半导体结构及其形成方法技术

本发明专利技术提供一种结构及其形成方法。该结构包括（ａ）包括在第一和第二Ｓ／Ｄ区之间设置的沟道区的半导体层；（ｂ）在沟道区上的栅极电介质区；（ｃ）在栅极电介质区上并通过栅极电介质区与沟道区电绝缘的栅极区；和（ｄ）在栅极区上的保护伞状区，其中保护伞状区包括第一电介质材料，并且其中栅极区完全处于保护伞状区的阴影区之中；和（ｅ）填充的接触孔，它（ｉ）在第二Ｓ／Ｄ区正上方并与其电连接，并且（ｉｉ）与保护伞状区的边缘对准，其中接触孔通过层间电介质（ＩＬＤ）层与栅极区物理隔离，该ＩＬＤ层包括与第一电介质材料不同的第二电介质材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体FET(场效应晶体管)，更具体地说，涉及一种具有靠近栅极的接触孔的FET。
技术介绍
在典型的FET(场效应晶体管)的制造过程中，在形成了典型的FET器件的栅极和源极/漏极(S/D)区之后，电介质层淀积在整个FET的顶部上。接着，S/D接触孔形成在电介质层中，然后以导电材料填充以便提供到FET的S/D区的电通路。结果，为了增加器件密度，需要一种晶体管结构(及其形成方法)，其中S/D接触孔被形成在靠近晶体管结构的栅极附近但与其电绝缘。
技术实现思路
本专利技术提供一种结构形成方法，包括提供一种结构，该结构包括(a)包括(i)沟道区和(ii)第一和第二源极/漏极(S/D)区的半导体层，其中沟道区设置在第一和第二S/D区之间并与第一和第二S/D区电耦接，(b)通过接合表面与沟道区直接物理接触的栅极电介质区，该接合表面限定了垂直于该接合表面的参考方向，其中在参考方向上栅极电介质区是在沟道区之上，(c)与栅极电介质区直接物理接触的栅极区，其中栅极电介质区被夹在栅极区和沟道区之间并使栅极区和沟道区电绝缘，和(d)在栅极区上的硬盖区；由硬盖区形成保护伞状区以使栅极区完全处于保护伞状区的阴影区之下，其中保护伞状区的阴影区包括通过保护伞状区屏蔽了(i)沿参考方向在保护伞状区正上方且(ii)相对于保护伞状区无限远的虚拟点光源的空间；在执行了所说的形成保护伞状区的步骤之后在该结构上掩盖淀积层间电介质(ILD)层；在ILD层中形成位于第二S/D区正上方并与保护伞状区的边缘对准的接触孔，其中接触孔通过ILD层与栅极区物理隔离；和以导电材料填充接触孔。本专利技术还提供了一种结构形成方法，包括提供一种结构，该结构包括(a)包括(i)沟道区和(ii)第一和第二源极/漏极(S/D)区的半导体层，其中沟道区设置在第一和第二S/D区之间并与第一和第二S/D区电耦接，(b)通过接合表面与沟道区直接物理接触的栅极电介质区，该接合表面限定了垂直于该接合表面的参考方向，其中在参考方向上栅极电介质区是在沟道区之上，(c)与栅极电介质区直接物理接触的栅极区，其中栅极电介质区被夹在栅极区和沟道区之间并使栅极区和沟道区电绝缘，并且其中栅极区包括(i)在栅极电介质区上并与其直接物理接触的多晶硅区和(ii)分别在多晶硅区的第一和第二侧壁上的第一和第二栅极硅化物区；和(d)在栅极区上的硬盖区；从硬盖区形成保护伞状区以使栅极区完全处于保护伞状区的阴影区之下，其中保护伞状区的阴影区包括通过保护伞状区屏蔽了(i)沿参考方向在保护伞状区正上方且(ii)距保护伞状区无限远的虚拟点光源的空间；在执行了所说的形成保护伞状区的步骤之后在该结构上掩盖淀积层间电介质(ILD)层；在ILD层中形成位于第二S/D区正上方并与保护伞状区的边缘对准的接触孔，其中接触孔通过ILD层与栅极区物理隔离，并且其中所说的形成接触孔的步骤包括(i)在ILD层上形成氧化物层、(ii)在氧化物层中形成开口和(iii)使用氧化物层和保护伞状区作为屏蔽掩模通过开口蚀刻ILD层；和以导电材料填充接触孔。