半導(dǎo)體器件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法。本發(fā)明的實施例包括用于制造半導(dǎo)體器件和產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)的方法。該方法包括提供襯底。該方法包括在襯底上形成鰭片。該方法包括在鰭片和襯底上形成虛擬柵極。該方法包括蝕刻沒有位于虛擬柵極下方的鰭片的部分。該方法包括在鰭片的暴露側(cè)面上外延形成摻雜的源極和漏極區(qū)域。該方法包括在虛擬柵極的暴露側(cè)面上形成絕緣間隔物。該方法包括形成與摻雜的源極和漏極區(qū)域鄰近的一個或多個金屬區(qū)域。
【專利說明】
半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明一般涉及晶體管領(lǐng)域，并且更具體地涉及鰭片F(xiàn)ET器件中的寄生電容和電阻的降低。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路不斷的尺寸減小，以及對于在集成電路中存在的晶體管數(shù)量的越來越高的要求，晶體管需要具有隨著越來越小尺寸的更高驅(qū)動電流。在其基本形式中，鰭片F(xiàn)ET器件包括源極、漏極以及在源極和漏極之間的一個或多個鰭片形溝道。在鰭片上方的柵極電極調(diào)節(jié)在源極和漏極之間的電子流動。一般地，鰭片F(xiàn)ET器件便于制造越來越小的晶體管，但具有比其它晶體管設(shè)計更高的寄生電容和電阻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的實施例公開了用于制造具有降低的寄生電阻和寄生電容的半導(dǎo)體器件和產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)的方法。該方法可包括提供襯底。該方法可包括在襯底上形成鰭片。該方法可包括在鰭片和襯底上形成虛擬柵極。該方法可包括蝕刻沒有位于虛擬柵極下方的鰭片的部分。該方法可包括在鰭片的暴露側(cè)面上外延形成摻雜的源極和漏極區(qū)域。該方法可包括在虛擬柵極的暴露側(cè)面上形成絕緣間隔物。該方法包括形成與摻雜的源極和漏極區(qū)域鄰近的一個或多個金屬區(qū)域。
【附圖說明】
[0004]圖1A示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在其上鰭片F(xiàn)ET器件可被制造的半導(dǎo)體襯底和掩埋氧化物層的頂視圖。
[0005]圖1B示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在其上鰭片F(xiàn)ET器件可被制造的半導(dǎo)體襯底和掩埋氧化物層的截面圖。
[0006]圖1C示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在其上鰭片F(xiàn)ET器件可被制造的半導(dǎo)體襯底和掩埋氧化物層的截面圖。
[0007]圖2A示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在圖1A的半導(dǎo)體襯底上沉積的半導(dǎo)體材料層的沉積和蝕刻的頂視圖。
[0008]圖2B示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在圖1A的半導(dǎo)體襯底上沉積的半導(dǎo)體材料層的沉積和蝕刻的截面圖。
[0009]圖2C示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在圖1A的半導(dǎo)體襯底上沉積的半導(dǎo)體材料層的沉積和蝕刻的截面圖。
[0010]圖3A示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在圖1A的半導(dǎo)體襯底上的虛擬柵極材料的沉積和蝕刻的頂視圖。
[0011]圖3B示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在圖1A的半導(dǎo)體襯底上的虛擬柵極材料的沉積和蝕刻的截面圖。
[0012]圖3C示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在圖1A的半導(dǎo)體襯底上的虛擬柵極材料的沉積和蝕刻的截面圖。
[0013]圖4A示出根據(jù)本發(fā)明的實施例形成鰭片的圖2A的半導(dǎo)體材料層的蝕刻的頂視圖。
[0014]圖4B示出根據(jù)本發(fā)明的實施例形成鰭片的圖2A的半導(dǎo)體材料層的蝕刻的截面圖。
