DE102010028465A1 - Halbleiterbauelement mit Metallgate und Halbleiterwiderständen, die auf der Grundlage eines Austauschgateverfahrens hergestellt sind - Google Patents

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Abstract

In einem Austauschgateverfahren wird das Halbleitermaterial oder zumindest ein wesentlicher Teil davon in einer nicht-Transistorstruktur, etwa einem Präzisionswiderstand oder einer elektronischen Sicherung, beim Ersetzen des Halbleitermaterials in den Gateelektrodenstrukturen beibehalten. Dazu wird ein geeignetes dielektrisches Material zumindest vor dem Entfernen des Halbleitermaterials in den Gateelektrodenstrukturen vorgesehen, ohne dass im Wesentlichen Modifizierungen in etablierten Austauschgateverfahren erforderlich sind.

Description

  • Gebiet der vorliegenden Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Herstellung integrierter Schaltungen und betrifft insbesondere Widerstände oder nicht-Transistorelemente in komplexen integrierten Schaltungen, die Feldeffekttransistoren mit Metallgateelektrodenstrukturen aufweisen.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • In modernen integrierten Schaltungen wird eine große Anzahl an einzelnen Schaltungselementen, etwa Feldeffekttransistoren in Form von CMOS-, NMOS-, PMOS-Elementen, und nicht-Transistorkomponenten, etwa Widerstände, Kondensatoren, und dergleichen, auf einer einzelnen Chipfläche hergestellt. Typischerweise werden die Strukturgrößen dieser Schaltungselemente kontinuierlich bei der Einfuhr jeder neuen Schaltungsgeneration verringert, so dass aktuell verfügbare integrierte Schaltungen mit hoher Leistungsfähigkeit im Hinblick auf Geschwindigkeit und/oder Leistungsaufnahme bereitgestellt werden. Eine Verringerung der Größe von Transistoren ist ein wichtiger Aspekt beim stetigen Verbessern des Leistungsverhaltens komplexer integrierter Schaltungen, etwa von CPU's. Die Verringerung der Größe ist üblicherweise mit einer erhöhten Schaltgeschwindigkeit verknüpft, wodurch sich das Signalverarbeitungsverhalten verbessert.
  • Zusätzlich zu der großen Anzahl an Transistorelementen ist eine Vielzahl an passiven Schaltungselementen, etwa Kondensatoren, Widerständen, typischerweise in einer integrierten Schaltung ausgebildet, wie dies für den grundlegenden Schaltungsaufbau erforderlich ist. Auf Grund der geringeren Abmessungen der Schaltungselemente werden nicht nur das Leistungsverhalten der einzelnen Transistoren verbessert, sondern es wird auch ihre Packungsdichte deutlich erhöht, wodurch die Möglichkeit geschaffen wird, immer mehr Funktionen in eine gegebene Chipfläche zu integrieren. Aus diesem Grunde wurden sehr komplexe Schaltungen entwickelt, die unterschiedliche Schaltungsarten enthalten, etwa Analogschaltungen, Digitalschaltungen und dergleichen, wodurch auch vollständige Systeme auf einem einzelnen Chip (SoC) bereitgestellt werden.
  • Obwohl Transistoren die wesentlichen Schaltungselemente in sehr komplexen integrierten Schaltungen sind und das gesamte Leistungsverhalten dieser Bauelemente im Wesentlichen bestimmen, sind auch andere Komponenten, etwa Kondensatoren und Widerstände erforderlich, wobei die Größe dieser passiven Schaltungselemente ebenfalls im Hinblick auf die Skalierung der Transistoren anzupassen ist, um nicht in unerwünschter Weise wertvolle Chipfläche zu vergeuden. Ferner müssen die passiven Schaltungselemente, etwa die Widerstände, mit einem hohen Grad an Genauigkeit vorgesehen werden, um damit eng gesetzte Grenzen gemäß dem grundlegenden Schaltungsentwurf einzuhalten. Beispielsweise müssen selbst in im Wesentlichen digitalen Schaltungsaufbauten entsprechende Widerstandswerte von sogenannten Präzisionswiderständen mit eng gesetzten Toleranzbereichen vorgesehen werden, um nicht in unerwünschter Weise zu Funktionsinstabilitäten und/oder einer höhere Signalausbreitungsverzögerung beizutragen. Beispielsweise werden in komplexen Anwendungen Präzisionswiderstände