有源柵極之上的柵極觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施例涉及半導(dǎo)體器件和工藝的領(lǐng)域，具體而言，涉及布置在柵極的有源部分之上的柵極觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)以及形成這種柵極觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]過(guò)去幾十年中，集成電路中的特征的縮放已經(jīng)成為日益增長(zhǎng)的半導(dǎo)體工業(yè)背后的驅(qū)動(dòng)力?？s小到越來(lái)越小的特征實(shí)現(xiàn)了功能單元在半導(dǎo)體芯片的有限基板面上增大的密度。例如，減小晶體管尺寸允許在芯片上包含增大數(shù)量的存儲(chǔ)或邏輯器件，導(dǎo)致制造出具有增大容量的產(chǎn)品。但對(duì)于更大容量的驅(qū)策并非沒(méi)有問(wèn)題。優(yōu)化每一個(gè)器件的性能的必要性變得日益顯著。
[0003]在集成電路器件的制造中，諸如三柵晶體管之類的多柵晶體管隨著器件尺寸不斷縮小而變得更為普遍。在傳統(tǒng)工藝中，通常在體硅襯底或者絕緣體上硅襯底上制造三柵晶體管。在一些情況下，體硅襯底由于其成本較低，并且因?yàn)樗鼈儗?shí)現(xiàn)了不太復(fù)雜的三柵制造工藝而是優(yōu)選的。
[0004]但縮小三柵晶體管的尺寸并非沒(méi)有后患。隨著微電子電路的這些基本構(gòu)件塊的尺寸減小，以及隨著在給定區(qū)域中制造的基本構(gòu)件塊的絕對(duì)數(shù)量增大，對(duì)于用于形成這些構(gòu)件塊的圖案的光刻工藝的約束變得難以克服。具體而言，在半導(dǎo)體疊置體中的圖案化的特征的最小尺寸(臨界尺寸)與這種特征之間的間隔之間存在折衷。
【附圖說(shuō)明】
[0005]圖1A示出了具有被布置在柵極電極的無(wú)源部分上的柵極觸點(diǎn)的半導(dǎo)體器件的平面圖。
[0006]圖1B示出了具有被布置在柵極電極的無(wú)源部分上的柵極觸點(diǎn)的平面半導(dǎo)體器件的橫截面圖。
[0007]圖1C示出了具有被布置在柵極電極的無(wú)源部分上的柵極觸點(diǎn)的非平面半導(dǎo)體器件的橫截面圖。
[0008]圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有被布置在柵極電極的有源部分上的柵極觸點(diǎn)過(guò)孔的半導(dǎo)體器件的平面圖。
[0009]圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有被布置在柵極電極的有源部分上的柵極觸點(diǎn)過(guò)孔的平面半導(dǎo)體器件的橫截面圖。
[0010]圖2C示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有被布置在柵極電極的有源部分上的柵極觸點(diǎn)過(guò)孔的非平面半導(dǎo)體器件的橫截面圖。
[0011]圖3A-3F示出了表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法中的不同操作的橫截面圖，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有被布置在柵極的有源部分上的柵極觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其中:
[0012]圖3A示出了在溝槽觸點(diǎn)形成之后的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；
[0013]圖3B示出了在圖3A的結(jié)構(gòu)的間隔體內(nèi)的溝槽觸點(diǎn)的凹陷和在其上的絕緣帽蓋層的形成；
[0014]圖3C示出了在圖3B的結(jié)構(gòu)上的層間電介質(zhì)(ILD)和硬掩模疊置體的形成和圖案化；
[0015]圖3D示出了過(guò)孔開(kāi)口在層間電介質(zhì)(ILD)中的形成以及從金屬(O)溝槽到圖3C的結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)凹陷溝槽觸點(diǎn)的延伸；
[0016]圖3E示出了過(guò)孔開(kāi)口在層間電介質(zhì)(ILD)中的形成以及從金屬(O)溝槽到圖3D的結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)柵極疊置體結(jié)構(gòu)的延伸；
[0017]圖3F示出了在相關(guān)于圖3E所述的結(jié)構(gòu)的金屬(O)溝槽與過(guò)孔開(kāi)口中的金屬觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)的形成。
[0018]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的具有被布置在柵極電極的有源部分上的柵極觸點(diǎn)過(guò)孔的另一個(gè)非平面半導(dǎo)體器件的橫截面圖。
[0019]圖5A和5B示出了表示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的在制造具有被布置在柵極的有源部分上的柵極觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)的另一個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法中的不同操作的橫截面圖。
