DE102010001403A1 - Austauschgateverfahren auf der Grundlage eines Umkehrabstandhalters, der vor der Abscheidung des Austrittsarbeitsmetalls aufgebracht wird - Google Patents

Austauschgateverfahren auf der Grundlage eines Umkehrabstandhalters, der vor der Abscheidung des Austrittsarbeitsmetalls aufgebracht wird Download PDF

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Abstract

In einem Austauschgateverfahren wird ein Abstandshalter in der Gateöffnung nach dem Entfernen des Platzhaltermaterials hergestellt, wodurch eine bessere Querschnittsform bei der Erzeugung von Elektrodenmetallen in der Gateöffnung erreicht wird. Ferner kann der Abstandshalter verwendet werden, um die Gatelänge zu verringern, ohne dass komplexere Gatestrukturierungsstrategien erforderlich sind.

Description

  • Gebiet der vorliegenden Erfindung
  • Im Allgemeinen betrifft die vorliegende Erfindung die Herstellung komplexer integrierter Schaltungen mit Transistoren, die Gatestrukturen aufweisen, die auf der Grundlage eines Gatedielektrikumsmaterials mit großem κ in Verbindung mit einem Metallelektrodenmaterial hergestellt sind.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Die Herstellung moderner integrierter Schaltungen, etwa von CPUs, Speicherbauelementen, ASICs (anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen) und dergleichen, erfordert es, dass eine große Anzahl an Schaltungselementen auf einer vorgegebenen Chipstrecke gemäß einem spezifizierten Schaltungsaufbaus hergestellt wird, wobei Feldeffekttransistoren eine wichtige Art an Schaltungselementen repräsentieren, die das Verhalten der integrierten Schaltungen wesentlich bestimmen. Im Allgemeinen wird eine Vielzahl an Prozesstechnologien aktuell eingesetzt, wobei für viele Arten komplexer Schaltungen mit Feldeffekttransistoren die CMOS-Technologie eine der vielversprechendsten Vorgehensweisen aufgrund der guten Eigenschaften im Hinblick auf die Arbeitsgeschwindigkeit und/oder Leistungsaufnahme und/oder Kosteneffizienz ist. Während der Herstellung komplexer integrierter Schaltungen unter Anwendung von beispielsweise der CMOS-Technologie werden Millionen Transistoren, d. h. n-Kanaltransistoren und p-Kanaltransistoren, auf einem Substrat hergestellt, das eine kristalline Halbleiterschicht aufweist. Ein Feldeffekttransistor enthält, unabhängig davon, ob ein n-Kanaltransistor oder ein p-Kanaltransistor betrachtet wird, sogenannte pn-Übergänge, die durch eine Grenzfläche gebildet sind, die durch stark dotierte Gebiete, die als Drain- und Sourcegebiete bezeichnet sind, und ein leicht dotierten oder nicht dotierten Gebiet gebildet sind, etwa einem Kanalgebiet, das benachbart zu den stark dotierten Gebieten angeordnet ist. In einem Feldeffekttransistor ist die Leitfähigkeit des Kanalgebiet, d. h. der Durchlassstrom des leitenden Kanals, durch eine Gateeleketrode gesteuert, die benachbart zu dem Kanalgebiet angeordnet und davon durch eine isolierende Schicht getrennt ist. Die Leitfähigkeit des Kanalgebiets beim Aufbau eines leitenden Kanals aufgrund des Anlegens einer geeigneten Steuerspannung an die Gateeleketrode hängt von der Dotierstoffkonzentration, der Beweglichkeit der Ladungsträger und – für eine gegebene Abmessung des Kanalgebiets in der Transistorbreitenrichtung – von dem Abstand zwischen dem Sourcegebiet und dem Draingebiet ab, der auch als Kanallänge bezeichnet wird. Daher beeinflusst die Leitfähigkeit des Kanalgebiets das Leistungsverhalten der MOS-Transistoren ganz wesentlich.
  • Gegenwärtig wird der größte Teil an integrierten Schaltungen auf der Grundlage von Silizium hergestellt, aufgrund dessen nahezu unbegrenzter Verfügbarkeit, aufgrund der gut verstandenen Eigenschaften des Siliziums und zugehöriger Materialien und Prozesse und aufgrund der Erfahrung, die über die letzten 50 Jahre gewonnen wurde. Daher bleibt Silizium mit hoher Wahrscheinlich das Material der Wahl für künftige Schaltungsgenerationen, die für Massenprodukte vorgesehen sind. Ein Grund für die Bedeutung des Siliziums bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen sind die guten Eigenschaften einer Silizium/Siliziumdioxidgrenzfläche, die eine zuverlässige elektrische Trennung unterschiedlicher Gebiete voneinander ermöglicht. Die Silizium/Siliziumdioxidgrenzfläche ist bei hohen Temperaturen stabil und ermöglicht damit das Ausführen nachfolgender Hochtemperaturprozesse, wie sie etwa für Ausheizprozesse erforderlich sind, um Dotierstoffe zu aktivieren und um Kristallschäden auszuheilen, ohne die elektrischen Eigenschaften der Grenzfläche zu beeinträchtigen.
  • Aus den zuvor dargelegten Gründen wurde Siliziumdioxid vorzugsweise als ein Basismaterial einer Gateisolationsschicht in Feldeffekttransistor verwendet, die die Gateeleketrode, die häufig aus Polysilizium oder metallenthaltenden Materialien aufgebaut ist, von dem Siliziumkanalgebiet getrennt. Beim stetigen Verbessern des Bauteilverhaltens von Feldeffekttransistoren wurde die Länge des Kanalgebiets kontinuierlich verringert, um die Schaltgeschwindigkeit und den Durchlassstrom zu verbessern. Da das Transistorverhalten durch die Spannung gesteuert wird, die der Gateeleketrode zugeführt wird, um die Oberfläche des Kanalgebiets in eine ausreichend hohe Ladungsdichte zu invertieren, um damit den gewünschten Durchlassstrom bei einer vorgegebenen Versorgungsspannung zu erreichen, ist ein gewisser Grand an kapazitiver Kopplung erforderlich, die durch den Kondensator erzeugt wird, der durch die Gateeleketrode, das Kanalgebiet und das dazwischen angeordnete Siliziumdioxid gebildet ist. Es zeigt sich, dass eine Verringerung der Kanallänge eine Erhöhung der kapazitiven Kopplung erfordert, um das sogenannte Kurzkanalverhalten während des Transistorbetriebs zu vermeiden. Das Kurzkanalverhalten kann zu einem erhöhten Werkstrom und zu einer ausgeprägten Abhängigkeit der Schwellwertspannung von der Kanallänge führen. Aggressiv skalierte Transistoren mit einer relativ geringen Versorgungsspannung und damit mit einer geringen Schwellwertspannung zeigen einen exponentiellen Anstieg des Leckstromes, da die Dicke der Siliziumdioxidschicht entsprechend verringert werden muss, um die erforderliche Kapazität zwischen dem Gate und dem Kanalgebiet zu erzeugen. Beispielsweise erfordert eine Kanallänge von ungefähr 0,08 μm ein Gatedielektrikum aus Siliziumdioxid mit einer Dicke von ungefähr 1,2 nm. Obwohl im Allgemeinen die Verwendung von Hochgeschwindigkeitstransistoren mit einem extrem kurzen Kanal im Wesentlichen auf Hochgeschwindigkeitssignalpfade beschränkt wird, wohingegen Transistoren mit einem längeren Kanal für weniger kritische Signalpfade eingesetzt werden, etwa in Form von Speichertransistoren, erreicht der relativ hohe Leckstrom, der durch das direkte Tunneln von Ladungsträgern durch eine sehr dünne Siliziumdioxid-Gateisolationsschicht hervorgerufen wird, Werte bei einer Oxiddicke im Bereich von 1–2 nm, die nicht mehr mit den thermischen Entwurfserfordernissen für schnelle Schaltungen verträglich sind.
  • Daher wurde in Betracht gezogen, Siliziumdioxid basierte Dielektrika als Material für Gateisolationsschichten zu ersetzen. Mögliche alternative Materialien sind solche, die eine deutlich höhere Permittivität besitzen, so dass eine physikalisch größere Dicke einer entsprechend ausgebildeten Gateisolationsschicht eine kapazitive Kopplung ergibt, die ansonsten durch eine extrem dünne Siliziumdioxidschicht erreicht würde.
