包括将源极区域与漏极区域互连的半导体板的半导体器件的制作方法_3

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14A至图14D所示的那些截面形状,在这些实施例中,半导体板和至少一条纳米线1400可以共同限定截面形状。
[0083]参考图4和图15,根据本发明的半导体器件的示例性实施例包括衬底100、p型阱区域110、η型阱区域120、源极440和480、漏极456和496、以及半导体板454和494。
[0084]ρ型阱区域110形成在衬底100的第一部分中。η型阱区域120形成在衬底100的第二部分中,衬底100的第二部分与衬底100的第一部分在基本水平方向上间隔开。
[0085]沿着基本垂直的平面,每个源极440、480均基本上具有倒置的T形截面形状,并且包括形成在ρ型阱区域110上的第一端部430和第二端部452。相似地,沿着基本垂直的平面,每个源极480均基本上具有倒置的T形截面形状,并且包括形成在η型阱区域120上的第一端部470和第二端部492。
[0086]每个漏极456、496设置在相应的一个源极440、480之上。
[0087]每个半导体板454、494在基本垂直方向上延伸,并且使相应的一个源极440、480的第二端部452、492与相应的一个漏极456、496互连。
[0088]在这个示例性实施例中,源极440、480的第二端部452、492沿着半导体板454、494的底端延伸,并且漏极456、496沿着半导体板454、494的顶端延伸。在可选实施例中,源极440、480形成在半导体板454、494的顶端上。在这些可选实施例中,漏极456、496形成在半导体板454、494的底端上。
[0089]半导体板454、494具有足够允许实现其制造的最小厚度。也就是说,半导体板454、494在半导体制造工艺允许的条件下可以尽可能的薄,并且可以随着制造技术的进步而制造的更薄。在这个实施例中,源极440、480的第二端部452、492和漏极456、496具有与半导体板454、494基本相同的厚度。
[0090]在这个示例性实施例中,半导体板454具有普通的矩形形状,并且在水平方向上彼此间隔开,通常彼此平行的延伸。作为这种结构的结果,半导体板454共同地限定了沿着基本上水平的面的基本上平行的直线的截面形状。
[0091]尽管在这个实例中使用了通常具有直线截面的半导体板454,但是在其他实施例中,可以使用具有除直线外的其他截面形状的半导体板。例如,这些截面形状包括U形截面、L形截面、环形、正弦曲线等。
[0092]在一个实施例中,半导体板454可以共同限定例如图13A中最佳地示出的正方形的单个截面形状。在另一实施例中,半导体板454可以共同限定具有相同的形状和尺寸的多个截面,诸如图13B中所示的那些截面。在又一个实施例中,半导体板454可以共同限定具有相同形状但尺寸不同的多个截面,诸如图13C至图13E中所示的那些截面。在又一个实施例中,半导体板454可以共同限定多个不同的截面形状,诸如图13F中所示的那些截面形状。
[0093]参考回到图4和图15,在这个示例性实施例中,半导体板494共同限定了与半导体板454的那些截面相同的一个或多个截面。在可选实施例中,半导体板494可以共同限定形状与半导体板454的那些截面不同或基本相同但尺寸与半导体板454的那些截面不同的一个或多个截面。
[0094]在一些实施例中,示例性半导体器件进一步包括至少一个源极、至少一个漏极和至少一条在垂直方向上延伸的纳米线,该纳米线使至少一个源极和至少一个漏极互连,并且具有点的截面形状。诸如图14A至图14D所示的那些截面形状,在这样的其他实施例中,半导体板和至少一条纳米线1400可以共同限定截面形状。
[0095]图5至图12示出了根据图16的方法1600的在制造半导体器件过程中的接下来的操作顺序。
[0096]图5示出了在形成一对源极硅化物520、530之后的图4中的结构。每个源极硅化物520、530环绕相应的一个源极440的第一端部430以及源极480的第一端部470。在一个示例性实施例中,源极硅化物520、530的形成可以包括以下子步骤:诸如通过蚀刻工艺去除隔离层300的从未蚀刻的层420、460(参见图4)向外伸出的部分,从而使隔离层300基本上与未蚀刻的层420、460平齐;形成围绕每个蚀刻的层450、490的间隔件510 ;在形成间隔件510之后在该结构上方形成娃化物金属(诸如T1、N1、Co等);在形成娃化物金属之后,对结构实施退火工艺以使硅化物金属反应,从而反应的硅化物金属形成源极硅化物520、530 ;以及去除未反应的金属,从而产生图5中示出的结构。用于形成间隔件510的材料的实例包括但不限于SiN、S1jP S1N。
[0097]然后,形成一对栅极堆叠件,每个栅极堆叠件围绕相应的半导体板454和半导体板494。例如,图6示出了在形成栅极堆叠件640、670之后的图5中的结构。栅极堆叠件640包括围绕并直接接触半导体板454的栅极氧化物610,围绕并直接接触栅极氧化物610的第一栅极620,以及围绕并直接接触第一栅极620的第二栅极630。栅极堆叠件670包括围绕并直接接触半导体板494的栅极氧化物650,以及围绕并直接接触栅极氧化物650的栅极 660。
