具有气隙间隔体的晶体管制造技术

可以将微电子晶体管制造为具有气隙间隔体，所述气隙间隔体被形成为栅极侧壁间隔体，以使得所述气隙间隔体位于微电子晶体管的栅极电极与微电子晶体管的源极接触部和/或漏极接触部之间。由于气态物质的介电常数显著低于固态或半固态电介质材料的介电常数，因而气隙间隔体可以在栅极电极与源极接触部和/或漏极接触部之间产生最低的电容耦合，这样可以降低微电子晶体管的电路延迟。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有气隙间隔体的晶体管
本说明书的实施例涉及微电子器件领域，并且更具体而言涉及微电子晶体管的制造。
技术介绍
集成电路部件的更高性能、更低成本和提高的小型化以及集成电路的更高的封装密度是微电子器件制造的微电子行业的不间断的目标。为了实现这些目标，微电子器件内的晶体管必须缩小，即，变得更小。微电子器件内的微电子晶体管的尺寸的减小在微电子晶体管的性能和效率方面造成了一些困难。因此驱使人们借助于其设计、所使用的材料和/或其制造过程中的改进来提高其效率。附图说明在说明书的结束部分具体指出了并且明确主张了本公开的主题。通过结合附图理解以下描述和所附权利要求，本公开的上述和其它特征将变得更加完全显而易见。应当理解，附图仅描绘了根据本公开的几个实施例，因此不应将其理解为限制本公开的范围。将通过使用附图以额外的特异性和细节描述本公开，从而使本公开的优点能够更容易被确认，在附图中：图1示出了本领域已知的微电子晶体管的侧视截面图。图2示出了根据本说明书的实施例的具有气隙间隔体的微电子晶体管的侧视截面图。图3-图17示出了根据本说明书的一个实施例的用于制造具有至少一个气隙间隔体的微电子晶体管的过程的截面图。图18-图23示出了根据本说明书的另一实施例的用于制造具有至少一个气隙间隔体的微电子晶体管的过程的截面图。图24示出了根据本说明书的一种实施方式的计算装置。具体实施方式在下述具体实施方式中将参考附图，附图以例示的方式示出了可以实践所主张的主题的具体实施例。将以充分的细节描述这些实施例，以使本领域技术人员能够实践所述主题。应当理解，尽管各种实施例是不同的，但它们未必是相互排斥的。例如，可以在其它实施例中实施在文中结合一个实施例描述的特定特征、结构或特性，而不脱离所主张的主题的精神和范围。在本说明书中对“一个实施例”或“实施例”的引用是指在本说明书所包含的至少一种实施方式中包括结合所述实施例描述的特定特征、结构或特性。因此，短语“一个实施例”或“在实施例中”的使用未必指代同一个实施例。此外，应当理解，可以对每个所公开的实施例中的个体元件的位置或布置做出修改，而不脱离所主张的主题的精神和范围。因此，不应从限制的意义上考虑以下具体实施方式，并且所述主题的范围仅由所附权利要求限定，并且要连同为所附权利要求赋予权利的等同物的完整范围一起对所附权利要求的范围进行适当解释。在图中，相似的附图标记贯穿几个视图表示相同或相似的元件或功能，而且其中描绘的元件未必是相互按比例绘制的，相反可能使个体元件放大或缩小，从而在本说明书的语境下更容易理解所述元件。文中使用的术语“在……之上”、“到……”、“在……之间”和“在……上”可以指一个层或部件相对于其它层或部件的相对位置。一个层/部件处于另一层/部件“之上”或“上”或者被接合“到”另一层/部件可以是与另一层/部件直接接触，或者可以具有一个或多个中间层/部件。处于层/部件“之间”的一个层/部件可以与所述层/部件直接接触，或者可以具有一个或多个中间层/部件。图1示出了本领域已知的微电子晶体管100的截面图。微电子晶体管100可以形成在微电子衬底110上和/或微电子衬底110中。进一步如图1所示，微电子晶体管栅极120可以形成在微电子衬底110上。