[0015]圖4C示出根據(jù)本發(fā)明的實施例形成鰭片的圖2A的半導(dǎo)體材料層的蝕刻的截面圖。
[0016]圖5A示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在圖4A的鰭片的暴露部分上的摻雜的源極-漏極區(qū)域的外延生長的頂視圖。
[0017]圖5B示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在圖4A的鰭片的暴露部分上的摻雜的源極-漏極區(qū)域的外延生長的截面圖。
[0018]圖5C示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在圖4A的鰭片的暴露部分上的摻雜的源極-漏極區(qū)域的外延生長的截面圖。
[0019]圖6A示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在圖3A的虛擬柵極材料的側(cè)面的暴露部分上形成的介電間隔物材料的沉積和蝕刻的頂視圖。
[0020]圖6B示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在圖3A的虛擬柵極材料的側(cè)面的暴露部分上形成的介電間隔物材料的沉積和蝕刻的截面圖。
[0021]圖6C示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在圖3A的虛擬柵極材料的側(cè)面的暴露部分上形成的介電間隔物材料的沉積和蝕刻的截面圖。
[0022]圖7A示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在圖1A的半導(dǎo)體襯底上形成的金屬鰭片的沉積和蝕刻的頂視圖。
[0023]圖7B示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在圖1A的半導(dǎo)體襯底上形成的金屬鰭片的沉積和蝕刻的截面圖。
[0024]圖7C示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在圖1A的半導(dǎo)體襯底上形成的金屬鰭片的沉積和蝕刻的截面圖。
[0025]圖8A示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在圖7A的金屬鰭片上形成的氧化物層的沉積和平坦化的頂視圖。
[0026]圖SB示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在圖7A的金屬鰭片上形成的氧化物層的沉積和平坦化的截面圖。
[0027]圖SC示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在圖7A的金屬鰭片上形成的氧化物層的沉積和平坦化的截面圖。
[0028]圖9A示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的金屬接觸的形成和用金屬柵極對圖3A的虛擬柵極的替換的頂視圖。
[0029]圖9B示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的金屬接觸的形成和用金屬柵極對圖3A的虛擬柵極的替換的截面圖。
[0030]圖9C示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的金屬接觸的形成和用金屬柵極對圖3A的虛擬柵極的替換的截面圖。
【具體實施方式】
[0031]本發(fā)明的實施例一般提供具有降低的寄生電容和寄生電阻的鰭片F(xiàn)ET器件。所要求保護的結(jié)構(gòu)和方法的實施例的詳細(xì)描述在此包括;然而，應(yīng)當(dāng)理解，所公開的實施例對可以以各種形式體現(xiàn)的所要求保護的結(jié)構(gòu)和方法僅僅是說明性的。此外，結(jié)合各種實施例所給出的示例中的每一個示例旨在是說明性的，而不是限制性的。此外，附圖不一定按比例繪制;一些特征可以被放大以示出特定組件的細(xì)節(jié)。因此，在此公開的特定結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為限制性，而僅是用于指導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員的代表性基礎(chǔ)，從而以各種方式利用本公開的方法和結(jié)構(gòu)。
