本發(fā)明一般是關(guān)于三維半導(dǎo)體晶體管及其制造。尤其，本發(fā)明是關(guān)于用于三維半導(dǎo)體晶體管的柵極接觸及其在主動(dòng)區(qū)域中沒(méi)有柵極至源極/漏極短路的制造。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(finfet)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造將柵極接觸放置在主動(dòng)區(qū)域的外部，以避免柵極接觸至源極/漏極接觸短路。然而，此方法可能造成設(shè)計(jì)限制并使用更多的面積。當(dāng)半導(dǎo)體裝置持續(xù)縮減時(shí)，半導(dǎo)體面積損耗的問(wèn)題愈來(lái)愈多。

因此，存在減少三維半導(dǎo)體晶體管的占用面積同時(shí)允許向下縮減的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一個(gè)態(tài)樣中，本發(fā)明通過(guò)于主動(dòng)區(qū)域中形成柵極接觸的方法，克服先前技藝的缺點(diǎn)并提供額外的優(yōu)點(diǎn)。該方法包含提供初始半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包含半導(dǎo)體襯底、連結(jié)至該襯底的至少一個(gè)鰭片、圍繞該至少一個(gè)鰭片的底部的隔離材料、在各鰭片的頂部的外延半導(dǎo)體材料、在該外延半導(dǎo)體上方的溝槽硅化物接觸、與具有遮蓋及間隔物的柵極結(jié)構(gòu)。該方法更包含移除在該柵極結(jié)構(gòu)下方的該溝槽硅化物接觸的一部分。

依據(jù)另一個(gè)態(tài)樣，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)包含半導(dǎo)體襯底及連結(jié)至該半導(dǎo)體襯底的至少一個(gè)鰭片，且該鰭片具有以源極、漏極及柵極圍繞該至少一個(gè)鰭片的一部分的主動(dòng)區(qū)域。該結(jié)構(gòu)更包含用于接觸各該源極與漏極及柵極接觸的溝槽硅化物接觸，各接觸位于該主動(dòng)區(qū)域中，該溝槽硅化物接觸為部分地凹陷以低于該柵極接觸。

依據(jù)又另一個(gè)態(tài)樣，本發(fā)明提供一種三維半導(dǎo)體晶體管。該晶體管包含半導(dǎo)體襯底、連結(jié)至該襯底的鰭片，該鰭片包含橫跨該鰭片的頂部的主動(dòng)區(qū)域，該主動(dòng)區(qū)域包含源極、漏極及在該源極及漏極之間的溝道區(qū)域。該晶體管更包含位在該溝道區(qū)域上方的柵極及位在該主動(dòng)區(qū)域中的柵極接觸，沒(méi)有部分該柵極接觸電性連結(jié)至該源極或漏極。

本發(fā)明的這些及其它目的、特征及優(yōu)點(diǎn)，從本發(fā)明下列的各種態(tài)樣結(jié)合附加的圖式的詳細(xì)說(shuō)明將變得顯而易見(jiàn)。

附圖說(shuō)明

圖1為依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)的態(tài)樣，包含初始半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的三個(gè)剖面圖，該結(jié)構(gòu)包含半導(dǎo)體襯底、連結(jié)至該襯底的鰭片、由隔離材料所圍繞的該鰭片的底部、及使用外延材料于其上(源極/漏極)所凹陷的該鰭片的頂部、與在該外延材料上方的溝槽硅化物接觸，該結(jié)構(gòu)也包含柵極結(jié)構(gòu)，各柵極結(jié)構(gòu)圍繞鰭片的一部分并包含由間隔物及柵極遮蓋所圍繞的一個(gè)或多個(gè)的傳導(dǎo)材料，該柵極結(jié)構(gòu)由上方介電層所圍繞。

圖2為依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)的態(tài)樣，說(shuō)明圖1的該初始半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的主要部分的一個(gè)例子的俯視圖(top-downview)，該主要部分包含柵極結(jié)構(gòu)、鰭片及溝槽硅化物接觸，以及顯示于圖1的各種剖面圖。

圖3為依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)的態(tài)樣，描繪在形成遮罩層于該結(jié)構(gòu)上方及圖案化以曝露出溝槽硅化物接觸的一部分之后的圖1的該結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。

圖4為依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)的態(tài)樣，描繪在移除硅化物的一部分、移除掩模及平坦化之后的圖3的該結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。