  • Es wurde daher vorgeschlagen, Siliziumdioxid durch Materialien mit hoher Permittivität zu ersetzen, etwa durch Tantaloxid (Ta2O5), Strontiumtitanoxid (SrTiO3), Hafniumoxid (HfO2), HfSiO, Zirkonoxid (ZrO2), und dergleichen.
  • Des Weiteren kann das Transistorverhalten verbessert werden, indem ein geeignetes leitendes Material für die Gateeleketrode vorgesehen wird, um das für gewöhnlich verwendete Polysiliziummaterial zu ersetzen, da Polysilizium eine Ladungsträgerverarmung in der Nähe der Grenzfläche zum Gatedielektrikum aufweist, wodurch die effektive Kapazität zwischen dem Kanalgebiet und der Gateelektrode verringert wird. Es wurde daher ein Gatestapel vorgeschlagen, in welchem ein dielektrisches Material mit großem ε für eine höhere Kapazität sorgt, wobei zusätzlich Leckströme auf einem akzeptablen Niveau gehalten werden. Andererseits wird das Nicht-Polysiliziummaterial, etwa das Titannitridmaterial, und dergleichen, in Verbindung mit anderen Metallen so hergestellt, dass es direkt mit dem dielektrischen Material mit großem ε in Verbindung ist, wodurch die Anwesenheit einer Verarmungszone vermieden wird. Da die Schwellwertspannung der Transistoren, die die Spannung repräsentiert, bei der sich ein leitender Kanal in dem Kanalgebiet ausbildet, wesentlich durch die Austrittsarbeit des Metall enthaltenden Gatematerials bestimmt ist, muss eine geeignete Einstellung der effektiven Austrittsarbeit in Bezug auf die Leitfähigkeitsart des betrachteten Transistors sichergestellt sein.
  • Das Vorsehen unterschiedlicher Metallsorten zum Einstellen der Austrittsarbeit der Gateeleketrodenstrukturen für p-Kanaltransistoren bzw. n-Kanaltransistoren in einer frühen Fertigungsphase ist jedoch mit einer Reihe von Schwierigkeiten verknüpft, die sich aus der Tatsache ergeben, dass eine komplexe Strukturierungssequenz während der Herstellung komplexer Metallgatestapeln mit großem ε erforderlich ist, wodurch mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einer ausgeprägten Variabilität der Austrittsarbeit und somit der Schwellwertspannung der Transistoren beigetragen wird. Beispielsweise kann eine Verschiebung der Austrittsarbeit beobachtet werden, wenn geeignete Austrittsarbeitsmetalle in einer frühen Fertigungsphase aufgebracht werden, wobei man annimmt, dass dies durch die moderat hohe Sauerstoffaffinität der Metallsorten, insbesondere während der Hochtemperaturprozesse hervorgerufen wird, die typischerweise zur Fertigstellung der Transistorstrukturen erforderlich sind, beispielsweise um Drain- und Sourcegebiete und dergleichen herzustellen.
  • Aus diesem Grunde wird in einigen alternativen Vorgehensweisen der anfängliche Gateelektrodenstapel mit einem hohen Grad an Kompatibilität zu konventionellen polysiliziumbasierten Prozessstrategien bereitgestellt, und das eigentliche Elektrodenmetall und die endgültige Einstellung der Austrittsarbeit der Transistoren wird in einer sehr fortgeschrittenen Fertigungsphase bewerkstelligt, d. h. nach der Fertigstellung der grundlegenden Transistorstruktur.
  • Gemäß diesem Austauschgateverfahren können insbesondere Schwellwertspannungsschwankungen, die durch Hochtemperaturprozesse und dergleichen hervorgerufen werden, effizient vermieden werden, wodurch zu besserer Gleichmäßigkeit komplexer Transistoren beigetragen wird. In dem Austauschgateverfahren wird das Polysiliziummaterial auf der Grundlage geeigneter Ätzrezepte, etwa nasschemischer Ätzprozesse, entfernt, die einen hohen Grad an Selektivität in Bezug auf das isolierende Material zeigen, das das Polysiliziummaterial lateral begrenzt. Nach dem Entfernen des Polysiliziummaterials wird ein geeignetes Metall enthaltendes Material aufgebracht, und die Austrittsarbeit einstellende Sorte über dem Gatedielektrikumsmaterial anzuordnen, wie dies zuvor beschrieben ist. Typischerweise erfordern p-Kanaltransistor und n-Kanaltransistoren unterschiedlichen Arten an Austrittsarbeit einstellenden Substanzen, wodurch ein entsprechendes Maskierungs- und Strukturierungsschema erforderlich ist, um in geeigneter Weise das gewünschte Austrittsarbeit einstellende Material in den Gateeleketrodenstrukturen der p-Kanaltransistoren bzw. n-Kanaltransistoren anzuordnen. Unabhängig von der angewendeten Prozessstrategie muss nach dem Abscheiden der Austrittsarbeit einstellenden Materialschicht zumindest das eigentliche Elektrodenmetall, etwa in Form von Aluminium, in die Öffnung eingeführt werden, deren Breite jedoch durch die vorhergehende Abscheidung des Austrittsarbeit einstellenden Materials weiter verringert wurde, wodurch ausgeprägte Unregelmäßigkeiten hervorgerufen werden.
  • Da typischerweise zumindest eines der Elektrodenmetalle auf der Grundlage physikalischer Dampfabscheidetechniken aufgebracht wird, ist es äußerst schwierig, entsprechende Materialüberhänge an der Oberseite der Gateöffnung zu vermeiden, woraus sich möglicherweise ein unvollständiges Auffüllen der verbleibenden Gateöffnung beim Abscheiden weiterer Materialien ergibt, etwa beim Einbringen von weiteren Austrittsarbeitsmetallsubstanzen oder dem eigentlichen Elektrodenmetall. Andererseits kann die physikalische Komponente zur Erzeugung einer besseren Richtungskomponente während der physikalischen Dampfabscheidung nicht mehr weiter erhöht werden, ohne dass ein ausgeprägtes Risiko der Schädigung empfindlicher Materialien hervorgerufen wird, etwa eines dielektrischen Materials mit großem ε und dergleichen, oder ohne dass ein Eindringen der Metallsorte in das Kanalgebiet des Transistors erfolgt.
  • Beim weiteren Verringern der kritischen Abmessungen komplexer Transistoren und nicht nur die Komplexität der Lithographie- und Strukturierungssequenz zum Bereitstellen der Platzhalter-Gateeleketrodenstruktur zu, sondern es führen auch die noch weiter reduzierten Abmessungen der Gateöffnung oder des Gategrabens, der in einer späten Fertigungsphase vorgesehen wird, zunehmend zu Unregelmäßigkeiten aufgrund der Abscheidung, die durch die physikalischen Dampfabscheidetechniken hervorgerufen werden, die beim Einführen zumindest einer Metallsorte, etwa einer Austrittsarbeitsmetallsubstanz, in die sehr kritische Gateöffnung angewendet werden. Daher können ausgeprägte Transistorfluktuationen in einer späten Fertigungsphase erzeugt werden oder es können im Wesentlichen nicht funktionierende Gateeleketroden erhalten werden, wodurch Ausbeuteverluste deutlich erhöht werden.
  • Angesichts der zuvor beschriebenen Situation betrifft die vorliegende Erfindung Fertigungstechniken und Halbleiterbauelemente, in denen ein Austauschgateverfahren für komplexe Metallgateeleketrodenstrukturen angewendet wird, während eines oder mehrere der oben erkannten Probleme vermieden oder zumindest in der Auswirkung reduziert werden.
