鳍片型场效应晶体管装置制造方法及图纸

本发明专利技术描述了一种鳍片型场效应晶体管装置，其包含衬底、栅极堆叠结构、间隔物以及源极和漏极区域。间隔物包含第一和第二间隔物并且第一间隔物的第一高度大于第二间隔物的第二高度。安置于栅极堆叠结构上的介电层包含接触开口，接触开口暴露源极和漏极区域、第一和第二间隔物以及栅极堆叠结构的一部分。鞘结构安置在接触开口内并且鞘结构与第一和第二间隔物以及栅极堆叠结构的暴露部分接触而不覆盖源极和漏极区域。金属连接器安置在鞘结构内并且连接到源极和漏极区域。

Fin type field effect transistor device

The present invention describes a fin type field effect transistor device comprising a substrate, a gate stack structure, a spacer, and a source and drain region. The spacer comprises first and second spacers, and the first height of the first spacer is greater than the second height of the second spacer. A dielectric layer disposed on the gate stack structure includes a contact opening, a contact opening exposing the source and drain regions, a first and second spacers, and a portion of the gate stack structure. The sheath structure is disposed within the contact opening, and the sheath structure contacts the exposed portion of the first and second spacers and the gate stack structure without covering the source and drain regions. The metal connector is housed within the sheath structure and connected to the source and drain regions.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例涉及一种鳍片型场效应晶体管装置及其制造方法。
技术介绍
由于半导体装置的栅极宽度和沟道长度持续缩小，所以已经研发出非平面或三维场效应晶体管结构，例如，具有升高的垂直鳍片的鳍片型场效应晶体管(fin-typefieldeffecttransistor，FinFET)以提高晶体管的操作速度。升高的和狭窄的鳍片能够使晶片区域被更有效使用，不过也导致具有高纵横比的场效应晶体管。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种鳍片型场效应晶体管(FinFET)装置。鳍片型场效应晶体管装置包括衬底、至少一个栅极堆叠结构、间隔物、源极和漏极区域、介电层、至少一个鞘结构以及至少一个金属连接器。至少一个栅极堆叠结构安置在衬底上，并且间隔物安置在至少一个栅极堆叠结构的侧壁上。间隔物包含第一间隔物和第二间隔物并且第一间隔物的第一高度大于第二间隔物的第二高度。源极和漏极区域安置在衬底中并且位于至少一个栅极堆叠结构的相对侧。介电层安置在衬底上并且位于至少一个栅极堆叠结构上。介电层包含至少一个接触开口，接触开口暴露源极和漏极区域、第一和第二间隔物以及至少一个栅极堆叠结构的一部分。至少一个鞘结构安置在至少一个接触开口内。至少一个鞘结构与第一和第二间隔物以及至少一个栅极堆叠结构的暴露部分接触而不覆盖源极和漏极区域。至少一个金属连接器安置在至少一个鞘结构内并且在至少一个接触开口内，并且至少一个金属连接器连接到源极和漏极区域。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。附图说明当结合附图阅读时，从以下详细描述最好地理解本专利技术的各方面。应注意，根据行业中的标准惯例，各种特征未按比例绘制。事实上，为了论述清楚起见，可以任意增加或减小各种特征的尺寸。图1说明根据本专利技术的一些实施例的示例性FinFET装置的截面图。图2A-2G是示出根据本专利技术的一些实施例的用于形成FinFET装置的制造方法的各个阶段所制得的FinFET装置的截面图和俯视图。图3是示出根据本专利技术的一些实施例的用于形成FinFET装置的制造方法的过程步骤的示例性流程图。元件符号说明：10：FinFET装置102：衬底104：沟道区域110：栅极堆叠结构110a：栅极堆叠结构110的顶部表面112：侧壁114：栅极介电条116：栅极电极条118：硬掩模条120：间隔物120a：第一间隔物120b：第二间隔物125：源极和漏极区域130：介电层130a：介电层130的顶部131：介电层131a：介电层131的顶部表面132：接触开口132b：接触开口132的侧壁134：粘附层135：鞘结构140：金属连接器140a：金属连接器140的顶部表面142：顶盖层150：掩模图案152：孔。具体实施方式以下公开内容提供用于实施所提供的标的物的不同特征的许多不同实施例或实例。下文描述组件以和布置的具体实例以简化本专利技术。当然，这些组件和布置仅为实例且并不意图为限制性的。举例来说，在以下描述中第一特征在第二特征上方或上的形成可包含第一特征和第二特征直接接触地形成的实施例，并且还可包含额外特征可在第一特征和第二特征之间形成使得第一特征和第二特征可不直接接触的实施例。