TWI709216B - 半導體結構及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明實施例揭示一種半導體結構，其包含：一基板；一閘極結構，其經安置於該基板上方；一介電材料，其經安置於該基板及該閘極結構上方；一導電結構，其在該介電材料內延伸；及一空隙，其在該介電材料內延伸且經安置於該閘極結構上方。

Description

半導體結構及其製造方法
本發明實施例關於半導體結構及其製造方法。
使用半導體裝置之電子設備對於許多現代應用係必要的。隨著電子技術之進展，半導體裝置之大小變得愈來愈小同時具有更大之功能性及更大量之積體電路。半導體裝置之製造通常涉及將許多組件安置於一半導體基板上方。介電材料或隔離結構用於將該等組件彼此電隔離。接著，藉由在半導體基板上方形成導電線而使該等組件互連。 歸因於半導體裝置之小型化規模，半導體基板上方之組件密度繼續增大，而組件之間的一距離繼續減小。許多製造操作在此一小型半導體裝置內實施，且組件之隔離變得具有挑戰。製造半導體裝置之一複雜度之增大可造成缺陷，諸如不良電隔離、裂縫之產生或半導體裝置之高良率損失。由於涉及具有不同材料之更多不同組件，故修改半導體裝置之一結構且改良製造操作存在許多挑戰。
在本揭露中，揭示一種半導體結構。該半導體結構包含安置於一閘極結構上方且延伸在一介電材料內之一空隙。該空隙填充有空氣，或處於真空中。該空隙之存在可最小化該半導體結構內之寄生電容。此外，該空隙之一體積可藉由側向移除該介電材料之額外部分而放大。經放大空隙可進一步減小寄生電容。 在一些實施例中，一種半導體結構包含：一基板；一閘極結構，其經安置於該基板上方；一介電材料，其經安置於該基板及該閘極結構上方；一導電結構，其延伸在該介電材料內；及一空隙，其延伸在該介電材料內且經安置於該閘極結構上方。 在一些實施例中，空隙安置於閘極結構上方。在一些實施例中，空隙藉由介電材料圍封且密封。在一些實施例中，空隙之寬度對高度之比實質上大於1:2。在一些實施例中，空隙包含在介電材料內伸長之一主體部分及遠離閘極結構之一端部分，端部分與主體部分耦合且自主體部分而遠離閘極結構呈楔形。在一些實施例中，空隙包含閘極結構上方之一第一部分、第一部分上方之一第二部分及第一部分及第二部分上方之一第三部分，第二部分安置於第一部分與第三部分之間，第二部分之一寬度實質上小於第一部分之一寬度或第三部分之一寬度。在一些實施例中，第一部分之一寬度實質上相同於第三部分之一寬度。在一些實施例中，第一部分之一寬度或第三部分之一寬度係約250 nm至約450 nm，且第二部分之一寬度係約80 nm至約220 nm。在一些實施例中，導電結構與閘極結構及空隙相鄰。在一些實施例中，導電結構與基板或閘極結構電連接。在一些實施例中，空隙處於真空中或填充有空氣或氣體。在一些實施例中，閘極結構係一電晶體或包含多晶矽。 在一些實施例中，一種半導體結構包含：一基板；一閘極結構，其經安置於該基板上方；一第一介電層，其經安置於該基板及該閘極結構上方；一第二介電層，其經安置於該第一介電層上方；一導電結構，其延伸穿過該第一介電層及該第二介電層且延伸在其等之內；一第三介電層，其經安置於該第二介電層及該導電結構上方；及一空隙，其經安置於該閘極結構上方且自該第一介電層延伸至該第三介電層。 在一些實施例中，空隙包含：一第一部分，其藉由第一介電層包圍；一第二部分，其經安置於第一部分上方且藉由第一介電層及第二介電層包圍；一第三部分，其經安置於第二部分上方且藉由第二介電層包圍；及一端部分，其經安置於第三部分上方且藉由第三介電層包圍。在一些實施例中，端部分自第二介電層朝向第三介電層呈楔形。在一些實施例中，第二部分之一體積實質上小於第一部分之一體積或第三部分之一體積。在一些實施例中，半導體結構進一步包含：一第一罩蓋層，其經安置於第一介電層與第二介電層之間；或一第二罩蓋層，其經安置於第二介電層與第三介電層之間且經安置保形於第一介電層之一側壁或第二介電層之一側壁。 在一些實施例中，一種製造一半導體結構之方法包含：接納一基板；在基板上方形成一閘極結構；將一介電材料安置於基板及閘極結構上方；形成延伸在介電材料內之一導電結構；形成經安置於閘極結構上方且延伸在介電材料內之一空隙。 在一些實施例中，該方法進一步包含：於介電材料上方安置一圖案化遮罩；正交地移除自圖案化遮罩暴露之介電材料之一第一部分；側向移除藉由圖案化遮罩覆蓋之介電材料之一第二部分；自介電材料移除圖案化遮罩。在一些實施例中，藉由乾式蝕刻操作移除介電材料之第一部分，或藉由濕式蝕刻操作移除介電材料之第二部分。
下列揭露提供許多不同實施例或實例以用於實施經提供之標的之不同構件。下文描述組件及配置之特定實例以簡化本揭露。當然，此等僅為實例且不旨在限制。舉例而言，在下列描述中之一第一構件形成在一第二構件上方或上可包含其中該第一構件及該第二構件經形成直接接觸之實施例，且亦可包含其中額外構件可形成在該第一構件與該第二構件之間使得該第一構件及該第二構件可不直接接觸之實施例。另外，本揭露可在各種實例中重複元件符號及/或字母。此重複出於簡化及清晰之目的，且本身不指示所討論之各種實施例及/或組態之間的一關係。 此外，為便於描述，諸如「在……下面」、「在……下方」、「下」、「在……上方」、「上」及類似物之空間相對術語可在本文中用於描述一個元件或構件與圖中繪示之另一(些)元件或構件之關係。空間相對術語旨在涵蓋除在圖中描繪之定向以外之使用或操作中之裝置之不同定向。設備可以其他方式經定向(旋轉90度或按其他定向)且因此亦可解釋本文中使用之空間相對描述符。 在一半導體結構中採用一介電材料來將半導體組件彼此電隔離。半導體組件形成於該介電材料內且藉由該介電材料分離。隨著半導體結構之大小變得愈來愈小，組件更靠近彼此。因而，組件之間將引發一非所需寄生電容。可藉由在介電材料內形成一氣隙來隔離組件而最小化寄生電容。