  • Überblick über die vorliegende Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung stellt allgemein Halbleiterbauelemente und Fertigungstechniken bereit, in denen die Topographie der resultierenden Gateöffnungen oder Gategräben in einem Austauschgateverfahren weniger kritisch ist, indem ein Abstandshalterelement an inneren Seitenwänden der Gateöffnung vor dem eigentlichen Einfüllen einer Metallsorte, etwa eines Austrittsarbeitsmetalls, eines Elektrodenmetalls, und dergleichen, hergestellt wird. Der Abstandshalter, der auch als ein Umkehrabstandshalter bezeichnet werden kann, hat einander gegenüberliegende Seitenbereiche mit äußeren Oberflächenbereichen, die innerhalb der Gateöffnung einander zugewandt sind, wobei eine Breite des Umkehrabstandshalters mit zunehmender Tiefe innerhalb der Gateöffnung zunehmen, wodurch eine sich verjüngende Querschnittsform der Gateöffnung geschaffen wird, die somit einen deutlich weniger kritischen Abscheideprozess ermöglicht, selbst wenn physikalische Dampfabscheideprozesse angewendet werden. Der Umkehrabstandshalter wird in Form eines beliebigen geeigneten Materials vorgesehen, etwa als ein dielektrisches Material, das auf der Grundlage sehr konformer Abscheidetechniken aufgebracht werden kann, während in anderen anschaulichen Aspekten leitende Materialien eingesetzt werden können, wenn Nachteile der Querschnittsform des Abscheidens der Abstandshalterschicht, beispielsweise in Form von Überhängen, beim nachfolgenden Ätzprozess effizient entfernt werden können, wenn das Abstandshaltermaterial von der Unterseite der Gateöffnung entfernt wird, wodurch ebenfalls die gewünschte Querschnittsform, d. h. die sich verjüngende Form mit zunehmender Abstandshalterbreite an der Unterseite der Gateöffnung, erzeugt wird. Folglich kann die Wahrscheinlichkeit des Erzeugens von Unregelmäßigkeiten aufgrund der Abscheidung beim Einfüllen von leitenden Elektrodenmaterialien deutlich verringert werden. Ferner kann die gewünschte Soll-Gatelänge effizient auf der Grundlage des Umkehrabstandshalters eingestellt werden, wodurch eine zusätzliche Komplexität beim Strukturieren der Austauschgateelektrodenstruktur in einer frühen Fertigungsphase vermindert wird. Somit können die kritischen Abmessungen, d. h. die Gatelänge von Transistoren, effizient verringert werden, ohne dass zu einer größeren Prozesskomplexität in Hinblick auf die Strukturierung der Gateeleketrodenstruktur beigetragen wird. Ferner kann die Integrität empfindlicher Materialien insbesondere an der Kante der Gateöffnung durch die Herstellung des Umkehrabstandhalterelements in der Gateöffnung verbessert werden.
  • Ein anschauliches hierin offenbartes Verfahren umfasst das Bilden einer Öffnung einer Gateeleketrodenstruktur eines Transistors, durch Entfernen eines Platzhalterelektrodenmaterials der Gateeleketrodenstruktur. Das Verfahren umfasst ferner das Bilden eines Abstandshalters an Seitenwänden der Öffnung und das Bilden eines leitenden Elektrodenmaterials in der Öffnung in Anwesenheit des Abstandshalters.
  • Ein weiteres anschauliches hierin offenbartes Verfahren umfasst das Bilden einer Gateeleketrodenstruktur eines Transistors auf einem Halbleitergebiet, wobei die Gateeleketrodenstruktur ein Platzhaltermaterial mit einer ersten Gatelänge aufweist. Das Verfahren umfasst ferner das Bilden von Drain- und Sourcegebieten in dem Halbleitergebiet, derart, das dies mit einer Gatelänge verträglich ist, die kleiner ist als die erste Gatelänge. Des Weiteren umfasst das Verfahren das Bilden einer Öffnung in der Gateeleketrodenstruktur durch Entfernen zumindest des Platzhaltermaterials und Formen eines Abstandshalters in der Öffnung, um damit die lateralen Abmessungen der Öffnung zu verringern. Das Verfahren umfasst außerdem das Bilden eines leitenden Elektrodenmaterials in der Öffnung, wobei das leitende Elektrodenmaterial die zweite Gatelänge besitzt.
  • Ein anschaulicher hierin offenbarter Transistor umfasst eine Gateeleketrodenstruktur, die auf einem Halbleitergebiet ausgebildet ist. Die Gateeleketrodenstruktur umfasst eine Gateisolationsschicht mit einem dielektrischen Material mit großem κ und einen Umkehrabstandshalter, der ein Elektrodenmetall lateral umschließt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den angefügten Patentansprüchen definiert und gehen deutlicher aus den folgenden detaillierten Beschreibung hervor, wenn diese mit Bezug zu den begleitenden Zeichnung studiert wird, in denen:
  • 1a bis 1f schematisch Querschnittsansichten eines Halbleiterbauelements während diverser Fertigungsphasen zeigen, um ein Austauschgateverfahren auf der Grundlage eines Umkehrabstandshalters anzuwenden, der in einer Gateöffnung vor dem Einfüllen eines gut leitenden Elektrodenmetalls gemäß anschaulicher Ausführungsformen hergestellt wird;
  • 1g schematisch eine Querschnittsansicht des Halbleiterbauelements gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen zeigt, in denen ein Umkehrabstandshalter in einer Gateöffnung in Anwesenheit eines dielektrischen Material mit großem ε hergestellt wird, möglicherweise in Verbindung mit einem leitenden Deckmaterial gemäß noch weiterer anschaulicher Ausführungsformen; und
  • 1h bis 1j schematisch Querschnittsansichten des Halbleiterbauelements während diverser früherer Fertigungsphasen zeigen, wenn Drain- und Sourcegebiete so hergestellt werden, dass diese mit einer Gatelänge verträglich sind, die im Wesentlichen durch den Umkehrabstandshalter bestimmt, der in einer späteren Fertigungsphase beim Ersetzen des Platzhaltermaterials in der Gateeleketrodenstruktur durch ein Elektrodenmaterial gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen herzustellen ist.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug zu den Ausführungsformen beschrieben ist, wie sie in der folgenden detaillierten Beschreibung zu den Zeichnungen dargestellt sind, sollte beachtet werden, dass die folgende detaillierte Beschreibung sowie die Zeichnungen nicht beabsichtigen, die hierin offenbarte Erfindung auf die speziellen anschaulichen offenbarten Ausführungsformen einzuschränken, sondern die beschriebenen anschaulichen Ausführungsformen stellen lediglich beispielhaft die diversen Aspekte der vorliegenden Erfindung dar, deren Schutzbereich durch die angefügten Patentansprüche definiert ist.
  • Die vorliegende Erfindung stellt allgemein Halbleiterbauelemente und Fertigungstechniken bereit, in denen komplexe Metallgateelektrodenstrukturen mit großem ε auf der Grundlage eines Austauschgateverfahrens bereitgestellt werden, wobei zumindest ein gut leitendes Elektrodenmetall in einer späten Fertigungsphase vorgesehen wird, indem ein Gatematerial, etwa Polysilizium und dergleichen, ersetzt wird. Um eine bessere Querschnittsform der Gateöffnung zu erhalten und/oder um eine Gatelänge der Gateeleketrodenstruktur zu verringern, wird ein innerer Abstandshalter oder Umkehrabstandshalter in der Gateöffnung vor dem Einführen kritischer Materialien, etwa von Austrittsarbeitsmetallen, Füllmetallen und dergleichen hergestellt. Durch das Vorsehen des Abstandshalters an inneren Seitenwänden der Gateöffnung wird eine weniger kritische Querschnittsöffnung entlang der Längsrichtung des Transistors erreicht, da die resultierende Gateöffnung eine sich verjüngende Querschnittsform besetzt, die somit den Einschluss von Überhängen verringert, wie sie typischerweise beim Anwenden physikalischer Dampfabscheidetechniken erzeugt werden. Dazu wird das Abstandshaltermaterial auf der Grundlage einer geeigneten Abscheideprozesstechnik aufgebracht, etwa durch CVD (chemische Dampfabscheidung), plasmaunterstützte CVD, Mehrschicht-CVD, und dergleichen, oder auch durch physikalische Dampfabscheideprozesse, wobei in einigen anschaulichen Ausführungsformen eine sehr konforme Materialschicht in Form eines dielektrischen Materials, etwa als Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, und dergleichen vorgesehen wird, die dann in das Umkehrabstandshalterelement geätzt wird mittels geeigneter anisotroper Ätztechniken. Aufgrund der Natur des Ätzprozesses wird die Breite des Abstandshalters in Richtung der Unterseite der Gateöffnung größer, wodurch die gewünschte, sich verjüngende Querschnittsform erhalten wird, die zu besseren Abscheidebedingungen während des nachfolgenden Prozessierens führt. In anderen Fällen wird sogar eine weniger konforme Abscheidung des Abstandshaltermaterials, d. h. das Erzeugen gewisser Überhänge an der Oberseite der Gateöffnung, effizient kompensiert während des nachfolgenden Abstandshalterätzprozesses, wodurch schließlich die gewünschte sich verjüngende Form des Abstandshalterelements erreicht wird. Während des Abstandshalterätzprozesses kann ein gewünschter Grad an Nachätzung angewendet werden, wodurch zu einer Kantenverrundung an der Oberseite der Gateöffnungen beigetragen werden kann, wodurch eine nachfolgende Abscheidung von Austrittsarbeitsmetallen, Elektrodenfüllmetallen, dielektrischen Materialen mit großem ε, bei Bedarf, und dergleichen, noch weiter verbessert werden kann. Ferner erleichtert die bessere Querschnittsform ganz allgemein die weitere Bearbeitung, da häufig unterschiedliche Austrittsarbeitsmetallsubstanzen abzuscheiden sind und nachfolgend teilweise von einigen Gateeleketrodenstrukturen zu entfernen sind, woran sich das Abscheiden eines weiteren Austrittsarbeitsmetalls anschließt, was konventionellerweise zu noch komplexeren Abscheidebedingungen führt, die wiederum in ausgeprägter Weise zu Transistorschwankungen und/oder Ausbeuteverlusten beitragen können.
