形成導(dǎo)電層于上述開口中包括：利用選擇性沉積工藝沉積導(dǎo)電層于受到上述開口暴露的籽晶層的表面上，其中選擇性沉積工藝包括選擇性化學(xué)氣相沉積工藝或選擇性無電鍍工藝。

如本發(fā)明另一些實施例所述的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)，其中導(dǎo)電層的頂部表面相等于或低于上述圖案化第一硬掩模層的頂部表面。

如本發(fā)明另一些實施例所述的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)，還包括：形成第二介電層于第一介電層上；形成蝕刻停止層于第二介電層上；形成第三介電層于蝕刻停止層上；形成第二籽晶層于第三介電層上；形成第二硬掩模層于第二籽晶層上，其中第二硬掩模層具有多個開口；形成金屬層于上述開口中；以及利用金屬層作為掩模，蝕刻第三介電層的一部分。

如本發(fā)明另一些實施例所述的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)，其中在形成蝕刻停止層于第二介電層上之前，還包括：形成第一導(dǎo)電層于第二介電層中，其中第一導(dǎo)電層電性連接至柵極結(jié)構(gòu)。

如本發(fā)明另一些實施例所述的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)，其中在蝕刻第三介電層的上述部分之后，還包括：形成第二導(dǎo)電層于第三介電層中，其中第二導(dǎo)電層電性連接至第一導(dǎo)電層。

在又一些實施例中，提供一種半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的形成方法。此方法包括形成籽晶層于基板上。此方法包括形成硬掩模層于籽晶層上，其中硬掩模層具有開口。此方法包括形成導(dǎo)電層于上述開口中，其中導(dǎo)電層并未形成于上述硬掩模層上。此方法包括利用導(dǎo)電層作為掩模，蝕刻基板的一部分，以形成鰭式結(jié)構(gòu)，其中鰭式結(jié)構(gòu)延伸于基板之上。

如本發(fā)明又一些實施例所述的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的形成方法，其中形成導(dǎo)電層于上述開口中包括：利用選擇性沉積工藝沉積導(dǎo)電層于受到上述開口暴露的籽晶層的表面上，其中選擇性沉積工藝包括選擇性化學(xué)氣相沉積工藝或選擇性無電鍍工藝。

如本發(fā)明又一些實施例所述的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的形成方法，還包括：形成隔離結(jié)構(gòu)于基板上，其中鰭式結(jié)構(gòu)的底部部分埋入隔離結(jié)構(gòu)中。

如本發(fā)明又一些實施例所述的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的形成方法，還包括：形成柵極結(jié)構(gòu)于鰭式結(jié)構(gòu)的中間部分上，其中柵極結(jié)構(gòu)跨越鰭式結(jié)構(gòu)。

前述內(nèi)文概述了許多實施例的特征，使本領(lǐng)域技術(shù)人員可以從各個方面更佳地了解本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可理解，且可輕易地以本發(fā)明為基礎(chǔ)來設(shè)計或修飾其他工藝及結(jié)構(gòu)，并以此達(dá)到相同的目的及/或達(dá)到與本發(fā)明介紹的實施例相同的優(yōu)點。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)了解這些相等的結(jié)構(gòu)并未背離本發(fā)明的發(fā)明精神與范圍。在不背離本發(fā)明的發(fā)明精神與范圍的前提下，可對本發(fā)明進(jìn)行各種改變、置換或修改。

雖然本發(fā)明已以數(shù)個較佳實施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作任意的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。