[0032]在說明書中對“一個實施例”、“實施例”、“示例實施例”等的參考指示所描述的實施例可以包括特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性，但是每個實施例可以不必包括特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。此外，這種短語不一定指的是同一實施例。此外，當(dāng)特定特征、結(jié)構(gòu)或特性結(jié)合實施例描述時，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這處于本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識范圍內(nèi)，以影響結(jié)合其它實施例的這種特征、結(jié)構(gòu)或特性，無論是否明確描述。
[0033]為了在下文中描述的目的，術(shù)語“上”、“下”、“右”、“左”，“垂直”、“水平”、“頂”、“底”以及它們的衍生詞應(yīng)涉及所公開的結(jié)構(gòu)和方法，如在圖中所取向。術(shù)語“在……上面”、“在……頂上”、“位于……上”或“位于……頂上”是指諸如第一結(jié)構(gòu)的第一元件存在于諸如第二結(jié)構(gòu)的第二元件上，其中諸如界面結(jié)構(gòu)的中間元件可以存在于第一元件和第二元件之間。術(shù)語“直接接觸”是指諸如第一結(jié)構(gòu)的第一元件和諸如第二結(jié)構(gòu)的第二元件連接，而沒有在兩個元件界面處的任何中介導(dǎo)電、絕緣或半導(dǎo)體層。
[0034]現(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。圖1A、1B和IC示出根據(jù)本發(fā)明的實施例包括半導(dǎo)體襯底110和掩埋氧化物層120的起始晶片的頂視圖和兩個截面圖。半導(dǎo)體襯底110是在其上形成鰭片F(xiàn)ET器件的襯底。半導(dǎo)體襯底110是半導(dǎo)體材料，優(yōu)選含硅的材料，包括但不限于:娃、鍺、娃鍺合金、鍺合金、銦合金、娃碳合金，或娃鍺碳合金。掩埋氧化物層120在本發(fā)明的各種實施例中存在于半導(dǎo)體襯底110上方。一般地，掩埋氧化物層120充當(dāng)在本發(fā)明的各種實施例中形成的鰭片F(xiàn)ET晶體管下面的電絕緣體。一般地，半導(dǎo)體襯底110的厚度在本發(fā)明的各種實施例中為10ym和100ym之間。雖然所示實施例包括絕緣體上娃(SOI)結(jié)構(gòu)的圖示，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于SOI結(jié)構(gòu)，并且其它類型的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)可以在本發(fā)明的各種實施例中使用，例如體硅結(jié)構(gòu)。在其中體硅結(jié)構(gòu)被使用的情況下，掩埋氧化物層120可以不存在于起始晶片中。
[0035]圖2Α、2Β和2C示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的層205的沉積和圖案化的頂視圖和兩個截面圖。層205用于形成在本發(fā)明中形成的鰭片F(xiàn)ET器件中的溝道或“鰭片”。雖然所示實施例包括用于充當(dāng)單個鰭片F(xiàn)ET器件的兩個“鰭片”或溝道，但是任何數(shù)量的鰭片可在本發(fā)明的各種實施例的每一個鰭片F(xiàn)ET器件內(nèi)存在。一般地，更多的鰭片在其中更多的電流必須流過鰭片F(xiàn)ET器件的應(yīng)用中需求。所示實施例示出其中鰭片F(xiàn)ET器件必須容納比可由單個鰭片安全處理的更多電流。在諸如示出實施例的一些實施例中，產(chǎn)生的當(dāng)前鰭片F(xiàn)ET器件是包括P型鰭片和用于源極和漏極的η型接觸的η型鰭片F(xiàn)ET。在這種實施例中，層205由摻雜有諸如硼的P型摻雜劑的硅組成。層205使用例如諸如snrox或用于形成soi晶片的另一種方法的接合技術(shù)來沉積。在一些實施例中，當(dāng)前鰭片F(xiàn)ET器件是包括η型鰭片和用于源極和漏極P型接觸的P型FET。在這種實施例中，層205由摻雜有諸如磷的η型摻雜劑的硅組成。在一些實施例中，P型鰭片F(xiàn)ET器件和η型鰭片F(xiàn)ET器件兩者結(jié)合用于器件來正確操作，并且在這些實施例中η型鰭片F(xiàn)ET器件和P型鰭片F(xiàn)ET器件兩者可存在于同一襯底上。形成層205的其它材料包括但不限于鍺、II1-V族半導(dǎo)體材料、Π -1V半導(dǎo)體材料、碳、碳化硅，或硅鍺合金材料。在優(yōu)選實施例中，層205為5nm和50nm之間厚，優(yōu)選為約20nm厚。在各種實施例中，層205的最外表面覆蓋有Inm和2nm之間厚的薄氧化物層，以防止在層205和鰭片F(xiàn)ET器件的柵極端子之間的直接導(dǎo)電。