  • Durch Vorsehen des Umkehrabstandshalter in der Gateöffnung vor dem Abscheiden der Metallmaterialien wird in einigen anschaulichen Ausführungsformen eine höhere Integrität der Unterseitenkanten der Gateeleketrodenstrukturen erreicht, beispielsweise in Vorgehensweisen, in denen das dielektrische Material mit großem ε und eine geeignete leitende Deckmaterialschicht in einer frühen Fertigungsphase vorgesehen werden. Das heißt, in einigen Ausführungsformen wird das dielektrische Material mit großem κ in Verbindung mit einem leitenden Deckmaterial beim Strukturieren der Gateeleketrodenstruktur vorgesehen, wobei insbesondere aggressive Reinigungsprozesse und dergleichen zu einem gewissen Grad an Materialerosion insbesondere an den Gaterändern beitragen können, die dann zuverlässig durch den Umkehrabstandshalter vor dem Einbau der Austauschgatemetalle abgedeckt werden.
  • Ferner kann in einigen anschaulichen hierin offenbarten Aspekten der Umkehrabstandshalter auch effizient eingesetzt werden, um eine gewünschte Soll-Gatelänge einzustellen, ohne dass eine Zunahme der Prozesskomplexität während des Strukturierens der Gateeleketrodenstruktur in einer frühen Fertigungsphase erforderlich ist. In diesem Fall können gut etablierte Prozesstechniken so angewendet werden, dass die Gateeleketrodenstruktur in einer frühen Fertigungsphase auf der Grundlage einer ersten Gatelänge hergestellt wird, die größer ist als die gewünschte endgültige Gatelänge. Daraufhin wird die Bearbeitung auf der Grundlage geeigneter Prozesstechniken fortgesetzt, wobei insbesondere die Herstellung der Drain- und Sourcegebiete speziell so gestaltet wird, dass die gewünschte endgültige Gatelänge berücksichtigt wird, indem etwa Versatzabstandshalter und jegliche Abstandshalterstrukturen in Verbindung mit Implantationsprozessen und Ausheizprozessen angepasst werden, wodurch die Drain- und Sourcegebiete mit einem größeren Überlapp zu der Gateeleketrodenstruktur hergestellt werden. Beim Entfernen des Platzhalterelektrodenmaterials und bei der Herstellung des Umkehrabstandshalters in der resultierenden Gateöffnung besitzen somit die zuvor hergestellten Drain- und Sourcegebiete die geeignete Kanallänge, um damit an die Gatelänge angepasst zu sein, wie sie durch die Umkehrabstandshalterelemente festgelegt ist. Gleichzeitig werden bessere Abscheidebedingungen erreicht, wie dies auch zuvor erläutert ist, wodurch eine komplexe Metallgateelektrodenstruktur mit großem κ mit einer gewünschten geringeren Gatelänge bereitgestellt werden kann, während gleichzeitig eine Zunahme der Komplexität des Gatestrukturierungsprozesses vermieden wird und somit die Produktionsausbeute auf einem gewünschten hohen Niveau gehalten werden kann.
  • Mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen werden nunmehr weitere andere anschauliche Ausführungsformen detaillierter beschrieben.
  • 1a zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements 100 mit einem Transistor 150 in einer fortgeschrittenen Fertigungsphase. Wie gezeigt, ist der Transistor 150 in und über einem aktiven Gebiet 102a ausgebildet, das als ein Halbleitergebiet verstanden werden kann, das in einer Halbleiterschicht 102 vorgesehen ist und das darin mittels einer geeigneten Isolationsstruktur 102s lateral abgegrenzt. Die Halbleiterschicht 102 wird über einem Substrat 101, etwa einem Halbleitersubstrat, einem isolierenden Substrat, und dergleichen, vorgesehen. Die Halbleiterschicht 102 ist aus einem Halbleitermaterial aufgebaut, etwa aus Silizium, Silizium/Germanium, und dergleichen, wobei, wie zuvor erläutert ist, typischerweise siliziumbasierte Materialien für komplexe integrierte Schaltungen verwendet werden. Des Weiteren können das Substrat 101 und die Halbleiterschicht 102 eine ”Vollsubstratkonfiguration” bilden, d. h. die Halbleiterschicht 102 ist direkt auf eifern kristallinen Halbleitermaterial des Substrats 101 ausgebildet. In anderen Fällen wird eine SOI-(Silizium- oder Halbleiter-auf Isolator-)Konfiguration zumindest lokal in dem Halbleiterbauelement 100 vorgesehen, wenn eine vergrabene isolierende Schicht (nicht gezeigt) das aktive Gebiet 102a vertikal begrenzt. Des Weiteren umfasst in der gezeigten Fertigungsphase der Transistor Drain- und Sourcegebiete 151, die lateral ein Kanalgebiet 154 mit einer gewünschten Gatelänge einschließen, d. h. diese ist ein minimaler lateraler Abstand zwischen dem Draingebiet und dem Sourcegebiet 151. Zu beachten ist, dass die Längsrichtung des Transistors 150 durch die horizontale Richtung in 1a repräsentiert ist, und somit auch die allgemeine Stromflussrichtung in dem Kanalgebiet 154 bezeichnet. Ferner sind Metallsilizidgebiete 152 in einem Teil der Drain- und Sourcegebiete 151 vorgesehen. Anzumerken ist, dass weitere Materialien in das aktive Gebiet 102a eingebaut sein können, beispielsweise in Form von verformungsinduzierenden Halbleitermaterialien und dergleichen, die eine gewünschte Art an Verformung in dem Kanalgebiet 154 hervorrufen, um in geeigneter Weise die Ladungsträgerbeweglichkeit und somit die Gesamtleitfähigkeit darin zu modifizieren.
  • Ferner umfasst in der gezeigten Fertigungsphase der Transistor 150 eine Gateeleketrodenstruktur 160, die in einigen anschaulichen Ausführungsformen ein Gatedielektrikumsmaterial oder zumindest einen Teil davon aufweist, während in anderen Fällen das Material 161 ein Platzhaltermaterial repräsentiert, das als ein Ätzstoffmaterial in der vorhergehenden Verarbeitung verwendet wird. Beispielsweise enthält das Material ein siliziumdioxidbasiertes Material und dergleichen. Des Weiteren ist ein Beschichtungsmaterial 163, etwa ein Siliziumnitridmaterial ausgebildet und es wurde vorgesehen, um die Integrität anderer Gatematerialien zu bewahren und/oder um als ein Versatzabstandshalter beim Einrichten des vertikalen und lateralen Dotierstoffprofils der Drain- und Sourcegebiete 1151 zu dienen. Ferner ist an Seitenwänden der Gateeleketrodenstruktur 160 ein Abstandshalterstruktur 153 vorgesehen, die einen geeigneten Aufbau besitzt, so dass diese als eine Implantationsmaske bei der Ausbildung der Drain- und Sourcegebiete 151 dient. In der gezeigten Fertigungsphase ist eine Gateöffnung oder ein Gategraben 1162 in der Gateeleketrodenstruktur 160 vorgesehen, der hergestellt werden kann beim Entfernen eines Platzhalterelektrodenmaterials, das durch 164 in Form der gestrichelten Linien in 1a angegeben ist. Des Weiteren ist die Gateeleketrodenstruktur 160 lateral in einem dielektrischen Material 120 eingebettet, das beispielsweise als ein dielektrisches Zwischenschichtmaterial vorgesehen ist, und das geeignete Materialschichten, etwa Schichten 121 und 122 aufweist. Beispielsweise enthält zumindest in einigen Vorgehensweisen mindestens ein Teil des Materials 120 ein stark verspanntes Material, um damit eine gewünschte Art an Verformung in dem Kanalgebiet 154 zu erzeugen, wodurch ebenfalls das Leistungsverhalten des Transistors 150 verbessert wird.
