形成半导体结构的方法与流程

1.本揭露是关于一种形成半导体结构的方法。


背景技术：

2.在高性能集成电路中，静态随机存取记忆体(static random access memory，sram)装置由于具有很高的存取速度以及与制程及供应电压的相容性，已被用作晶载记忆体。sram装置包括使用金属氧化物半导体(metal oxide semiconductor，mos)场效晶体管实施的单个sram单元阵列。在sram单元中，对接触点用于将一或多个晶体管连接至第一金属互连层。对接触点是大触点，使得一或多个栅极能够连接至一或多个主动区(即，源极/漏极结构)，而无需使用水平金属互连层。sram单元的大小可通过使用单一对接触点连接至栅极及主动区来减小。


技术实现要素：

3.根据本揭露的一些实施例中，一种形成半导体结构的方法包含：在基板的主动区上方形成栅极结构；在栅极结构的多个相对侧上的主动区的多个部分上方形成磊晶层，磊晶层包含第一导电类型的多个第一掺杂剂；将包含臭氧及去离子水的清洗溶液应用至磊晶层，从而在磊晶层上形成氧化层；在氧化层及栅极结构上方形成经图案化光阻剂层，经图案化光阻剂层曝光氧化层的一部分；在磊晶层的未被经图案化光阻剂层覆盖的部分中形成触点区，触点区包含与第一导电类型相反的第二导电类型的多个第二掺杂剂；及形成上覆触点区的触点。
4.根据本揭露的一些实施例中，一种形成半导体结构的方法包含：形成第一晶体管，第一晶体管包含第一栅极结构及在第一栅极结构的多个相对侧上的第一源极/漏极结构；形成第二晶体管，第二晶体管包含第二栅极结构及在第二栅极结构的多个相对侧上的第二源极/漏极结构；使用包含臭氧及去离子水的清洗溶液清洗第一源极/漏极结构及第二源极/漏极结构的多个表面，清洗在第一源极/漏极结构的表面上形成第一氧化层，及在第二源极/漏极结构的表面上形成第二氧化层；形成经图案化光阻剂层以曝光相邻于第二栅极结构的第一源极/漏极结构的一部分及相邻于第一栅极结构的二源极/漏极结构的一部分；将多个掺杂剂植入第一源极/漏极结构的经曝光部分中及第二源极/漏极结构的经曝光部分中以在第一源极/漏极结构中形成第一对接触点区，及在第二源极/漏极结构中形成第二对接触点区；及形成接触第一对接触点区及第二栅极结构的第一对接触点，及接触第二对接触点区及第一栅极结构的第二对接触点。
5.根据本揭露的一些实施例中，一种形成半导体结构的方法包含：在基板上形成第一主动区及第二主动区；形成在第一主动区上方延伸的第一栅极结构及在第二主动区上方延伸的第二栅极结构，第一栅极结构及第二栅极结构中的各者包含牺牲栅极堆叠及在牺牲栅极堆叠的多个侧壁上的多个栅极间隔物；在第一主动区的未被第一栅极结构覆盖的多个部分上形成第一源极/漏极结构，及在第二主动区的未被第二栅极结构覆盖的多个部分上
形成第二源极/漏极结构；将包含臭氧及去离子水的清洗溶液应用至第一源极/漏极结构及第二源极/漏极结构的多个表面，清洗在第一源极/漏极结构的表面上形成第一氧化层，及在第二源极/漏极结构的表面上形成第二氧化层；形成经图案化光阻剂层以曝光近接于第二栅极结构的第一源极/漏极结构的一部分及近接于第一栅极结构的第二源极/漏极结构的一部分；在第一源极/漏极结构的经曝光部分中形成第一对接触点区，及在第二源极/漏极结构的经曝光部分中形成第二对接触点区，第一对接触点区及第二对接触点区包含具有与第一源极/漏极结构及第二源极/漏极结构中的多个掺杂剂相反的导电类型的多个掺杂剂；在基板上方沉积第一介电层以围绕第一栅极结构及第二栅极结构；形成功能栅极堆叠以替换第一栅极结构及第二栅极结构中的各者中的牺牲栅极堆叠；在第一介电层与第一栅极结构及第二栅极结构上方沉积第二介电层；及在第一介电层及第二介电层内形成第一对接触点及第二对接触点，第一对接触点将第一对接触点区连接至第二栅极结构，及第二对接触点将第二对接触点区连接至第一栅极结构。
附图说明
6.本揭露的态样将在结合附图阅读时自以下详细描述最佳地了解。应注意，根据行业中的标准惯例，各种特征未按比例绘制。实际上，各种特征的尺寸可为了论述清楚经任意地增大或减小。
7.图1是根据一些实施例的用于使用对接触点耦合晶体管的半导体装置配置；
8.图2是根据一些实施例的制造半导体结构的方法的流程图；
9.图3a至图11b是根据一些实施例的图2的方法的各种阶段中的半导体结构的各种视图。
10.【符号说明】
11.100:半导体装置配置
12.102:主动区
13.102a:源极/漏极结构
14.102b:对接触点区
15.104:栅极结构
16.110:对接触点
17.200:方法
18.202:操作
19.204:操作
20.206:操作
21.208:操作
22.210:操作
23.212:操作
24.214:操作
25.216:操作
26.218:操作
27.302:基板
28.302b:基部
29.308:隔离结构
30.312:第一主动区
31.314:第二主动区
32.316:第三主动区
33.318:第四主动区
34.322:栅极结构
35.324:栅极结构
36.326:栅极结构
37.328:栅极结构
38.332:栅极电介质
39.334:栅电极
40.336:栅极帽
41.338:栅极间隔物
42.342:源极/漏极结构
43.342c:源极/漏极触点区
44.344:源极/漏极结构
45.344b:对接触点区
46.344c:源极/漏极触点区
47.346:源极/漏极结构
48.346b:对接触点区
49.346c:源极/漏极触点区
50.348:源极/漏极结构
51.348c:源极/漏极触点区
52.352:氧化层
53.354:氧化层
54.356:氧化层
55.358:氧化层
56.360:经图案化光阻剂层
57.364:ild层
58.372:栅极电介质
59.374:栅电极
60.380:触点级介电层
61.382:源极/漏极触点开口
62.384:对接触点开口
63.386:源极/漏极触点
64.388:对接触点
65.392:触点衬里
66.394:触点插塞