微电子晶体管栅极120可以包括栅极电极122，其中，在栅极电极122和微电子衬底110之间设置有栅极电介质124，并且微电子晶体管栅极120还可以包括覆盖栅极电极122的硬掩模126。微电子晶体管栅极120还可以包括形成在栅极电极122的相对侧壁128上的栅极侧壁间隔体136。源极区112和漏极区114可以例如通过适当掺杂剂的离子注入而形成在微电子衬底110中、在晶体管栅极120的相对侧上。层间电介质材料130可以设置在微电子衬底110之上，并且可以穿过层间电介质材料130形成源极接触部132和漏极接触部134，以分别与源极区112和漏极区114电连接。微电子晶体管100的部件的功能和制造过程是本领域公知的，并且为了简洁和清楚起见，在本文中将不对其进行讨论。微电子衬底110可以是由单晶材料构成的体块衬底，所述材料可以包括但不限于硅、锗、硅锗或者III-V化合物半导体材料。微电子衬底110还可以包括绝缘体上硅衬底(SOI)，其中，由可以包括但不限于二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅的材料构成的上方绝缘体层(未示出)设置在体块衬底上。栅极电极122可以包括任何适当的导电材料。在一个实施例中，栅极电极122可以包括金属，所述金属包括但不限于钛、钨、钽、铝、铜、钌、钴、铬、铁、钯、钼、锰、钒、金、银和铌的纯金属以及合金。也可以使用导电性较低的金属碳化物，例如碳化钛、碳化锆、碳化钽、碳化钨和碳化钨。栅极电极122也可以由诸如氮化钛和氮化钽的金属氮化物或者诸如氧化钌的导电金属氧化物构成。栅极电极122还可以包括具有诸如铽和镝的稀土元素、或者诸如铂的贵金属的合金。栅极电介质124可以由任何公知的栅极电介质材料形成，所述栅极电介质材料包括但不限于二氧化硅(SiO2)、氮氧化硅(SiOxNy)、氮化硅(Si3N4)以及其中介电常数可以包括大于大约4的值的高k电介质材料，例如氧化铪、硅氧化铪、氧化镧、氧化镧铝、氧化锆、硅氧化锆、氧化钽、硅氧化钽、氧化钛、氧化钡锶钛、氧化钡钛、氧化锶钛、氧化钇、氧化铝、氧化铅钪钽和铌酸铅锌。层间电介质材料130可以是任何适当的电介质材料，其包括但不限于二氧化硅、氮化硅等，并且可以由低k(介电常数k，例如1.0-2.2)材料形成。栅极侧壁间隔体136可以由任何适当的电介质材料构成，例如氮化硅(例如，Si3N4)、氮氧化硅(例如，SiON)、碳氮氧化硅(例如，SiOCN)或者碳氮化硅(例如，SiCN)。栅极侧壁间隔体136通常在晶体管制造过程中被用来使栅极电极122与源极接触部132和/或漏极接触部134在电气上分隔开。栅极侧壁间隔体136可以由低k电介质材料构成，以便降低由于栅极电极122与源极接触部132和/或漏极接触部134之间的电容耦合所引起的电路延迟。本说明书的实施例包括具有被形成为栅极侧壁间隔体的气隙间隔体的微电子晶体管及其制造方法。由于气态物质的介电常数显著低于固态或半固态电介质材料的介电常数，因而气隙间隔体可以在栅极电极与源极接触部和/或漏极接触部之间产生最低的电容耦合，这样可以降低微电子晶体管的电路延迟。图2示出了根据本说明书的一个实施例的微电子晶体管200的截面图，其中，利用气隙间隔体210替代图1的栅极侧壁间隔体136。应当理解，尽管文中使用术语“气隙”，但是“气隙”的定义包括填充有任何大体上惰性的气体或气态物质(包括但不限于空气)的任何空隙。图3-图17示出了微电子晶体管200(见图17)和用于微电子晶体管200的隔离的端到端结构205(见图17)的制造的一个实施例。应当理解，尽管本说明书示出了具体的晶体管构造，但是本说明书的实施例可以应用于任何晶体管构造，包括非平面和平面两者。如图3所示，微电子衬底110被形成为具有形成于其中的电介质隔离结构116，例如，本领域已知的浅沟槽隔离结构。