由於相較於介電材料(諸如二氧化矽)，空氣具有一低介電常數，故組件之間的寄生電容可減小。因此，組件之間的信號洩露或串擾亦將減少，且半導體結構之敏感度將得以改良。 在本揭露中，揭示一種半導體結構。該半導體結構包含：一基板；一閘極結構，其經安置於該基板上方；一介電材料，其經安置於閘極結構及基板上方；一導電結構，其經安置於介電材料內；及一空隙，其經安置於閘極結構上方且在介電材料內延伸。空隙填充有空氣，或處於真空中。由於空隙包含一低介電常數，故改良導電結構之隔離且減小寄生電容。此外，藉由移除介電材料之一部分形成空隙。空隙之一體積可藉由移除介電材料之額外部分而放大。舉例而言，藉由乾式蝕刻操作移除介電材料之一部分以形成一凹部，且接著，藉由濕式蝕刻操作或各向同性蝕刻操作側向移除介電材料之一額外部分以便放大凹部之一體積。接著，藉由介電材料密封放大之凹部以形成一空隙。此放大空隙可進一步減小寄生電容。因此，改良半導體結構之效能。 圖1係根據本揭露之一些實施例之一半導體結構100之一示意性剖面圖。在一些實施例中，半導體結構100包含一基板101、一閘極結構102、一介電材料103、一導電結構104及一空隙105。在一些實施例中，半導體結構100係一半導體裝置之一部分。在一些實施例中，半導體結構100係一開關電路或一切換裝置之一部分。 在一些實施例中，基板101包含半導體材料，諸如矽、鍺、砷化鎵等。在一些實施例中，基板101係一矽基板、一矽晶圓、一玻璃基板或一絕緣體上覆半導體(SOI)基板。在一些實施例中，基板101係一單晶或多晶矽基板。在一些實施例中，基板101包含若干電組件或電路。 在一些實施例中，基板101包含一第一表面101a及與第一表面101a相對之一第二表面101b。在一些實施例中，第一表面101a在基板101之一前側處，且第二表面101b在基板101之一背側處。在一些實施例中，若干電路或組件形成於第一表面101a上方。在一些實施例中，第一表面101a包含一主動區，組件形成於該域上方。 在一些實施例中，基板101用一p型摻雜劑(諸如硼)或一n型摻雜劑(諸如磷)摻雜以包含一源極區及一汲極區。在一些實施例中，源極區及汲極區藉由一淺溝槽隔離(STI)電隔離。在一些實施例中，STI由基板101包圍或至少部分安置於基板101內。在一些實施例中，STI經組態以將安置於基板101內或上方之組件彼此電隔離。在一些實施例中，STI包含一介電材料，諸如氧化物、氧化矽等。 在一些實施例中，閘極結構102安置於基板101上方。在一些實施例中，閘極結構102係一電晶體之一部分。在一些實施例中，閘極結構102安置於基板101之第一表面101a上方。在一些實施例中，閘極結構102藉由STI電隔離。在一些實施例中，一電流可自源極區跨閘極結構102流動至汲極區。在一些實施例中，閘極結構102包含一閘極電極102a、一間隔件102b及一閘極介電層102c。在一些實施例中，閘極電極102a包含一導電材料，諸如多晶矽、鋁、銅、鈦、鎢等。在一些實施例中，間隔件102b包含一介電材料，諸如氧化矽、氮氧化矽、氮化矽等。在一些實施例中，閘極介電層102c包含一介電材料，諸如氧化矽、氮氧化矽、氮化矽等。 在一些實施例中，介電材料103安置於基板101及閘極結構102上方。在一些實施例中，介電材料103安置於基板101之第一表面101a上方且覆蓋閘極結構102。在一些實施例中，介電材料103包含氧化矽、氮氧化矽、氮化矽等。在一些實施例中，介電材料103包含堆疊於彼此上方之若干介電層。在一些實施例中，介電材料103包含間層介電質(ILD)或金屬間介電質(IMD)。 在一些實施例中，導電結構104安置於介電材料103內且在介電材料103內延伸。在一些實施例中，導電結構104在介電材料103內伸長且與基板101或閘極結構102電連接。在一些實施例中，導電結構104延伸且穿過介電材料103之若干層。在一些實施例中，導電結構104係用於與基板101上方或基板101中之一電路或組件電連接之一電接點。在一些實施例中，導電結構104包含一插塞部分104a及一頂部金屬部分104b。在一些實施例中，導電結構104包含導電材料，諸如銅、銀、鋁、鈦、鎢等。 在一些實施例中，空隙105安置於介電材料103內且安置於閘極結構102上方。然而，空隙105藉由介電材料103之一部分與閘極結構102分離。在一些實施例中，介電材料103之一部分安置於空隙105與閘極結構102之間。在一些實施例中，空隙105安置於閘極結構102上方且在介電材料103內沿著閘極結構102之厚度之一方向延伸。在一些實施例中，空隙105與閘極結構102對準。在一些實施例中，空隙105與閘極結構102垂直對準。此處之術語「垂直對準」意謂空隙105之伸長方向實際上穿過閘極結構102。在一些實施例中，空隙105呈長形且穿過介電材料103之若干層。在一些實施例中，導電結構104與閘極結構102及空隙105相鄰。 在一些實施例中，空隙105藉由介電材料103圍封且密封。在一些實施例中，空隙105係介電材料103之一中空空間。在一些實施例中，空隙105處於真空中(例如，低於1 mtorr)。在一些實施例中，空隙105填充有空氣或氣體(諸如惰性氣體)。在一些實施例中，空隙105包含具有約1之一介電常數(k)之一材料。在一些實施例中，空隙105經組態於介電材料103內以便減小或最小化半導體結構100中之寄生電容。 在一些實施例中，空隙105包含一寬度W及一高度H。在一些實施例中，空隙105具有一高高寬比。在一些實施例中，空隙105之寬度W對高度H之比實質上大於1:2。在一些實施例中，該比為約1:3至約1:10。在一些實施例中，空隙105之高度H為約400 nm至約1200 nm。在一些實施例中，空隙105之寬度W為約100 nm至約500 nm。