具有分立栅极的ＦｉｎＦＥＴ及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种具有分立栅极的ＦｉｎＦＥＴ以及一种制造所述ＦｉｎＦＥＴ的方法。第一栅电极与第二栅电极之间的介电栅极分离层在从第一栅极层指向第二栅极层的方向上具有比鳍在鳍的相反横向面之间的横向延伸长度小的延伸长度。该结构与工艺方法相对应，所述工艺方法从覆盖有连续第一栅极层的基本ＦｉｎＦＥＴ结构开始，进行至通过至栅极层的接触开口来去除第一栅极层和第一栅极隔离层的一部分。随后，制造同时形成栅极分离层的替代栅极隔离层，然后利用替换栅极层和金属填充物来填充通道。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有分立栅极的FinFET以及制造具有分立栅极的FinFET的方法。本 专利技术还涉及包括FinFET的集成电路以及制造这种集成电路的方法。
技术介绍
FinFET是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)型的晶体管架构，被优选为 替代在以MOS技术制造的未来集成电路中的平面MOSFET晶体管，如，匪OS、PMOS, CMOS或 BiCMOS。FinFET包括栅极结构，栅极结构环绕在垂直立于衬底表面上的鳍形沟道区的三 侧。出于本文描述的目的，假定衬底表面是垂直定向的。与具有相对于基板表面平行定向 的沟道区的平面MOSFET晶体管不同，FinFET允许甚至在非常短的栅极长度下的高级沟道 电荷控制。尽管FinFET是考虑的双栅极MOSFET结构，然而FinFET的两个栅极通常物理且电 连接。相反，US 6，611，029Bl公开了具有分立栅极的FinFET。栅极被布置在鳍(fin)的相 对横向侧。顶部鳍面被介电层覆盖，所述介电层使两个栅极彼此电绝缘。具有分立栅极的FinFET也具有包括两个独立栅极的平面MOSFET的附加优点。栅 极可以被单独地寻址。例如，可以通过控制施加到两个栅极之一的电压来施加沟道或栅极 偏置，以便改变晶体管阈值电压。没有用于阈值电压调节的另一栅极用于切换晶体管以及 驱动电流通过沟道。制造具有分立栅极的FinFET并不是无足重轻的。在US 6，611，029B1中，工艺包 括在蚀刻工艺期间使用保护介电盖以在衬底的原始埋氧层上形成鳍。随后，与鳍的纵向 端相邻形成源极和漏极区。然后，在鳍的横向面上热生长介电层。介电层形成栅极隔离层。 随后，在鳍上沉积栅极材料层，然后通过光刻将所述栅极材料层图案化，然后通过化学机械 抛光(CMP)处理将栅极材料平面化。执行CMP处理，使得栅极材料与介电盖在垂直方向上 平齐。这使得将栅极材料分为两个分立的栅极层。在本步骤中介电盖具有栅极分离层的功 能。工艺然后继续进行至形成栅电极以及其他已知步骤。在当前和未来MOS技术节点中考虑鳍的小尺寸，该工艺不仅非常冗长，而且对工 艺变化和未对准非常敏感。此外，将US 6，611，029B1的FinFET工艺集成到传统MOS工艺方案中是非常昂贵的。此外，基于从US 6，611，029B1己知的方法，在单个晶片上制造具有两个分立栅极 的第一类型FinFET与具有单个连续栅极的第二类型FinFET的组合是非常高成本的。将栅 极分为两个栅极层的CMP处理影响整个晶片并且不允许区分第一和第二类型的FinFET。因 此，需要在第一类型FinFET之后分开地制造第二类型FinFET，或者需要在第二类型FinFET 上选择性地执行栅极层的某种修复，这将需要特殊的处理以避免在栅极堆叠中形成大量缺 陷从而避免较差的器件性能。此外，上述现有技术并不处理(例如对于NMOS和PMOS晶体管)需要不同栅电极材料的情况。CMP工艺可能对于一个特别敏感，而对于另一个不敏感。因此，希望提供一种具有分立栅极的备选FinFET结构以及制造具有分立栅极的 FinFET的方法，所述FinFET结构和方法消除或缓解了这些缺陷。
技术实现思路
本专利技术包括方法和设备方面。在下文中，首先将描述方法方面。根据本专利技术的第一方面，一种制造具有分立栅极的FinFET的方法，包括-为衬底提供晶体管结构，所述晶体管结构具有-鳍形沟道区，下文称作鳍，立于衬底表面上；-栅极堆叠，包括在彼此相反的横向鳍面上以及在顶部鳍面上的连续第一栅极隔 离层以及在栅极隔离层上的连续第一栅极层，第一栅极层延续到第一接触部分中，所述第 一接触部分在鳍的第一横向侧在衬底上远离鳍横向延伸；以及-覆盖层，覆盖栅极堆叠；-制造延伸通过覆盖层到达第一栅极层的接触部分的第一接触开口；-相对于至少覆盖层和衬底，通过第一接触开口选择性地去除在接触部分中以及 至少在鳍的相邻横向面上的的第一栅极层，在到达相反横向鳍面的开始位置之前停止去 除，从而形成具有端壁的第一通道，所述端壁是由第一栅极层的其余部分的端面形成的；-在通道壁上形成第二栅极隔离层，从而还在第一通道的端壁上形成栅极分离层 并覆盖第一栅极层的其余部分的端面；以及-通过利用导电材料填充第一通道的其余容积来制造第一栅极。