  • Das in 1a gezeigte Halbleiterbauelement 100 kann auf der Grundlage einer beliebigen geeigneten Prozesstechnik hergestellt werden, beispielsweise wird das aktive Gebiet 102a in der Halbleiterschicht 102 erzeugt, indem die Isolationsstruktur 102s etwa in Form einer flachen Grabenisolation, unter Anwendung einer geeigneten Prozessstrategie hergestellt wird. Bei Bedarf wird eine grundlegende Dotierung in dem aktiven Gebiet 102a gemäß den gesamten gewünschten Transistoreigenschaften hergestellt. Daraufhin wird ein Materialschichtstapel mit zumindest den Materialien 161 und 163 hergestellt, möglicherweise in Verbindung mit weiteren Materialien, etwa dielektrischen Deckschichten, Hartmaskenmaterialien und dergleichen, mittels einer geeigneten Abscheidetechnik und dieser Stapel wird anschließend unter Anwendung aufwändiger Lithographie- und Ätztechniken strukturiert. Daraufhin wird der Versatzabstandshalter oder die Beschichtung 163 hergestellt, beispielsweise durch Abscheiden eines Siliziumnitridmaterials, eines Siliziumdioxidmaterials und dergleichen, mit einer Dicke, wie dies zum Einstellen eines gewünschten Abstandes zu dem Platzhaltermaterial 164 während der weiteren Bearbeitung erforderlich ist. Danach werden weitere Abstandshalterelemente der Struktur 153 hergestellt, wenn dies erforderlich ist, um als eine Implantationsmaske zu dienen, woran sich eine weitere Implantationssequenz anschließt, auf der Grundlage der Abstandshalterstruktur 153, um die Drain- und Sourcegebiete 151 mit einem gewünschten Dotierstoffprofil zu erzeugen. Es sollte beachtet werden, dass, wie zuvor erläutert ist, in einigen Ausführungsformen eine verformungsinduzierende Halbleiterlegierung (nicht gezeigt) in das aktive Gebiet 102a eingebaut wird, beispielsweise durch Erzeugen von Aussparungen auf der Grundlage des Versatzabstandshalters 162 und durch Wiederauffüllen der Aussparungen mittels einem geeigneten Material, etwa einer Silizium/Germanium-Mischung, und dergleichen.
  • Nach dem Einbau der Drain- und Source-Dotierstoffsorten werden Ausheizprozesse ausgeführt, um das schließlich gewünschte Dotierstoffprofil einzustellen und um die Dotierstoffsorte zu aktivieren. Als nächstes wird das Metallsilizidgebiet 152 auf der Grundlage einer beliebigen geeigneten Prozesstechnik hergestellt. Nach der Fertigstellung des grundlegenden Transistoraufbaus wird das Material 120 erzeugt, beispielsweise durch Abscheiden der Schichten 121 und 122 unter Anwendung einer geeigneten Prozesstechnik, woran sich ein Einebenungsprozess anschließt, etwa ein CMP-(chemisch mechanischer Polier-)Prozess, wodurch auch das Material 164 freigelegt wird, das nachfolgend auf der Grundlage einer geeigneten Ätzstrategie entfernt wird, beispielsweise unter Anwendung nasschemischer Ätzprozesse, plasmaunterstützter Ätzprozesse oder einer Kombination davon. In der gezeigten Ausführungsform wird das Entfernen des Materials 164 so ausgeführt, dass die Schicht 161 als ein effizientes Ätzstoppmaterial dient, das in einigen anschaulichen Ausführungsformen ebenfalls entfernt wird und durch ein anderes geeignetes dielektrisches Material ersetzt wird, etwa durch Siliziumdioxid, Siliziumoxynitrid und dergleichen. Dazu können Oxidationstechniken und dergleichen angewendet werden. In anderen Fällen repräsentiert die Schicht 161 einen Teil eines Gatedielektrikumsmaterials, für das ein zusätzliches dielektrisches Material mit großem ε in einer späteren Fertigungsphase vorgesehen wird.
  • 1b zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 100 in einer weiter fortgeschrittenen Fertigungsphase, in der eine Abstandshalterschicht 165 auf dem dielektrischen Material 120 und in der Gateöffnung 162 ausgebildet ist. In der gezeigten Ausführungsform besitzt die Abstandshalterschicht 165 einen gewissen Überhang an einem oberen Bereich 160t der Gateeleketrodenstruktur 160, was durch das Abscheiden des Materials der Schicht 165 hervorgerufen wird. In anderen Fällen wird die 165 in Form eines sehr konformen Abstandshaltermaterials bereitgestellt, beispielsweise in Form eines Siliziumnitridmaterials, eines Siliziumdioxidmaterials, und dergleichen, für welche sehr konforme und gut steuerbare Abscheidetechniken verfügbar sind. Beispielsweise kann Siliziumnitrid auf der Grundlage von CVD bei geringem Druck und/oder durch Mehrschicht-CVD mit einer geeigneten Dicke von weniger als einem Nanometer bis mehrere Nanometer mit einer Dickenschwankung von ungefähr weniger als 5% aufgebracht werden. Folglich kann eine Dicke der Schicht 165 geeignet so gewählt werden, dass eine gewünschte geringere laterale Abmessung der Gateöffnung 162 entlang der Längsrichtung, d. h. entlang der horizontalen Richtung in 1b, erreicht wird.
  • 1c zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 100 während eines plasmaunterstützten Ätzprozesses 103. Während des Ätzprozesses 103 wird das Material durch Abstandshalterschicht 165 (siehe 1b) vorzugsweise von horizontalen Bauteilbereichen abgetragen, wodurch ein Abstandshalterelement 165s in der Öffnung 162 erzeugt wird. Zu beachten ist, dass eine Vielzahl an plasmaunterstützten Ätzrezepten für eine Vielzahl von Materialien, etwa Siliziumnitrid, Siliziumdioxid, Metallmaterialien, und dergleichen, verfügbar ist. Wenn etwa der Abstandshalter 165s in Form eines Siliziumnitridmaterials vorgesehen ist, können gut etablierte Siliziumnitridätzrezepte angewendet werden. Im Allgemeinen ist die Ätzrate an dem oberen Bereich 160t im Vergleich zur Unterseite der Öffnung 162 höher, was somit zu einem ausgeprägten Materialabtrag der Abstandshalter 165s führt, wodurch den Abstandshaltern 165s an dem oberen Bereich 160t eine geringere Breite verliehen wird. Folglich besitzt die resultierende Gateöffnung 162 mit dem Abstandshalterelement 165s eine sich verjüngende Querschnittsform, wobei der Abstand zwischen den äußeren Oberflächenbereichen 165o, die innerhalb der Gateöffnung 162 einander gegenüberliegend in Bezug auf die Längsrichtung angeordnet sind, zu einer geringeren Gatelänge 160l führen, die an der Unterseite der Öffnung 162 am kleinsten ist. Der Abstandshalter 165s mit der variierenden Breite, der in der Gateöffnung 162 ausgebildet ist, wird im Weiteren auch als ein Umkehrabstandshalter bezeichnet.
