具有非凹陷的場(chǎng)絕緣體和場(chǎng)絕緣體上方的較薄電極的三柵極晶體管結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利說明】具有非凹陷的場(chǎng)絕緣體和場(chǎng)絕緣體上方的較薄電極的三柵極晶體管結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明的實(shí)施例總體上涉及集成電路(1C)，并且更具體來(lái)說，涉及具有非凹陷的場(chǎng)絕緣體和絕緣體上方的較薄電極以減小電極耦合并增加IC的工作頻率的三柵極晶體管結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]典型的金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)可以包括半導(dǎo)體(例如，硅)、用于接觸源極和漏極的電極、以及用于與柵極接觸或者耦合的電極。在一些示例中，接觸電極和/或柵極電極可以是金屬電極。此外，通?？梢酝ㄟ^介電材料(例如場(chǎng)絕緣體或場(chǎng)氧化層)來(lái)將晶體管彼此分隔開。例如，圖1B例示了沿著圖1A中的虛線A-A’得到的電路中的典型晶體管的橫截面，其例示了微電子設(shè)備100(例如集成電路)中的典型晶體管的平面圖。如圖1A中示出的，柵極電極120、接觸電極130、以及接觸電極142可以接觸半導(dǎo)體柱狀物110的鰭狀部分112(請(qǐng)參考圖1A)。類似地，如示出的，接觸電極144可以接觸其它半導(dǎo)體柱狀物。如圖1B中示出的，半導(dǎo)體柱狀物110還可以包括鄰近鰭狀部分112的基底部分114。另外如圖1A中示出的，一個(gè)或多個(gè)過孔150a-150d可以耦合到柵極電極120和/或接觸電極130、142、144，通常用于提供晶體管與較高等級(jí)的電氣互連件之間的電耦合(為了清楚并未示出)。
[0003]如圖1B中示出的，氧化層160可以被設(shè)置在襯底105上并鄰近半導(dǎo)體柱狀物110的基底部分114，氮化層170可以被設(shè)置在氧化層160上并鄰近半導(dǎo)體柱狀物110的基底部分114，并且場(chǎng)絕緣體180 (通常是場(chǎng)氧化物)可以被設(shè)置在氮化層170上并鄰近半導(dǎo)體柱狀物110的基底部分114。另外如示出的，可以對(duì)區(qū)域進(jìn)行定義，以使得器件區(qū)192、194例如可以包括具有一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體柱狀物并且其中通常具有很少場(chǎng)絕緣體180或沒有場(chǎng)絕緣體180的區(qū)域，而其它區(qū)域可以被定義為場(chǎng)區(qū)196 (請(qǐng)參考圖1B)。也就是說，只具有場(chǎng)絕緣體的區(qū)域可以被認(rèn)為是場(chǎng)區(qū)，以及具有有源器件并且具有很少場(chǎng)絕緣體或沒有場(chǎng)絕緣體的區(qū)域可以被認(rèn)為是器件區(qū)(舉例來(lái)說，例如，器件區(qū)192、194)。
[0004]如圖1A和IB中示出的，柵極電極120、接觸電極130、接觸電極142、和/或接觸電極144的部分可以在場(chǎng)絕緣體的部分上方延伸并延伸到場(chǎng)區(qū)196中。例如，可能通常來(lái)說，電極在物理上大于用于形成包括半導(dǎo)體柱狀物110的本征晶體管的硅。此外，如圖1B中示出的，器件區(qū)192中的柵極電極120的深度(Dx)可以基本上與場(chǎng)區(qū)中的柵極電極120的深度(Df)相等。例如，場(chǎng)絕緣體180可以相對(duì)于半導(dǎo)體柱狀物110而凹陷，以使得場(chǎng)絕緣體180的頂部可以基本上低于半導(dǎo)體柱狀物110的鰭狀部分112的頂部并基本上與鰭狀部分112的底部齊平。盡管針對(duì)柵極電極120示出，但接觸電極130、140、142可以包括類似的結(jié)構(gòu)。
