0032]圖2C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)過孔的非平面半導(dǎo)體器件的橫截面圖。參考圖2C，例如圖2A的器件200A的非平面變形的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)或器件200C包括從襯底202形成的，并在隔離區(qū)206內(nèi)的非平面的擴(kuò)散區(qū)或有源區(qū)204C (例如，鰭狀物結(jié)構(gòu))。柵極線208B布置在非平面的擴(kuò)散區(qū)或有源區(qū)204C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，以及電介質(zhì)帽蓋層254。從這個(gè)角度還可以見到柵極觸點(diǎn)過孔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2C的角度還可以見到，柵極觸點(diǎn)過孔216布置在非平面的擴(kuò)散區(qū)或有源區(qū)204C上。
[0033]因此，再次參考圖2A-2C，在實(shí)施例中，溝槽觸點(diǎn)過孔212A、212B和柵極觸點(diǎn)過孔216形成在相同的層中并基本上共面。與圖1A-1C相比，到柵極線的接觸會(huì)另外包括額外的柵極觸點(diǎn)層，例如它會(huì)垂直于相應(yīng)的柵極線延伸。但在相關(guān)于圖2A-2C所述的結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)200A-200C的制造分別實(shí)現(xiàn)了直接來自金屬互連層的觸點(diǎn)在有源柵極部分上的設(shè)置，而沒有到相鄰源極漏極區(qū)的短接。在一個(gè)實(shí)施例中，這個(gè)布置借助無需隔離地延伸晶體管柵極以形成可靠的觸點(diǎn)而提供了電路布局中的大面積減小。如在全文中使用的，在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)柵極的有源部分的提及指代柵極線或結(jié)構(gòu)布置在下層襯底的有源或擴(kuò)散區(qū)上的(從平面圖的角度)部分。在實(shí)施例中，對(duì)柵極的無源部分的提及指代柵極線或結(jié)構(gòu)布置在下層襯底的隔離區(qū)上的(從平面圖的角度)部分。
[0034]在實(shí)施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)或器件200是平面器件，例如圖2B所示的。在另一個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)或器件200是非平面器件，例如但不限于，鰭狀物FET或三柵器件。在這個(gè)實(shí)施例中，相應(yīng)的半導(dǎo)體溝道區(qū)由三維體組成或形成于三維體中。在一個(gè)這種實(shí)施例中，柵極線208A-208C的柵極電極疊置體至少圍繞三維體的頂部表面和側(cè)壁對(duì)。在另一個(gè)實(shí)施例中，至少使得溝道區(qū)是分離的三維體，例如在環(huán)柵器件中。在一個(gè)這種實(shí)施例中，柵極線208A-208C中的每一個(gè)柵極電極疊置體都圍繞溝道區(qū)。
[0035]襯底202可以由能夠經(jīng)受制造過程并且電荷在其中可以迀移的半導(dǎo)體材料組成。在實(shí)施例中，襯底202是體襯底，由以電荷載流子摻雜的晶體硅、硅/鍺或鍺層組成，例如但不限于磷、砷、硼或其組合，用以形成擴(kuò)散區(qū)或有源區(qū)204。在一個(gè)實(shí)施例中，體襯底202中硅原子的濃度大于97%。在另一個(gè)實(shí)施例中，體襯底202由在不同晶體襯底頂上生長(zhǎng)的外延層組成，例如在硼摻雜的體硅單晶襯底頂上生長(zhǎng)的硅外延層。體襯底202可替換地由II1-V族材料組成。在一個(gè)實(shí)施例中，體襯底202由例如但不限于，氮化鎵、磷化鎵、砷化鎵、磷化銦、銻化銦、砷化銦鎵、鋁鎵砷、磷化銦鎵、或其組合的II1-V族材料組成。在一個(gè)實(shí)施例中，體襯底202由II1-V族材料組成，電荷-載流子摻雜劑雜質(zhì)原子例如但不限于，碳、硅、鍺、氧、硫、砸或碲。在一個(gè)可替換的實(shí)施例中，襯底202是硅-或絕緣體上半導(dǎo)體(SOI)襯底。
[0036]隔離區(qū)206可以由適合于將永久柵極結(jié)構(gòu)的部分與下層體襯底最終電隔離或者對(duì)隔離起到作用的，或者隔離在下層體襯底內(nèi)形成的有源區(qū)(例如隔離的鰭狀物有源區(qū))的材料組成。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，隔離區(qū)206由電介質(zhì)材料組成，例如但不限于，氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或碳摻雜的氮化硅。