在一些實施例中，空隙105之寬度W為約250 nm至約450 nm。 在一些實施例中，空隙105包含在介電材料103內伸長之一主體部分105a及遠離閘極結構102之端部分105b，端部分105b與主體部分105a耦合且自主體部分105a而遠離閘極結構102呈楔形。在一些實施例中，主體部分105a沿著空隙105之高度H延伸。在一些實施例中，主體部分105a具有圓柱形形狀。在一些實施例中，主體部分105a具有沿著高度H之一致寬度W。在一些實施例中，主體部分105a包含沿著高度H之一個以上寬度。在一些實施例中，端部分105b呈一楔形組態。在一些實施例中，端部分105b包含沿著高度H之一個以上寬度。在一些實施例中，空隙105呈燭光形狀或淚滴形狀。在一些實施例中，主體部分105a及插塞部分104a在相同方向上延伸。在一些實施例中，主體部分105a及插塞部分104a在介電材料103內垂直延伸。在一些實施例中，主體部分105a在平行於插塞部分104a之一長度之一方向上延伸。在一些實施例中，插塞部分104a在平行於主體部分105a之一長度之一方向上延伸。 圖2至圖5係包含呈各種形狀或組態之空隙105之半導體結構100之示意性剖面圖。在一些實施例中，基板101、閘極結構102、介電材料103及導電結構104具有類似於上文描述或圖1中繪示之組態。在如圖2中展示之一些實施例中，空隙105沿著其高度H呈楔形且具有沿著其高度H之一個以上寬度。在一些實施例中，空隙105之寬度W朝向端部分105b逐漸減小。在如圖3中展示之一些實施例中，空隙105包含彼此相對之兩個楔形端部分105b。 在如圖4及圖5中展示之一些實施例中，空隙105包含一第一部分105c、一第二部分105d、一第三部分105e及一端部分105f。在一些實施例中，第一部分105c安置於閘極結構102上方。在一些實施例中，第一部分105c安置於閘極結構102上方且與之相鄰。在一些實施例中，第二部分105d安置於第一部分105c上方。在一些實施例中，第二部分105d與第一部分105c耦合。在一些實施例中，第三部分105e安置於第一部分105c及第二部分105d上方。在一些實施例中，第三部分105e與第二部分105d耦合。在一些實施例中，端部分105f安置於第三部分105e上方且與之耦合。在一些實施例中，端部分105f自第三部分105e且遠離第一部分105c或第二部分105d呈楔形。在一些實施例中，第二部分105d安置於第一部分105c與第三部分105e之間。在一些實施例中，第一部分105c及插塞部分104a在相同方向上延伸。在一些實施例中，第一部分105c及插塞部分104a在介電材料103內垂直延伸。在一些實施例中，第一部分105c在平行於插塞部分104a之一長度之一方向上延伸。在一些實施例中，插塞部分104a在平行於第一部分105c之一長度之一方向上延伸。 在如圖4中展示之一些實施例中，第一部分105c之一寬度W1實質上大於或等於第三部分105e之一寬度W3。在一些實施例中，寬度W1或寬度W3為約200 nm至約500 nm。在一些實施例中，寬度W1或寬度W3為約250 nm至約450 nm。在一些實施例中，第一部分105c之一體積實質上大於或等於第三部分105e之一體積。在一些實施例中，第二部分105d之一體積實質上小於第一部分105c之體積或第三部分105e之體積。 在如圖5中展示之一些實施例中，第一部分105c之寬度W1實質上大於或等於第三部分105e之寬度W3。在一些實施例中，寬度W1或寬度W3為約200 nm至約500 nm。在一些實施例中，寬度W1或寬度W3為約250 nm至約450 nm。在一些實施例中，第二部分105d之一寬度W2實質上小於第一部分105c之寬度W1或第三部分105e之寬度W3。在一些實施例中，第二部分105d之寬度W2為約80 nm至約220 nm。在一些實施例中，第二部分105d之寬度W2為約120 nm至約200 nm。在一些實施例中，第一部分105c之一體積實質上大於或等於第三部分105e之一體積。在一些實施例中，第二部分105d之一體積實質上小於第一部分105c之體積或第三部分105e之體積。 圖6係根據本揭露之一些實施例之一半導體結構200之一示意性剖面圖。在一些實施例中，半導體結構200包含基板101、閘極結構102、介電材料103、導電結構104及空隙105，其等具有類似於上文描述或圖1至圖5之任一者中繪示之組態。 在一些實施例中，介電材料103包含一第一介電層103a、一第二介電層103b及一第三介電層103c。在一些實施例中，第一介電層103a安置於基板101及閘極結構102上方。在一些實施例中，第一介電層103a安置於基板101之第一表面101a上方。在一些實施例中，第一介電層103a係一層間介電質(ILD)。在一些實施例中，第二介電層103b安置於第一介電層103a及基板101上方。在一些實施例中，第三介電層103c安置於第二介電層103b、第一介電層103a及基板101上方。在一些實施例中，第二介電層103b或第三介電層103c係一金屬間介電質(IMD)。在一些實施例中，第一介電層103a、第二介電層103b及第三介電層103c包含彼此相同之材料或彼此不同之材料。在一些實施例中，第一介電層103a、第二介電層103b及第三介電層103c包含介電材料，諸如氧化矽、氮氧化矽、氮化矽等。 在一些實施例中，導電結構104延伸穿過第一介電層103a及第二介電層103b且延伸於其等內。在一些實施例中，導電結構104包含藉由第一介電層103a包圍之插塞部分104a及藉由第二介電層103b包圍之頂部金屬部分104b。在一些實施例中，插塞部分104a延伸穿過第一介電層103a，且頂部金屬部分104b延伸穿過第二介電層103b。 在一些實施例中，第三介電層103c安置於第二介電層103b及導電結構104上方。