【附圖說明】
[0005]在附圖中通過示例的方式而并非通過限制的方式來(lái)例示了本文中所描述的材料。為了例示的簡(jiǎn)單和清楚，在附圖中例示的元件并不是必須要按比例繪制。例如，為了清楚起見，某些元件的尺寸可以相對(duì)于其它元件而被擴(kuò)大。此外，在認(rèn)為適當(dāng)時(shí)，附圖標(biāo)記在附圖中被重復(fù)使用以指示對(duì)應(yīng)的或類似的元件。在附圖中:
[0006]圖1A是晶體管的現(xiàn)有技術(shù)中的布局的平面圖；以及
[0007]圖1B是現(xiàn)有技術(shù)中晶體管的橫截面視圖。
[0008]圖2是示例的晶體管的布局的平面視圖；
[0009]圖3是在圖2中例示的晶體管的橫截面視圖，其示例了非凹陷的場(chǎng)絕緣體和在該場(chǎng)絕緣體上方的較薄電極；
[0010]圖4A-4G是在執(zhí)行特定的制造操作時(shí)的示例的晶體管的橫截面視圖；
[0011]圖5是例示了用于形成非凹陷的場(chǎng)絕緣體和該場(chǎng)絕緣體上方的較薄電極的過程的流程圖；
[0012]圖6是采用了具有晶體管的IC的移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)的例示性圖示，該晶體管具有非凹陷的場(chǎng)絕緣體和該場(chǎng)絕緣體上方的較薄電極；以及
[0013]圖7是完全根據(jù)本公開內(nèi)容的至少某些實(shí)施方式布置的計(jì)算設(shè)備的功能性框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]現(xiàn)在參照附圖描述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或?qū)嵤┓绞健１M管討論了特定配置和布置，但應(yīng)當(dāng)理解，這只是用于例示性的目的。相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在不脫離本說明書的精神和范圍的情況下可采用其它配置和布置。對(duì)相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說將顯而易見的是，除了本文中所描述的系統(tǒng)和應(yīng)用以外，還可以在各種其它系統(tǒng)和應(yīng)用中采用本文中所描述的技術(shù)和/或布置。
[0015]在下面的詳細(xì)描述中，參考了構(gòu)成本文一部分的附圖，其中，自始至終相同的數(shù)字可以指代相同的部分，以指示對(duì)應(yīng)的或相似的元件。將意識(shí)到，為了例示的簡(jiǎn)單和/或清楚，附圖中例示出的元件并不是必須要按比例繪制。例如，為了清楚起見，某些元件的尺寸可以相對(duì)于其它元件而被放大。此外，應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離所請(qǐng)求的主題的情況下可以利用其它實(shí)施例并且可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)和/或邏輯改變。還應(yīng)當(dāng)指出，方向和參考(例如，上、下、頂部、底部等等)可用于有助于對(duì)附圖的討論而并非旨在限制所請(qǐng)求的主題的應(yīng)用。因此，下面的詳細(xì)描述將不被理解為限制性意義，并且所請(qǐng)求的主題的范圍由所附權(quán)利要求書及其等同形式來(lái)限定。