[0037]柵極線208A、208B和208C可以由柵極電極疊置體組成，其每一個(gè)都包括柵極電介質(zhì)層和柵極電極層(在此未顯示為分離的層)。在一個(gè)實(shí)施例中，柵極電極疊置體的柵極電極由金屬柵極組成，柵極電介質(zhì)層由高k材料組成。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，柵極電介質(zhì)層由諸如但不限于氧化鉿、氮氧化鉿、硅酸鉿、氧化鑭、氧化鋯、硅酸鋯、氧化鉭、鈦酸鍶鋇、鈦酸鋇、鈦酸鍶、氧化釔、氧化鋁、鉭酸鈧鉛、鈮酸鋅鉛或其組合組成。而且，一部分柵極電介質(zhì)層可以包括本征氧化物層，其由襯底202的頂部幾層形成。在一個(gè)實(shí)施例中，柵極電介質(zhì)層由頂部高k部分和由半導(dǎo)體材料的氧化物組成的下部組成。在一個(gè)實(shí)施例中，柵極電介質(zhì)層由氧化鉿的頂部部分和氧化硅或氮氧化硅的底部部分組成。
[0038]在一個(gè)實(shí)施例中，柵極電極由金屬層組成，例如但不限于，金屬氮化物、金屬碳化物、金屬硅化物、金屬鋁化物、鉿、鋯、鈦、鉭、鋁、釕、鈀、鉑、鈷、鎳、或?qū)щ娊饘傺趸?。在一個(gè)特定實(shí)施例中，柵極電極由在金屬功函數(shù)設(shè)定層上形成的非功函數(shù)設(shè)定填充材料組成。
[0039]與柵極電極疊置體相關(guān)的間隔體可以由適合于將永久柵極結(jié)構(gòu)與諸如自對(duì)準(zhǔn)觸點(diǎn)之類的相鄰導(dǎo)電觸點(diǎn)最終電隔離的或者對(duì)隔離起到作用的材料組成。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，間隔體由電介質(zhì)材料組成，例如但不限于，氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或碳摻雜的氮化娃。
[0040]觸點(diǎn)210A和210B以及過孔212A、212B和216的任意一個(gè)或全部都可以由導(dǎo)電材料組成。在一個(gè)實(shí)施例中，任意觸點(diǎn)或者全部這些觸點(diǎn)或過孔都由金屬種類組成。金屬種類可以是諸如鎢、鎳或鈷的純金屬，或者可以是合金，例如金屬-金屬合金或者金屬-半導(dǎo)體合金(例如硅化物材料)。
[0041]更普遍地，一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例涉及在有源晶體管柵極上直接設(shè)置柵極觸點(diǎn)過孔的方案和由其形成的結(jié)構(gòu)。這種方案無需為了接觸目的而隔離地延伸柵極線。這種方案還無需用以從柵極線或結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)信號(hào)的分離柵極觸點(diǎn)(GCN)層。在一個(gè)實(shí)施例中，通過使得觸點(diǎn)金屬在溝槽觸點(diǎn)(TCN)中凹陷并在工藝流程中引入額外的電介質(zhì)材料(例如TILA)來實(shí)現(xiàn)以上特征部件的去除。作為溝槽觸點(diǎn)電介質(zhì)帽蓋層而包含額外的電介質(zhì)材料，其蝕刻特性不同于在柵極對(duì)準(zhǔn)的觸點(diǎn)工藝(GAP)處理方案(例如GILA)中已經(jīng)用于溝槽觸點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)的柵極電介質(zhì)材料帽蓋層。
[0042]作為示例性的制造方案，圖3A-3F示出了表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在制造具有布置在柵極的有源部分上的柵極觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法中的不同操作的橫截面圖。
[0043]參考圖3A，提供了在溝槽觸點(diǎn)(TCN)形成之后的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300。應(yīng)當(dāng)理解，結(jié)構(gòu)300的特定布置僅是用于舉例說明的目的，各種可能的布局都可以得益于本文所述的發(fā)明的實(shí)施例。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300包括一個(gè)或多個(gè)柵極疊置體結(jié)構(gòu)，例如布置在襯底302上的柵極疊置體結(jié)構(gòu)308A-308E。柵極疊置體結(jié)構(gòu)可以包括柵極電介質(zhì)層和柵極電極，例如以上相關(guān)于圖2所述的。諸如溝槽觸點(diǎn)310A-310C的例如到襯底302的擴(kuò)散區(qū)的觸點(diǎn)的溝槽觸點(diǎn)也包括在結(jié)構(gòu)300中，并借助電介質(zhì)間隔體320與柵極疊置體結(jié)構(gòu)308A-308E分隔開。絕緣帽蓋層322可以布置在柵極疊置體結(jié)構(gòu)308A-308E上(例如GILA)，同樣如圖3A所示的。同樣如圖3A所示的，諸如由層間電介質(zhì)材料制造的區(qū)域323的觸點(diǎn)阻擋區(qū)或“觸點(diǎn)塞”可以包括在要阻止觸點(diǎn)形成的區(qū)域中。