圖5為依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)的態(tài)樣，描繪在形成覆蓋的額外介電層于該結(jié)構(gòu)上方及移除該覆蓋的額外介電層的一部分，以曝露出該溝槽硅化物接觸的頂面之后的圖4的該結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。

圖6為依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)的態(tài)樣，描繪在形成類(lèi)似于圖3的掩模層的覆蓋共形(blanketconformal)掩模層，圖案化柵極接觸且移除該額外介電層的一部分(例如，通過(guò)固定時(shí)間的蝕刻)，以曝露出該柵極遮蓋之后的圖5的該結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。

圖7為依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)的態(tài)樣，描繪在選擇性移除該柵極遮蓋及所結(jié)合的間隔物的頂部，以曝露出該柵極之后的圖6的該結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。

圖8為依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)的態(tài)樣，描繪在例如使用灰化(ashing)制造方法移除該掩模層之后的圖7的該結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。

圖9為依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)的態(tài)樣，描繪在對(duì)于該源極/漏極及柵極以一個(gè)或多個(gè)的傳導(dǎo)材料填覆該開(kāi)孔(源極/漏極及柵極接觸，個(gè)別地或一起)，以建立接觸之后的圖8的該結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。

圖10為依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)的態(tài)樣，描繪圖9的該結(jié)構(gòu)的主要部分包含接觸的俯視圖的一個(gè)例子。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的態(tài)樣與特定的特征、優(yōu)點(diǎn)及其細(xì)節(jié)，參考附加圖式中的非限定的例子于下文中做更完整地說(shuō)明。已熟知的材料、制造工具、加工技術(shù)等等的描述，將會(huì)忽略以免非必要地遮掩本發(fā)明的細(xì)節(jié)。然而，應(yīng)該了解的是細(xì)部的描述及特定的例子，雖然顯示本發(fā)明的態(tài)樣，為僅給定說(shuō)明的目的，并且不在于限定的目的。各種替代、修改、增加及/或配置，均在下文的本發(fā)明概念的精神及/或范疇內(nèi)，本揭露對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的。

近似的語(yǔ)言，如同在整個(gè)說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求書(shū)于此所使用的，可以適用于修飾能夠允許改變的任何量化的表示而不會(huì)造成在相關(guān)于該基本功能上的改變。因此，由術(shù)語(yǔ)或多個(gè)術(shù)語(yǔ)所修飾的數(shù)值，諸如“大約”，不在于限定所界定的精確的數(shù)值。在某些例子中，該接近的語(yǔ)言可以對(duì)應(yīng)于用于量測(cè)該數(shù)值的儀器的精確性。

在此所使用的術(shù)語(yǔ)僅是用于描術(shù)特定例子的目的而并非意在本發(fā)明的限定。如同在此所使用的，單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”及“該”也意在包含多形式，除非前后文另外明確標(biāo)示。更進(jìn)而了解的是術(shù)語(yǔ)“包括”(以及任何形式的包括，諸如“包含”及“含有”)、“具有”(以及任何形式的具有，諸如“擁有”及“含有”)、“包含”(以及任何形式的包含，諸如“包括”及“含有”)、與“含有”(以及任何形式的含有，諸如“具有”及“包含”)是開(kāi)放式的聯(lián)結(jié)動(dòng)詞。因此，“包括”、“具有”、“包含”或“含有”一個(gè)或多個(gè)的步驟或元件的方法或裝置擁有該一個(gè)或多個(gè)的步驟或元件，但并非限定于僅擁有該一個(gè)或多個(gè)的步驟或元件。同樣地，“包括”、“具有”、“包含”或“含有”一個(gè)或多個(gè)的特征的方法的步驟或裝置的元件擁有該一個(gè)或多個(gè)的特征，但是并非意在僅擁有該一個(gè)或多個(gè)的特征。再者，以特定方式經(jīng)由配置的裝置或結(jié)構(gòu)是至少以該方式配置，但是也可能以未列出的方式配置。

如本文所用的，術(shù)語(yǔ)“連接”，當(dāng)使用于兩個(gè)實(shí)體元件時(shí)，意指在該兩個(gè)實(shí)體元件之間的直接連接。然而，術(shù)語(yǔ)“連結(jié)”可以意指直接連接或通過(guò)一個(gè)或多個(gè)的中介元件的連接。