在一些實施例中，層205的外表面使用諸如熱氧化的工藝來氧化。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，化學(xué)-機械平坦化(CMP)步驟可以在層205的沉積之前和之后插入，以確保掩埋氧化物層120和層205兩者的頂表面相對平坦。其中層205產(chǎn)生以限定層205的所需形狀的材料的沉積層的圖案化工藝涉及標(biāo)準(zhǔn)的光刻工藝的使用，來限定形成層205的材料層上沉積的光致抗蝕劑層(未示出)中的層205的所需形狀。在各種實施例中，標(biāo)準(zhǔn)的光刻工藝用于移除與在層205的形成期間要被蝕刻的將形成的層205的材料層區(qū)域?qū)?yīng)的光致抗蝕劑層的一部分。通過將材料的一部分從在光致抗蝕劑層中的圖案沒有保護的區(qū)域移除，在光致抗蝕劑層中限定的層205的圖案形成到形成層205的材料層中。形成層205的材料的部分使用例如反應(yīng)離子蝕刻(RIE)來移除。RIE使用由電磁場產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)性等離子體來移除各種材料。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，使用的等離子體類型將取決于構(gòu)成層205的材料，或其它蝕刻工藝，例如濕式化學(xué)蝕刻、激光燒蝕等可以使用。
[0036]圖3A、3B和3C示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的虛擬柵極310的沉積和圖案化的頂視圖和兩個截面圖。應(yīng)當(dāng)理解的是，任何數(shù)量的虛擬柵極可存在于本發(fā)明的各種實施例中，并且虛擬柵極310指的是在圖3A、3B和3C中分別示出的每一個虛擬柵極。虛擬柵極310用于形成在以下步驟中形成的鰭片F(xiàn)ET器件的柵極端子。在優(yōu)選實施例中，虛擬柵極310由使用例如低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)沉積的氮化硅組成。形成虛擬柵極31的其它材料包括但不限于氧化硅、摻雜有碳的氧化硅、氧化鈦、氧化鉿，任何其它絕緣材料。在優(yōu)選實施例中，虛擬柵極310為20nm和200nm之間厚，并且優(yōu)選為約70nm厚。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，CMP步驟可以在虛擬柵極310的沉積之前和之后插入，以確保虛擬柵極310的頂表面相對平坦。限定要產(chǎn)生的虛擬柵極310的所需形狀的圖案化虛擬柵極310的工藝涉及標(biāo)準(zhǔn)的光刻工藝的使用，以限定形成虛擬柵極310的材料上沉積的光致抗蝕劑層(未示出)中的鰭片的所需形狀。在各種實施例中，標(biāo)準(zhǔn)的光刻工藝用于移除與在虛擬柵極310的形成期間要被蝕刻的形成虛擬柵極310的材料區(qū)域?qū)?yīng)的光致抗蝕劑層的一部分。通過將虛擬柵極310從在光致抗蝕劑層中的圖案沒有保護的區(qū)域移除，在光致抗蝕劑層中限定的虛擬柵極310的圖案形成到虛擬柵極310中。其中虛擬柵極310形成的材料的一部分使用例如RIE來移除。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，在RIE工藝中使用的等離子體類型將取決于其中虛擬柵極310的組成材料，或其它蝕刻工藝，例如濕式化學(xué)蝕刻、激光燒蝕等可以使用。
[0037]圖4A、4B和4C示出根據(jù)本發(fā)明的實施例蝕刻未被虛擬柵極310覆蓋的層205的部分以形成鰭片210的頂視圖和兩個截面圖。層205的部分使用例如RIE來移除以形成充當(dāng)當(dāng)前鰭片F(xiàn)ET器件的溝道的鰭片210。類似于用于形成在示出實施例中的層205和虛擬柵極310的蝕刻步驟，蝕刻不在虛擬柵極310下方的層205的部分以形成鰭片210的希望的形狀的工藝涉及標(biāo)準(zhǔn)的光刻工藝的使用，來限定在層205上沉積的光致抗蝕劑層(未示出)中的鰭片210的希望的形狀。在各種實施例中，標(biāo)準(zhǔn)的光刻工藝用于移除與在鰭片210的形成期間要被蝕刻的層205的區(qū)域?qū)?yīng)的光致抗蝕劑層的一部分。通過將層205的部分從在光致抗蝕劑層中的圖案沒有保護的區(qū)域移除，在光致抗蝕劑層中限定的鰭片210的圖案形成到層205中。在一些實施例中，存在于層205上方的虛擬柵極310的部分充當(dāng)用于蝕刻工藝的硬掩模，用于代替在示出實施例中沉積的光致抗蝕劑層。層205的一部分使用例如RIE來移除。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，在RIE工藝中使用的等離子體類型將取決于層205的組成材料，或其它蝕刻工藝，例如濕式化學(xué)蝕刻、激光燒蝕等可以使用。雖然位于虛擬柵極310下方的層205的部分對于器件正確操作是需要的，但是希望的是替換沒有位于虛擬柵極310下方的層205的部分，以使得它們可以用諸如金屬的較低電阻材料替換。用較低電阻材料替換沒有位于虛擬柵極310下方的層205的部分降低了鰭片F(xiàn)ET器件的總電阻，并且因此降低了鰭片F(xiàn)ET器件的寄生電阻。