在一些實施例中，第三介電層103c與空隙105介接。在一些實施例中，空隙105藉由第一介電層103a、第二介電層103b及第三介電層103c包圍。在一些實施例中，空隙105安置於閘極結構102上方且自第一介電層103a延伸至第三介電層103c。在一些實施例中，空隙105藉由第三介電層103c密封且圍封。在一些實施例中，第三介電層103c之一部分沿著空隙105之高度延伸且保形於空隙105。在一些實施例中，空隙105包含主體部分105a及端部分105b。在一些實施例中，主體部分105a藉由第一介電層103a及第二介電層103b包圍。在一些實施例中，端部分105b藉由第三介電層103c包圍。在一些實施例中，第一介電層103a之一部分安置於空隙105與閘極結構102之間。在一些實施例中，第三介電層103c之一部分安置於空隙105與閘極結構102之間。在一些實施例中，主體部分105a及插塞部分104a在一相同方向上延伸。在一些實施例中，主體部分105a及插塞部分104a在第一介電層103a內垂直延伸。在一些實施例中，主體部分105a在平行於插塞部分104a之一長度之一方向上延伸。在一些實施例中，插塞部分104a在平行於主體部分105a之一長度之一方向上延伸。 在一些實施例中，介電材料103藉由一罩蓋層106插入。在一些實施例中，罩蓋層106包含氮化物、氮化矽等。在一些實施例中，罩蓋層106包含一第一罩蓋層106a及一第二罩蓋層106b。在一些實施例中，第一罩蓋層106a安置於第一介電層103a與第二介電層103b之間。在一些實施例中，第一罩蓋層106a包圍導電結構104之一部分或導電結構104之頂部金屬部分104b。 在一些實施例中，第二罩蓋層106b安置於第二介電層103b與第三介電層103c之間，或安置於第一介電層103a與第三介電層103c之間。在一些實施例中，第二罩蓋層106b之一部分沿著空隙105之高度或第三介電層103c之部分延伸。在一些實施例中，第二罩蓋層106b之部分保形於第二介電層103b之一側壁103b-1及第一介電層103a之一側壁103a-1。在一些實施例中，第二罩蓋層106b包圍空隙105及第三介電層103c。在一些實施例中，第二罩蓋層106b之一部分安置於空隙105與閘極102之間。在一些實施例中，第三介電層103c插入於第二罩蓋層106b與空隙105之主體部分105a之間。在一些實施例中，第一罩蓋層106a及第二罩蓋層106b包含彼此相同之材料或彼此不同之材料。 圖7至圖10係包含呈各種形狀或組態之空隙105之半導體結構200之示意性剖面圖。在一些實施例中，基板101、閘極結構102、介電材料103 (包含第一介電層103a、第二介電層103b及第三介電層103c)及導電結構104具有類似於上文描述或圖6中繪示之組態。在一些實施例中，如圖2至圖5中展示之半導體結構200分別具有類似於如圖7至圖10中展示之半導體結構100之組態。 在如圖7中展示之一些實施例中，空隙105沿著其高度H呈楔形且具有沿著其高度H之一個以上寬度。在一些實施例中，空隙105之寬度W朝向端部分105b逐漸減小。在如圖8中展示之一些實施例中，空隙105包含彼此相對之兩個楔形端部分105b。 在如圖9及圖10中展示之一些實施例中，空隙105包含一第一部分105c、一第二部分105d、一第三部分105e及一端部分105f。在一些實施例中，第一部分105c安置於閘極結構102上方。在一些實施例中，第一部分105c安置於閘極結構102上方且與之相鄰。在一些實施例中，第一部分105c藉由第一介電層103a包圍。在一些實施例中，空隙105之第三部分105e及導電結構104之頂部金屬部分104b延伸穿過第二介電層103b。在一些實施例中，第一部分105c自第二部分105d或第三部分105e延伸朝向閘極結構102。在一些實施例中，導電結構104之插塞部分104a延伸穿過第一介電層103a且延伸至基板101之表面101a。在一些實施例中，第一部分105c及插塞部分104a在一相同方向上延伸。在一些實施例中，第一部分105c及插塞部分104a在第一介電材料103a內垂直延伸。在一些實施例中，第一部分105c在平行於插塞部分104a之一長度之一方向上延伸。在一些實施例中，插塞部分104a在平行於第一部分105c之一長度之一方向上延伸。 在一些實施例中，第二部分105d安置於第一部分105c上方。在一些實施例中，第二部分105d與第一部分105c耦合。在一些實施例中，第二部分105d藉由第一介電層103a及第二介電層103b包圍。在一些實施例中，第二部分105d藉由第一罩蓋層106a包圍。 在一些實施例中，第三部分105e安置於第一部分105c及第二部分105d上方。在一些實施例中，第三部分105e與第二部分105d耦合。在一些實施例中，端部分105f安置於第三部分105e上方且與之耦合。在一些實施例中，第三部分105e藉由第二介電層103b包圍。 在一些實施例中，端部分105f自第三部分105e且遠離第一部分105c或第二部分105d呈楔形。在一些實施例中，第二部分105d安置於第一部分105c與第三部分105e之間。在一些實施例中，端部分105f藉由第三介電層103c包圍。在一些實施例中，端部分105f自第二介電層103b朝向第三介電層103c呈楔形。 在如圖9中展示之一些實施例中，第一部分105c之一寬度W1實質上大於或等於第三部分105e之一寬度W3。在一些實施例中，寬度W1或寬度W3為約200 nm至約500 nm。在一些實施例中，寬度W1或寬度W3為約250 nm至約450 nm。在一些實施例中，第一部分105c之一體積實質上大於或等於第三部分105e之一體積。在一些實施例中，第二部分105d之一體積實質上小於第一部分105c之體積或第三部分105e之體積。 