67.1100:半导体结构
68.b-b
′
:线
69.pd-1:第一下拉晶体管
70.pd-2:第二下拉晶体管
71.pg-1:第一通闸晶体管
72.pg-2:第二通闸晶体管
73.pu-1:第一上拉晶体管
74.pu-2:第二上拉晶体管
75.t1:第一晶体管
76.t2:第二晶体管
具体实施方式
77.以下揭示内容提供用于实施所提供标的物的不同特征的许多不同实施例、或实例。下文描述组件及配置的特定实例以简化本揭露。当然，这些仅为实例且非意欲为限制性的。举例而言，在以下描述中第一特征于第二特征上方或上的形成可包括第一及第二特征直接接触地形成的实施例，且亦可包括额外特征可形成于第一特征与第二特征之间使得第一特征及第二特征可不直接接触的实施例。此外，本揭露在各种实例中可重复参考数字及/或字母。此重复是出于简单及清楚的目的，且本身且不指明所论述的各种实施例及/或组态之间的关系。
78.此外，为了方便用于描述如诸图中图示的一个元件或特征与另一(多个)元件或(多个)特征的关系的描述，在本文中可使用空间相对术语，诸如“在
……
下面”、“在
……
之下”、“下部”、“在
……
之上”、“上部”及类似者。空间相对术语意欲涵盖除了诸图中所描绘的定向以外的装置在使用或操作时的不同定向。装置可另外定向(旋转90度或处于其他定向)，且本文中所使用的空间相对描述符可类似地加以相应解释。
79.在sram中，对接触点广泛用于将晶体管的源极/漏极结构连接至相邻晶体管的栅极结构。图1示出了根据一些实施例的使用这种对接触点110来耦合第一晶体管t1及第二晶体管t2的半导体装置配置100。第一晶体管t1及第二晶体管t2中的各者包括主动区102及在主动区102上方延伸的栅极结构104。对接触点110形成以与第一晶体管t1的栅极结构104及第二晶体管102的源极/漏极结构102a两者接触，且因此将第一晶体管t1电耦合至第二晶体管t2。
80.为了降低对接接触电阻，将掺杂剂植入源极/漏极结构102a的对接末端以形成对接触点区102b，在对接触点区102b上方形成对接触点110。因为对接触点区102b中的掺杂剂具有与晶体管t2的源极/漏极结构102a中的掺杂剂的导电类型相反的导电类型，在形成对接触点区102b的离子植入制程期间，需要用经图案化光阻剂遮蔽相邻于第一晶体管t1的栅极结构104的源极/漏极结构102a的一部分。经图案化光阻剂是通过将光阻剂层应用至基板上、经由光罩将光阻剂层曝光于辐射、然后通过使用显影剂蚀刻掉经曝光区或未曝光区中的一者而形成的。在应用光阻剂层之前，源极/漏极结构的表面经化学清洗以移除污染物。常用的清洗溶液是spm，其是h2so4及h2o2的混合溶液。spm具有很强的氧化能力，且可在源极/漏极结构102a的顶部上形成相对厚的氧化层。在光阻剂图案化制程中，厚氧化层倾向于
反射大量光，在经图案化光阻剂底部部分处的经图案化光阻剂的侧壁上形成槽口(即，底切)。在后续离子植入期间，掺杂剂可经由经图案化光阻剂的侧壁上的槽口植入源极/漏极结构的经遮蔽部分，导致对接触点110的泄漏。随着集成电路不断缩小比例，对接触点的泄漏成为一个重要的可靠性问题。因此，获得无槽口的光阻图案轮廓对于改善集成电路的可靠性至关重要。
81.因此，本揭露是关于有助于改善光阻图案轮廓的清洗方法。在一些实施例中，在形成sram单元的源极/漏极结构之后，用臭氧溶液而非常规spm清洗溶液来清洗源极/漏极结构。臭氧溶液减小了在源极/漏极结构上形成的原生氧化层的厚度，这有助于减小在光阻剂的图案化期间原生氧化层的反射程度。结果，防止了经图案化光阻剂的反射引起的槽口。消除经图案化光阻剂的反射引起的槽口有助于减少在sram单元中形成的对接触点泄漏。从而改善了装置的可靠性。尽管本揭露的清洗方法被描述为用于sram单元中的对接触点的形成，但应注意，当需要改善的经图案化光阻轮廓时，本揭露的清洗方法适用于任何半导体制造制程。
82.图2是根据本揭露的一些实施例的制造半导体结构(例如，sram单元)1100的方法200的流程图。图3a至图11b是根据一些实施例的方法200的各种阶段中的半导体结构1100的各种视图。下面参考图3a至图11b中的半导体结构1100以详细讨论方法200。在一些实施例中，在方法200之前、期间、及/或之后执行额外操作，或替换及/或消除所描述的一些操作。在一些实施例中，将额外特征添加至半导体结构1100中。在一些实施例中，替换或消除下面描述的一些特征。本领域的普通技术人员将理解，尽管一些实施例是用以特定次序执行的操作来讨论的，但这些操作可以另一逻辑次序执行。
83.参考图2，方法200包括操作202，其中根据一些实施例，栅极结构322、324、326、328形成在各自的主动区312、314、316、318上。图3a是栅极结构322、324、326、328形成在各自的主动区312、314、316、318上之后的半导体结构的俯视图。图3b是沿着线b-b
′
截取的图3a的半导体结构的横截面图。
84.参考图3a及图3b，提供了基板302。在一些实施例中，基板302是包括半导体材料或半导体材料堆叠的主体半导体基板，半导体材料，诸如举例而言，硅(si)、锗(ge)、硅锗(sige)、掺碳硅(si:c)、硅锗碳(sigec)；或iii-v化合物半导体，诸如举例而言，砷化镓(gaas)、磷化镓(gap)、磷化铟(inp)、砷化铟(inas)、锑化铟(insb)、磷砷化镓(gaasp)、砷化铟铝(alinas)、砷化镓铝(algaas)、砷化镓铟(gainas)、磷化铟镓(gainp)、或磷砷化镓铟(gainasp)。在一些实施例中，主体半导体基板包括单晶半导体材料，诸如举例而言，单晶硅。在一些实施例中，根据设计要求掺杂主体半导体基板。在一些实施例中，主体半导体基板掺杂有p型掺杂剂或n型掺杂剂。术语“p型”是指向本质半导体中添加杂质，从而产生价电子缺陷。示例性p型掺杂剂，即，p型杂质，包括但不限于硼、铝、镓、及铟。“n型”是指贡献自由电子至本质半导体的杂质的添加。示例性n型掺杂剂，即，n型杂质，包括但不限于锑、砷、及磷。若经掺杂，则在一些实施例中，基板302具有自1.0x10