[0038]圖5A、5B和5C示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的源極和漏極區(qū)域510的選擇性外延生長的頂視圖和兩個截面圖。在諸如其中當(dāng)前器件是η型鰭片F(xiàn)ET的示出實施例的實施例中，源極和漏極區(qū)域510由摻雜有諸如磷的η型摻雜劑的硅組成。在其中當(dāng)前器件是P型鰭片F(xiàn)ET的實施例中，源極和漏極區(qū)域510由摻雜有諸如硼的P型摻雜劑的硅組成。一般地，源極和漏極區(qū)域510由具有與鰭片210的組成材料相反導(dǎo)電性類型的材料構(gòu)成。在鰭片210的暴露部分上形成源極和漏極區(qū)域510涉及使用諸如選擇性化學(xué)氣相沉積(CVD)、分子束外延(MBE)、原子層沉積(ALD)，或用于外延生長半導(dǎo)體材料層的本領(lǐng)域中已知的任何其它技術(shù)的工藝來形成源極和漏極區(qū)域510。一般地，源極和漏極區(qū)域510存在于鰭片210的每一個部分的兩個暴露側(cè)面上。對于每一對源極和漏極區(qū)域510，一個源極和漏極區(qū)域510將充當(dāng)源極端子，而位于鰭片210的另一側(cè)的另一個源極和漏極區(qū)域510將充當(dāng)用于給定的鰭片F(xiàn)ET器件的漏極端子。
[0039]圖6Α、6Β和6C示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的介電間隔物610的形成的頂視圖和兩個截面圖。例如，形成介電間隔物610可以包括在掩埋氧化物層120、虛擬柵極310以及源極和漏極區(qū)域510至上沉積諸如氮化硅的絕緣材料的共形層(未示出)，以使得在虛擬柵極310與源極和漏極區(qū)域510的側(cè)壁上的沉積層的厚度基本上與在掩埋氧化物層120的表面上的沉積層的厚度相同。其中在向下方向中的蝕刻速率大于在橫向方向中的蝕刻速率的各向異性蝕刻工藝可以用于移除絕緣層的部分，從而形成介電間隔物610。蝕刻工藝可以被控制，以使得絕緣層可以從源極和漏極區(qū)域510的側(cè)壁移除，而形成介電間隔物610。
[0040]圖7Α、7Β和7C示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的金屬鰭片710的沉積和圖案化的頂視圖和兩個截面圖。在諸如示出實施例的一些實施例中，金屬鰭片710用于連接源極和漏極區(qū)域510到在后續(xù)步驟中形成的附加金屬接觸(參見圖9Α、9Β和9C)，而在其它實施例中，金屬鰭片710用于直接連接源極和漏極區(qū)域510到外側(cè)的電部件。在優(yōu)選實施例中，金屬鰭片710由使用例如化學(xué)氣相沉積(CVD)而沉積的鎢組成。形成金屬鰭片710的其它材料包括但不限于加襯鈦的鎢、鈦、鋁，或任何其它金屬，或金屬的組合。在優(yōu)選的實施例中，金屬鰭片710為5nm至50nm之間厚，優(yōu)選為約20nm厚。一般地，金屬鰭片710從掩埋氧化物層120的頂表面向上延伸直到鰭片210的頂表面的高度。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，化學(xué)-機械平坦化(CMP)步驟可以在形成金屬鰭片710的金屬沉積之后存在，以便去除作為沉積工藝的結(jié)果在虛擬柵極310的頂表面上存在的金屬的任何部分。圖案化沉積的金屬以形成金屬鰭片710的希望的形狀的工藝包括標(biāo)準(zhǔn)的光刻工藝的使用，以在金屬層上沉積的光致抗蝕劑層(未示出)中限定金屬鰭片710的希望的形狀。在各種實施例中，標(biāo)準(zhǔn)的光刻工藝用于移除與在金屬鰭片710的形成期間要被蝕刻的沉積金屬區(qū)域?qū)?yīng)的光致抗蝕劑層的一部分。通過將沉積的金屬的部分從在光致抗蝕劑層中的圖案沒有保護的區(qū)域移除，在光致抗蝕劑層中限定的金屬鰭片710的圖案被形成到沉積的金屬中。沉積的金屬的部分使用例如RIE來移除。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，在RIE工藝中使用的等離子體類型將取決于金屬鰭片710的組成材料，或其它蝕刻工藝，例如濕式化學(xué)蝕刻、激光燒蝕等可以使用。一般地，金屬鰭片710從不包括傳統(tǒng)設(shè)計中的半導(dǎo)體材料的鰭片的任何區(qū)域，諸如η型鰭片F(xiàn)ET器件和P型鰭片F(xiàn)ET器件之間的區(qū)域，移除。
