用于垂直传输场效应晶体管的互连制造技术

本发明专利技术涉及用于垂直传输场效应晶体管的互连，提供垂直传输场效应晶体管的结构及制造方法，该结构包括垂直传输场效应晶体管，其具有位于半导体层中的源极/漏极区域，从该半导体层中的该源极/漏极区域伸出的鳍片；以及在该半导体层上并耦接该鳍片的栅极电极。该结构还包括位于该半导体层中所定义的沟槽内的互连。该互连耦接该垂直传输场效应晶体管的该源极/漏极区域或该栅极电极，且可用于将该垂直传输场效应晶体管的该源极/漏极区域或该栅极电极与另一垂直传输场效应晶体管的源极/漏极区域或栅极电极耦接。

【技术实现步骤摘要】
用于垂直传输场效应晶体管的互连
本专利技术涉及半导体设备制造以及集成电路，尤其是用于垂直传输场效应晶体管的结构以及用于垂直传输场效应晶体管的设备结构的制造方法。
技术介绍
常见的晶体管结构包括：一源极；一漏极；位于该源极与漏极之间的一沟道；以及一栅极电极，其被配置为通过该沟道选择性的将该源极与漏极相互连接以响应一栅极电压。晶体管结构形成于一半导体衬底的一表面上，该表面可视为被包含于一水平平面中。晶体管结构可根据相对于该半导体衬底的该表面的该沟道的取向而进行大致的分类。平面晶体管构成一类晶体管结构，其中该沟道与该衬底表面平行。垂直晶体管代表不同类别的晶体管结构，其中该沟道垂直对齐该衬底表面。由于该源极与漏极之间的该栅极电流(gatedcurrent)直接通过该沟道，所以不同类型的垂直晶体管，即鳍型场效应晶体管(FinFET)，与垂直传输场效应晶体管也可以根据该电流的方向而彼此区别。FinFET型垂直晶体管的该源极与漏极之间的该沟道中的该栅极电流通常平行于该衬底表面。与此相反，垂直传输场效应晶体管中的该源极与漏极之间的该沟道中的该栅极电流通常垂直于该衬底表面。需要提供用于垂直传输场效应晶体管的改善的结构以及制造方法
技术实现思路
根据一实施例，一结构包括一垂直传输场效应晶体管，其具有位于一半导体层中的一源极/漏极区域，从该半导体层中的该源极/漏极区域伸出的一鳍片，以及在该半导体层上且耦接该鳍片的一栅极电极。该结构还包括位于该半导体层中所定义的沟槽内的一互连。该互连耦接该垂直传输场效应晶体管的该源极/漏极区域或该栅极电极。根据另一实施例，一方法包括形成位于一半导体层中的一垂直传输场效应晶体管的一源极/漏极区域，形成从该源极/漏极区域伸出的该垂直传输场效应晶体管的一鳍片，以及形成该垂直传输场效应晶体管的一栅极电极于该半导体层上。该栅极电极耦接该鳍片。该方法还包括形成一沟槽于该半导体层中，以及形成位于该沟槽中且耦接该垂直传输场效应晶体管的该源极/漏极区域或该栅极电极的一互连。附图说明被纳入并组成本说明书的一部分的附图用以说明本专利技术的各种实施例，并结合前述的本专利技术的一般描述以及下述具体实施例的详细描述，用于解释本专利技术的实施例。图1为根据本专利技术的一实施例所示的用于在一工艺方法的一初始制造阶段的一垂直传输场效应晶体管的一结构的俯视图。图1A为图1沿线1A-1A的剖视图。图1B为图1沿线1B-1B的剖视图。图2A，图2B为处于图1，图1A，图1B之后的该工艺方法的一制造阶段的剖视图。图3A，图3B为处于图2A，图2B之后的该工艺方法的一制造阶段的剖视图。图4A，图4B为处于图3A，图3B之后的该工艺方法的一制造阶段的剖视图。图5A，图5B为处于图4A，图4B之后的该工艺方法的一制造阶段的剖视图。图6为处于图5A，图5B之后的该工艺方法的类似于图1的该结构的俯视图。图6A为图6沿线6A-6A的剖视图。图6B为图6沿线6B-6B的剖视图。图7为处于图6，图6A，图6B之后的该工艺方法的一制造阶段的该结构的俯视图。图7A为图7沿线7A-7A的剖视图。图7B为图7沿线7B-7B的剖视图。图8为根据本专利技术的一替换实施例所示的用于在一工艺方法的一初始制造阶段的一垂直传输场效应晶体管的一结构的俯视图。图8A为图8沿线8A-8A的剖视图。图8B为图8沿线8B-8B的剖视图。