14
原子/立方厘米至1.0x10
17
原子/立方厘米范围内的掺杂剂浓度，尽管掺杂剂浓度可更大或更小。
85.在一些实施例中，基板302是绝缘体上半导体(semiconductor-on-insulator，soi)基板，包括在绝缘体层(未示出)上形成的顶部半导体层。顶部半导体层包括上述半导体材料，诸如举例而言，si、ge、sige、si:c、sigec；或iii-v化合物半导体，包括gaas、gap、
inp、inas、insb、gaasp、alinas、algaas、gainas、gainp、或gainasp。绝缘体层是例如氧化硅层、或类似者。绝缘体层设定在基本基板上方，通常是硅或玻璃基板。
86.隔离结构308形成在基板302中以界定各种主动区。主动区包括第一主动区312、第二主动区314、第三主动区316、及第四主动区318。在一些实施例中，第一及第四主动区312、318用于形成n型晶体管，而第二及第三主动区314，316用于在sram单元中形成p型晶体管。在一些实施例中，主动区312、314、316、318是本质(即，无掺杂)半导体区。在一些实施例中，后续形成n型晶体管的第一主动区312及第四主动区318掺杂有p型掺杂剂，且后续形成p型晶体管的第二主动区314及第三主动区316掺杂有n型掺杂剂。在一些实施例中，主动区312、314、316、318是在基板302的上部部分形成的用于形成平面fet(未示出)的平面区。在一些其他实施例中，且如图3b中所示，主动区312、314、316、318是自基板302的基部302b凸起的用于形成finfet的半导体鳍片。在一些实施例中，半导体鳍片通过微影术及蚀刻形成。在一些实施例中，将光阻剂层(未示出)应用在基板302上且进行图案化以在基板302顶部提供经图案化光阻剂层。接着通过各向异性蚀刻将经图案化光阻剂层中的图案转移至基板302中以提供半导体鳍片。在一些实施例中，用于图案转移的蚀刻制程包括干式蚀刻，举例而言，反应性离子蚀刻(reactive ion etch，rie)、电浆蚀刻、离子束蚀刻或雷射剥蚀。在将图案转移至基板302中之后，利用诸如灰化的去阻剂制程来移除经图案化光阻剂层。在一些实施例中，使用诸如侧壁影像转移(sidewall image transfer，sit)或定向自组装(directional self-assembly，dsa)的其它方法来形成半导体鳍片。在又另一些实施例中，主动区312、314、316、318是半导体纳米片，诸如用于形成纳米导线fet的纳米导线(未示出)。
87.在一些实施例中，隔离结构308是浅沟槽隔离(shallow trench isolation，sti)结构。隔离结构308的形成包括在基板302中蚀刻沟槽(未示出)且用一或多种绝缘体材料(诸如二氧化硅、氮化硅、或氧氮化硅)填充沟槽。在一些实施例中，一或多个隔离结构308具有多层结构，包括热氧化物衬里及填充沟槽的氮化硅。在一些实施例中，通过在基板302上应用光阻剂层(未示出)、微影术图案化光阻剂层、及使用各向异性蚀刻(诸如rie或电浆蚀刻)将光阻剂层中的图案转移至基板302的上部部分来形成沟槽。接着使用例如化学气相沉积(chemical vapor deposition，cvd)、物理气相沉积(physical vapor deposition，pvd)、或原子层沉积(atomic layer deposition，ald)来沉积绝缘体材料以填充沟槽。接下来，执行化学机械平坦化(chemical mechanical planarization，cmp)制程来抛光多余的绝缘体材料且平坦化隔离结构308的顶表面。在一些实施例中，隔离结构308通过氧化或氮化基板302的部分来形成。在主动区312、314、316及318是半导体鳍片的实例中，绝缘体材料经回蚀以实体地曝光半导体鳍片的上部部分。在一些实施例中，可使用湿式蚀刻来蚀刻绝缘体材料，湿式蚀刻使用诸如稀氢氟酸的蚀刻化学品。因此，隔离结构308围绕半导体鳍片的底部部分。
88.栅极结构322、324、326、328形成在基板302上方。第一栅极结构322安置成跨主动区312、314延伸。第二栅极结构324安置成跨主动区316及318延伸。第三栅极结构326安置在主动区312上。第四栅极结构328安置在主动区318上。栅极结构322、324、326、328中的各者包括栅极堆叠及栅极堆叠的侧壁上的栅极间隔物338。在一些实施例中，栅极堆叠自下而上包括栅极电介质332、栅电极334、及栅极帽336。
89.在一些实施例中，通过在基板302上提供包括栅极介电层、栅电极层、及栅极帽层的栅极材料堆叠(未示出)、且微影术图案化栅极材料堆叠来形成栅极堆叠(332、334、336)。
90.在一些实施例中，栅极介电层在基板302上且包括介电材料，诸如举例而言，氧化硅、氮化硅、或氧氮化硅。在一些实施例中，栅极介电层包括具有大于氧化硅的介电常数的高k介电材料。示例性高k介电材料包括但不限于氧化铪(hfo2)、氧化锆(zro2)、氧化镧(la2o3)、氧化铝(al2o3)、氧化钛(tio2)、钛酸锶(srtio3)、铝酸镧(laalo3)、及氧化钇(y2o3)。在一些实施例中，栅极介电层利用沉积制程形成，诸如举例而言，cvd、电浆增强化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition，pecvd)、ald、或pvd。在一些实施例中，栅极介电层通过利用热氧化或氮化对主动区312、314、316、318的表面部分进行转化而形成。
91.栅电极层在栅极介电层上。在一些实施例中，栅电极层包括半导体材料，诸如多晶硅。在一些实施例中，栅电极层包括导电金属，诸如举例而言，钨(w)、铜(cu)、铝(al)、钴(co)、或其合金。在一些实施例中，栅电极层通过适合的沉积制程形成，诸如举例而言，cvd、pecvd、ald、或pvd。