在如圖10中展示之一些實施例中，第一部分105c之寬度W1實質上大於或等於第三部分105e之寬度W3。在一些實施例中，寬度W1或寬度W3為約200 nm至約500 nm。在一些實施例中，寬度W1或寬度W3為約250 nm至約450 nm。在一些實施例中，第二部分105d之一寬度W2實質上小於第一部分105c之寬度W1或第三部分105e之寬度W3。在一些實施例中，第二部分105d之寬度W2為約80 nm至約220 nm。在一些實施例中，第二部分105d之寬度W2為約120 nm至約200 nm。在一些實施例中，第一部分105c之一體積實質上大於或等於第三部分105e之一體積。在一些實施例中，第二部分105d之一體積實質上小於第一部分105c之體積或第三部分105e之體積。 在本揭露中，亦揭示一種製造一半導體結構之方法。在一些實施例中，藉由一方法形成一半導體結構。該方法包含數個操作且描述及圖解並不視為限制操作之序列。圖11係製造一半導體結構100之一方法300之一實施例。方法300包含數個操作(301、302、303、304及305)。 在操作301中，如在圖11A中展示般接納或提供一基板101。在一些實施例中，基板101係一矽基板、一矽晶圓、一玻璃基板或一絕緣體上覆半導體(SOI)基板、一單晶矽基板或一多晶矽基板。在一些實施例中，基板101包含若干電組件或電路。在一些實施例中，基板101具有類似於上文描述或在圖1至圖10之任一者中繪示之組態。 在操作302中，如在圖11B中展示，於基板101上方形成一閘極結構102。在一些實施例中，閘極結構102形成於基板101之一第一表面101a上方。在一些實施例中，閘極結構102藉由閘極第一操作、閘極最後操作、替換閘極操作或任何其他適當操作形成。在一些實施例中，閘極結構102具有類似於上文描述或在圖1至圖10之任一者中繪示之組態。 在操作303中，如在圖11C中展示，於基板101及閘極結構102上方安置一介電材料103。在一些實施例中，介電材料103安置於基板101之第一表面101a上方且覆蓋閘極結構102。在一些實施例中，介電材料103藉由沈積操作、旋轉操作、化學氣相沈積(CVD)操作、電漿增強型CVD (PECVD)操作或任何其他適當操作予以安置。在一些實施例中，介電材料103具有類似於上文描述或在圖1至圖10之任一者中繪示之組態。 在操作304中，如在圖11D中展示般形成一導電結構104。在一些實施例中，導電結構104延伸在介電材料103內。在一些實施例中，導電結構104與基板101或閘極結構102電連接。在一些實施例中，介電材料103之一些部分藉由任何適當操作(諸如光微影及蝕刻等)移除以形成一腔，且接著，導電材料(諸如銅、銀、鋁等)藉由任何適當操作(諸如濺鍍、電鍍等)填充腔以形成導電結構104。在一些實施例中，導電結構104具有類似於上文描述或在圖1至圖10之任一者中繪示之組態。 在操作305中，如在圖11E或圖11F中展示般形成一空隙105。在一些實施例中，空隙105安置於閘極結構102上方且延伸在介電材料103內。在一些實施例中，空隙105形成於閘極結構102上方。在一些實施例中，介電材料103之一些部分藉由任何適當操作(諸如微影及蝕刻、乾式蝕刻、濕式蝕刻、各向同性蝕刻等)移除以形成一凹部，且接著藉由將介電材料103進一步安置於凹部上方而密封或圍封凹部以形成空隙105。在一些實施例中，空隙105處於真空中或填充有空氣、氣體或具有約1之介電常數之一材料。在一些實施例中，空隙105具有類似於上文描述或在圖1至圖10之任一者中繪示之組態。 在如圖11E中展示之一些實施例中，空隙105之一主體部分105a藉由移除介電材料103之一些部分形成。在一些實施例中，介電材料103之一些部分藉由乾式蝕刻或任何其他適當操作正交移除以形成空隙105之主體部分105a。在一些實施例中，在將介電材料103進一步安置於凹部上方之後，形成空隙105之一楔形端部分105b。 在如圖11F中展示之一些實施例中，藉由側向移除介電材料103之額外部分放大凹部，使得形成具有更大體積之空隙105 (例如，相較於圖11E中之空隙105)。在一些實施例中，介電材料103之額外部分藉由任何適當操作(諸如濕式蝕刻、各向同性蝕刻等)移除。在一些實施例中，當移除介電材料103之額外部分時形成具有一第一部分105c、一第二部分105d及一第三部分105e之空隙105。在一些實施例中，選擇性移除介電材料103之額外部分(由於介電材料103之不同部分相對於一預定蝕刻劑具有不同蝕刻速率或不同蝕刻選擇性)，使得第一部分105c之一體積及第三部分105e之一體積實質上大於第二部分105d之一體積。在一些實施例中，在將介電材料103進一步安置於放大凹部上方之後，形成空隙105之一楔形端部分105f。 圖12係製造一半導體結構200之一方法400之一實施例。方法400包含數個操作(401、402、403、404、405、406、407、408、409及410)。 在操作401中，如在圖12A中展示般接納或提供一基板101。在一些實施例中，操作401類似於操作301。在操作402中，如在圖12B中展示般形成一閘極結構102。在一些實施例中，操作402類似於操作302。 在操作403中，如在圖12C中展示，於基板101及閘極結構102上方安置一第一介電層103a。在一些實施例中，第一介電層103a安置於基板101之第一表面101a上方且覆蓋閘極結構102。在一些實施例中，第一介電層103a藉由沈積操作、旋轉操作、CVD操作、PECVD操作或任何其他適當操作予以安置。在一些實施例中，第一介電層103a係一ILD。在一些實施例中，第一介電層103a具有類似於上文描述或在圖6至圖10之任一者中繪示之組態。 在一些實施例中，於第一介電層103a上方安置一第一罩蓋層106a。在一些實施例中，第一罩蓋層106a包含氮化物。