图9A，图9B为图8，图8A，图8B之后的该工艺方法的制造阶段后的剖视图。图10为根据本专利技术的一替换实施例所示的用于在一工艺方法的一初始制造阶段的一垂直传输场效应晶体管的一结构的俯视图。图10A为图10沿线10A-10A的剖视图。图10B为图10沿线10B-10B的剖视图。图11A，图11B为图10，图10A，图10B之后的该工艺方法的制造阶段后的剖视图。具体实施方式参考图1，图1A，图1B，根据本专利技术的一实施例，鳍片10-15由衬底16的半导体材料而形成，其可能是块状衬底或绝缘体上半导体(SOI)衬底的设备层。于该代表性实施例中，衬底16为一SOI衬底，其包括半导体层20，埋入氧化层19，以及通过埋入氧化层19与半导体层20分离的操作晶圆(handlewafer)(未予图示)。各鳍片10-15是由源自衬底16的半导体材料组成的三维体，每一个鳍片10-15可被各自的盖体(未予显示)所覆盖。鳍片10-15可通过光刻以及蚀刻工艺而形成，例如促进致密堆积(densepacking)的侧壁成像转移(sidewallimagingtransfer，SIT)工艺。各鳍片10-15的侧壁垂直于衬底16的顶面，并且被包含于平行排列的平面中。一源极/漏极区域18形成于位于各鳍片10-15的底部或基部的半导体层20中。各鳍片10-15的下端与源极/漏极区域18的其中一者耦合。源极/漏极区域18可通过用掺杂的半导体材料填充邻接各鳍片10-15的基部的沟槽并且退火以导致直接位于各鳍片10-15下方的半导体层20的半导体材料中的掺杂的半导体材料的扩散而形成。各源极/漏极区域18如果随后是用于构建N型场效应晶体管(NFET)则可以由N型外延硅组成，或者如果随后是用于构建P型场效应晶体管(PFET)则可以由P型外延硅组成。于一实施例中，鳍片10-12可用于形成NFET，鳍片13-15可用于形成PFET。间隔层22形成于半导体层20的表面上并覆盖半导体层20以及源极/漏极区域18。间隔层22可以由二氧化硅(SiO2)，氮化硅(Si3N4)，SiBCN等组成。参考图2A，图2B，其中，相似的附图标记指代图1，图1A，图1B中的相似特征，于一后续制造阶段，介电层24可通过沉积电绝缘体以填充围绕鳍片10-15的开放空间(openspaces)而形成，然后使用例如化学机械抛光(CMP)以平坦化电绝缘体。介电层24可以由介电材料组成，例如硅的氧化物(例如通过化学气相沉积(CVD)沉积的二氧化硅(SiO2))。介电层24的厚度大于鳍片10-15的高度，使得鳍片10-15各自的顶面位于介电层24的顶面的下方，且可能由于盖体(未予图示)位于鳍片10-15的顶面，使其在平坦化期间可作为一抛光停止层。请参考图3A，图3B，其中相似的附图标记指代图2A，图2B中的相似特征，于一后续制造阶段，形成沟槽28，其延伸穿过介电层24以及间隔层22，并渗入但不穿过半导体层20。相反，沟槽28仅部分穿过半导体层20，使得半导体层20的部分厚度位于埋入氧化层19的上方。鳍片10-12及其源极/漏极区域18水平位于沟槽28的一侧上，鳍片13-15及其源极/漏极区域18水平位于沟槽28的相对侧上。于本实施例中，沟槽28不与源极/漏极区域18中的任何一个相交。例如，沟槽28横向位于鳍片10的源极/漏极区域18与鳍片13的源极/漏极区域18之间。沟槽28可通过蚀刻施加于介电层24的平坦化顶面的一图案化牺牲掩膜层而形成。掩膜层可例如包括一光阻层，其采用旋涂工艺，预烘焙，暴露于通过光掩模投射的辐射，烘焙后曝光，以及通过化学开发者开发而为一沟槽定义具有限于位于特定位置的鳍片10-12与鳍片13-15之间的一开口的一图案。在有掩膜层存在的情况下，沟槽28可根据一个或多个给定的蚀刻化学品而使用一个或多个湿化学或干蚀刻工艺进行蚀刻及/或定时蚀刻以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结构，包括：第一垂直传输场效应晶体管，其具有位于半导体层中的源极/漏极区域，从该半导体层中的该源极/漏极区域伸出的鳍片，以及位于该半导体层上并耦接该鳍片的栅极电极；以及互连，其位于该半导体层中所定义的沟槽中，该互连耦接该第一垂直传输场效应晶体管的该源极/漏极区域或该栅极电极。