92.栅极帽层在栅电极层上。在一些实施例中，栅极帽层包括介电材料，诸如举例而言，氧化硅、氮化硅、或氧氮化硅。在一些实施例中，利用沉积制程，诸如举例而言，cvd、pecvd、ald、或pvd形成栅极帽层。
93.在一些实施例中，栅极材料堆叠通过微影术及蚀刻进行图案化。举例而言，将光阻剂层(未示出)应用在栅极材料堆叠的最顶表面上方，且通过微影术曝光及显影来进行微影术图案化。通过至少一各向异性蚀刻将光阻剂层中的图案顺序转移至栅极材料堆叠中。各向异性蚀刻是例如rie的干式蚀刻、湿式蚀刻、或其组合。若未完全消耗，则在形成栅极材料堆叠之后的剩余光阻剂层通过例如灰化来移除。
94.在一些实施例中，栅极结构322、324、326、328是牺牲栅极结构，其中栅极堆叠(332、334、336)是牺牲栅极堆叠。牺牲栅极堆叠后来通过功能栅极堆叠替换。术语“牺牲栅极堆叠”在本揭露全文中用于表示用作后续形成的功能栅极堆叠的占位的材料堆叠。本文中使用的术语“功能栅极堆叠”是指用于经由电场控制半导体装置的输出电流(即，通道中的载子流)的永久栅极堆叠。
95.在形成栅极堆叠(332、334、336)之后，栅极间隔物338形成在栅极堆叠(332、334、336)的侧壁上。在一些实施例中，栅极间隔物338包括介电材料，诸如介电氧化物、介电氮化物、介电氧氮化物、或其组合。在一些实施例中，栅极间隔物338包括氮化硅。在一些实施例中，通过在栅极堆叠(332、334、336)及基板302的经曝光表面上沉积栅极间隔物材料层(未示出)且蚀刻栅极间隔物材料层以移除栅极间隔物材料层的水平部分来形成栅极间隔物338。在一些实施例中，栅极间隔物材料层通过适合的沉积制程提供，沉积制程包括，举例而言，cvd、pecvd或ald。栅极间隔物材料层的蚀刻通过例如rie的干式蚀刻来执行。栅极堆叠(332、334、336)的侧壁上的栅极间隔物材料层的剩余垂直部分构成栅极间隔物338。
96.参考图2，根据一些实施例，方法200包括操作204，其中源极/漏极结构342、344、346、348形成在各自的主动区312、314、316、318的未被栅极结构322、324、326、328覆盖的部分上。图4a是在各自的主动区312、314、316、318的未被栅极结构322、324、326、328占据的部分上形成源极/漏极结构342、344、346、348之后的图3a及图3b的半导体结构的俯视图。图4b
是沿着线b-b
′
截取的图4a的半导体结构的横截面图。
97.参考图4a及图4b，源极/漏极结构342、344、346、348包括：第一源极/漏极结构342，其形成在第一主动区312的未被第一栅极结构322及第三栅极结构326覆盖的部分上；第二源极/漏极结构344，其形成在第二主动区314的未被第一栅极结构322覆盖的部分上；第三源极/漏极结构346，其形成在第三主动区316的未被第二栅极结构324覆盖的部分上；及第四源极/漏极结构348，其形成在第四主动区318的未被第二栅极结构324及第四栅极结构328覆盖的部分上。这里，根据晶体管的布线，源极/漏极结构用作源极或漏极。
98.源极/漏极结构342、344、346、348是掺杂的半导体结构。在一些实施例中，源极/漏极结构342、344、346、348独立地包括半导体材料，诸如举例而言，si、sige、si:c、ge、或iii-v材料，诸如gaas、inp、gap、或gan。源极/漏极结构342、344、346、348含有适当导电类型的掺杂剂。举例而言，第一源极/漏极结构342及第四源极/漏极结构348可含有用于形成n型晶体管的n型掺杂剂，而第二源极/漏极结构344及第三源极/漏极结构346可含有用于形成sram单元的p型晶体管的p型掺杂剂。源极/漏极结构342、344、346、348中的掺杂浓度可是自约1
×
10
19
原子/立方厘米至约2
×
10
21
原子/立方厘米，尽管亦考虑较小或较大的掺杂浓度。
99.在一些实施例中，源极/漏极结构342、344、346、348是通过一或多个选择性磊晶生长制程形成的磊晶层。在选择性磊晶生长期间，经沉积半导体材料仅在经曝光半导体表面(诸如主动区312、314、316、318的表面)上生长，但不在介电表面(诸如隔离结构308、栅极帽336、及栅极间隔物338的表面)上生长。在一些实施例中，当主动区312、314、316、318是半导体鳍片时，经沉积半导体材料在半导体鳍片的侧壁及顶表面上生长。在一些实施例中，源极/漏极结构342、344、346、348通过分子束磊晶(molecular beam epitaxy，mbe)形成。
100.在一些实施例中，源极/漏极结构342、344、346、348在磊晶生长制程期间原位掺杂有适当导电类型、n型或p型的掺杂剂。在一些实施例中，源极/漏极结构342、344、346、348在利用例如离子植入的磊晶生长制程之后经掺杂(非原位)。举例而言，为了在主动区312及318中形成n型晶体管，诸如磷或砷的n型掺杂剂被植入主动区312及318上的经沉积半导体材料中，而主动区314及316被罩幕覆盖。类似地，为了在主动区314及316中形成p型晶体管，诸如硼或bf2的p型掺杂剂被植入主动区314及316上的经沉积半导体材料中，而主动区312及318被罩幕覆盖。
101.或者，在一些实施例中，源极/漏极结构342、344、346、348通过将适当类型的掺杂剂植入相应主动区312、314、316、318的未被栅极结构322、324、326、328覆盖的部分中而形成。
102.在一些实施例中，在形成源极/漏极结构342、344、346、348及/或在后续掺杂制程之后，源极/漏极结构342、344、346、348进一步曝光于退火制程以启动源极/漏极结构342、344、346、348中的掺杂剂。在一些实施例中，源极/漏极结构342、344、346、348中的掺杂剂通过包括快速热退火制程、雷射退火制程、或炉退火制程的热退火制程启动。在一些实施例中，源极/漏极结构342、344、346、348中的掺杂剂扩散至下伏相应主动区312、314、316、318中，以掺杂相应主动区312、314、316、318的表面部分。