  • Zu beachten ist, dass der Ätzprozess 103 so fortgesetzt werden kann, dass ein noch ausgeprägterer Materialabtrag vorzugsweise an dem oberen Bereich 160t auftritt, wodurch der Grad an Kantenverrundung in diesem Bereich noch weiter gesteigert wird. In anderen Fällen wird ein zusätzlicher Ätzschritt oder ein anderer Materialabtragungsprozess ausgeführt, etwa einen Ionenbeschuss, und dergleichen, um damit dem Grad der Kantenverrundung an dem oberen Bereich 106t weiter zu erhöhen.
  • 1d zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 100 mit einem dielektrischen Material 166, das auf dem dielektrischen Material 120 und in der Öffnung 62 ausgebildet ist, wobei die Öffnung den Umkehrabstandshalter 165s enthält. In der gezeigten Ausführungsform ist die Schicht 161 oder ein Austauschmaterial weiterhin in der Öffnung 162 vorhanden, während in anderen Fällen das Material 161 vor dem Erzeugen des Abstandshalters 165s entfernt wurde, wie dies zuvor erläutert ist, oder es wurde zumindest ein freiliegender Bereich nach dem Ausbilden des Umkehrabstandshalters 165s entfernt. Die dielektrische Schicht 166 umfasst ein dielektrisches Material mit großem κ, etwa Hafniumoxid, und dergleichen, um damit eine geeignete Dicke zu schaffen, so dass Leckströme der Gateeleketrodenstruktur 160 auf einem akzeptablen Niveau gehalten werden, wobei dennoch für die gewünschte hohe kapazitive Kopplung gesorgt wird, wie dies auch zuvor erläutert ist. Das Abscheiden der Schicht 166 kann auf der Grundlage einer beliebigen geeigneten CVD-basierten Technik bewerkstelligt werden, wofür es eine Vielzahl an Rezepten gibt.
  • 1e zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 100 in einer weiter fortgeschrittenen Fertigungsphase. Wie gezeigt, ist ein leitendes Elektrodenmaterial 167 in der Öffnung 162 und über dem dielektrischen Material 120 ausgebildet. Das Elektrodenmaterial 167 enthält ein beliebiges geeignetes Material oder Materialien, um damit die gewünschten elektronischen Eigenschaften der Gateeleketrodenstruktur 160 zu erreichen. Beispielsweise umfasst das Material 167 die Materialschicht 167a mit einer speziellen Austrittsarbeitsmetallsorte, um eine gewünschte Austrittsarbeit für den betrachteten Transistor zu erreichen. Das heißt, häufig werden spezielle Austrittsarbeitsmetalle beispielsweise in Form von Aluminium, Lanthanum, Titannitrid, Tantalum, und dergleichen aufgebracht, um in Kombination mit weiteren Materialien, etwa dem dielektrischen Material 161, falls dieses vorgesehen ist, und dem Material 166 mit dem dielektrischen Material mit großem ε, das als eine Gateisolationsschicht dient, die erforderlichen Schwellwerteigenschaften für den Transistor 150 zu erhalten. Es sollte beachtet werden, dass abhängig von der gesamten Prozessstrategie die Schicht 167a zwei oder mehr einzelne Unterschichten aufweisen kann, etwa in Form von Barrierenmaterialien und dergleichen, wobei dies von der Prozessstrategie zum Aufbringen geeigneter Austrittsarbeitsmetalle für unterschiedliche Transistortypen abhängt. Des Weiteren umfasst das Elektrodenmaterial 167 ein Füllmetall 167a, etwa Aluminium oder ein anderes geeignetes gut leitendes Material. Wie zuvor erläutert ist, werden im Allgemeinen verbesserte Abscheidebedingungen auf der Grundlage der sich verjüngenden Querschnittsform der Öffnung 162 aufgrund der Anwesenheit des Umkehrabstandshalters 165s erreicht, wodurch die Wahrscheinlichkeit des Erzeugens von durch Abscheidung hervorgerufenen Unregelmäßigkeiten nicht mehr vorliegt oder zumindest deutlich reduziert wird. Insbesondere wenn physikalische Dampfabscheidetechniken angewendet werden, beispielsweise zum Vorsehen der Materialschicht 167a, kann der negative Einfluss von jeglichen Überhängen deutlich verringert werden.
  • 1f zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 100 in einer weiter fortgeschrittenen Fertigungsphase, in der überschüssiges Material auf der Grundlage einer geeigneten Abtragungsprozesstechnik 104 entfernt wird. Beispielsweise wird ein CMP-Prozess angewendet, so dass überschüssige Materialien der Schichten 167 und 166 entfernt werden, wobei abhängig von der gesamten Prozessstrategie der Einebenungsprozess fortgesetzt werden kann, so dass auch ein Teil des Materials 120 abgetragen wird, wie dies durch 120r angegeben ist, wodurch die endgültige Höhe der Gateeleketrodenstruktur 160 eingestellt wird. Die Gateeleketrodenstruktur 160 umfasst somit Gatedielektrikumsmaterial 168, das durch das Material 166 mit einem dielektrischen Material mit großem ε möglicherweise in Verbindung mit dem dielektrischen Material 161, falls dieses vorgesehen ist, repräsentiert ist. Des Weiteren ist das Elektrodenmaterial 167 vorgesehen, das, wie zuvor erläutert ist, ein geeignetes Austrittsarbeitsmetall oder andere Materialien in Form der Schicht 167a, bei Bedarf, aufweisen kann.
  • 1g zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 100 gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen, in denen die Gateeleketrodenstruktur 160 das dielektrische Material 161 so aufweist, dass es ein dielektrisches Material mit großem κ enthält, während ein leitendes Deckenmaterial 161c, etwa in Form von Titannitrid, auf dem Gatedielektrikumsmaterial 161 ausgebildet ist. Dazu wird während des Strukturierungsprozesses für Gateeleketrodenstruktur 160 ein geeigneter Materialschichtstapel vorgesehen, der das dielektrische Material 161 enthält, das ein konventionelles dielektrisches Material in Verbindung mit einem dielektrischen Material mit großem ε enthalten kann. Daraufhin wird die leitende Deckschicht 161c hergestellt, und diese kann zusätzliche Metallsorten, etwa Lanthanum, Aluminium, und dergleichen, bei Bedarf aufweisen. In anderen Fällen wird eine geeignete Austrittsarbeitsmetallsorte in die dielektrische Schicht 161 eingebaut, was bewerkstelligt werden kann, indem eine geeignete Wärmebehandlung vor dem eigentlichen Strukturieren der Gateeleketrodenstruktur 160 angewendet wird, wodurch die Austrittsarbeit zumindest einer Transistorart in einer frühen Fertigungsphase eingestellt wird. Daraufhin kann die weitere Bearbeitung fortgesetzt werden auf der Grundlage einer geeigneten Prozesstechnik, wodurch der Transistor 150 hergestellt wird, wird dies auch zuvor beschrieben ist, und wodurch schließlich die Gateöffnung 162 erzeugt wird, wobei das leitende Deckmaterial 161c als ein effizientes Ätzstoppmaterial dient. Daraufhin wird der Umkehrabstandshalter 165s unter Anwendung von Prozesstechniken hergestellt, wie sie zuvor beschrieben sind. Folglich besitzt auch in diesem Fall die Gateöffnung 162 eine verbesserte Querschnittsform.
  • In einigen anschaulichen Ausführungsformen kann der Umkehrabstandshalter 165s somit die unteren Ränder 160b der Gateeleketrodenstruktur 160 versiegeln und kann aus beliebigen geeigneten dielektrischen Material aufgebaut werden, wodurch ein Materialverlust an den Rändern 160b während der vorhergehenden Verarbeitung kompensiert wird, wenn beispielsweise die Gateeleketrodenstruktur die Einwirkung aggressiver Reinigungsprozesse unterliegt, in denen die Integrität der Beschichtung 163 gegebenenfalls angegriffen würde. In diesem Fall wird eine bessere Querschnittsform der Öffnung 162 bereitgestellt, und ein Metalleinbau in das Gatedielektrikumsmaterial 161 und in das Kanalgebiet 153 über möglicherweise geschädigte Ränder des Bereichs 160b kann effizient mittels des Abstandshalters 165s unterdrückt werden, während die effektive Gatelänge im Wesentlichen durch den Abstandshalter 165s nicht beeinflusst wird, da die leitende Deckschicht 161c elektrisch mit einem weiteren Elektrodenmetall, etwa einer Austrittsarbeitssorte 167a und dem eigentlichen Füllelektrodenmetall und dergleichen in Verbindung steht.