[0016]在下面的描述中，闡述了許多細(xì)節(jié)，然而，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，沒有這些具體細(xì)節(jié)也可以實(shí)施本發(fā)明。在一些實(shí)例中，以框圖形式而不是詳細(xì)示出了公知的方法和設(shè)備，以避免使本發(fā)明難以理解。貫穿本說明書對(duì)“實(shí)施例”或“在一個(gè)實(shí)施例中”的提及表示結(jié)合實(shí)施例所描述的特定特征、結(jié)構(gòu)、功能、或特性包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，在貫穿本說明書的各個(gè)地方中出現(xiàn)短語(yǔ)“在實(shí)施例中”并不一定指代本發(fā)明的相同實(shí)施例。此外，特定特征、結(jié)構(gòu)、功能或特性可以以任何適合的方式組合到一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中。例如，第一實(shí)施例可以與第二實(shí)施例進(jìn)行組合，只要兩個(gè)實(shí)施例并不互相排斥。
[0017]術(shù)語(yǔ)“耦合”和“連接”以及它們的派生詞在本文中可用于描述部件之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解，這些術(shù)語(yǔ)并不旨在作為彼此的同義詞。更確切地說，在特定實(shí)施例中，“連接”可用于表示兩個(gè)或更多個(gè)元件彼此直接物理接觸或電氣接觸?！榜詈稀笨捎糜诒硎緝蓚€(gè)或更多個(gè)元件彼此直接或非直接(在它們之間具有其它中間元件)物理接觸或電氣接觸，和/或該兩個(gè)或更多個(gè)元件彼此合作或相互作用(例如，如在因果關(guān)系中)。
[0018]如本文中所使用的術(shù)語(yǔ)“在……上方”、“在……下方”、“在……之間”、“在……上”、和/或類似術(shù)語(yǔ)指的是一個(gè)材料層或部件相對(duì)于其它層或部件的相對(duì)位置。例如，設(shè)置在另一層上方或下方的一個(gè)層可以與另一層直接接觸或者可以具有一個(gè)或多個(gè)中間層。此夕卜，設(shè)置在兩個(gè)層之間的一層可以與這兩個(gè)層直接接觸或者可以具有一個(gè)或多個(gè)中間層。相反，在第二層“上”的第一層與該第二層直接接觸。類似地，除非另外明確說明，設(shè)置在兩個(gè)特征之間的一個(gè)特征可以與相鄰特征直接接觸或者可以具有一個(gè)或多個(gè)中間特征。
[0019]下面描述了與具有非凹陷的場(chǎng)絕緣體和場(chǎng)絕緣體上方的較薄電極以減小電極耦合并增加IC設(shè)備的工作頻率的IC設(shè)備有關(guān)的器件、微處理器、裝置、計(jì)算平臺(tái)、以及方法。
[0020]如上面所描述的，晶體管電極之間(舉例來(lái)說，例如在柵極電極與接觸電極之間，等等)的電容耦合可能降低集成電路的最大工作頻率。參考圖1A和圖1B，在電極之間(舉例來(lái)說，例如在柵極電極120與接觸電極130、142、144的其中一個(gè)或多個(gè)之間，等等)存在大量電容耦合。這種電容可能降低集成電路的最大工作頻率，并可能阻礙微電子設(shè)備100的性能。因此，用于減小這種電容的技術(shù)是有利的，并且該技術(shù)可以增加集成電路的最大工作頻率以及并入集成電路的設(shè)備的性能。另外如所討論的，這些電極例如可以在器件區(qū)以外的場(chǎng)絕緣體上方延伸。通常，所描述的電容耦合可以包括來(lái)自器件區(qū)中的電極的部分(例如，與本征晶體管耦合或相關(guān)聯(lián)的區(qū)域)以及場(chǎng)區(qū)中的電極的部分(例如，在場(chǎng)絕緣體上方的區(qū)域)兩者的貢獻(xiàn)。