103.因此形成了用于sram单元的各种晶体管。这些晶体管包括用于构造sram单元的第一反向器的第一上拉晶体管pu-1及第一下拉晶体管pd-1、用于构造sram单元的第二反向器的第二上拉晶体管pu-2及第二下拉晶体管pd-2、以及第一通闸晶体管pg-1及第二通闸晶体
管pg-2。
104.第一上拉晶体管pu-1包括主动区314的一部分上方的栅极结构322的第一部分及栅极结构322的第一部分的相对侧上的源极/漏极结构344。第二上拉晶体管pu-2包括主动区316的一部分上方的栅极结构324的第一部分及栅极结构324的第一部分的相对侧上的源极/漏极结构346。
105.第一下拉晶体管pd-1包括主动区312的第一部分上方的栅极结构322的第二部分及栅极结构322的第二部分的相对侧上的源极/漏极结构342。第二下拉晶体管pd-2包括主动区318的第一部分上方的栅极结构324的第二部分及栅极结构324的第二部分的相对侧上的源极/漏极结构348。因此，第一下拉晶体管pd-1及第一上拉晶体管pu-1共享公共栅极结构(即，栅极结构322)，而第二下拉晶体管pd-2及第二上拉晶体管pu-2共享公共栅极结构(即，栅极结构324)。
106.第一通闸晶体管pg-1包括主动区312的第二部分上方的栅极结构326及栅极结构326的相对侧上的源极/漏极结构342。在一些实施例中，第一通闸晶体管pg-1及第一下拉晶体管pd-1共享位于栅极结构322与326之间的公共源极/漏极结构342。第二通闸晶体管pg-2包括主动区318的第二部分上方的栅极结构328及栅极结构328的相对侧上的源极/漏极结构348。在一些实施例中，第二通闸晶体管pg-2及第二下拉晶体管pd-2共享位于栅极结构324与328之间的公共源极/漏极结构348。
107.参考图2，方法200进行至操作206，其中根据一些实施例，执行湿法清洗制程以移除源极/漏极结构342、344、346、348中的污染物。图5a是在清洗制程之后的图4a及图4b的半导体结构的俯视图。图5b是沿着线b-b
′
截取的图5a的半导体结构的横截面图。
108.在一些实施例中，将包含臭氧(o3)及去离子水(deionized water，diw)的清洗溶液应用至源极/漏极结构342、344、346、348以清洗源极/漏极结构342、344、346、348的表面，从而自源极/漏极结构342、344、346、348的表面移除任何污染物。在一些实施例中，清洗溶液基本上由臭氧及diw组成。清洗溶液中的臭氧浓度可是自约20百万分数(parts per million，ppm)至约70ppm。在一些实施例中，臭氧溶液中的臭氧浓度为约50ppm。若臭氧浓度过低，则源极/漏极结构可能无法充分清洗污染物。若臭氧浓度过高，则由源极/漏极结构的臭氧氧化形成的氧化层的厚度过大，这导致在经图案化光阻剂的侧壁上形成槽口。臭氧湿法清洗制程在约15℃至约40℃的温度范围内进行。在一些实施例中，在室温(例如，约25℃)下执行臭氧湿法清洗制程。若清洗温度过低，则可能无法充分清洗源极/漏极结构中的污染物。若清洗温度过高，则由源极/漏极结构的臭氧氧化形成的氧化层的厚度过大，这导致在经图案化光阻剂的侧壁上形成槽口。清洗时间可控制在约5秒至约20秒。在一些实施例中，臭氧湿法清洗制程进行约10秒。若清洗时间过短，则可能无法充分清洗源极/漏极结构中的污染物。若清洗时间过长，则由源极/漏极结构的臭氧氧化形成的氧化层的厚度过大，这导致在经图案化光阻剂的侧壁上形成槽口。在清洗制程中，臭氧溶液可喷涂在源极/漏极结构342、344、346、348的表面上。或者，源极/漏极结构342、344、346、348的表面可通过将图5a及图5b的半导体结构浸入含有臭氧溶液的容器中而与臭氧溶液接触。
109.使用含臭氧的溶液清洗源极/漏极结构342、344、346、348的表面亦氧化了源极/漏极结构342、344、346、348的表面，在各自的源极/漏极结构342、344、346、348上形成氧化层352、354、356、358。在源极/漏极结构342、344、346、348包括sige的情况下，氧化层352、354、
356、358包括氧化硅。所形成的氧化层352、354、356、358的厚度可是自约0.1埃(angstrom，)至约在一些实施例中，氧化层352、354、356、358的厚度为约若氧化层的厚度过大，则可在经图案化光阻剂中引起反射槽口。
110.与在相对较高的约90℃的温度下使用包括硫酸(h2so4)及过氧化氢(h2o2)的硫酸盐/过氧化物混合物(sulphate/peroxide mixture，spm)的常规清洗制程相比，低温臭氧清洗制程有助于形成厚度小于由spm清洗制程形成的氧化层的厚度的一半的氧化层。相对较薄的氧化层使得在后续光阻剂图案化制程期间较少的光被反射。因此，臭氧清洗制程有助于防止在与氧化层的介面处的经图案化光阻剂的侧壁上形成颈缩。
111.参考图2，方法200进行至操作208，根据一些实施例，其中对接触点区344b、346b形成在各自的源极/漏极结构344、346的对接末端中。图6a是在各自的源极/漏极结构344、346的对接末端中形成对接触点区344b、346b之后的图5a及图5b的半导体结构的俯视图。图6b是沿着线b-b
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截取的图6a的半导体结构的横截面图。
112.参考图6a及图6b，形成经图案化光阻剂层360以覆盖源极/漏极结构344、346的相邻于各自的栅极结构322、324的部分，同时曝光源极/漏极结构344、346的远离各自的栅极结构322、324的部分。经图案化光阻剂层360通过在基板302上方应用光阻剂层(未示出)、将光阻剂层曝光于具有预定图案的光、执行曝光后烘烤、及显影光阻剂而形成。因为氧化层354、356被制成具有薄的厚度，所以薄氧化物减少在光阻剂的曝光期间的光散射及反射，从而消除或最小化光阻剂的底部处的反射引起的槽口的形成。经图案化光阻剂层360的所得侧壁轮廓基本是直的、均匀的且没有颈缩或槽口组态。
