[发明专利]形成金属接触窗口的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种形成金属接触窗口的方法，并且更具体地，涉及一种形成金属接触窗口方法，其中金属接触窗口的宽度小于光刻限定窗口的最小特征尺寸。

背景技术

金属氧化物半导体(MOS)晶体管是一种已知的半导体器件，其能够实现为n沟道(NMOS)器件或p沟道(PMOS)器件。MOS晶体管具有由沟道隔开的间隔的源极区域和漏极区域，还具有位于沟道上方的栅极。栅极介电层将栅极与沟道隔离。金属栅极MOS晶体管是利用金属栅极和高介电常数(high-k)的栅极介电层的MOS晶体管类型。

金属栅极MOS晶体管连接到金属互连结构，该结构电气连接MOS晶体管以形成电气电路。金属互连结构包括金属迹线层和金属通孔，其中，隔离材料层将金属迹线层彼此电气隔离，而且金属通孔延伸穿过隔离材料层以电气连接相邻的金属迹线层。

金属互连结构还包括金属触点，其延伸穿过底部隔离材料层以形成到MOS晶体管的源极区域和漏极区域的电气连接。金属触点形成在金属接触窗口中，所述接触窗口延伸穿过底部隔离材料层以暴露源极区域和漏极区域。

常规地，通过在底部隔离层上形成图案化光刻胶层来制造金属接触窗口，其中底部隔离层接触并位于源极区域和漏极区域上方。一旦已经形成图案化光刻胶层，则刻蚀底部隔离层直到暴露源极区域和漏极区域。

所述刻蚀形成源极金属接触窗口和漏极金属接触窗口，源极金属接触窗口暴露源极区域，漏极金属接触窗口暴露漏极区域。随后，移除图案化光刻胶层。在此之后，在源极区域和漏极区域上形成硅化物渗层，接着形成金属触点，其位于源极金属接触窗口和漏极金属接触窗口中并接触源极硅化物渗层和漏极硅化物渗层以及底部隔离层。

因此，在常规方法中，源极金属接触窗口和漏极金属接触窗口的宽度由图案化光刻胶层中的窗口宽度确定。结果，源级金属接触窗口和漏极金属接触窗口的最小宽度由最小特征尺寸确定，其中最小特征尺寸能够利用充分的控制被光刻地印刷。

最小特征尺寸具有两个基本限制：能够投影到晶片上的最小图像和利用该图像的光刻胶的分辨能力。能够投影到晶片上的最小图像由成像光的波长和投影透镜的数值孔径确定。光刻胶的分辨能力部分由投影到晶片上的图像的形状确定。

例如，当长的平行线投影到晶片上时，与正方形或圆形投影到晶片上时相比，光刻胶具有沿着线的纵向边缘的更高的分辨能力。结果，与正方形或圆形窗口相比，长的平行线能够形成具有更小的最小特征尺寸。

为了提高晶片上形成的器件密度并由此减少费用，最小特征尺寸已经持续呈比例缩小，主要通过减小成像光的波长并提高数值孔径。然而，如果可以形成其宽度小于光刻限定的窗口的最小特征尺寸的金属接触窗口，那么能够进一步提高晶片上形成的器件的密度。因此，需要一种形成金属接触窗口方法，并且该窗口的宽度小于光刻限定的窗口的最小特征尺寸。

发明内容

本文提供一种形成半导体结构的方法，该半导体结构提高晶片上形成的器件的密度。该方法包括形成第一硬掩膜层，其接触并且位于隔离层上方。隔离层具有顶表面、接触并且位于源极结构和漏极结构上方。该方法还包括形成第二硬掩膜层，其接触并且位于第一硬掩膜层上方。第二硬掩膜层具有顶表面和底表面。该方法附加地包括形成第三硬掩膜层，其接触并且位于第二硬掩膜层上方。第三硬掩膜层具有顶表面。该方法进一步包括形成第四硬掩膜层，其接触并且位于第三硬掩膜层上方。第四硬掩膜层具有顶表面。另外，该方法包括刻蚀第四硬掩膜层以形成若干沟槽。每个沟槽暴露第三硬掩膜层的顶表面。

所提供的方法可选地包括形成第一硬掩膜层，其接触并且位于隔离层上方。隔离层具有顶表面、接触并且位于源极结构和漏极结构上方。该方法还包括形成第二硬掩膜层，其接触并且位于第一硬掩膜层上方。第二硬掩膜结构具有顶表面和底表面。另外，该方法包括形成第三硬掩膜层，其接触并且位于第二硬掩膜层上方。第三硬掩膜层具有顶表面。进一步地，该方法包括形成第四硬掩膜层，其接触并且位于第三硬掩膜层上方。第四硬掩膜层具有顶表面。该方法附加地包括形成第一图案化光刻胶层，其接触并且位于第四硬掩膜层上方。该方法进一步包括形成第二图案化光刻胶层，其接触并且位于第四硬掩膜层上方。第一图案化光刻胶层和第二图案化光刻胶层暴露第四硬掩膜层的顶表面上的若干未覆盖区域。

附图说明