在一些實施例中，相對於一預定蝕刻劑，第一罩蓋層106a具有不同於第一介電層103a之一蝕刻速率之一蝕刻速率。在一些實施例中，第一罩蓋層106a藉由沈積操作、旋轉操作、CVD操作、PECVD操作或任何其他適當操作予以安置。在一些實施例中，第一罩蓋層106a具有類似於上文描述或在圖6至圖10之任一者中繪示之組態。 在操作404中，如在圖12D中展示，於第一介電層103a上方安置一第二介電層103b。在一些實施例中，第二介電層103b藉由沈積操作、旋轉操作、CVD操作、PECVD操作或任何其他適當操作予以安置。在一些實施例中，第二介電層103b係一IMD。在一些實施例中，第二介電層103b具有類似於上文描述或在圖6至圖10之任一者中繪示之組態。 在操作405中，如在圖12E中展示般形成一導電結構104。在一些實施例中，導電結構104延伸穿過第一介電層103a及第二介電層103b。在一些實施例中，第一介電層103a之一部分藉由任何適當操作(諸如光微影及蝕刻等)移除以形成一第一腔，且接著，一導電材料藉由任何適當操作(諸如濺鍍、電鍍等)填充第一腔以形成導電結構104之一插塞部分104a。在一些實施例中，第二介電層103b之一部分藉由任何適當操作(諸如光微影及蝕刻等)移除以形成一第二腔，且接著，一導電材料藉由任何適當操作(諸如濺鍍、電鍍等)填充第二腔以形成導電結構104之一頂部金屬部分104b。在一些實施例中，導電結構104具有類似於上文描述或在圖1至圖10之任一者中繪示之組態。 在一些實施例中，一第二罩蓋層106b安置於第二介電層103b及導電結構104上方。在一些實施例中，第二罩蓋層106b包含氮化物。在一些實施例中，第二罩蓋層106b包含與第一罩蓋層106a相同或不同之材料。在一些實施例中，相對於一預定蝕刻劑，第二罩蓋層106b具有不同於第一罩蓋層106a之一蝕刻速率之一蝕刻速率。在一些實施例中，第二罩蓋層106b藉由沈積操作、旋轉操作、CVD操作、PECVD操作或任何其他適當操作予以安置。在一些實施例中，第二罩蓋層106b具有類似於上文描述或在圖6至圖10之任一者中繪示之組態。 在操作406中，如在圖12F中展示，於第二介電層103b上方安置一圖案化遮罩107。在一些實施例中，圖案化遮罩107藉由將一光阻劑安置於第二介電層103b上方且圖案化光阻劑而形成。在一些實施例中，藉由移除光阻劑之一部分而圖案化光阻劑以形成圖案化遮罩107。在一些實施例中，自圖案化遮罩107暴露第一介電層103a、第一罩蓋層106a、第二介電層103b及第二罩蓋層106b之一第一部分103-1。 在操作407中，如在圖12G中展示，移除第一介電層103a及第二介電層103b之第一部分103-1 (如在圖12F中展示)。在一些實施例中，移除自圖案化遮罩107暴露之第一部分103-1。在一些實施例中，第一部分103-1藉由任何適當操作(諸如乾式蝕刻)正交移除以形成一凹部108。在一些實施例中，凹部108延伸穿過第一介電層103a、第一罩蓋層106a、第二介電層103b及第二罩蓋層106b。 在一些實施例中，在操作407之後執行操作409及操作410。在操作409中，如在圖12H中展示般移除圖案化遮罩107。在一些實施例中，圖案化遮罩107藉由任何適當操作(諸如蝕刻、剝離等)移除。在一些實施例中，如在圖12H中展示，第二罩蓋層106b經安置保形於凹部108。在一些實施例中，第二罩蓋層106b沿著凹部108安置。在一些實施例中，第二罩蓋層106b沿著第一介電層103a之一側壁103a-1、第二介電層103b之一側壁103b-1及第一罩蓋層106a之一側壁106a-1而安置。在一些實施例中，一些第二罩蓋層106b藉由第一介電層103a及第二介電層103b包圍。 在操作410中，如在圖12I中展示，於第二介電層103b上方安置一第三介電層103c以形成一空隙105。在一些實施例中，第三介電層103c經安置保形於第二罩蓋層106b以形成空隙105。在一些實施例中，一些第三介電層103c藉由第一介電層103a及第二介電層103b包圍。在一些實施例中，第三介電層103c藉由沈積操作、旋轉操作、CVD操作、PECVD操作或任何其他適當操作予以安置。在一些實施例中，第三介電層103c具有類似於上文描述或在圖6至圖10之任一者中繪示之組態。 在一些實施例中，空隙105安置於閘極結構102上方。在一些實施例中，第三介電層103c經安置保形於第二罩蓋層106b以形成空隙105。在一些實施例中，空隙105藉由第三介電層103c密封且圍封。在一些實施例中，空隙105處於真空中或填充有空氣、氣體或具有約1之介電常數之一材料。在一些實施例中，空隙105具有類似於上文描述或在圖1至圖10之任一者中繪示之組態。在一些實施例中，在安置第三介電層103c之後，形成具有一主體部分105a及一楔形端部分105b之空隙105。在一些實施例中，空隙105具有類似於上文描述或在圖1至圖10之任一者中繪示之組態。 在一些實施例中，在操作407之後執行操作408。在一些實施例中，如在圖12G中展示，在操作407之後藉由圖案化遮罩107覆蓋第一介電層103a及第二介電層103b之一第二部分103-2。在操作408中，如在圖12J中展示般移除第一介電層103a及第二介電層103b之第二部分103-2以形成一放大凹部108。在一些實施例中，第二部分103-2藉由任何適當操作(諸如乾式蝕刻、各向同性蝕刻等)側向移除以形成放大凹部108。在一些實施例中，如在圖12F或12G中，在操作407之後，放大凹部108具有大於凹部108之體積。 在一些實施例中，在操作408之後執行操作409及操作410。在操作409中，如在圖12K中展示般移除圖案化遮罩107。在一些實施例中，圖案化遮罩107藉由任何適當操作(諸如蝕刻、剝離等)移除。