113.随后，使用经图案化光阻剂层360作为离子植入罩幕，将掺杂剂植入源极/漏极结构344、346的经曝光部分，在源极/漏极结构344中形成对接触点区344b，及在源极/漏极结构346中形成对接触点区346b。植入的掺杂剂具有不同于源极/漏极结构344、346中掺杂剂的导电性。举例而言，当源极/漏极结构344、346掺杂有p型掺杂剂时，n型掺杂剂被植入源极/漏极结构344、346的经曝光部分中，且反之亦然。由于经图案化光阻剂层360没有颈缩缺陷，因此消除了掺杂剂经由槽口被植入源极/漏极结构344、346的通过经图案化光阻剂层360覆盖的部分中的风险。结果，各个对接触点区344b、346b与相应源极/漏极结构344、346形成尖锐、突陡接面。
114.在离子植入之后，通过例如灰化移除经图案化光阻剂层360。
115.在一些实施例中，使用例如spm的湿式清洗制程来移除经图案化光阻剂层360的残余物。在一些实施例中，清洗制程亦移除氧化层352、354、356、358。源极/漏极结构342、344、346、及348的表面经实体曝光(未示出)。在其它实施例中，氧化层352、354、356、358在光阻剂清洗制程之后保留在结构中。
116.参考图2，在栅极堆叠(332、334、336)是牺牲栅极堆叠的情况下，方法200进行至操作210。在操作210中，根据一些实施例，在基板302上沉积层间电介质(interlevel dielectric，ild)层364。图7a是在基板302上方形成ild层364之后的图6a及图6b的半导体结构的俯视图。图7b是沿着线b-b
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截取的图7a的半导体结构的横截面图。
117.参考图7a及图7b，ild层364沉积在基板302上方，围绕栅极结构322、324、326及328。ild层364填充栅极结构322、324、326及328之间的缝隙。在一些实施例中，ild层364包括氧化硅。或者，在一些实施例中，ild层364包括具有小于4的介电常数(k)的低k介电材料。
在一些实施例中，低k介电材料具有自约1.2至约3.5的介电常数。在一些实施例中，ild层364包括四乙氧基硅烷(tetraethylorthosilicate，teos)氧化物、无掺杂硅玻璃或掺杂硅玻璃，诸如硼磷硅玻璃(borophosphosilicate glass，bpsg)、氟硅玻璃(fluorosilica glass，fsg)、磷硅玻璃(phosphosilicate glass，psg)、硼硅玻璃(boron doped silicon glass，bsg)、及/或其他适合的介电材料。在一些实施例中，ild层364通过cvd、pecvd、pvd或旋涂沉积。在一些实施例中，ild层364经沉积以在栅极结构322、324、326及328的最顶表面(例如，栅极帽336的顶表面)之上具有顶表面。ild层364随后经平坦化，举例而言，通过cmp及/或使用栅极帽336作为抛光及/或蚀刻终止的凹槽蚀刻。在平坦化之后，ild层364具有与栅极结构322、324、326及328的最顶表面共面的表面。
118.参考图2，方法200进行至操作212，其中根据一些实施例，用功能栅极堆叠(372、374)替换栅极堆叠(332、334、336)。图8a是用功能栅极堆叠(372、374)替换栅极堆叠(332、334、336)之后的图7a及图7b的半导体结构的俯视图。图8b是沿着线b-b
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截取的图8a的半导体结构的横截面图。
119.参考图8a及图8b，功能栅极堆叠(372、374)中的各者包括u形栅极电介质372及被栅极电介质372围绕的栅电极374。在一些实施例中，栅极电介质372包括具有大于氧化硅的介电常数的高k介电材料。示例性高k介电材料包括但不限于hfo2、zro2、la2o3、al2o3、tio2、srtio3、laalo3、及y2o3。在一些实施例中，形成包含不同栅极介电材料(例如，氧化硅)及高k栅极介电材料的多层栅极介电结构。在一些实施例中，栅电极374包括导电金属，诸如w、cu、al、co、或其合金。
120.为了形成功能栅极堆叠(372、374)，首先移除栅极堆叠(332、334、336)以提供栅极腔(未示出)。栅极堆叠(332、334、336)的各种组件可通过至少一蚀刻选择性地移除至主动区312、314、316及318、栅极间隔物338、以及ild层364。至少一蚀刻可是湿式化学蚀刻(诸如氨蚀刻)或干式蚀刻(诸如rie)。各个栅极腔占据自其中移除相应栅极堆叠(332、334、336)的体积，且通过栅极间隔物338的内侧壁侧向约束。
121.随后，共形介电层(未示出)沉积在栅极腔的底表面及侧壁以及ild层364的顶表面上。在一些实施例中，栅极介电层通过例如cvd或ald沉积。接着在栅极介电层上沉积栅电极层(未示出)以填充栅极腔的剩余体积。在一些实施例中，栅电极层通过例如cvd、pecvd、或ald沉积。执行平坦化制程(诸如cmp)以自ild层364的顶表面移除栅电极层及栅极介电层的部分。各个栅极腔内的栅电极层的剩余部分构成栅电极374，且各个栅极腔内的栅极介电层的剩余部分构成栅极电介质372。
122.在一些实施例中，当栅极结构322、324、326、328中的栅极堆叠(332、334、336)是功能栅极堆叠时，省略操作212及214。
123.参考图2，方法200进行至操作214，根据一些实施例，其中触点级介电层380沉积在ild层364及栅极结构322、324、326及328上。图9a是在ild层364及栅极结构322、324、326及328上形成触点级介电层380之后的图8a及图8b的半导体结构的俯视图。图9b是沿着线b-b