  • In anderen anschaulichen Ausführungsformen wird der Abstandshalter 165s auf der Grundlage eines leitenden Materials, etwa mit Titannitrid, Tantalnitrid und dergleichen, hergestellt, die eine hohe Stabilität besitzen und die somit auch effizient geschädigte Bereiche an den Rändern 160b der Gateeleketrodenstruktur 160 versiegeln können. Wie zuvor erläutert ist, können, selbst wenn eine entsprechende Abstandshalterschicht für die Abstandshalter 165s auf der Grundlage physikalischer Dampfabscheidetechniken vorgesehen wird, jegliche Überhänge effizient während des nachfolgenden Ätzprozesses entfernt werden, wobei abhängig von der Materialzusammensetzung der Schicht 165s die leitende Deckschicht 161c zumindest teilweise entfernt werden kann, während in anderen Fällen dieses Material als ein effizientes Ätzstoppmaterial dient. Folglich kann die verbesserte Querschnittsform der Öffnung 162 mittels der Abstandshalter 165s erreicht werden, während die Gesamtleitfähigkeit der Gateeleketrodenstruktur 160 nicht wesentlich durch die Anwesenheit der Abstandshalter 165s aufgrund deren moderat hoher Leitfähigkeit beeinflusst wird.
  • Nach der Herstellung der Abstandshalterelemente 165s wird die weitere Bearbeitung in der zuvor beschriebenen Weise fortgesetzt.
  • 1h zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 100 in einer frühen Fertigungsphase. Wie gezeigt, umfasst die Gateeleketrodenstruktur 160 das Platzhaltermaterial 164, beispielsweise in Form eines Siliziummaterials, das eine Länge 160k besitzt, die größer ist als eine gewünschte Soll-Gatelänge 160l, die auf der Grundlage eines Umkehrabstandshalters beim Ersetzen des Materials 164 in einer späteren Fertigungsphase erzeugt werden soll. Folglich kann die Gateeleketrodenstruktur 160 auf der Grundlage eines geeigneten Materialschichtsystems strukturiert werden, das beispielsweise das Gatedielektrikumsmaterial 161 möglicherweise in Verbindung mit einem dielektrischen Material mit großem κ enthält und das möglicherweise ein leitendes Deckmaterial 161c aufweist, wie dies auch zuvor beschrieben ist, wobei der Strukturierungsprozess auf der Grundlage weniger kritischer Lithographie- und Ätzbedingungen im Vergleich zu einer Strategie bewerkstelligt werden kann, in der die endgültige Gatelänge 160l auf der Grundlage des Platzhaltermaterials 164 einzurichten ist. Ferner können Versatzabstandshalterelemente 163 mit einer geringeren Breite vorgesehen werden, wenn beispielsweise ein weniger ausgeprägter Schutz erforderlich ist, wie dies zuvor erläutert ist, der gleichzeitig ein geringerer lateraler Abstand von Drain- und Sourceerweiterungsgebieten 151e erreicht wird. Das heißt, ein Ionenimplantationsprozess 205 zum Einbau der Dotierstoffsorte der Erweiterungsgebiete 151e kann mittels geeigneter Parameter ausgeführt werden, indem beispielsweise ein Neigungswinkel vorgesehen wird, und/oder indem die Breite der Versatzabstandshalterelemente 163 verringert wird, und dergleichen, so dass der laterale Abstand im Hinblick auf die schließlich gewünschte Gatelänge 160l eingestellt wird.
  • 1i zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 100 in einem weiter fortgeschrittenen Fertigungsstadium, in welchem die Abstandshalterstruktur 153 so vorgesehen ist, dass diese eine gewünschte Breite besitzt, um damit tiefe Drain- und Sourcebereiche 151d der Drain- und Sourcegebiete 151 zu erzeugen, so dass eine geeignete Anbindung an die Drain- und Sourceerweiterungsgebiete 151e erfolgt. Auch in diesem Fall kann die Abstandshalterstruktur 153 geeignet so dimensioniert werden, dass sie der endgültigen Gatelänge 160l der Gateeleketrodenstruktur 160 entspricht.
  • 1j zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 100 während eines Ausheizprozesses 107, während welchem durch Implantation hervorgerufene Schäden rekristallisiert werden, und die Dotierstoffsorte der Drain- und Sourcegebiete 151 und andere Implantationsgebiete, etwa gegendotierte Gebiete oder Halo-Gebiete, und dergleichen, aktiviert werden. Dazu werden beliebige geeignete Ausheiztechniken angewendet, etwa schnelle thermische Ausheizung, lasergestützte Ausheizprozesse, blitzlichtbasierte Ausheizprozesse, und dergleichen. Während des Ausheizprozesses 107, der zwei oder mehr individuelle Ausheizschritte aufweisen kann, wird die Dotierstoffdiffusion gemäß der endgültigen Gatelänge 160l in Gang gesetzt. Das heißt, in Verbindung mit den vorhergehenden Implantationsprozessen 105 und 106 (siehe 1h, 1i) führt der Ausheizprozess 107 zu einer gewünschten Überlappung der Drain- und Sourcegebiete 151 mit der Gateeleketrodenstruktur 160, nachdem das Platzhaltermaterial 164 unter Anwendung des Umkehrabstandshalters ersetzt wurde, der im Wesentlichen in die endgültige Gatelänge 160l möglicherweise in Verbindung mit einem zusätzlichen dielektrischen Material festlegt. Auf der Grundlage einer weniger kritischen Strukturierungsstrategie kann somit das Platzhaltermaterial 164 in der Gateeleketrodenstruktur 160 vorgesehen werden, wobei die endgültige Gatelänge 160l in einer sehr späten Fertigungsphase eingestellt wird. Andererseits kann ein geeignetes laterales Dotierstoffprofil für die Drain- und Sourcegebiete 151 erzeugt werden, indem geeignete Abmessung von Versatz- und anderen Abstandshalterstrukturen in Verbindung mit geeigneten Prozessparametern des Ausheizprozesses 107 ausgewählt werden. Somit kann die weitere Bearbeitung fortgesetzt werden, beispielsweise durch Herstellen von Metallsilizidgebieten und durch Abscheiden eines dielektrischen Materials, das dann so eingeebnet wird, dass die Oberfläche des Platzhaltermaterials 164 freigelegt wird, wobei dieses dann entfernt wird, wie dies auch zuvor beschrieben ist.
  • Es gilt als: die vorliegende Erfindung stellt Halbleiterbauelemente und Fertigungstechniken bereit, in denen ein Austauschgateverfahren angewendet wird, wobei eine verbesserte Querschnittsform der Gateöffnung oder des Gatekragens erzeugt wird, selbst für sehr kleinste Gateabmessungen, indem ein Umkehrabstandshalter verwendet wird, der an Seitenwänden der Gateöffnung auszubilden ist. In einigen anschaulichen Ausführungsformen wird der Umkehrabstandshalter ferner verwendet, um die gewünschte Soll-Gatelänge festzulegen, ohne dass eine komplexe Strukturierungsstrategie beim Strukturieren des Platzhalterelektromaterials der Gateeleketrodenstruktur erforderlich ist. Des Weiteren kann die Integrität der unteren Ränder der Gateeleketrodenstruktur verbessert werden, wenn der Umkehrabstandshalter in der Gateöffnung hergestellt wird. Somit kann das Austauschgateverfahren effizient angewendet werden, selbst bei noch kleineren Gateabmessungen, wobei die gesamte Produktzuverlässigkeit weiter verbessert wird.
  • Weitere Modifizierungen und Variationen der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann angesichts dieser Beschreibung offenkundig. Daher dient diese Beschreibung lediglich anschaulichen Zwecken und soll dem Fachmann die allgemeine Weise der Ausführung der hierin offenbarten Lehre vermitteln. Selbstverständlich sind die hierin gezeigten und beschriebenen Formen der Erfindung als die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen zu betrachten.