[0041]金屬鰭片710用于通過降低在其“接通”狀態(tài)中的當(dāng)前鰭片F(xiàn)ET器件的總電阻來降低當(dāng)前鰭片F(xiàn)ET器件的寄生電阻。在傳統(tǒng)的鰭片F(xiàn)ET器件中，鰭片采取如在圖2Α、2Β和2C中示出的層205的形式。在這些傳統(tǒng)設(shè)計中，當(dāng)器件處于“接通”狀態(tài)時，電子必須流經(jīng)諸如摻雜的硅或鍺的半導(dǎo)體材料組成的整個鰭片。通過替換層205的一部分，并且用諸如金屬鰭片710的較低電阻材料替換它，電子可以比其中整個鰭片由諸如摻雜的硅或鍺的半導(dǎo)體材料組成的設(shè)計更容易地流過在其“接通”狀態(tài)中的當(dāng)前鰭片F(xiàn)ET器件。一般地，本發(fā)明的各種實施例公開了移除盡可能多的層205的半導(dǎo)體材料，并用金屬替換移除的材料，同時仍留下在鰭片210中存在的足夠半導(dǎo)體材料，用于器件正確操作并防止當(dāng)器件處于“關(guān)閉”狀態(tài)時的顯著泄漏電流。
[0042]圖8Α、8Β和8C示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的氧化物層810的沉積和平坦化的頂視圖和兩個截面圖。氧化物層810用于將當(dāng)前鰭片F(xiàn)ET器件與外部的電部件絕緣。在優(yōu)選的實施例中，氧化物層810由例如使用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)沉積的二氧化硅組成。形成氧化物層810的其它材料可以包括但不限于摻雜的碳、硅、氮氧化物，或任何其它絕緣材料。一般地，氧化物層810從掩埋氧化物層120的頂部垂直延伸到虛擬柵極310的頂部。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，在形成氧化物層810的材料的沉積之后需要化學(xué)-機械平坦化(CMP)以將氧化物層810平坦化，以使得氧化物層810的頂部與虛擬柵極310的頂部齊平，并且沒有氧化物層810的部分在虛擬柵極310的頂部上方存在。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，圖8Α、8Β和8C示出在沉積和平坦化操作兩者已經(jīng)執(zhí)行之后的氧化物層810的狀態(tài)。
[0043]圖9Α、9Β和9C示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的接觸910、920和930的形成與用金屬柵極940和950對虛擬柵極310進行替換的頂視圖和兩個截面圖。接觸910、920和930用于將當(dāng)前鰭片F(xiàn)ET器件電連接到包括但不限于其它鰭片F(xiàn)ET器件的外部電部件，諸如電容器和電阻器的附加電部件，或任何其它電部件。在優(yōu)選實施例中，接觸910、920和930由銅組成，并且使用本領(lǐng)域中公知的鍍敷技術(shù)沉積。形成接觸910、920和930的其它材料包括但不限于鎢、鈦，或任何其它金屬，或金屬的組合。一般地，接觸910、920和930從金屬鰭片710的頂部垂直延伸到氧化物層810的頂部。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，在沉積形成接觸910、920和930的材料之后需要化學(xué)-機械平坦化(CMP)步驟，以將接觸910、920和930平坦化，以使得接觸910、920和930的頂部與氧化物層810的頂部齊平，并且沒有接觸910、920和930的部分在氧化物層810的頂部上方存在。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，圖9Α、9Β和9C示出在沉積和平坦化操作兩者已經(jīng)執(zhí)行之后的接觸910、920和930的狀態(tài)。