本专利技术还提供一种结构，该结构包括(a)包括(i)沟道区和(ii)第一和第二源极/漏极(S/D)区的半导体层，其中沟道区设置在第一和第二S/D区之间并与第一和第二S/D区电耦接，(b)通过接合表面与沟道区直接物理接触的栅极电介质区，该接合表面限定了垂直于该接合表面的参考方向，其中在参考方向上栅极电介质区是在沟道区之上，(c)与栅极电介质区直接物理接触的栅极区，其中栅极电介质区被夹在栅极区和沟道区之间并使栅极区和沟道区电绝缘，和(d)在栅极区上的保护伞状区，其中保护伞状区包括第一电介质材料，其中栅极区完全处于保护伞状区的阴影区之下，并且其中保护伞状区的阴影区包括通过保护伞状区屏蔽了(i)沿参考方向在保护伞状区正上方且(ii)距保护伞状区无限远的虚拟点光源的空间；和(e)填充的接触孔，该接触孔(i)在第二S/D区正上方并与其电连接，且(ii)与保护伞状区的边缘对准，其中接触孔通过层间电介质(ILD)层与栅极区物理隔离，以及其中ILD层包括与第一电介质材料不同的第二电介质材料。本专利技术提供了一种晶体管结构(及其形成方法)，其中S/D接触孔被形成为靠近晶体管结构的栅极但与其电绝缘。附图说明附图1A-1I所示为根据本专利技术的实施例形成第一FET的制造步骤。附图2A-2F所示为根据本专利技术的实施例形成第二FET的制造步骤。具体实施例方式附图1A-1I所示为根据本专利技术的实施例形成第一FET 100的制造步骤。更具体地说，参考附图1A，在一个实施例中，形成第一FET 100的制造步骤以半导体(例如，硅、锗等)衬底110开始。接着，在一个实施例中，栅极电介质层120被形成在Si衬底110的顶部上。作为说明性举例，栅极电介质层120包括二氧化硅(SiO2)，并通过Si衬底110的顶部表面119的氧化作用形成。接着，在一个实施例中，栅极层130形成在栅极电介质层120的顶部表面上。作为说明性举例，栅极层130包括多晶硅，并通过多晶硅的化学汽相淀积(CVD)形成在栅极电介质层120的顶部上。接着，在一个实施例中，氧化物硬掩模层140例如通过SiO2的CVD形成在多晶硅栅极层130的顶部上。接着，在一个实施例中，经构图的光抗蚀剂层150形成在氧化物硬掩模层140的顶部上以使氧化物硬掩模层140上后来要被清除的区域不被经构图的光抗蚀剂层150覆盖，而氧化物硬掩模层140上要保留的区域由经构图的光抗蚀剂层150覆盖。在一个实施例中，使用任何常规的光刻处理形成构图的光抗蚀剂层150。接着，在一个实施例中，经构图的光抗蚀剂层150被用作针对(i)氧化物硬掩模层140及之后针对(ii)多晶硅栅极层130的方向性蚀刻的屏蔽掩模。在一个实施例中，多晶硅栅极层130的方向选择性的(即使用屏蔽掩模)蚀刻仅仅是部分的(即，不完全通过多晶硅栅极层130)。氧化物硬掩模层140的方向性蚀刻形成了经构图的氧化物硬盖层140’(附图1B)。接着，清除经构图的光抗蚀剂层150，形成了附图1B的结构100。接着，在一个实施例中，参考附图1C，栅极硅化物间隔物160a和160b分别形成在多晶硅栅极层130的侧壁132a和132b上。作为说明性举例，栅极硅化物间隔物160a和160b包括金属硅化物(比如硅化钨)并通过如下过程形成首先(i)在附图1B的结构100的顶部上掩盖淀积硅化钨(未示)的保形层，然后(ii)方向性蚀刻淀积的硅化钨层，这将栅极硅化物间隔物160a和160b分别留在多晶硅栅极层130的侧壁132a和132b上，同时从水平表面清除硅化物。在一个实施例中，执行步骤(ii)以使氧化物硬盖层140’的侧壁142a和142b不分别被硅化物间隔物160a和160b覆盖。在上述的实施例中，栅极间隔物160a和160b包括硅化钨并通过如下过程形成掩盖淀积硅化钨，之后方向性蚀刻淀积的硅化钨。在变型实施例中，栅极间隔物160a和160b可以包括金属并通过如下过程形成掩盖淀积金属，之后方向性蚀刻淀积的金属。在另一变型实施例中，栅极间隔物160a和160b可以包括硅化钨(如上文所描述)，但由如下过程形成(a)将钨掩盖淀积在附图1B的结构100的顶部上，(b)然后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结构形成方法，包括：提供一种结构，该结构包括：（ａ）包括（ｉ）沟道区和（ｉｉ）第一和第二源极／漏极（Ｓ／Ｄ）区的半导体层，其中沟道区设置在第一和第二Ｓ／Ｄ区之间并与第一和第二Ｓ／Ｄ区电耦接，（ｂ）通过接合表面与沟 道区直接物理接触的栅极电介质区，该接合表面限定了垂直于该接合表面的参考方向，其中在参考方向上栅极电介质区是在沟道区之上，（ｃ）与栅极电介质区直接物理接触的栅极区，其中栅极电介质区被夹在栅极区和沟道区之间并使栅极区和沟道区电绝缘，和　 　（ｄ）在栅极区上的硬盖区；从硬盖区形成保护伞状区以使栅极区完全处于保护伞状区的阴影区之下，其中保护伞状区的阴影区包括通过保护伞状区屏蔽了（ｉ）沿参考方向在保护伞状区正上方且（ｉｉ）距保护伞状区无限远的虚拟点光源的空间； 在执行了所说的形成保护伞状区的步骤之后在该结构上掩盖淀积层间电介质（ＩＬＤ）层；在ＩＬＤ层中形成位于第二Ｓ／Ｄ区正上方并与保护伞状区的边缘对准的接触孔，其中接触孔通过ＩＬＤ层与栅极区物理隔离；和以导电材料填充接触孔。