本专利技术的第一方面的方法基于在方法的开始为基本FinFET结构提供单个连续栅 极层。基本FinFET结构具有鳍形沟道区(本文称作鳍)、在鳍三侧的连续栅极堆叠以及顶部的覆盖层。制造具有分立栅极的FinFET的工艺从该基本结构开始，包括接触开口的制造，在 本专利技术方法中，接触开口有利地用作在鳍的一个横向侧的连续第一栅极层的进入开口。然 后通过经由该进入开口以受控方式去除第一栅极层的部分来形成通道。该去除步骤限定了 在后续步骤中制造的栅极分离层的位置。即，重新填充沟道以引入栅极分离层来开始，所述 栅极分离层同时形成第二栅极隔离层。因此，第一栅极层在所去除的部分中是牺牲层。在 其他实施例中也可以是完全牺牲层，以下将进一步描述。本专利技术的方法提供了一种非常适于现有工艺技术的工艺模块。可以在完成基本 FinFET结构之后在开始后端处理之前插入该模块。本专利技术的方法还具有的优点是对于工艺变化和未对准足够不敏感。这关于接触开 口相对于鳍的横向定位以及关于去除步骤中第一栅极层的其余部分的端面的定位精度，表 现出足够的容限。因此，本专利技术第一方面的方法提供了一种制造具有分立栅极的FinFET的 非常简单的技术。在下文中，将描述本专利技术第一方面的方法的实施例。可以组合这些实施例的附加 特征以形成其他实施例，除非这些实施例被描述为构成对彼此的备选方案。出于说明的目的，在本申请中术语栅电极和栅极具有相同含义，都表示包括栅极 层和接触层的组合结构。在备选实施例中，栅极层和接触层由不同或相同材料制成。术语栅极堆叠用于栅电极与栅极隔离层的组合。在本申请中，关于术语“横向”的使用，两个彼此相反的横向鳍面具有表面矢量，每 个表面矢量指向与从源极指向漏极的方向垂直的两个相反方向中相应的一个方向。横向方 向是与上述表面矢量之一平行的方向。鳍的横向侧是指空间上实质沿着在鳍面的表面矢 量的方向从相应鳍面延伸的区域。在一个实施例中，分立栅极接触允许通过为栅极堆叠提供修改后的第一栅极层来 实现对两个栅极层的独立寻址，其中修改后的第一栅极层还延续到第二接触部分中，所述 第二接触部分在鳍的第二横向侧在衬底上远离鳍横向延伸。第二横向侧与第一横向侧相 反。以示例而非限制性方式，如从与FinFET沟道区中的当前方向垂直的截面图中可以看 出，第一横向侧可以是鳍的左侧。这样，第二横向侧是鳍的右侧。在第二横向侧，在本实施例中，优选地在本专利技术的方法的进一步处理之后，制造与 第一栅极层的第二接触部分的接触结构。优选地通过制造第二接触开口来制造接触结构， 所述第二接触开口延伸通过覆盖层到达第一栅极层的第二接触部分。例如，可以在掩模各 向异性蚀刻步骤中准备第二接触开口。随后，利用合适的导电材料(例如，钨)来填充接触 开口。在备选实施例中，并不像刚描述的那样立即填充接触开口，而是针对鳍的第二横 向侧以类似方式重复对鳍的第一横向侧应用本专利技术的工艺。因此，方法还包括在制造第二 接触开口之后_选择性地相对于至少覆盖层、衬本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造具有分立栅极（３４３，３１０；３４３，３４４）的ＦｉｎＦＥＴ（３００）的方法，包括：－为衬底（３０２）提供晶体管结构，所述晶体管结构具有：－鳍形沟道区（３０４），称作鳍，立于衬底表面上；－栅极堆叠，包括在彼此相反的横向鳍面（３１２，３１４）上以及在顶部鳍面（３１６）上的连续第一栅极隔离层（３０８）以及在栅极隔离层上的连续第一栅极层（３１０），第一栅极层延续到第一接触部分（３１０．２）中，所述第一接触部分（３１０．２）在鳍的第一横向侧在衬底上远离鳍横向延伸；以及－覆盖层（３３０），覆盖栅极堆叠；－制造延伸通过覆盖层到达第一栅极层的接触部分的第一接触开口（３３２）；－通过第一接触开口，至少相对于覆盖层和衬底选择性地去除在接触部分（３１０．２）中以及至少在鳍的相邻横向面（３１２）上的第一栅极层，在到达相反横向鳍面（３１４）的开始位置之前停止去除，从而形成具有端壁的第一通道（３３４），所述端壁是由第一栅极层（３１０）的其余部分的端面（３３６）形成的；－在通道壁上沉积第二栅极隔离层（３３８），从而还在第一通道的端壁上形成栅极分离层（３４０）并覆盖第一栅极层的其余部分的端面（３３６）；以及－通过利用导电材料（３４２）填充第一通道（３３４）的其余容积来制造第一栅极（３４３）。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：简雄斯基，拉杜苏尔代亚努，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]