[发明专利]钴填充金属化的器件和方法

说明书

本发明涉及钴填充金属化的器件和方法。提供了通过钴填充金属化制造集成电路器件的器件和方法。一种方法例如包括：提供具有至少一个沟槽的中间半导体器件；在所述器件上形成至少一个半导体材料层；在第二层上沉积第一钴(Co)层；以及对所述器件执行退火回流工艺。还提供了中间半导体器件。中间半导体器件例如包括：形成在所述器件内的至少一个沟槽，所述沟槽具有底部和侧壁；设置在所述器件上的至少一个半导体材料层；设置在所述至少一个半导体材料层上的第一钴(Co)层，其中所述至少一个半导体材料层至少包括第一半导体材料和第二半导体材料。

技术领域

本公开涉及半导体器件以及制造半导体器件的方法，更具体地，涉及钴填充金属化的器件和方法。

背景技术

多个中段制程(MOL)层级已被设计为7NM节点，从而为片上系统(SOC)应用提供布线灵活性。接触层级，例如，TS、CA/CB和M0层级，构成需要被金属化的MOL接触层级。

随着互连接触尺寸缩小，其他间隙填充材料被认为是基于钨(W)的接触的替代物。基于钛(Ti)的衬里对于形成在TS层级的源极/漏极硅化物接触是必要的，并且该衬里用于吸收CA/CB/M0层级中的氧。还需要薄的原子层沉积(ALD)氮化钛(TiN)阻挡层来提高替代的间隙填充材料的粘附性。然而，RF物理气相沉积(PVD)Ti衬里沉积导致位于沟槽特征的顶部的悬突(overhang)，该悬突通常被称为面包条(bread loafing)，从而造成凹的轮廓，这对于间隙填充是具有挑战性的，并且造成在金属填充工艺期间形成的空隙。

发明内容

通过提供使用钴回流工艺的填充金属化的器件和方法来克服现有技术的缺点并提供附加的优点。在本公开的一个实施例中，一种方法例如包括：提供具有至少一个沟槽的中间半导体器件；在所述器件上形成至少一个半导体材料层；在所述形成的至少一个半导体材料层上沉积第一钴(Co)层；以及对所述器件执行退火回流工艺。

在另一个实施例中，提供了一种中间半导体器件，其例如包括：形成在所述器件内的至少一个沟槽，所述沟槽具有底表面和侧壁；设置在所述器件上的至少一个半导体材料层；以及设置在所述至少一个半导体材料层上的第一钴(Co)层，其中所述至少一个半导体材料层至少包括第一半导体材料和第二半导体材料。

通过本公开的原理实现附加的特征和优点。本公开的其他实施例在此被详细描述，并且被认为是所要求保护的公开的一部分。

附图说明

本发明的一个或多个方面作为说明书结尾处的权利要求中的示例而被特别指出并且明确地要求保护。当结合附图阅读以下详细描述时，本发明的前述及其它目的、特征和优点是显而易见的，其中：

图1是根据本公开的实施例的形成中间半导体结构的方法的流程图；

图2示出了根据本公开的实施例的中间半导体结构的一个实施例的横截面正视图；

图3A示出了在沉积第一半导体材料层之后的图2的结构；

图3B示出了在沉积第二半导体材料层之后的图3A的结构；

图4示出了在沉积第一钴层之后的图3B的结构；

图5示出了在执行氩退火回流工艺之后的图4的结构；

图6示出了在第一钴层中的至少一部分的氧化之后的图5的结构；

图7示出了在去除被氧化的钴之后的图6的结构；

图8示出了在自底向上填充工艺期间的图7的结构；

图9示出了在用钴填充沟槽以及平面化之后的图8的结构；

图10示出根据本公开的实施例的在沉积钴层之后的中间半导体结构的横截面正视图；以及

图11示出了在氩退火回流工艺之后的图10的结构。