如本文所用的，術(shù)語(yǔ)“可”及“可以是”顯示在一組情況中發(fā)生的可能性；具有某種屬性、特性或功能；及/或通過(guò)表示一個(gè)或多個(gè)的能力、性能或可能性修飾另一個(gè)動(dòng)詞而結(jié)合該修飾的動(dòng)詞。因此，“可”及“可以是”的使用顯示修飾的術(shù)語(yǔ)是明顯適當(dāng)?shù)摹⒛軌虻幕蜻m合于指定的性能、功能或使用，盡管考量在某些情況下該修飾的術(shù)語(yǔ)可能有時(shí)不是適當(dāng)?shù)摹⒛軌虻幕蜻m合的。例如，在某些情況下，事件或性能可能無(wú)法發(fā)生－該區(qū)別是由該術(shù)語(yǔ)“可”及“可以是”所獲得。

參考下列圖式，圖式為了便于了解并非以比例繪制，其中，相同的圖式標(biāo)號(hào)使用于全文不同的圖式中以指定相同或類(lèi)似的組件。

圖1為依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)的態(tài)樣，包含初始半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的一個(gè)例子的三個(gè)剖面圖101、103及105，該結(jié)構(gòu)包含半導(dǎo)體襯底102、連結(jié)至該襯底的鯺片104、由隔離材料106所圍繞的該鰭片的底部、及使用外延材料110于其上(源極/漏極，例如，通過(guò)成長(zhǎng))所凹陷的該鰭片的頂部108、與在該外延材料110上方的溝槽硅化物接觸112，該結(jié)構(gòu)也包含柵極結(jié)構(gòu)114，各柵極結(jié)構(gòu)圍繞鰭片的一部分并包含由間隔物(例如間隔物118)及柵極遮蓋(例如，柵極遮蓋120)所圍繞的一個(gè)或多個(gè)的傳導(dǎo)材料116，該柵極結(jié)構(gòu)及硅化物由上方介電層122(例如，內(nèi)層介電物)所圍繞。該柵極結(jié)構(gòu)可以是虛設(shè)(dummy)柵極結(jié)構(gòu)或傳導(dǎo)的(金屬)柵極結(jié)構(gòu)。

該初始結(jié)構(gòu)可以是以傳統(tǒng)的制造，例如使用已知的制造方法及技術(shù)。再者，除非另外提及，可以使用現(xiàn)有的制造方法及技術(shù)以達(dá)到在此所描述的該制造制造方法的個(gè)別步驟。然而，雖然為了簡(jiǎn)化目的僅部分顯示，應(yīng)該要了解的是，在實(shí)施上，許多此類(lèi)的結(jié)構(gòu)通常包含在相同的塊體襯底上。

在一個(gè)例子中，襯底102可以包含任何含硅的襯底，包含但不限于硅(si)、單晶硅、多晶硅、非晶硅、懸空硅(son，silicon-on-nothing)、絕緣體上硅(soi，silicon-on-insulator)、或替代絕緣體上硅(sri，silicon-on-replacementinsulator)或硅鍺襯底及類(lèi)似者。襯底102可以另外或替代包含各種隔離物、摻雜及/或裝置架構(gòu)。該襯底可以包含其它適當(dāng)?shù)幕景雽?dǎo)體，例如，單晶鍺(ge)；復(fù)合半導(dǎo)體，諸如碳化硅(sic)、砷化鎵(gaas)、磷化鎵(gap)、磷化銦(inp)、砷化銦(inas)、及/或銻化銦(insb)或其組合；合金半導(dǎo)體，包含磷砷化鎵(gaasp)、砷銦化鋁(alinas)、砷銦化鎵(gainas)、磷銦化鎵(gainp)、或砷磷化鎵銦(gainasp)或其組合。

在一個(gè)例子中，該鯺片104可以從塊體襯底蝕刻而得，并且可以包含，例如，上方所列出的任何該材料可用于該襯底者。再者，某些或所有鰭片可以包含添加的不純物(例如，通過(guò)摻雜)，使該鰭片成為n型或p型。

圖2為依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)的態(tài)樣，說(shuō)明圖1的該初始半導(dǎo)體襯底100的主要部分124的一個(gè)例子的俯視圖，該主要部分包含柵極結(jié)構(gòu)114、鰭片104及溝槽硅化物接觸112，以及顯示于圖1的各種剖面圖101、103、105。