在一些實施例中，如在圖12K中展示，第二罩蓋層106b經安置保形於經放大凹部108。在一些實施例中，第二罩蓋層106b沿著經放大凹部108而安置。在一些實施例中，第二罩蓋層106b沿著第一介電層103a之一側壁103a-1、第二介電層103b之一側壁103b-1及第一罩蓋層106a之一側壁106a-1而安置。在一些實施例中，一些第二罩蓋層106b藉由第一介電層103a及第二介電層103b包圍。在一些實施例中，第一介電層103a之側壁103a-1及第二介電層103b之側壁103b-1分別凹進至第一介電層103a及第二介電層103b中。在一些實施例中，第一介電層103a之側壁103a-1或第二介電層103b之側壁103b-1具有一彎曲形狀或包含一曲率。在一些實施例中，第一介電層103a之側壁103a-1及第二介電層103b之側壁103b-1分別朝向第一介電層103a及第二介電層103b彎曲。 在操作410中，如在圖12L中展示，於第二介電層103b上方安置一第三介電層103c以形成一經放大空隙105。在一些實施例中，第三介電層103c經安置保形於第二罩蓋層106b以形成經放大空隙105。在一些實施例中，一些第三介電層103c藉由第一介電層103a及第二介電層103b包圍。在一些實施例中，第三介電層103c藉由沈積操作、旋轉操作、CVD操作、PECVD操作或任何其他適當操作予以安置。在一些實施例中，第三介電層103c具有類似於上文描述或在圖6至圖10之任一者中繪示之組態。 在一些實施例中，經放大空隙105安置於閘極結構102上方。在一些實施例中，第三介電層103c經安置保形於第二罩蓋層106b以形成經放大空隙105。在一些實施例中，經放大空隙105藉由第三介電層103c密封且圍封。在一些實施例中，經放大空隙105處於真空中或填充有空氣、氣體或具有約1之介電常數之一材料。在一些實施例中，經放大空隙105包含一第一部分105c、一第二部分105d、一第三部分105e及一楔形端部分105f。在一些實施例中，第一部分105c之一體積及第三部分105e之一體積實質上大於第二部分105d之一體積。 在本揭露中，揭示一種半導體結構。該半導體結構包含安置於一閘極結構上方且延伸在一介電材料內之一空隙。該空隙填充有空氣，或處於真空中。該空隙之存在可最小化該半導體結構內之寄生電容。此外，該空隙之一體積可藉由側向移除該介電材料之額外部分而放大。經放大空隙可進一步減小寄生電容。 在一些實施例中，一種半導體結構包含：一基板；一閘極結構，其經安置於該基板上方；一介電材料，其經安置於該基板及該閘極結構上方；一導電結構，其延伸在該介電材料內；及一空隙，其延伸在該介電材料內且經安置於該閘極結構上方。 在一些實施例中，空隙安置於閘極結構上方。在一些實施例中，空隙藉由介電材料圍封且密封。在一些實施例中，空隙之寬度對高度之比實質上大於1:2。在一些實施例中，空隙包含在介電材料內伸長之一主體部分及遠離閘極結構之一端部分，端部分與主體部分耦合且自主體部分而遠離閘極結構呈楔形。在一些實施例中，空隙包含閘極結構上方之一第一部分、第一部分上方之一第二部分及第一部分及第二部分上方之一第三部分，第二部分安置於第一部分與第三部分之間，第二部分之一寬度實質上小於第一部分之一寬度或第三部分之一寬度。在一些實施例中，第一部分之一寬度實質上相同於第三部分之一寬度。在一些實施例中，第一部分之一寬度或第三部分之一寬度係約250 nm至約450 nm，且第二部分之一寬度係約80 nm至約220 nm。在一些實施例中，導電結構與閘極結構及空隙相鄰。在一些實施例中，導電結構與基板或閘極結構電連接。在一些實施例中，空隙處於真空中或填充有空氣或氣體。在一些實施例中，閘極結構係一電晶體或包含多晶矽。 在一些實施例中，一種半導體結構包含：一基板；一閘極結構，其經安置於該基板上方；一第一介電層，其經安置於該基板及該閘極結構上方；一第二介電層，其經安置於該第一介電層上方；一導電結構，其延伸穿過該第一介電層及該第二介電層且延伸在其等之內；一第三介電層，其經安置於該第二介電層及該導電結構上方；及一空隙，其經安置於該閘極結構上方且自該第一介電層延伸至該第三介電層。 在一些實施例中，空隙包含：一第一部分，其藉由第一介電層包圍；一第二部分，其經安置於第一部分上方且藉由第一介電層及第二介電層包圍；一第三部分，其經安置於第二部分上方且藉由第二介電層包圍；及一端部分，其經安置於第三部分上方且藉由第三介電層包圍。在一些實施例中，端部分自第二介電層朝向第三介電層呈楔形。在一些實施例中，第二部分之一體積實質上小於第一部分之一體積或第三部分之一體積。在一些實施例中，半導體結構進一步包含：一第一罩蓋層，其經安置於第一介電層與第二介電層之間；或一第二罩蓋層，其經安置於第二介電層與第三介電層之間且經安置保形於第一介電層之一側壁或第二介電層之一側壁。 在一些實施例中，一種製造一半導體結構之方法包含：接納一基板；在基板上方形成一閘極結構；將一介電材料安置於基板及閘極結構上方；形成延伸在介電材料內之一導電結構；形成經安置於閘極結構上方且延伸在介電材料內之一空隙。 在一些實施例中，該方法進一步包含：於介電材料上方安置一圖案化遮罩；正交地移除自圖案化遮罩暴露之介電材料之一第一部分；側向移除藉由圖案化遮罩覆蓋之介電材料之一第二部分；自介電材料移除圖案化遮罩。在一些實施例中，藉由乾式蝕刻操作移除介電材料之第一部分，或藉由濕式蝕刻操作移除介電材料之第二部分。 前文概述若干實施例之構件，使得熟習此項技術者可較佳理解本揭露之態樣。熟習此項技術者應瞭解，其等可容易使用本揭露作為用於設計或修改用於執行相同目的及/或達成本文引入之實施例之相同優勢之其他程序及結構之一基礎。熟習此項技術者亦應認識到，此等等效構造不脫離本揭露之精神及範疇，且其等可在不脫離本揭露之精神及範疇的情況下在本文中進行各種改變、替換及更改。