[0044]用于提供結(jié)構(gòu)300的過程可以是在于2011年12月22日由Intel Corp.提交的題為 “Gate Aligned Contact and Method to Fabricate Same” 的國(guó)際專利申請(qǐng) N0.PCT/USl 1/66989中說明的過程，其通過參考并入本文中。例如，設(shè)計(jì)為對(duì)于絕緣帽蓋層322具有選擇性的溝槽觸點(diǎn)蝕刻可以用于形成自對(duì)準(zhǔn)觸點(diǎn)310A-310C。
[0045]在實(shí)施例中，提供結(jié)構(gòu)300包括形成觸點(diǎn)圖案，其在無需使用具有過于嚴(yán)格的對(duì)準(zhǔn)預(yù)算的光刻步驟的同時(shí)基本上優(yōu)選地與已有柵極圖案對(duì)準(zhǔn)。在一個(gè)這種實(shí)施例中，這個(gè)方案實(shí)現(xiàn)了使用固有地高度選擇性濕法蝕刻(例如與傳統(tǒng)實(shí)施的干法或等離子體蝕刻相比)來產(chǎn)生觸點(diǎn)開口。在一個(gè)實(shí)施例中，通過結(jié)合觸點(diǎn)塞光刻操作使用已有柵極圖案來形成觸點(diǎn)圖案。在一個(gè)這種實(shí)施例中，該方案實(shí)現(xiàn)了無需用以產(chǎn)生觸點(diǎn)圖案的另外的關(guān)鍵光刻操作，如在傳統(tǒng)方案中所使用的。在一個(gè)實(shí)施例中，沒有分別形成溝槽觸點(diǎn)網(wǎng)格的圖案，而是在多(柵極)線之間形成。例如，在一個(gè)這種實(shí)施例中，在柵極柵格圖案形成之后，但在柵極柵格切割之前形成溝槽觸點(diǎn)網(wǎng)格。
[0046]而且，可以通過替換柵極工藝來制造柵極疊置體結(jié)構(gòu)308A-308E。在這個(gè)方案中，可以去除諸如多晶硅或氮化硅柱材料之類的虛柵極材料，并以永久柵極電極材料來代替。在一個(gè)這種實(shí)施例中，與由較早的處理來完成的相反，在這個(gè)過程中還形成了永久柵極電介質(zhì)層。在一個(gè)實(shí)施例中，借助干法蝕刻或濕法蝕刻工藝來去除虛柵極。在一個(gè)實(shí)施例中，虛柵極由多晶硅或非晶硅組成，并借助包括SF6的干法蝕刻工藝來去除。在另一個(gè)實(shí)施例中，虛柵極由多晶硅或非晶硅組成，并借助包括NH4OH或四甲基銨氫氧化物的濕法蝕刻工藝來去除。在一個(gè)實(shí)施例中，虛柵極由氮化硅組成，并借助包括磷酸水溶液的濕法蝕刻來去除。
[0047]在一個(gè)實(shí)施例中，本文所述的一個(gè)或多個(gè)方案實(shí)質(zhì)上設(shè)想了結(jié)合虛擬和替換觸點(diǎn)工藝的虛擬和替換柵極工藝以得到結(jié)構(gòu)300。在一個(gè)這種實(shí)施例中，在替換柵極工藝之后執(zhí)行替換觸點(diǎn)工藝，以允許至少一部分永久柵極疊置體的高溫退火。例如，在一個(gè)特定的這種實(shí)施例中，例如在柵極電介質(zhì)層形成之后的至少一部分永久柵極結(jié)構(gòu)的退火在大于約600攝氏度的溫度執(zhí)行。在形成永久觸點(diǎn)之前執(zhí)行退火。
[0048]參考圖3B，使得結(jié)構(gòu)300的溝槽觸點(diǎn)310A-310C凹陷到間隔體320內(nèi)，以提供凹陷的溝槽觸點(diǎn)311A-311C，其高度低于間隔體320和絕緣帽蓋層322的頂部表面。隨后在凹陷的溝槽觸點(diǎn)311A-311C(例如TILA)上形成絕緣帽蓋層324。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在凹陷的溝槽觸點(diǎn)311A-311C上的絕緣帽蓋層324由具有與柵極疊置體結(jié)構(gòu)308A-308E上的絕緣帽蓋層322不同蝕刻特性的材料組成。如在隨后的處理操作中會(huì)見到的，這個(gè)區(qū)別可以用于蝕刻322/324之一，并對(duì)322/324中的另一個(gè)具有選擇性。
[0049]可以借助對(duì)于間隔體320或絕緣帽蓋層322的材料有選擇性的過程來使得溝槽觸點(diǎn)310A-310C凹陷。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，借助諸如濕法適合工藝或干法蝕刻工藝的蝕刻工藝來使得溝槽觸點(diǎn)310A-3