[0021 ] 如下面將更加詳細(xì)描述的，在各個(gè)實(shí)施例中，柵極電極和/或接觸電極可以耦合到半導(dǎo)體柱狀物的鰭狀部分并被設(shè)置在場(chǎng)絕緣體上方。例如，電極可以在器件區(qū)中耦合到鰭狀部分并可以在器件的場(chǎng)區(qū)中被設(shè)置在場(chǎng)絕緣體上方。電極可以在器件區(qū)中具有第一深度并在場(chǎng)區(qū)中具有第二深度，以使得第二深度小于第一深度。這樣的實(shí)施例可以提供電極與半導(dǎo)體柱狀物的鰭狀部分之間的完全耦合并可以提供電極之間減小的電容耦合，這可以允許器件的較大的最大工作頻率。這種減小的電容耦合可以是由場(chǎng)區(qū)上方的減小的電極深度造成的。在各個(gè)實(shí)施例中，可以通過在非凹陷的場(chǎng)絕緣體上方設(shè)置電極來(lái)產(chǎn)生變化的深度，該非凹陷的場(chǎng)絕緣體具有場(chǎng)絕緣體的部分被去除以允許與半導(dǎo)體柱狀物的鰭狀部分耦合。在某些示例中，(非凹陷的)場(chǎng)絕緣體的頂部可以與半導(dǎo)體柱狀物的鰭狀部分的頂部大致在相同高度。
[0022]如下面還將更加詳細(xì)描述的，在各個(gè)實(shí)施例中，制造具有所描述的變化的深度的電極可以包括鄰近半導(dǎo)體柱狀物形成共形的絕緣體層，鄰近共形的絕緣體形成場(chǎng)絕緣體，選擇性地對(duì)鄰近半導(dǎo)體柱狀物所形成的共形的絕緣體層進(jìn)行蝕刻以暴露半導(dǎo)體柱狀物的鰭狀部分，選擇性地對(duì)鄰近鰭狀部分的場(chǎng)絕緣體的部分進(jìn)行蝕刻并留下非凹陷的場(chǎng)絕緣體，以及形成耦合到鰭狀部分并被設(shè)置在非凹陷的場(chǎng)絕緣體上方的電極。在某些示例中，共形層可以包括氮化物，場(chǎng)絕緣體可以包括氧化物，并且可以在形成氮化物共形層之前在半導(dǎo)體柱狀物的上方形成包括氧化物的第二共形層。在這些示例中，在進(jìn)行選擇性的氧化物蝕刻時(shí)，可以完全地暴露出半導(dǎo)體柱狀物。
[0023]圖2是根據(jù)本公開內(nèi)容的至少某些實(shí)施方式所布置的示例的晶體管的布局的平面圖。如在圖2中示出的，微電子設(shè)備200(例如集成電路器件等等)可以包括具有柵極電極220、接觸電極230、以及接觸半導(dǎo)體柱狀物的鰭狀部分212或若干半導(dǎo)體柱狀物的若干鰭狀部分的接觸電極242的晶體管202 (如示出的)。
[0024]圖3中示出了關(guān)于圖2中例示的微電子設(shè)備200的另外的細(xì)節(jié)，其是根據(jù)本公開內(nèi)容的至少某些實(shí)施方式所布置的、例示了非凹陷的場(chǎng)絕緣體和場(chǎng)絕緣體上方的較薄電極的示例的晶體管的橫截面視圖。通常，微電子設(shè)備200可以包括具有電路的任何設(shè)備，該電路具有邏輯柵極電極(例如，MOSFET柵極電極)的電路(S卩，邏輯電路)。例如，微電子設(shè)備200可以是微處理器、靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)(SRAM)電路、或者微處理器的SRAM高速緩沖存儲(chǔ)器中的部分、等等。
[0025]圖3例示了沿著圖2中的虛線A-A’得到的微電子設(shè)備200的橫截面。如在圖3中示出的，半導(dǎo)體柱狀物210可以包括鄰近基底部分214的鰭狀部分212。通常，鰭狀部分212可以延伸到共形的絕緣體層260以外并可以與柵極電極220、接觸電極230、以及接觸電極242接觸，并且基底部分214可以鄰近于共形的絕緣體層260。通常，晶體管202可以是任何非平面的M0SFET、“finFET”、三柵極晶體管、等等。此外，如本文中所討論的，晶體管202可以如所描述的包括半導(dǎo)體柱狀物210，半導(dǎo)體柱狀物210包括基底部分214和鰭狀部分212。在其它示例中，半導(dǎo)體柱狀物210的整體可以被描述為鰭狀物，并且鰭狀部分212可以被描述為其狀物的接觸部分，等等。在某些示例中，半導(dǎo)體柱狀物210可以包括絕緣體結(jié)構(gòu)上的硅，以使得基底部分214可以是絕緣體(舉例來(lái)說，例如，氧化物)。這些結(jié)構(gòu)可以被認(rèn)