另外，本专利技术可能在各个实例中重复参考标号和/或字母。此重复是出于简化和清晰的目的且本身并不指示所论述的各种实施例和/或配置之间的关系。此外，为了易于描述，在本文中可使用例如“在…下方”、“在…下”、“下部”、“在…上”、“上部”等等的空间相关术语，以描述如图中所说明的一个元件或特征相对于另一元件或特征的关系。除图中所描绘的定向以外，与空间相关的术语意图包涵在使用中的装置或操作的不同定向。设备可以其它方式定向(旋转90度或在其它定向处)，且本文中所使用的空间上相对的描述词同样地可相应地进行解释。本专利技术的实施例描述了FinFET装置的示例性制造过程以及从其中制造的FinFET装置。FinFET装置可以形成于单晶半导体衬底上，例如，在本专利技术的某些实施例中的块状硅(bulksilicon)衬底。在一些实施例中，作为替代方案，FinFET装置可以形成于绝缘体上硅(silicon-on-insulator，SOI)衬底或绝缘体上锗(germanium-on-insulator，GOI)衬底上。并且，根据实施例，硅衬底可以包括其它传导层、掺杂区或其它半导体元件，例如，晶体管、二极管或类似物。实施例意图提供进一步的解释但是并非用于限制本专利技术的范围。图1说明根据本专利技术的一些实施例的示例性FinFET装置的截面图。在图1中，FinFET装置10包括：形成于衬底102上的至少一个栅极堆叠结构110；形成于栅极堆叠结构110的相对的侧壁112上的间隔物120；以及位于衬底102内并且在栅极堆叠结构110的两个相对侧处的源极和漏极区域125。在一些实施例中，FinFET装置10还包括：介电层131，其位于栅极堆叠结构110和间隔物120上方并且覆盖栅极堆叠结构110和间隔物120；至少一个金属连接器140，其连接到源极和漏极区域125；以及位于金属连接器140与介电层131和间隔物120之间的鞘结构135。在一些实施例中，栅极堆叠结构110包含多晶硅栅极结构或替代金属栅极结构。在一些实施例中，位于间隔物120和栅极堆叠结构110旁边的源极和漏极区域125是应变源极和漏极区域。FinFET装置10预定位于衬底102的隔离结构(未示出)之间。在一些实施例中，FinFET装置10是p型FinFET装置。在一些实施例中，FinFET装置10是n型FinFET装置。在图1中，在某些实施例中，间隔物120包含第一间隔物120a和第二间隔物120b并且第一间隔物的第一高度h1大于第二间隔物的第二高度h2。在一些实施例中，介电层131包含一个或多个接触开口132，并且接触开口132暴露源极和漏极区域125、第一和第二间隔物以及栅极堆叠结构110的一部分。在一些实施例中，鞘结构135会与第一间隔物120a和第二间隔物120b以及栅极堆叠结构110的暴露部分接触，但不覆盖住源极和漏极区域125。在某些实施例中，栅极堆叠结构110的硬掩模条118的顶部尺寸CDt小于硬掩模条118的底部尺寸CDb。图2A-2G说明根据本专利技术的一些实施例用于形成FinFET装置的制造方法的各个阶段所制得的FinFET装置的截面图和俯视图。在图2A中，提供形成有至少一个栅极堆叠结构110以及源极和漏极区域125的衬底102。衬底102是例如单晶半导体衬底或SOI衬底。在一些实施例中，衬底102是硅衬底。在一些实施例中，一个以上栅极堆叠结构110形成于衬底102上并且栅极堆叠结构110是平行布置的条形状的结构。在图2A中，示出了两个栅极堆叠结构110，并且栅极堆叠结构110的数目是出于说明性目的而非意图限制本专利技术的结构。在一些实施例中，栅极堆叠结构110包含多晶硅栅极结构或替代金属栅极结构。在一些实施例中，栅极堆叠结构110包括栅极介电条114、位于栅极介电条114上的栅极电极条116以及位于栅极电极条116上的硬掩模条118。并且，包含第一间隔物120a和第二间隔物120b的间隔物120位于栅极堆叠结构110的相对侧壁112上。在一些实施例中，栅极堆叠结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种鳍片型场效应晶体管装置，其包括：衬底；至少一个栅极堆叠结构，其安置于所述衬底上；间隔物，其安置于所述至少一个栅极堆叠结构的侧壁上，其中所述间隔物包含第一间隔物以及第二间隔物并且所述第一间隔物的第一高度大于所述第二间隔物的第二高度；源极和漏极区域，其安置在所述衬底中并且位于所述至少一个栅极堆叠结构的相对侧；介电层，其安置在所述衬底上并且在所述至少一个栅极堆叠结构上，其中所述介电层包含至少一个接触开口，所述接触开口暴露所述源极和漏极区域、所述第一和第二间隔物以及所述至少一个栅极堆叠结构的一部分；至少一个鞘结构，其安置在所述至少一个接触开口内，其中所述至少一个鞘结构与所述第一和第二间隔物以及所述至少一个栅极堆叠结构的所述暴露部分接触而不覆盖所述源极和漏极区域；以及至少一个金属连接器，其安置在所述至少一个鞘结构内并且在所述至少一个接触开口内，并且所述至少一个金属连接器连接到所述源极和漏极区域。

【技术特征摘要】
2016.02.25 US 15/054,0461.一种鳍片型场效应晶体管装置，其包括：衬底；至少一个栅极堆叠结构，其安置于所述衬底上；间隔物，其安置于所述至少一个栅极堆叠结构的侧壁上，其中所述间隔物包含第一间隔物以及第二间隔物并且所述第一间隔物的第一高度大于所述第二间隔物的第二高度；源极和漏极区域，其安置在所述衬底中并且位于所述至少一个栅极堆叠结构的相对侧；介电层，其安置在所述衬底上并且在所述至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：张哲诚，林志翰，曾鸿辉，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71