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截取的图9a的半导体结构的横截面图。
124.在一些实施例中，触点级介电层380包括介电材料，诸如举例而言，二氧化硅、teos、无掺杂硅玻璃、或掺杂硅玻璃，诸如bpsg、fsg、psg、或bsg。在一些实施例中，触点级介电层380包括相同于ild层364的介电材料的介电材料。在一些实施例中，触点级介电层380
包括不同于ild层364的介电材料的介电材料。在一些实施例中，举例而言，使用cvd、pecvd、pvd、或旋涂来沉积触点级介电层380。在一些实施例中，若触点级介电层380非自平坦化的，则触点级介电层380的顶表面例如通过cmp进行平坦化。触点级介电层380的经平坦化顶表面位于栅极结构322、324、326及328的最顶表面之上。
125.参考图2，方法200进行至操作216，根据一些实施例，其中在触点级介电层380及ild层364中形成各种触点开口382、384。图10a是在触点级介电层380及ild层364中形成各种触点开口382、384之后的图9a及图9b的半导体结构的俯视图。图10b是沿着线b-b
′
截取的图10a的半导体结构的横截面图。
126.参考图10a及图10b，源极/漏极触点开口382形成为延伸穿过触点级介电层380、ild层364及氧化层352、354、356、358(若存在)，其中各者曝光源极/漏极触点区342c、344c、346c、348c的一部分。对接触点开口384形成为延伸穿过触点级介电层380、ild层364及氧化层356、356(若存在)，其中各者曝光上拉晶体管pu-1、pu-2中的一者的对接触点区344b或346b的一部分及相邻栅极结构(例如，栅极结构322或324)的栅电极374的一部分。
127.在一些实施例中，使用微影术蚀刻制程形成各种触点开口382、384。在一些实施例中，形成触点开口382、384包括使用一或多个蚀刻制程，诸如湿式蚀刻、诸如rie或电浆蚀刻的干式蚀刻、或其组合。在一些实施例中，形成触点开口382、384包括使用一或多种蚀刻剂材料。在一些实施例中，形成触点开口382、384包括使用cl2、sf6、hbr、hcl、cf4、chf3、c2f6、c4f8、或其他类似蚀刻剂材料中的一或多种。在一些实施例中，罩幕层(未示出)首先沉积在触点级介电层380上方且经微影术图案化以在其中形成开口。开口曝光触点级介电层380的部分，其中形成触点开口382、384。在一些实施例中，罩幕层是光阻剂层或结合硬罩幕层(多个)的光阻剂层。罩幕层中的图案经由触点级介电层380及ild层364转移以在其中界定触点开口382、384。随后，例如使用基于氧的电浆蚀刻来移除经图案化罩幕层。
128.参考图2，方法200进入操作218，其中根据一些实施例，形成包括源极/漏极触点386及对接触点388的各种触点。图11a是在形成源极/漏极触点386及对接触点388之后的图10a及图10b的半导体结构的俯视图。图11b是沿着线b-b
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截取的图11a的半导体结构的横截面图。
129.参考图11a及图11b，源极/漏极触点386形成在源极/漏极触点开口382中。源极/漏极触点386与各自的源极/漏极触点区342c、344c、346c、348c直接接触，从而提供电连接至用于sram单元中的晶体管pu-1、pu-2、pd-1、pd-2、pg-1及pg-2的各自的源极/漏极结构342、344、346、348。对接触点388形成在对接触点开口384中。对接触点388与各自的对接触点区344b、346b以及各自的栅极结构322、324的栅电极374直接接触。对接触点388在各自的对接触点区344b、346b与sram单元中的晶体管pu-1、pd-1、pu-2及pd-2的栅极结构322、324之间形成交叉耦合连接。一个对接触点388将晶体管pu-1的源极/漏极结构344耦合至晶体管pu-2及pd2的栅极结构324，而另一对接触点388将晶体管pu-2的源极/漏极结构346耦合至晶体管pu-1及pd-1的栅极结构322。
130.源极/漏极触点386及对接触点388中的各者包括触点衬里392及由触点衬里392围绕的触点插塞394。在一些实施例中，触点衬里392包括ti、ta、tin、tan、或其组合。在一些实施例中，触点插塞394包括导电材料，诸如举例而言，w、al、cu、或其合金。
131.在一些实施例中，通过首先沿着触点开口382、384的侧壁及底表面以及触点级介
电层380的顶表面沉积触点衬里层(未示出)来形成各种触点386、388。在一些实施例中，使用诸如cvd或ald的共形沉积制程沉积触点衬里层。导电接触材料层(未示出)随后沉积在触点衬里层上以填充触点开口382、384。在一些实施例中，导电接触材料层使用cvd、pvd、电镀、或其他适合的沉积制程沉积。使用诸如cmp的平坦化制程移除位于触点级介电层380的顶表面之上的导电接触材料层及触点衬里层的部分。触点开口382、384中的各者内的触点衬里层的剩余部分构成触点衬里392，而触点开口382、384中的各者内的导电接触材料层的剩余部分构成触点插塞394。
132.由于本揭露中利用的臭氧湿法清洗方法有助于形成具有经改善轮廓(轮廓在经图案化光阻剂层360的侧壁上没有槽口)的经图案化光阻剂，消除了在形成对接触点区344c、346c的植入制程期间，掺杂剂经由槽口被植入源极/漏极结构344、346的通过经图案化光阻剂层360遮蔽的部分中的风险。结果，避免了对接触点388的泄漏，从而改善了装置稳定性。