牺牲材料层212(例如，多晶硅或非晶硅)可以形成在微电子衬底110和电介质隔离结构116上。诸如氮化硅、碳化硅或氮氧化硅的硬掩模材料层2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微电子晶体管，包括：微电子衬底；源极区和漏极区，其形成在所述微电子衬底中；层间电介质，其设置在所述微电子衬底之上；源极接触部，其穿过所述层间电介质延伸并且与所述源极区电接触；漏极接触部，其穿过所述层间电介质延伸并且与所述源极区电接触；栅极电极，其位于所述源极接触部和所述漏极接触部之间；以及气隙间隔体，其位于所述源极接触部和所述漏极接触部的至少其中之一与所述栅极电极之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种微电子晶体管，包括：微电子衬底；源极区和漏极区，其形成在所述微电子衬底中；层间电介质，其设置在所述微电子衬底之上；源极接触部，其穿过所述层间电介质延伸并且与所述源极区电接触；漏极接触部，其穿过所述层间电介质延伸并且与所述源极区电接触；栅极电极，其位于所述源极接触部和所述漏极接触部之间；以及气隙间隔体，其位于所述源极接触部和所述漏极接触部的至少其中之一与所述栅极电极之间。2.根据权利要求1所述的微电子晶体管，其中，所述气隙间隔体包括具有设置于其中的气体的空隙。3.根据权利要求2所述的微电子晶体管，其中，所述气体包括空气。4.根据权利要求1到3中的任何一项所述的微电子晶体管，还包括栅极硬掩模，其中，所述栅极电极穿过所述栅极硬掩模延伸。5.根据权利要求1到3中的任何一项所述的微电子晶体管，还包括设置在所述栅极电极与所述微电子衬底之间的栅极电介质层。6.根据权利要求5所述的微电子晶体管，其中，所述栅极电介质层包括与所述栅极电极毗邻的共形层。7.一种制造微电子晶体管的方法，包括：形成微电子衬底；在所述微电子衬底中形成源极区和漏极区；在所述微电子衬底之上形成层间电介质材料；形成穿过所述层间电介质材料延伸并且与所述源极区电接触的源极接触部；形成穿过所述层间电介质材料延伸并且与所述源极区电接触的漏极接触部；形成位于所述源极接触部与所述漏极接触部之间的栅极电极；以及形成位于所述源极接触部和所述漏极接触部的至少其中之一与所述栅极电极之间的气隙间隔体。8.根据权利要求7所述的方法，其中，形成所述气隙间隔体包括形成具有设置于其中的气体的空隙。9.根据权利要求8所述的方法，其中，形成具有设置于其中的气体的所述空隙包括形成具有设置于其中的空气的所述空隙。10.根据权利要求7到9中的任何一项所述的方法，还包括形成设置在所述栅极电极与所述微电子衬底之间的栅极电介质层。11.根据权利要求7到9中的任何一项所述的方法，还包括：在在所述微电子衬底中形成源极区和漏极区之前，在所述微电子衬底上形成牺牲材料层并且在所述牺牲材料层上形成硬掩模材料层；在所述硬掩模材料层上对蚀刻块结构进行图案化，其中，所述蚀刻块结构选择性地对于所述硬掩模材料层具有低蚀刻；对所述牺牲材料层和所述硬掩模材料层进行蚀刻，以形成其上具有硬掩模的牺牲栅极材料结构，其中，所述蚀刻块结构在蚀刻过程期间收缩，以在形成所述层间电介质材料之前形成所述硬掩模的弯曲表面；使所述层间电介质材料平面化，以暴露所述硬掩模的一部分；穿过所述牺牲栅极材料结构的一部分选择性地蚀刻出沟槽，其中，所述层间电介质材料的毗邻所述硬掩模弯曲表面的部分在如下部分之上延伸并对如下部分进行保护：所述硬掩模的一部分...

【专利技术属性】
技术研发人员：李呈光，J·朴，ES·刘，E·S·卡西迪康福特，W·M·哈菲兹，CH·简，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国,US