100‧‧‧半導體結構101‧‧‧基板101a‧‧‧第一表面101b‧‧‧第二表面102‧‧‧閘極結構102a‧‧‧閘極電極102b‧‧‧間隔件102c‧‧‧閘極介電層103‧‧‧介電材料103-1‧‧‧第一部分103-2‧‧‧第二部分103a‧‧‧第一介電層103a-1‧‧‧側壁103b‧‧‧第二介電層103b-1‧‧‧側壁103c‧‧‧第三介電層104‧‧‧導電結構104a‧‧‧插塞部分104b‧‧‧頂部金屬部分105‧‧‧空隙105a‧‧‧主體部分105b‧‧‧端部分105c‧‧‧第一部分105d‧‧‧第二部分105e‧‧‧第三部分105f‧‧‧端部分106‧‧‧罩蓋層106a‧‧‧第一罩蓋層106a-1‧‧‧側壁106b‧‧‧第二罩蓋層107‧‧‧圖案化遮罩108‧‧‧凹部200‧‧‧半導體結構300‧‧‧方法301‧‧‧操作302‧‧‧操作303‧‧‧操作304‧‧‧操作305‧‧‧操作400‧‧‧方法401‧‧‧操作402‧‧‧操作403‧‧‧操作404‧‧‧操作405‧‧‧操作406‧‧‧操作407‧‧‧操作408‧‧‧操作409‧‧‧操作410‧‧‧操作H‧‧‧高度W‧‧‧寬度W1‧‧‧寬度W2‧‧‧寬度W3‧‧‧寬度
當結合附圖閱讀時自下列實施方式最佳地理解本揭露之態樣。強調，根據行業中之標準實踐，各種構件未按比例繪製。事實上，為討論清晰起見，可任意增大或減小各種構件之尺寸。 圖1係根據本揭露之一些實施例之一半導體結構之一示意性剖面圖。 圖2至圖5係根據本揭露之一些實施例之具有呈各種形狀或組態之一空隙之半導體結構之示意性剖面圖。 圖6係根據本揭露之一些實施例之一半導體結構之一示意性剖面圖。 圖7至圖10係根據本揭露之一些實施例之具有呈各種形狀或組態之一空隙之半導體結構之示意性剖面圖。 圖11係根據本揭露之一些實施例之製造一半導體結構之一方法之一流程圖。 圖11A至圖11F係根據本揭露之一些實施例之藉由圖11之一方法製造一半導體結構之示意圖。 圖12係根據本揭露之一些實施例之製造一半導體結構之一方法之一流程圖。 圖12A至圖12L係根據本揭露之一些實施例之藉由圖12之一方法製造一半導體結構之示意圖。
100‧‧‧半導體結構
101‧‧‧基板
101a‧‧‧第一表面
101b‧‧‧第二表面
102‧‧‧閘極結構
102a‧‧‧閘極電極
102b‧‧‧間隔件
102c‧‧‧閘極介電層
103‧‧‧介電材料
104‧‧‧導電結構
104a‧‧‧插塞部分
104b‧‧‧頂部金屬部分
105‧‧‧空隙
105a‧‧‧主體部分
105b‧‧‧端部分
H‧‧‧高度
W‧‧‧寬度

Claims (10)

  1. 一種半導體結構，其包括：一基板；一閘極結構，其安置於該基板上方；一介電材料，其安置於該基板及該閘極結構上方；複數個導電結構，其等在該介電材料內延伸，該等導電結構中之至少一者包括一插塞部分及該插塞部分上之一頂部金屬部分，其中該頂部金屬部分之一寬度大於該插塞部分之一寬度；一空隙，其在該介電材料內延伸且安置於該閘極結構上方；及一保形介電質，其沿著該介電材料之一內側壁安置成鄰近該空隙，其中該保形介電質之一內表面界定該空隙之一磊晶部；其中該保形介電質包含一第一保形層及一第二保形層。
  2. 如請求項1之半導體結構，其中該空隙由該介電材料及該保形介電質中之至少一者圍封且密封。
  3. 如請求項1之半導體結構，其中該空隙包含在該閘極結構上方之一第一部分、在該第一部分上方之一第二部分以及在該第一部分及該第二部分上方之一第三部分，該第二部分安置於該第一部分與該第三部分之間，該第二部分之一寬度明顯小於該第一部分之一寬度或該第三部分之一寬度。
  4. 如請求項1之半導體結構，其中該空隙處於真空中或填充有空氣或氣 體。
  5. 一種半導體結構，其包括：一基板；一閘極結構，其安置於該基板上方；一第一介電層，其安置於該基板及該閘極結構上方；一第二介電層，其安置於該第一介電層上方；複數個導電結構，其等設置於該第一介電層及該第二介電層內；一第三介電層，其安置於該第二介電層及該複數個導電結構上方；及一空隙，其安置於該閘極結構上方且包含該第一介電層中之一第一空隙部分、該第二介電層中之一第二空隙部分以及安置於該第三介電層中之一第三空隙部分，其中該第二空隙部分及該第三空隙部分沿著對應於該複數個導電結構之一頂部表面之一平面與彼此合併，該第三空隙部分自該平面向內呈連續楔形直至在該第三介電層中之頂點處終止；其中該第一空隙部分、該第二空隙部分及該第三空隙部分中之至少兩者在一圓形側壁處終止。
  6. 如請求項5之半導體結構，其中該第二空隙部分之一體積明顯小於該第一空隙部分之一體積或該第三空隙部分之一體積。
  7. 如請求項5之半導體結構，其進一步包括： 一保形介電質，其沿著該第一介電層、該第二介電層及該第三介電層中之至少一者之一內側壁安置，該保形介電質使該內側壁與該空隙之最磊晶部隔開。
  8. 一種製造半導體結構之方法，其包括：接納一基板；在該基板上方形成一閘極結構；在該基板及該閘極結構上方安置一介電材料；形成在該介電材料內延伸之導電結構，該等導電結構中之至少一者包括一插塞部分及一頂部金屬部分；及在形成該等導電結構之後形成安置於該閘極結構上方且在該介電材料內延伸之一空隙，其中該等導電結構及該空隙在與該基板之一表面水平之方向上與該導電結構中之該至少一者之該插塞部分重疊。
  9. 如請求項8之方法，其進一步包括：在該介電材料上方安置一圖案化遮罩；正交地移除自該圖案化遮罩曝露之該介電材料之一第一部分；側向移除由該圖案化遮罩覆蓋之該介電材料之一第二部分；自該介電材料移除該圖案化遮罩。
  10. 如請求項9之方法，其中藉由乾式蝕刻操作移除該介電材料之該第一部分，或藉由濕式蝕刻操作移除該介電材料之該第二部分。
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