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在主动区上方具有气隙间隔件与栅极接触的基于晶体管的半导体装置制造方法及图纸

技术编号:18052479 阅读:35 留言:0更新日期:2018-05-26 09:34
本发明专利技术涉及在主动区上方具有气隙间隔件与栅极接触的基于晶体管的半导体装置,其中,一种半导体结构包括半导体衬底、在该半导体衬底上的半导体鳍片、与该半导体鳍片整合在其顶部的晶体管,该晶体管包括主动区,该主动区包括源极、漏极以及在源极、漏极之间的沟道区域。该半导体结构进一步包括在该沟道区域上方的栅极结构,该栅极结构包括栅极电极、邻近该栅极电极的相对侧壁上的气隙间隔件对、以及用于该栅极电极的栅极接触。还提供一种制造这种半导体装置的方法。

【技术实现步骤摘要】
在主动区上方具有气隙间隔件与栅极接触的基于晶体管的半导体装置
本专利技术一般是关于具有有利向下缩放尺寸的半导体装置制造策略。更具体地,本专利技术是关于有利将气隙间隔件和栅极接触两者放置在基于晶体管的半导体装置的主动区上方。
技术介绍
一般来说,在半导体工业中需要用于半导体装置的向下缩放(即缩小)尺寸的策略。例如,气隙间隔件(低k)提供比常规间隔件的电容降低,导致性能的提高。作为另一个示例,位于该主动区上方的该栅极接触有可能达到向下缩放尺寸的效益。虽然气隙间隔件与在主动区上方的栅极接触在半导体装置的尺寸继续缩小时都具有理想的效益,但是由于在该栅极接触与该气隙间隔件之间以及该源极/漏极接触与该气隙间隔件之间的相互作用的可能性,它们通常被认为是不相容的。
技术实现思路
因此,持续存在有利向下缩放尺寸的制造策略的需求。透过一种制造晶体管的方法,在一态样中,克服先前技术的缺点并提供额外的优点。该方法包括提供一种起始半导体结构,该起始半导体结构包含半导体衬底、在衬底上的鳍片、具有源极/漏极对且在该源极/漏极对之间具有沟道区域的主动区、在该源极/漏极对的源极与漏极上面的下接触部分,以及在该沟道区域上方的栅极电极。该方法进一步包括形成邻近该栅极电极的相对侧壁的气隙间隔件对,在该栅极电极上方形成下栅极接触,并在该下栅极接触上方形成上栅极接触,该上栅极接触位于该主动区上面。在另一态样中,提供一种半导体结构,该半导体结构包含半导体衬底、在该半导体衬底上的半导体鳍片、与该半导体鳍片整合在其顶部的晶体管,该晶体管包含:主动区,包括源极、漏极、与在其间的沟道区域;栅极结构,在该沟道区域上方,该栅极结构包含栅极电极;气隙间隔件对,在该栅极电极的相对侧壁上;以及栅极接触,用于该栅极电极。从以下结合附图对本专利技术的各个态样的详细描述中,本专利技术的这些和其它目的、特征和优点将变得显而易见。附图说明根据本专利技术的一个或多个态样,图1是起始半导体结构的一实施例沿着鳍片穿过的剖面图,该起始半导体结构包括半导体衬底、在该衬底上方的至少一个鳍片、源极/漏极区域、包括一个或多个栅极电极的一个或多个栅极结构、一个或多个间隔件对与一个或多个栅极盖,该一个或多个栅极结构由下源极/漏极接触分开,其上有一个或多个介电质盖。根据本专利技术的一个或多个态样,图2绘示图1的该结构的一实施例,在去除每个栅极盖与每个间隔件对的上间隔件对部分之后,导致剩余的下间隔件对部分。根据本专利技术的一个或多个态样,图3绘示图2的该结构的一实施例,在形成至少一个气隙间隔件对之后,该至少一个气隙间隔件对中的每一个在其中包括气隙,每个栅极电极有栅极盖,每个栅极盖在其中具有沟槽。根据本专利技术的一个或多个态样,图4绘示图3的该结构的一实施例,在暴露每个对应的沟槽(图3)下的该一个或多个栅极结构中的每个栅极结构的该栅极电极之后,该暴露导致暴露的栅极电极,间隔件侧壁在该气隙及栅极接触开口上面向上延伸与倾斜。根据本专利技术的一个或多个态样,图5绘示图4的该结构的一实施例,在该栅极电极(例如钨或钴上的钨)上用金属选择性地填充该栅极接触开口(图4)的底部之后,用硬式掩模材枓(例如氮化硅)来填充该栅极接触开口剩下的部分,导致栅极盖,并平面化该结构。