[0020]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的具有被布置在柵極的有源部分上的柵極觸點(diǎn)過(guò)孔的另一個(gè)半導(dǎo)體器件的平面圖。
[0021]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的具有耦合溝槽觸點(diǎn)對(duì)的溝槽觸點(diǎn)過(guò)孔的另一個(gè)半導(dǎo)體器件的平面圖。
[0022]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式的計(jì)算設(shè)備。
【具體實(shí)施方式】
[0023]描述了布置在柵極的有源部分之上的柵極觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)以及形成這種柵極觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)的方法。在以下說(shuō)明中，闡述了多個(gè)特定細(xì)節(jié)，例如特定集成和材料狀況，以便提供對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的透徹理解。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯然，本發(fā)明的實(shí)施例的實(shí)踐可以無(wú)需這些特定細(xì)節(jié)。在其他實(shí)例中，沒(méi)有詳細(xì)說(shuō)明諸如集成電路設(shè)計(jì)布局的公知的特征，以免不必要地使得本發(fā)明的實(shí)施例模糊不清。而且，應(yīng)當(dāng)理解，附圖中所示的不同實(shí)施例是說(shuō)明性表示，不一定按照比例繪制。
[0024]本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例涉及具有布置在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)或器件的柵極電極的有源部分之上的一個(gè)或多個(gè)柵極觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)(例如柵極觸點(diǎn)過(guò)孔)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)或器件。本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例涉及制造具有在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)或器件的柵極電極的有源部分之上形成的一個(gè)或多個(gè)柵極觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)或器件的方法。本文所述的方案可以用于通過(guò)在有源柵極區(qū)上實(shí)現(xiàn)柵極觸點(diǎn)形成而減小標(biāo)準(zhǔn)單元面積。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，用以接觸柵極電極而制造的柵極觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)是自對(duì)準(zhǔn)過(guò)孔結(jié)構(gòu)。
[0025]在空間與布局約束與當(dāng)前產(chǎn)生空間與布局約束相比略微寬松的技術(shù)中，可以通過(guò)獲得到布置在隔離區(qū)上的一部分柵極電極的接觸來(lái)制造到柵極結(jié)構(gòu)的觸點(diǎn)。示例性地，圖1A示出了具有布置在柵極電極的無(wú)源部分上的柵極觸點(diǎn)的半導(dǎo)體器件的平面圖。
[0026]參考圖1A，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)或器件100A包括布置在襯底102中和隔離區(qū)106內(nèi)的擴(kuò)散區(qū)或有源區(qū)104。諸如柵極線108A、108B和108C之類的一條或多條柵極線(也稱為多線)布置在擴(kuò)散區(qū)或有源區(qū)104上以及一部分隔離區(qū)106上。諸如觸點(diǎn)IlOA和IlOB之類的源極觸點(diǎn)或漏極觸點(diǎn)(也稱為溝槽觸點(diǎn))布置在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)或器件10A的源極區(qū)與漏極區(qū)上。過(guò)孔112A和112B分別提供到溝槽觸點(diǎn)IlOA和IlOB的接觸。分離的柵極觸點(diǎn)114和疊置柵極觸點(diǎn)過(guò)孔116提供到柵極線108B的接觸。與源極溝槽觸點(diǎn)或漏極溝槽觸點(diǎn)IlOA或I1B相反，從平面圖的角度來(lái)看，柵極觸點(diǎn)114布置在隔離區(qū)106上，但不在擴(kuò)散區(qū)或有源區(qū)104上。而且，柵極觸點(diǎn)114和柵極觸點(diǎn)過(guò)孔116都沒(méi)有布置在源極溝槽觸點(diǎn)或漏極溝槽觸點(diǎn)IlOA與IlOB之間。