[0098]在一个示例性实施例中,栅极堆叠件640、670的形成可以包括以下子操作:诸如通过蚀刻工艺从图5的结构去除间隔件510 ;在去除间隔件510之后,在结构上方形成诸如Si02、SiCN、SiN或S1CN的第一层间介电(ILD)层;蚀刻第一 ILD层以使蚀刻的第一 ILD层700与源极440、480的第二端部452、492基本上平齐,从而产生如图7所示的结构;在图7的结构上方形成介电层800,从而产生图8中所示的结构;在图8的结构上方形成第一导电层,然后,去除第一导电层的一部分使得剩余的第一导电层仅出现在P型阱区域110之上的介电层800上,从而产生图9中示出的结构;以共形的方式在图9的结构上方形成第二导电层1000,从而产生图10中示出的结构;以及切割介电层800及第一和第二导电层900、1000以形成图6中示出的栅极堆叠件640、670。
[0099]介电层800可以包括高K电介质,诸如Hf02、Al203、La2O3或氧化物。用于形成第一和第二导电层900、1000的材料的实例包括但不限于T1、Ta、Al、W、TiN, TaN和TiAl。
[0100]然后,形成多个漏极硅化物,每个漏极硅化物均提供在相应的一个漏极456、496上。例如,图11示出了在形成漏极硅化物1100之后的图6的结构。在一个示例性实施例中,漏极硅化物1100的形成包括以下子操作:在图6的结构上方形成第二 ILD层;诸如通过化学机械抛光/平坦化(CMP)来平坦化第二 ILD层直到平坦化的第二 ILD层1110与漏极456、496基本上平齐,从而去除硬掩模410 ;在漏极456、496和第二 ILD层1110上方形成诸如T1、Ni或Co的硅化物金属;在形成硅化物金属之后,对该结构实施退火工艺以使硅化物金属反应,从而使反应的硅化物金属形成漏极硅化物1100 ;以及去除未反应的硅化物金属,从而产生图11中示出的结构。
[0101]最后,形成多个接触件,每个接触件均电连接至相应的一个源极硅化物520、530、漏极硅化物1100、栅极堆叠件640的第二栅极630和栅极堆叠件670的栅极660。例如,图12示出了在形成接触件1200(未在图12中示出用于栅极堆叠件640的第二栅极630的接触件1200)之后的图11的结构。在一个示例性实施例中,使用中段制程(MEOL)工艺形成接触件1200,其中,在图11的结构上方形成第三ILD层1210。第一 ILD层700、第二 ILD层1110和第三ILD层1210组成了绝缘件1220。然后,图案化并蚀刻绝缘件1220以形成接触开口,每个接触开口延伸穿过绝缘件1220并且连接至相应的一个源极硅化物520、530、漏极硅化物1100、栅极堆叠件640的第二栅极630和栅极堆叠件670的栅极660上。其后,在绝缘件1220上方及接触开口中形成导电层,然后图案化并蚀刻导电层,从而形成图12中所示的接触件1200。
[0102]参考图11和图15,示例性半导体器件进一步包括源极硅化物520、530、栅极堆叠件640、670、漏极硅化物1110、隔离层300、绝缘件1220和接触件1200。
[0103]每个源极硅化物520、530形成于相应的一个ρ型和η型阱区域110、120上并且围绕相应的一个源极440的第一端部430和源极480的第一端部470。
[0104]诸如STI层的隔离层300或任何合适的隔离层延伸穿过源极硅化物520、530的结、穿过P型和η型阱区域110、120的结,并延伸到衬底100内。
[0105]栅极堆叠件640包括围绕并直接接触半导体板454的栅极氧化物610、围绕并直接接触栅极氧化物610的第一栅极620以及环绕并直接接触第一栅极620的第二栅极630。
[0106]栅极堆叠件670包括围绕并直接接触触半导体板494的栅极氧化物650以及环绕并直接接触栅极氧化物650的栅极660。
[0107]由于源极440、漏极456、半导体板454均掺杂有η型掺杂剂,半导体板454在垂直方向上延伸,并且栅极堆叠件640围绕半导体板454,因此源极440、漏极456、半导体板454和栅极堆叠件640的结构可以称为垂直全环栅(VGAA) η沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(M0SFET)。此外,由于源极480、漏极496、半导体板494均掺杂有ρ型掺杂剂,半导体板494在垂直方向上延伸,并且栅极堆叠件670围绕半导体板494,因此,源极480、漏极496、半导体板494和栅极堆叠件670的结构可以称为VGAAp沟道M0SFET。
[0108]在一些实施例中,半导体器件仅包括VGAA η沟道M0SFET。在其他实施例中,半导体器件仅包括VGAA ρ沟道M0SFET。
[0109]已经示出了本发明的半导体器件包括多个源极、多个漏极和半导体板单元。半导体板单元包括多个半导体板,每个半导体板使相应的一个源极和相应的一个漏极互连。在阅读完本发明之后,本领域技术人员应该容易地意识到,由于漏极至源极电流/源极至漏极电流流经的每个半导体板具有相对较大的表面面积,因此,在给定的一组操作条件下,在未增加半导体器件的尺寸的情况下,本发明的半导体器件提供了更好的散热并产生了较高的漏极至源极/源极至漏极电流。
[〇11〇]此外,由于电流高度依赖于其所穿过的沟道,并且由于作为源极和漏极之间的沟道的本发明的
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