根据本专利技术的一个或多个态样,图6绘示图5的该结构的一实施例,在该平面化结构上方形成介电层之后,去除该介电层的部分以形成接触开口,在该接触开口里形成源极/漏极接触与栅极接触,并平面化该结构。根据本专利技术的一个或多个态样,图7绘示图1的该结构在该栅极结构向下凹至(即停止)在该栅极电极的顶面之后的一实施例。根据本专利技术的一个或多个态样,图8绘示图7的该结构的一实施例,在形成类似使用于图4的内部间隔件之后,例如,一种类似关于图3与图4所描述的工艺,导致栅极接触开口在该栅极电极上面。根据本专利技术的一个或多个态样,图9绘示图8的该结构在用金属部分地填充该栅极接触开口之后的一实施例。根据本专利技术的一个或多个态样,图10绘示图9的该结构在从该栅极结构去除所有的间隔件(图8)并且留下形成有内部间隔件的该金属之后的一实施例。根据本专利技术的一个或多个态样,图11绘示图10的该结构在相邻该栅极电极与金属的相对侧壁形成气隙间隔件之后,形成栅极盖并平面化该结构的一实施例。根据本专利技术的一个或多个态样,图12绘示图11的该结构在该平面化结构上方形成介电层之后,去除该介电层的部分而形成接触开口,形成源极/漏极接触与栅极接触并平面化该结构的一实施例。具体实施方式本专利技术与其特征、优点及细节的态样,在以下参照该附图中所示的非限制性实施例做更全面地解释。省略已知的材枓、制造工具、工艺技术等的描述,以免不必要地模糊本专利技术的细节。然而,应当理解,该详细描述和该具体实施例在指示本专利技术的态样的同时仅以说明的方式给出,而不是限制。在本专利技术概念的精神和/或范围内的各种替换、修改、添加和/或布置对于本领域技术人员来说将是显而易见的。如本说明书和权利要求书中所使用的近似语言,可以用于修改任何可允许变化的定量表示,而不会导致与其相关的基本功能的变化。因此,由诸如“约”之类的术语修改的值不限于所指定的精确值。在某些情况下,该近似语言可能对应于用于测量该值的仪器的精确度。本文使用的本术语仅用于描述具体实施例的目的,而不意在限制本专利技术。如本文所使用的,单数形式“一个”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式,除非上下文另有明确指示。进一步理解,该术语“包括”(以及任何形式的包括,例如“包含”和“包括”),“具有”(以及任何形式的具有,例如“具有”和“有”),“包含”(和任何形式的包含,如“包含”和“包含”)和“包容”(和任何形式的包容,如“包含”和“含”)是开放式链接动词。因此,“包括”、“具有”、“包含”或“含”一个或多个步骤或元件的一种方法或装置具有那些一个或多个步骤或元件,但不限于仅拥有那些一个或多个步骤或元件。同样地,“包括”、“具有”、“包含”或“含”一个或多个特征的装置的一种方法或元件的步骤具有那些一个或多个特征,但不限于仅具有那些一个或多个特征。此外,以某种方式配置的一种设备或结构至少以这种方式配置,但也可以以未列出的方式进行配置。如本文所使用的,该术语“连接”当用于指两个物理元件时,意味着该两个物理元件之间的直接连接。然而,该术语“耦合”可以意味着一个直接连接或通过一个或多个中间元件的连接。如本文所使用的,该术语“可能”和“可以”表示在一组情况下发生的可能性;拥有指定的性质、特征或功能;和/或透过表达一个或多个与该限定动词相关的能力、性能或可能性来限定另一个动词。因此,“可能”和“可以”的使用表示修改的术语显然是适当的、有能力的或适合于指定的能力、功能或使用,同时考虑到在某些情况下该修改术语有时可能是不适当、没有能力或不合适的。例如,在某些情况下,事件或功能是可以被预期的,而在其他情况下该事件或功能不会发生-这种区别被该术语“可能”及“可以”所捕获。如本文所使用的,除非另有说明,与该术语“约”一起使用的值,例如测量、尺寸等,是指该值的正负百分之五的可能变化。此外,在使用时,该术语“低k电介质”是指介电常数k小于3.9的电介质。如本文所使用的,该术语“气隙间隔件”是指用于栅极电极的间隔件,其中具有被该间隔件的该材料包住的气隙。请参考以下的附本文档来自技高网...
在主动区上方具有气隙间隔件与栅极接触的基于晶体管的半导体装置