133.本说明书的一个态样是关于形成半导体结构的方法。方法包括在基板的主动区上方形成栅极结构。方法进一步包括在栅极结构的相对侧上的主动区的部分上方形成磊晶层，磊晶层包含第一导电类型的第一掺杂剂。方法进一步包括将包含臭氧及去离子水的清洗溶液应用至磊晶层，从而在磊晶层上形成氧化层。方法进一步包括在氧化层及栅极结构上方形成经图案化光阻剂层，经图案化光阻剂层曝光氧化层的一部分。方法进一步包括在磊晶层的未被经图案化光阻剂层覆盖的部分中形成触点区，触点区包含与第一导电类型相反的第二导电类型的第二掺杂剂。方法进一步包括形成上覆触点区的触点。
134.在本揭露一或多个实施方式中，上述的经图案化光阻剂层的多个侧壁在经图案化光阻剂层的底部部分处没有槽口。
135.在本揭露一或多个实施方式中，上述的第一掺杂剂是p型掺杂剂，及第二掺杂剂是n型掺杂剂。
136.在本揭露一或多个实施方式中，上述的氧化层具有自约至约范围的厚度。
137.在本揭露一或多个实施方式中，上述的清洗溶液具有自约20ppm至约70ppm范围的臭氧浓度。
138.在本揭露一或多个实施方式中，上述的清洗溶液在自约15℃至约40℃的温度下应用。
139.在本揭露一或多个实施方式中，上述的磊晶层包含硅锗。
140.在本揭露一或多个实施方式中，上述形成触点区的步骤包含：使用经图案化光阻剂层作为离子植入罩幕将第二掺杂剂植入磊晶层的未被经图案化光阻剂层覆盖的部分中。
141.在本揭露一或多个实施方式中，上述的清洗溶液基本上由臭氧及去离子水组成。
142.在本揭露一或多个实施方式中，上述形成触点的步骤包含：在氧化层及栅极结构上方沉积至少一介电层；蚀刻至少一介电层及氧化层以形成触点开口，触点开口曝光触点区；及在触点开口中形成触点。
143.本说明书的另一态样是关于形成半导体结构的方法。方法包括形成第一晶体管，第一晶体管包含第一栅极结构及在第一栅极结构的相对侧上的第一源极/漏极结构。方法进一步包括形成第二晶体管，第二晶体管包含第二栅极结构及在第二栅极结构的相对侧上的第二源极/漏极结构。方法进一步包括使用包含臭氧及去离子水的清洗溶液清洗第一源
极/漏极结构及第二源极/漏极结构的表面，清洗在第一源极/漏极结构的表面上形成第一氧化层，且在第二源极/漏极结构的表面上形成第二氧化层。方法进一步包括形成经图案化光阻剂层以曝光相邻于第二栅极结构的第一源极/漏极结构的一部分及相邻于第一栅极结构的第二源极/漏极结构的一部分。方法进一步包括将掺杂剂植入第一源极/漏极结构的经曝光部分及第二源极/漏极结构的经曝光部分以在第一源极/漏极结构中形成第一对接触点区，及在第二源极/漏极结构中形成第二对接触点区。方法进一步包括形成接触第一对接触点区及第二栅极结构的第一对接触点，及接触第二对接触点区及第一栅极结构的第二对接触点。
144.在本揭露一或多个实施方式中，上述的第一氧化层及第二氧化层独立地具有在自约至约范围内的厚度。
145.在本揭露一或多个实施方式中，上述的清洗溶液具有自约20ppm至约70ppm范围的臭氧浓度。
146.在本揭露一或多个实施方式中，上述的清洗溶液在约15℃至约40℃的温度下应用。
147.在本揭露一或多个实施方式中，上述的第一源极/漏极结构包含第一半导体材料，第一氧化层包含第一半导体材料的氧化物。
148.在本揭露一或多个实施方式中，上述的第二源极/漏极结构包含第二半导体材料，第一氧化层包含第二半导体材料的氧化物。
149.在本揭露一或多个实施方式中，上述的第一源极/漏极结构及第二源极/漏极结构包含第一导电类型的多个掺杂剂，且第一对接触点区及第二对接触点区包含与第一导电类型相反的第二导电类型的掺杂剂。
150.在本揭露一或多个实施方式中，上述形成经图案化光阻剂层的步骤包含：在第一源极/漏极结构及第二源极/漏极结构以及第一栅极结构及第二栅极结构上方沉积光阻剂层；将光阻剂层曝光于预定图案；及显影光阻剂层以形成经图案化光阻剂层，其中经图案化光阻剂层的相邻于第一源极/漏极结构及第二源极/漏极结构的多个侧壁没有槽口。
151.本说明书的又另一态样是关于形成半导体结构的方法。方法包括在基板上形成第一主动区及第二主动区。方法进一步包括形成在第一主动区上方延伸的第一栅极结构及在第二主动区上方延伸的第二栅极结构。第一及第二栅极堆叠中的各者包括牺牲栅极堆叠及在牺牲栅极堆叠的侧壁上的栅极间隔物。方法进一步包括在第一主动区的未被第一栅极结构覆盖的部分上形成第一源极/漏极结构，及在第二主动区的未被第二栅极结构覆盖的部分上形成第二源极/漏极结构。方法进一步包括将包含臭氧及去离子水的清洗溶液应用至第一及第二源极/漏极结构的表面。清洗在第一源极/漏极结构的表面上形成第一氧化层，在第二源极/漏极结构的表面上形成第二氧化层。方法进一步包括形成经图案化光阻剂层以曝光近接于第二栅极结构的第一源极/漏极结构的一部分及近接于第一栅极结构的第二源极/漏极结构的一部分。方法进一步包括在第一源极/漏极结构的经曝光部分中形成第一对接触点区及在第二源极/漏极结构的经曝光部分中形成第二对接触点区，第一及第二对接触点区包含具有与第一及第二源极/漏极结构中的掺杂剂相反的导电类型的掺杂剂。方法进一步包括在基板上方沉积第一介电层以围绕第一及第二栅极结构。方法进一步包括形成功能栅极堆叠以替换第一及第二栅极结构中的各者中的牺牲栅极堆叠。方法进一步包括
在第一介电层以及第一及第二栅极结构上方沉积第二介电层。方法进一步包括在第一介电层及第二介电层内形成第一对接触点及第二对接触点，第一对接触点将第一对接触点区连接至第二栅极结构，及第二对接触点将第二对接触点区连接至第一栅极结构。
152.在本揭露一或多个实施方式中，上述的方法进一步包含：移除经图案化光阻剂层，其中移除经图案化光阻剂层移除了第一氧化层及第二氧化层。
153.前述内容概述若干实施例的特征，使得熟悉此项技术者可更佳地理解本揭露的态样。熟悉此项技术者应了解，其可易于使用本揭露作为用于设计或修改用于实施本文中引入的实施例的相同目的及/或达成相同优势的其他制程及结构的基础。熟悉此项技术者亦应认识至，此类、及类似者效构造且不偏离本揭露的精神及范畴，且此类、及类似者效构造可在本文中进行各种改变、取代及替代而不偏离本揭露的精神及范畴。