圖3為依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)的態(tài)樣，描繪在形成掩模層126于該結(jié)構(gòu)上方及圖案化以曝露出該溝槽硅化物接觸112的一部分(例如，部分128)之后的圖1的該結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。參見(jiàn)圖10用于該掩模層開(kāi)孔的俯視圖。

在一個(gè)例子中，圖3的掩模層可以包含例如有機(jī)平坦化材料，并且可以使用例如光刻而形成。

圖4為依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)的態(tài)樣，描繪在移除可能與尚未制造的柵極接觸造成短路的該硅化物112的一部分129及移除該掩模(126，圖3)之后的圖3的該結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。

在一個(gè)例子中，溝槽硅化物接觸可以包含在該源極/漏極外延材料上方的薄層的硅化物(例如，大約5納米)、以及在該硅化物上方的一種或多種例如為鎢的傳導(dǎo)金屬，且也可以包含例如為鈦或氮化鈦的襯層材料，并可以使用例如固定時(shí)間的干蝕刻制造方法以部分移除該傳導(dǎo)金屬而完成。在本例子中，該接觸剩余的溝槽硅化物部分的部分具有粗略l形。

圖5為依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)的態(tài)樣，描繪在形成覆蓋的額外介電層130于該結(jié)構(gòu)上方及移除該覆蓋的額外介電層的一部分132，以曝露出該溝槽硅化物接觸112的頂面134之后的圖4的該結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。

在一個(gè)例子中，圖5的結(jié)構(gòu)可以通過(guò)例如使用化學(xué)氣相沉積制造方法形成介電層(例如，二氧化硅)、例如使用化學(xué)機(jī)械研磨制造方法平坦化該介電層、及執(zhí)行額外的光刻/蝕刻制造方法而實(shí)現(xiàn)，以形成曝露該溝槽硅化物接觸的該溝槽。參見(jiàn)圖10，用于該溝槽的俯視圖。

圖6為依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)的態(tài)樣，描繪在形成類(lèi)似于圖3的該掩模層的覆蓋共形掩模層136，圖案化柵極接觸且移除該額外介電層130的一部分(例如，通過(guò)固定時(shí)間的蝕刻)，以露出該柵極遮蓋(例如，柵極遮蓋120)之后的圖5的該結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。

圖7為依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)的態(tài)樣，描繪在選擇性移除該柵極遮蓋(例如，柵極遮蓋120)及所結(jié)合的間隔物(例如，間隔物118)頂部，以曝露出該柵極(例如，柵極116)之后的圖6的該結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。

在一個(gè)例子中，選擇性移除該柵極遮蓋及該間隔物的頂部可以使用，例如，對(duì)圍繞介電層(例如，氧化物)具選擇性的干式蝕刻制造方法移除氮化硅遮蓋及間隔物而完成。

圖8為依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)的態(tài)樣，描繪在例如使用灰化制造方法移除該掩模層(136，圖7)之后的圖7的該結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。

圖9為依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)的態(tài)樣，描繪在對(duì)于該源極/漏極及柵極(圖7，138、140及142)以一個(gè)或多個(gè)的傳導(dǎo)材料填覆該開(kāi)孔(源極/漏極及柵極接觸，個(gè)別地或一起)，以各別地建立接觸144、146及148之后的圖8的該結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。

在一個(gè)例子中，使用于填覆的傳導(dǎo)材料可以包含例如鎢，且該填覆可以包含例如過(guò)度填覆，且接著平坦化向下至該介電材料(例如，使用化學(xué)機(jī)械研磨制造方法)。

圖10為依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)的態(tài)樣，描繪圖9的該結(jié)構(gòu)的主要部分包含接觸144、146及148的俯視圖的一個(gè)例子。

在第一態(tài)樣中，本發(fā)明于上述揭露一種方法。該方法包含提供初始半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包含半導(dǎo)體襯底、連結(jié)至該襯底的鰭片、圍繞該鰭片的底部的隔離材料、在各鰭片的頂部的外延半導(dǎo)體材料、在該外延半導(dǎo)體材料上方的溝槽硅化物接觸、與具有遮蓋及間隔物的柵極結(jié)構(gòu)。該方法更包含移除在該柵極結(jié)構(gòu)下方的該溝槽硅化物接觸的一部分。