[0044]—般地，接觸位于在本發(fā)明的給定實施例中存在的每個柵極端子的兩側(cè)上。在示出的實施例中，兩個柵極端子的存在表明當(dāng)前鰭片F(xiàn)ET器件包括在單個晶片上的兩個功能鰭片F(xiàn)ET。在示出的實施例中，接觸910充當(dāng)用于由金屬柵極940控制的鰭片F(xiàn)ET器件(根據(jù)本發(fā)明的示出實施例一般指定為第一鰭片F(xiàn)ET)的源極端子。接觸920充當(dāng)用于第一鰭片F(xiàn)ET和由金屬柵極950控制的鰭片F(xiàn)ET器件(根據(jù)本發(fā)明的示出實施例，通常指定為第二鰭片F(xiàn)ET器件)兩者的公共漏極端子。接觸930充當(dāng)用于第二鰭片F(xiàn)ET器件的源極端子。在其中兩個以上的柵極端子都存在的實施例中，附加的公共源極和漏極端子可以存在。例如，在具有三個柵極端子以及由此的三個鰭片F(xiàn)ET器件的實施例中，總共四個接觸被需要。第一接觸充當(dāng)用于第一鰭片F(xiàn)ET器件的源極，第二接觸充當(dāng)用于第一和第二鰭片F(xiàn)ET器件的公共漏極，第三接觸充當(dāng)用于第二和第三鰭片F(xiàn)ET器件的公共源極，并且第四接觸充當(dāng)用于第三鰭片F(xiàn)ET器件的漏極。
[0045]金屬柵極940和950用于通過改變施加到鰭片210的電場來控制當(dāng)前鰭片F(xiàn)ET器件的操作。形成金屬柵極950和960的工藝包括:使用例如RIE來選擇性蝕刻虛擬柵極310，沉積柵極介電層，沉積形成金屬柵極940和950的材料，以及將金屬柵極940和950的頂部平坦化以與氧化物層810齊平。應(yīng)當(dāng)理解，在一些實施例中，金屬柵極940和950將包括柵極介電層(未示出)，以防止在金屬柵極940和950與鰭片210之間的直接導(dǎo)電。在優(yōu)選實施例中，該柵極電介質(zhì)由氧化鉿(HfO)、氧化鉭(ΤΑ0)、氧化鈦(T1)、氧化鑭(LAO)、或任何其它絕緣材料組成。在優(yōu)選實施例中，金屬柵極940和950由氮化鈦(TiN)、氮化鉭(TaN)、鋁(Al)，或鎢(W)，或使用例如低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)沉積的任何其它金屬組成。形成金屬柵極940和950可以形成的其它材料包括但不限于鎢、鈦，或任何其它金屬。一般地，金屬柵極940和950被形成以使得金屬柵極940和950采取如在圖8A、8B和8C中所示的虛擬柵極310的相同幾何形式。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，在形成金屬柵極940和950的材料的沉積之后需要CMP步驟，以移除在氧化物層810的頂部上方存在的形成金屬柵極940和950的材料的部分。
[0046]與本領(lǐng)域中已知的其它鰭片F(xiàn)ET設(shè)計相比較，通過限制金屬鰭片710的高度，當(dāng)前鰭片F(xiàn)ET設(shè)計降低了寄生電容。在本領(lǐng)域中已知的其它鰭片F(xiàn)ET設(shè)計中，源極和漏極端子通過在鰭片210的暴露部分上外延形成摻雜的半導(dǎo)體材料區(qū)域來產(chǎn)生。在這些設(shè)計中，由于形成器件的源極和漏極端子的外延生長工藝的使用，隨著源極和漏極端子從鰭片210向外生長，源極和漏極端子的高度增加。作為高度上的這種增加的結(jié)果，源極和漏極端子的至少一部分以比鰭片210更高的形貌(topology)存在，并且與介電間隔件610直接相鄰地存在。源極或漏極端子的一部分與柵極端子的緊密接近導(dǎo)致增加的寄生電容并且與器件操作干擾。
[0047]本發(fā)明公開了形成源極和漏極510的金屬延伸部分以作為鰭片的其余部分的方法。一般地，形成金屬層的工藝允許與外延生長半導(dǎo)體材料層相比的層高度的更大控制。這個更大控制確保沒有金屬鰭片710的部分將以比源極和漏極510更高的形貌存在，并且特別是沒有金屬鰭片710的部分將存在于金屬柵極950或介電間隔件610的高度處。在器件的柵極和器件的源極或漏極之間的距離上的該增加導(dǎo)致在器件的柵極端子和源極或漏極端子之間存在的電場的減小，這降低了器件的總體寄生電容。
[0048]如上所述的方法在集成電路芯片的制造中使用。
[0049]所得的集成電路芯片可以由制造商以作為裸管芯的原始晶片形式(也就是說，作為具有多個未封裝芯片的單個晶片)或以封裝的形式分配。在后者情況下，芯片被安裝在單個芯片封裝中(諸如塑料載體，具有固定到母板或其它更高層次載體的引線)，或在多芯片封裝中(諸如陶瓷載體，具有表面互連或掩埋互連的任一個或兩者的表面)。在任何情況下，該芯片隨后與其它芯片、離散電路元件，和/或其它信號處理裝置集成作為(a)中間產(chǎn)品，諸如母板，或者(b)最終產(chǎn)品的一部分。最終產(chǎn)品可以是包括集成電路芯片的任何產(chǎn)品，范圍從玩具和其它低端應(yīng)用到具有顯示器、鍵盤或其它輸入裝置以及中央處理器的高級計算機