【技术特征摘要】
US 2005-11-4 11/163,9661.一种结构形成方法，包括提供一种结构，该结构包括(a)包括(i)沟道区和(ii)第一和第二源极/漏极(S/D)区的半导体层，其中沟道区设置在第一和第二S/D区之间并与第一和第二S/D区电耦接，(b)通过接合表面与沟道区直接物理接触的栅极电介质区，该接合表面限定了垂直于该接合表面的参考方向，其中在参考方向上栅极电介质区是在沟道区之上，(c)与栅极电介质区直接物理接触的栅极区，其中栅极电介质区被夹在栅极区和沟道区之间并使栅极区和沟道区电绝缘，和(d)在栅极区上的硬盖区；从硬盖区形成保护伞状区以使栅极区完全处于保护伞状区的阴影区之下，其中保护伞状区的阴影区包括通过保护伞状区屏蔽了(i)沿参考方向在保护伞状区正上方且(ii)距保护伞状区无限远的虚拟点光源的空间；在执行了所说的形成保护伞状区的步骤之后在该结构上掩盖淀积层间电介质(ILD)层；在ILD层中形成位于第二S/D区正上方并与保护伞状区的边缘对准的接触孔，其中接触孔通过ILD层与栅极区物理隔离；和以导电材料填充接触孔。2.如权利要求1所述的方法，其中保护伞状区包括二氧化硅，ILD层包括低K电介质材料，其中K＜3.5。3.如权利要求1所述的方法，其中导电材料包括钨。4.如权利要求1所述的方法，其中栅极区包括(i)在栅极电介质区上并与其直接物理接触的多晶硅区和(ii)分别在多晶硅区的第一和第二侧壁上的第一和第二栅极硅化物区。5.如权利要求4所述的方法，其中第一和第二栅极硅化物区与栅极电介质区不直接物理接触。6.如权利要求4所述的方法，其中所说的提供结构的步骤包括提供半导体层；在半导体层上形成栅极电介质层；在栅极电介质层上形成多晶硅栅极层；在多晶硅栅极层上形成硬掩模层；选择性地蚀刻硬掩模层以便形成硬盖区；使用硬盖区作为第一屏蔽掩模，部分地蚀刻多晶硅栅极层以便从多晶硅栅极层形成多晶硅栅极块；在多晶硅栅极块的侧壁上形成第一和第二栅极硅化物区；和使用硬盖区和第一和第二栅极硅化物区作为第二屏蔽掩模，蚀刻在栅极电介质层上停止的多晶硅栅极块以便从多晶硅栅极块形成多晶硅区。7.如权利要求4所述的方法，其中所说的提供结构的步骤包括提供半导体层；在半导体层上形成栅极电介质层；在栅极电介质层上形成多晶硅栅极层；在多晶硅栅极层上形成硬掩模层；选择性地蚀刻硬掩模层以便形成硬盖区；使用硬盖区作为屏蔽掩模，蚀刻在栅极电介质层上停止的多晶硅栅极层以便从多晶硅栅极层形成多晶硅区；在多晶硅区的第一和第二侧壁上分别形成第一和第二氮化物区以便使多晶硅栅极块的第一和第二侧壁上的第一和第二侧壁部分分别不被第一和第二氮化物区覆盖；和在第一和第二侧壁部分上分别形成第一和第二硅化物区。8.如权利要求1所述的方法，其中所说的从硬盖区形成保护伞状区的步骤包括仅在硬盖区上选择性地淀积电介质材料。9.如权利要求8所述的方法，其中硬盖区包括二氧化硅，并且其中电介质材料包括二氧化硅。10.如权利要求1所述的方法，其中所说的形成接触孔的步骤包括使用包括保护伞状区的屏蔽掩模蚀刻ILD层。11.如权利要求10所述的方法，其中所说的蚀刻ILD层的步骤包括在ILD层上形成氧化物层；在氧化物层中形成开口；和使用氧化物层和保护伞状区作为屏蔽掩模，通过开口蚀...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维V霍拉克，马克C哈克，斯蒂芬J霍姆斯，古川俊治，查尔斯W克伯格三世，威廉罗伯特汤迪，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]