【技术保护点】
一种方法,包括:提供起始半导体结构,该起始半导体结构包括半导体衬底、在该衬底上的鳍片、具有源极/漏极对且在该源极/漏极对其间具有沟道区域的主动区、在该源极/漏极对的源极与漏极上面的下接触部分、以及在该沟道区域上方的栅极电极;形成邻近该栅极电极的相对侧壁的气隙间隔件对;形成在该栅极电极上方的下栅极接触;以及形成在该下栅极接触上方的上栅极接触,该上栅极接触位于该主动区上面。

【技术特征摘要】
2016.11.15 US 15/351,8931.一种方法,包括:提供起始半导体结构,该起始半导体结构包括半导体衬底、在该衬底上的鳍片、具有源极/漏极对且在该源极/漏极对其间具有沟道区域的主动区、在该源极/漏极对的源极与漏极上面的下接触部分、以及在该沟道区域上方的栅极电极;形成邻近该栅极电极的相对侧壁的气隙间隔件对;形成在该栅极电极上方的下栅极接触;以及形成在该下栅极接触上方的上栅极接触,该上栅极接触位于该主动区上面。2.如权利要求1所述的方法,其中,该气隙间隔件对在该下栅极接触之前形成。3.如权利要求2所述的方法,其中,该起始半导体结构包括栅极结构,该栅极结构包括该栅极电极及邻近该栅极电极的相对侧壁的下间隔件部分。4.如权利要求3所述的方法,其中,形成该气隙间隔件对包括在该下间隔件部分上方形成该气隙间隔件对,该气隙间隔件对延伸到该栅极电极的高度。5.如权利要求4所述的方法,其中,形成该下栅极接触包括:在该气隙间隔件对上方形成向上锥形的顶部间隔件对,导致锥形栅极接触开口;以及在该锥形栅极接触开口里形成该下栅极接触。6.如权利要求5所述的方法,其中,形成该上栅极接触包括:在形成该下栅极接触后在该结构上方形成介电层;去除该主动区上面的该介电层的部分以暴露该下栅极接触,导致上栅极接触开口;以及用金属填充该上栅极接触开口。7.如权利要求6所述的方法,其中,用于每个源极与每个漏极的该下接触部分在其上具有介电质盖,以及其中,暴露该下栅极接触包括以对该介电质盖有选择性的方式蚀刻该结构上方的该介电层。8.如权利要求1所述的方法,其中,该下栅极接触在该气隙间隔件对之前形成。9.如权利要求8所述的方法,其中,该起始半导体结构进一步包括邻近该栅极电极的相对侧壁的间隔件对,该间隔件对延伸到该栅极电极的高度,该...

【专利技术属性】
技术研发人员:谢瑞龙成敏圭朴灿柔L·沃尔夫冈金勋
申请(专利权)人:格芯公司
类型:发明
国别省市:开曼群岛,KY

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