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[0050]在此所用的術(shù)語僅用于描述特定實施例的目的，并非意在限制本發(fā)明。如在此所用，單數(shù)形式“一”、“一個”和“該”旨在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外明確指出。將進一步理解，在本說明書中使用時的術(shù)語“包括”和/或“包含”指定所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但不排除存在或添加一個以上的其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組合。
[0051]已經(jīng)描述了用于降低在鰭片F(xiàn)ET中的寄生電阻和寄生電容的方法實施例(其旨在是說明性的而不是限制性的)，但是應(yīng)當(dāng)注意，鑒于上面的教導(dǎo)，修改和變化可以由本領(lǐng)域的技術(shù)人員進行。因此應(yīng)當(dāng)理解，處于由所附權(quán)利要求概述的本發(fā)明范圍內(nèi)所公開的特定實施例中可進行變化。
【主權(quán)項】
1.一種半導(dǎo)體器件，包括: 襯底； 鰭片，形成在所述襯底上； 柵極層，形成在所述鰭片和所述襯底上； 一個或多個摻雜的源極和漏極區(qū)域，外延形成在所述鰭片的暴露側(cè)面上； 一個或多個絕緣間隔物，形成在所述柵極層的所述暴露側(cè)面上；以及 一個或多個金屬區(qū)域，鄰近于所述一個或多個摻雜的源極和漏極區(qū)域而形成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，進一步包括: 氧化物層，形成在所述一個或多個金屬區(qū)域和所述襯底上；以及金屬接觸，形成在所述一個或多個金屬區(qū)域的每一個金屬區(qū)域的至少一部分上方的所述氧化物層中。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述襯底包括掩埋氧化物層。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述一個或多個摻雜的源極和漏極區(qū)域垂直延伸到小于或等于所述鰭片的頂部的高度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述一個或多個金屬區(qū)域垂直延伸到小于或等于所述一個或多個鰭片的頂部的高度。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述鰭片包括在所述鰭片外表面上形成的氧化物層。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述氧化物層通過氧化所述鰭片的所述外表面來形成。8.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括: 提供襯底； 在所述襯底上形成鰭片； 在所述鰭片和所述襯底上形成虛擬柵極； 蝕刻沒有位于所述虛擬柵極下方的所述鰭片的部分； 在所述鰭片的暴露側(cè)面上外延形成摻雜的源極和漏極區(qū)域； 在所述虛擬柵極的暴露側(cè)面上形成絕緣間隔物；以及 形成與所述摻雜的源極和漏極區(qū)域鄰近的一個或多個金屬區(qū)域。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進一步包括: 在所述一個或多個金屬區(qū)域和所述襯底上形成氧化物層；以及在所述一個或多個金屬區(qū)域的每一個金屬區(qū)域的至少一部分上方的所述氧化物層中形成金屬接觸。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述襯底包括掩埋氧化物層。11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中在所述鰭片的所述暴露側(cè)面上的所述摻雜的源極和漏極區(qū)域垂直延伸到小于或等于所述鰭片的頂部的高度。12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中與所述摻雜的源極和漏極區(qū)域鄰近的所述一個或多個金屬區(qū)域垂直延伸到小于或等于所述鰭片的頂部的高度。13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，進一步包括: 形成在所述鰭片的外表面上形成的氧化物層。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件，其中所述氧化物層通過氧化所述鰭片的所述外表面來形成。
【文檔編號】H01L21/336GK105826361SQ201610034267
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年1月19日
【發(fā)明人】E·萊奧班頓
【申請人】國際商業(yè)機器公司