【技术特征摘要】
2016.06.30 US 15/198,0441.一种结构，包括：第一垂直传输场效应晶体管，其具有位于半导体层中的源极/漏极区域，从该半导体层中的该源极/漏极区域伸出的鳍片，以及位于该半导体层上并耦接该鳍片的栅极电极；以及互连，其位于该半导体层中所定义的沟槽中，该互连耦接该第一垂直传输场效应晶体管的该源极/漏极区域或该栅极电极。2.根据权利要求1所述的结构，其中，该互连为耦接该第一垂直传输场效应晶体管的该源极/漏极区域，进一步包括：第二垂直传输场效应晶体管，具有位于该半导体层中的源极/漏极区域，从该半导体层的该源极/漏极区域伸出的鳍片，以及位于该半导体层上并耦接该鳍片的栅极电极，其中该第一垂直传输场效应晶体管的该源极/漏极区域通过该互连耦接该第二垂直传输场效应晶体管的该源极/漏极区域或该栅极电极。3.根据权利要求2所述的结构，其中，该互连直接耦接该第一垂直传输场效应晶体管的该源极/漏极区域与该第二垂直传输场效应晶体管的该源极/漏极区域。4.根据权利要求3所述的结构，其中，该互连包括直接耦接该第一垂直传输场效应晶体管的该源极/漏极区域以及直接耦接该第二垂直传输场效应晶体管的该源极/漏极区域的导电层。5.根据权利要求2所述的结构，其中，该互连耦接该第一垂直传输场效应晶体管的该源极/漏极区域与该第二垂直传输场效应晶体管的该栅极电极。6.根据权利要求5所述的结构，其中，该互连由直接耦接该第一垂直传输场效应晶体管的该源极/漏极区域的导电层组成，还包括：介电层，其位于该半导体层上，该介电层包括延伸至该导电层的开口；以及接触件，位于该开口内，该接触件直接耦接该导电层与该第二垂直传输场效应晶体管的该栅极电极。7.根据权利要求1所述的结构，其中，该互连与该第一垂直传输场效应晶体管的该栅极电极耦接，还包括：第二垂直传输场效应晶体管，具有位于该半导体层中的源极/漏极区域，从该半导体层中的该源极/漏极区域伸出的鳍片，以及位于该半导体层上并耦接该鳍片的栅极电极；其中，该第一垂直传输场效应晶体管的该栅极电极通过该互连耦接该第二垂直传输场效应晶体管的该栅极电极。8.根据权利要求7所述的结构，其中，该互连包括耦接该第一垂直传输场效应晶体管的该栅极电极以及耦接该第二垂直传输场效应晶体管的该栅极电极的导电层。9.根据权利要求8所述的结构，还包括：介电层，位于该导电层上，该介电层包括分别延伸至该导电层的第一开口与第二开口；第一接触件，位于该第一开口中，该第一接触件直接耦接该导电层与该第一垂直传输场效应晶体管的该栅极电极；以及第二接触件，位于该第二开口中，该第二接触件直接耦接该导电层与该第二垂直传输场效应晶体管的该栅极电极。10.根据权利要求7所述的结构，还包括：第三垂直传输场效应晶体管，具有位于该半导体层中的源极/漏极区域，与该第一垂直传输场效应晶体管的该鳍片平行排列并从该半导体层中的该的源极/漏极区域伸出的鳍片，以及位于该半导体层上并耦接该鳍片的栅极电极，该第三垂直传输场效应晶体管的该鳍片水平位于该第一垂直传输场效应晶体管的该鳍片与该第二垂直传输场效应晶体管的该鳍片之间；以及介电层，其至少部分覆盖该互连，以使该第三垂直传输场效应晶体管的该栅极电极与该互连电性隔离。11.根据权利要求1所述的结构，其中，该互连是由直接耦接该第一垂直传输场效应晶体管的该源极/漏极区域的导电层组成，还包括：介电层，位于该导电层上，该介电层位于该导电层与该第一垂直传输场效应晶体管的该栅极电极之间。12.根据权利要求11所述的结构，其中，该介电层包括延伸至该导电层的开口，还包括：接触件，位于该开口中...

【专利技术属性】
技术研发人员：爱德华·J·诺瓦克，布兰特·A·安德森，
申请(专利权)人：格罗方德半导体公司，
类型：发明
国别省市：开曼群岛,KY