[0027]圖1B示出了具有布置在柵極電極的無(wú)源部分之上的柵極觸點(diǎn)的平面半導(dǎo)體器件的橫截面圖。參考圖1B，例如圖1A的器件100A的平面變形的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)或器件100B包括布置在襯底102中和隔離區(qū)106內(nèi)的平面的擴(kuò)散區(qū)或有源區(qū)104B。柵極線108B布置在平面的擴(kuò)散區(qū)或有源區(qū)104B上，以及一部分隔離區(qū)106上。如所示的，柵極線108B包括柵極電極150和柵極電介質(zhì)層152。同樣，電介質(zhì)帽蓋層154可以布置在柵極電極上，例如，電介質(zhì)帽蓋層用于保護(hù)金屬柵極電極。從這個(gè)角度還可以見(jiàn)到柵極觸點(diǎn)114和疊置柵極觸點(diǎn)過(guò)孔116以及疊置金屬互連160，它們?nèi)疾贾迷趯娱g電介質(zhì)疊置體或?qū)?70中。從圖1B的角度還可以見(jiàn)到，柵極觸點(diǎn)114和柵極觸點(diǎn)過(guò)孔116布置在隔離區(qū)106之上，但不在平面的擴(kuò)散區(qū)或有源區(qū)104B之上。
[0028]圖1C示出了具有布置在柵極電極的無(wú)源部分之上的柵極觸點(diǎn)的非平面半導(dǎo)體器件的橫截面圖。參考圖1C，例如圖1A的器件100A的非平面變形的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)或器件100C包括從襯底102形成的，并在隔離區(qū)106內(nèi)的非平面的擴(kuò)散區(qū)或有源區(qū)104C(例如，鰭狀物結(jié)構(gòu))。柵極線108B布置在非平面的擴(kuò)散區(qū)或有源區(qū)104C上，以及一部分隔離區(qū)106上。如所示的，柵極線108B包括柵極電極150和柵極電介質(zhì)層152，以及電介質(zhì)帽蓋層154。從這個(gè)角度還可以見(jiàn)到柵極觸點(diǎn)114和疊置柵極觸點(diǎn)過(guò)孔116以及疊置金屬互連160，它們?nèi)疾贾迷趯娱g電介質(zhì)疊置體或?qū)?70中。從圖C的角度還可以見(jiàn)到，柵極觸點(diǎn)114布置在隔離區(qū)106之上，但不在非平面的擴(kuò)散區(qū)或有源區(qū)104C之上。
[0029]再次參考圖1A-1C，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)或器件100A-100C的布置分別在隔離區(qū)之上設(shè)置柵極觸點(diǎn)。這個(gè)布置浪費(fèi)了布局空間。但在有源區(qū)上設(shè)置柵極觸點(diǎn)會(huì)需要極其嚴(yán)格的對(duì)準(zhǔn)預(yù)算或者柵極尺寸必須增大以提供足夠的空間來(lái)放置柵極觸點(diǎn)。而且，從歷史觀點(diǎn)上說(shuō)，由于存在鉆通傳統(tǒng)柵極材料(例如多晶硅)并接觸下層有源區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)，會(huì)避免在擴(kuò)散區(qū)上到柵極的接觸。本文所述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例通過(guò)提供切實(shí)可行的方案和得到的結(jié)構(gòu)，制造在擴(kuò)散區(qū)或有源區(qū)之上形成的柵極電極的觸點(diǎn)部分的觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)來(lái)解決以上的問(wèn)題。
[0030]示例性地，圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有布置在柵極電極的有源部分上的柵極觸點(diǎn)過(guò)孔的半導(dǎo)體器件的平面圖。參考圖2A，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)或器件200A包括布置在襯底202中和隔離區(qū)206內(nèi)的擴(kuò)散區(qū)或有源區(qū)204。諸如柵極線208A、208B和208C的一條或多條柵極線布置在擴(kuò)散區(qū)或有源區(qū)204上以及一部分隔離區(qū)206上。諸如溝槽觸點(diǎn)210A和210B的源極溝槽觸點(diǎn)或漏極溝槽觸點(diǎn)布置在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)或器件200A的源極區(qū)與漏極區(qū)上。溝槽觸點(diǎn)過(guò)孔212A和212B分別提供到溝槽觸點(diǎn)210A和210B的接觸。無(wú)居間分離柵極觸點(diǎn)層的柵極觸點(diǎn)過(guò)孔216提供到柵極線208B的接觸。與圖1A相反，從平面圖的角度來(lái)看，柵極觸點(diǎn)216布置在擴(kuò)散區(qū)或有源區(qū)204上并且在源極觸點(diǎn)或漏極觸點(diǎn)210A和210B之間。
[0031]圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有布置在柵極電極的有源部分上的柵極觸點(diǎn)過(guò)孔的平面半導(dǎo)體器件的橫截面圖。參考圖2B，例如圖2A的器件200A的平面變形的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)或器件200B包括布置在襯底202中和隔離區(qū)206內(nèi)的平面的擴(kuò)散區(qū)或有源區(qū)204B。柵極線208B布置在平面的擴(kuò)散區(qū)或有源區(qū)204B上以及一部分隔離區(qū)206上。如所示的，柵極線208B包括柵極電極250和柵極電介質(zhì)層252。同樣，電介質(zhì)帽蓋層254可以布置在柵極電極上，例如，電介質(zhì)帽蓋層用于保護(hù)金屬柵極電極。從這個(gè)角度還可以見(jiàn)到柵極觸點(diǎn)過(guò)孔216以及疊置金屬互連260，它們?nèi)疾贾迷趯娱g電介質(zhì)疊置體或?qū)?70中。從圖2B的角度還可以見(jiàn)到，柵極觸點(diǎn)過(guò)孔216布置在平面的擴(kuò)散區(qū)或有源區(qū)204B上。
[