在一個(gè)實(shí)施例中，該方法更可以包含，例如，曝露出該溝槽硅化物接觸的未移除部分的一部分、曝露出該柵極、與形成用于該源極、漏極及柵極的接觸。

在一個(gè)實(shí)施例中，在該第一態(tài)樣的方法中移除在該柵極結(jié)構(gòu)下方的該溝槽硅化物接觸的一部分可以包含，例如，形成保護(hù)層在除了該溝槽硅化物接觸的該部分上方之外的該結(jié)構(gòu)上方，并移除該溝槽硅化物接觸的該部分。在一個(gè)例子中，該保護(hù)層可以包含例如有機(jī)平坦化層，且該移除可以包含例如執(zhí)行灰化制造方法。

在一個(gè)例子中，曝露出該溝槽硅化物接觸的未移除部分的一部分包括使用光刻及蝕刻制造方法。

在一個(gè)例子中，在該第一態(tài)樣的方法中曝露出該柵極可以包括，例如，形成覆蓋共形介電層于該結(jié)構(gòu)上方、形成保護(hù)層在除了該至少一個(gè)柵極上方之外的該結(jié)構(gòu)上方、曝露出該柵極遮蓋及該間隔物的頂部、并移除該曝露的柵極遮蓋及該間隔物的頂部，以曝露出該柵極。

在一個(gè)例子中，該保護(hù)層可以包含例如有機(jī)平坦化層(opl)，且曝露出該柵極遮蓋及間隔物可以包含例如執(zhí)行固定時(shí)間的蝕刻。在另一個(gè)例子中，移除該曝露的柵極遮蓋及該間隔物的頂部可以包含，例如，對(duì)該覆蓋共形介電層執(zhí)行具選擇性的蝕刻。

在一個(gè)例子中，在該第一態(tài)樣的方法中形成用于該柵極的接觸可以包含，例如，形成功函數(shù)材料層。

在一個(gè)例子中，在該第一態(tài)樣的方法中形成用于該柵極的接觸可以包含，例如，填覆一種或多種金屬。

在一個(gè)例子中，在該第一態(tài)樣的該方法中形成用于該源極、漏極及柵極的接觸可以包含，例如，共用的金屬填覆(commonmetalfill)。

在第二態(tài)樣中，本發(fā)明于上文揭露一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)包含半導(dǎo)體襯底及連結(jié)至該半導(dǎo)體襯底的鰭片、且該鰭片具有以源極、漏極及柵極圍繞該鰭片的一部分的主動(dòng)區(qū)域。該結(jié)構(gòu)更包含用于各源極與漏極及柵極接觸的溝槽硅化物接觸，各接觸位于該主動(dòng)區(qū)域中，該溝槽硅化物接觸為部分凹陷以低于該柵極接觸。

在一個(gè)例子中，該溝槽硅化物接觸各自包含硅化物及傳導(dǎo)金屬。

在第三態(tài)樣中，本發(fā)明于上文所揭露為一種三維半導(dǎo)體晶體管。該晶體管包含半導(dǎo)體襯底、連結(jié)至該襯底的鰭片，該鰭片包含橫跨該鰭片的頂部的主動(dòng)區(qū)域，該主動(dòng)區(qū)域包含源極、漏極及在該源極與漏極之間的溝道區(qū)域。該晶體管更包含位在該溝道區(qū)域上方的柵極、及位在該主動(dòng)區(qū)域中的柵極接觸，沒(méi)有部分該柵極接觸電性連結(jié)至該源極或漏極。

在一個(gè)例子中，該晶體管更可以包含例如源極接觸及漏極接觸，各該源極接觸及該漏極接觸包括其經(jīng)移除低于該源極接觸及該漏極接觸的一部分，同時(shí)與該源極及漏極維持著完整的電性接觸。在一個(gè)例子中，各該源極接觸及該漏極接觸可以具有，例如，大致l形的部分以直接接觸該源極及漏極。

在一個(gè)例子中，該第三態(tài)樣的該三維晶體管的該半導(dǎo)體襯底可以包含，例如，具有該鰭片連結(jié)至其上的塊體半導(dǎo)體襯底。

雖然本發(fā)明的數(shù)個(gè)態(tài)樣已經(jīng)在此作說(shuō)明及描繪，另外的態(tài)樣對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員可能是有效的以完成該相同的目的。因此，本發(fā)明意在通過(guò)附加的權(quán)利要求書(shū)以涵括所有此類(lèi)的替代態(tài)樣而落在本發(fā)明的真正的精神及范疇內(nèi)。