Claims (20)

  1. Verfahren mit: Bilden einer Öffnung in einer Gateeleketrodenstruktur eines Transistors durch Entfernen eines Platzhalterelektrodenmaterials der Gateeleketrodenstruktur; Bilden eines Abstandshalters an Seitenwänden der Öffnung; und Bilden eines leitenden Elektrodenmaterials in der Öffnung.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Bilden einer dielektrischen Materialschicht mit großem ε zumindest an einer Unterseite der Öffnung, so dass eine Gatedielektrikumsschicht erzeugt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Bilden eines leitenden Elektrodenmaterials in der Öffnung umfasst: Bilden einer Materialschicht auf den Abstandshaltern und über einer Unterseite der Öffnung, wobei die Materialschicht eine Austrittsarbeitsmetallsorte enthält.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Bilden der Gateeleketrodenstruktur derart, dass diese ein dielektrisches Material mit großem ε und das Platzhalterelektrodenmaterial über dem dielektrischen Material mit großem ε aufweist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, das ferner umfasst: bilden einer leitenden Deckschicht über dem dielektrischen Material mit großem ε und vor dem Bilden des Platzhalterelektrodenmaterials.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei Bilden des Abstandshalters umfasst: Bilden des Abstandshalters aus einer Schicht aus leitendem Material.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Bilden von Drain- und Sourcegebieten des Transistors vor dem Bilden der Öffnung.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, das ferner umfasst: Bilden eines dielektrischen Materials lateral benachbart zu der Gateeleketrodenstruktur vor dem Bilden der Öffnung.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei Bilden der Drain- und Sourcegebiete umfasst: Bilden von Drain- und Sourceerweiterungsgebieten derart, dass eine Gatelänge definiert wird, die kleiner ist als eine Gatelänge, die durch das leitende Elektrodenmaterial festgelegt ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die durch den Abstandshalter definierte Gatelänge 40 Nanometer (nm) oder weniger beträgt.
  11. Verfahren mit: Bilden einer Gateeleketrodenstruktur eines Transistors auf einem Halbleitergebiet, wobei die Gateeleketrodenstruktur ein Platzhaltermaterial mit einer ersten Gatelänge aufweist; Bilden von Drain- und Sourcegebieten in dem Halbleitergebiet derart, dass diese mit einer zweiten Gatelänge verträglich sind, die kleiner ist als die erste Gatelänge; Bilden einer Öffnung in der Gateeleketrodenstruktur durch Entfernen zumindest des Platzhaltermaterials; Bilden eines Abstandshalters in der Öffnung, so dass die lateralen Abmessungen der Öffnung verringert werden; und Bilden eines leitenden Elektrodenmaterials in der Öffnung, wobei das leitende Elektrodenmaterial die zweite Gatelänge besitzt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, das ferner umfasst: Bilden eines dielektrischen Material mit großem ε in der Öffnung vor dem Bilden des leitenden Elektrodenmaterials.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei Bilden des leitenden Elektrodenmaterials umfasst: Bilden eines Austrittsarbeitsmetalls in der Öffnung.
  14. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das dielektrische Material mit großem ε und der Abstandshalter die zweite Gatelänge definieren.
  15. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Gateeleketrodenstruktur ferner umfasst: Vorsehen eines Gatedielektrikumsmaterials, das eine dielektrische Materialschicht mit großem ε enthält.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei Bildender Gateeleketrodenstruktur ferner umfasst: Bilden einer leitenden Deckschicht über der dielektrischen Materialschicht mit großem ε.
  17. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die zweite Gatelänge 40 Nanometer oder weniger beträgt.
  18. Transistor mit: einer Gateeleketrodenstruktur, die auf einem Halbleitergebiet ausgebildet ist, wobei die Gateeleketrodenstruktur eine Gateisolationsschicht mit einem dielektrischen Material mit großem ε aufweist, und wobei die Gateeleketrodenstruktur ferner einen Umkehrabstandshalter aufweist, der lateral ein Elektrodenmetall umschließt
  19. Transistor nach Anspruch 18, wobei das dielektrische Material mit großem ε auf dem Umkehrabstandshalter gebildet ist.
  20. Transistor nach Anspruch 18, wobei ein Abstand zwischen Seitenwandbereichen des Umkehrabstandshalters entlang einer Transistorlängsrichtung an der Unterseite der Gateeleketrodenstruktur 40 Nanometer oder weniger beträgt.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012099517A (ja) * 2010-10-29 2012-05-24 Sony Corp 半導体装置及び半導体装置の製造方法
US8497212B2 (en) * 2011-02-28 2013-07-30 Globalfoundries Inc. Filling narrow openings using ion beam etch
CN103854978A (zh) * 2012-11-28 2014-06-11 中国科学院微电子研究所 半导体器件制造方法
US9385214B2 (en) * 2013-07-17 2016-07-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method of forming a selectively adjustable gate structure
CN104576338B (zh) * 2013-10-13 2017-10-03 中国科学院微电子研究所 一种mosfet结构及其制造方法
US10056462B2 (en) * 2014-08-13 2018-08-21 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Metal gate structure and manufacturing method thereof
US9859121B2 (en) 2015-06-29 2018-01-02 International Business Machines Corporation Multiple nanosecond laser pulse anneal processes and resultant semiconductor structure
US9570450B1 (en) 2015-11-19 2017-02-14 International Business Machines Corporation Hybrid logic and SRAM contacts
US10580650B2 (en) * 2016-04-12 2020-03-03 Tokyo Electron Limited Method for bottom-up formation of a film in a recessed feature
US10727297B2 (en) 2016-09-12 2020-07-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Complimentary metal-oxide-semiconductor circuit having transistors with different threshold voltages and method of manufacturing the same
CN108573869B (zh) * 2017-03-07 2021-08-06 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 鳍式场效应管及其形成方法
US10658486B2 (en) * 2017-05-18 2020-05-19 Taiwan Semiconductor Manufacutring Co., Ltd. Mitigation of time dependent dielectric breakdown
WO2019108237A1 (en) * 2017-11-30 2019-06-06 Intel Corporation Fin patterning for advanced integrated circuit structure fabrication

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040203198A1 (en) * 2003-04-01 2004-10-14 Wonju Cho MOSFET device with nanoscale channel and method of manufacturing the same
US20060091432A1 (en) * 2004-11-02 2006-05-04 International Business Machines Corporation Damascene gate field effect transistor with an internal spacer structure

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5960270A (en) * 1997-08-11 1999-09-28 Motorola, Inc. Method for forming an MOS transistor having a metallic gate electrode that is formed after the formation of self-aligned source and drain regions
US6559051B1 (en) * 2000-10-05 2003-05-06 Advanced Micro Devices, Inc. Electroless deposition of dielectric precursor materials for use in in-laid gate MOS transistors
US6395589B1 (en) * 2001-02-12 2002-05-28 Advanced Micro Devices, Inc. Fabrication of fully depleted field effect transistor with high-K gate dielectric in SOI technology
KR100521381B1 (ko) * 2003-06-25 2005-10-12 삼성전자주식회사 모오스 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법
US6908822B2 (en) * 2003-09-15 2005-06-21 Freescale Semiconductor, Inc. Semiconductor device having an insulating layer and method for forming
US7060546B2 (en) * 2003-11-26 2006-06-13 International Business Machines Corporation Ultra-thin SOI MOSFET method and structure
US6974736B2 (en) * 2004-01-09 2005-12-13 International Business Machines Corporation Method of forming FET silicide gate structures incorporating inner spacers
US7285829B2 (en) * 2004-03-31 2007-10-23 Intel Corporation Semiconductor device having a laterally modulated gate workfunction and method of fabrication
KR100809601B1 (ko) * 2006-07-25 2008-03-04 삼성전자주식회사 반도체 소자의 제조 방법
US20080070356A1 (en) * 2006-09-14 2008-03-20 Advanced Micro Devices, Inc. Trench replacement gate process for transistors having elevated source and drain regions
US7521314B2 (en) * 2007-04-20 2009-04-21 Freescale Semiconductor, Inc. Method for selective removal of a layer
US20090212332A1 (en) * 2008-02-21 2009-08-27 International Business Machines Corporation Field effect transistor with reduced overlap capacitance
US8093117B2 (en) * 2010-01-14 2012-01-10 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method of forming a metal gate

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040203198A1 (en) * 2003-04-01 2004-10-14 Wonju Cho MOSFET device with nanoscale channel and method of manufacturing the same
US20060091432A1 (en) * 2004-11-02 2006-05-04 International Business Machines Corporation Damascene gate field effect transistor with an internal spacer structure

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US8409942B2 (en) 2013-04-02

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