häufig in Form von „integrierten Polysiliziumwiderständen” bereitgestellt, die über Isolationsstrukturen so hergestellt sind, dass der gewünschte Widerstandswert innerhalb der vordefinierten Toleranzen erreicht wird, ohne dass wesentlichen zur parasitären Kapazität beigetragen wird, wie dies beispielsweise in „vergrabenen” Widerstandsstrukturen der Fall sein kann, die in der aktiven Halbleiterschicht hergestellt sind. Ein typischer Polysiliziumwiderstand erfordert somit das Abscheiden des grundlegenden Polysiliziummaterials, was häufig mit dem Abscheiden eines Polysiliziumgateelektrodenmaterials für die Transistoren, kombiniert wird. Während der Strukturierung der Gateelektrodenstrukturen werden auch die Widerstände hergestellt, deren Größe wesentlich von dem spezifischen Basiswiderstandswert des Polysiliziummaterials und der Art des Dotierstoffmaterials und der Konzentration abhängt, die in den Widerständen eingebaut wird, um damit die Widerstandswerte einzustellen.
  • Das ständige Bestreben, die Strukturgrößen komplexer integrierter Schaltungen zu verringern, führte zu einer Gatelänge von Feldeffekttransistoren von ungefähr 50 nm und weniger. Ein Feldeffekttransistor enthält, unabhängig davon, ob ein n-Kanaltransistor oder ein p-Kanaltransistor betrachtet wird, sogenannte „pn-Übergänge”, die durch eine Grenzfläche aus stark dotierten Gebieten, die als Drain- und Sourcegebiete bezeichnet werden, mit einem leicht dotierten oder nicht dotierten Gebiet gebildet sind, das als ein Kanalgebiet bezeichnet wird und das benachbart zu den stark dotierten Gebieten angeordnet ist. In einem Feldeffekttransistor wird die Leitfähigkeit des Kanalgebiets, d. h. der Durchlassstrom des leitenden Kanals, durch eine Gateelektrode gesteuert, die benachbart zu dem Kanalgebiet angeordnet und davon durch eine dünne isolierende Schicht getrennt ist. Die Leitfähigkeit des Kanalgebiets beim Aufbau eines leitenden Kanals auf Grund des Anlegens einer geeigneten Steuerspannung an die Gateelektrode hängt von der Dotierstoffkonzentration der Drian- und Sourcegebiete, der Beweglichkeit der Ladungsträger und bei einer vorgegebenen Transistorbreite, von dem Abstand zwischen dem Sourcegebiet und dem Draingebiet ab, der auch als „Kanallänge” bezeichnet wird.
  • Gegenwärtig werden die meisten komplexen integrierten Schaltungen auf der Grundlage von Silizium hergestellt auf Grund dessen unbegrenzter Verfügbarkeit, auf Grund der gut verstandenen Eigenschaften des Siliziums und zugehöriger Materialien und Prozesse und auf Grund der Erfahrung, die während der letzten 50 Jahre gewonnen wurde. Daher bleibt Silizium mit hoher Wahrscheinlichkeit das Material der Wahl für künftige Schaltungsgenerationen. Ein Grund für die wichtige Rolle des Siliziums für die Herstellung von Halbleiterbauelementen sind die guten Eigenschaften einer Silizium/Siliziumdioxidgrenzfläche, die eine zuverlässige elektrische Isolierung unterschiedlicher Gebiete voneinander ermöglicht. Die Silizium/Siliziumdioxidgrenzfläche ist bei hohen Temperaturen stabil und ermöglicht somit das Ausführen nachfolgender Hochtemperaturprozesse, wie sie typischerweise für Ausheizprozesse erforderlich sind, um Dotierstoffe zu aktivieren und um Kristallschäden auszuheilen, ohne die elektrischen Eigenschaften der Grenzfläche zu beeinträchtigen. Daher wurde Siliziumdioxid vorzugsweise als eine Gateisolationsschicht in Feldeffekttransistoren verwendet, die die Gateelektrode, die häufig aus Polysilizium aufgebaut ist, von dem Siliziumkanalgebiet trennt. Bei einer weiteren Verringerung der Größe der Bauelemente erfordert jedoch die Verringerung der Kanallänge eine entsprechende Anpassung der Dicke des Siliziumdioxidgatedielektrikums um ein sogenanntes „Kurzkanalverhalten” zu vermeiden, auf Grund dessen eine Variabilität in der Kanallänge einen deutlichen Einfluss auf die resultierende Schwellwertspannung des Transistors ausübt. Aggressiv skalierte Transistorbauelemente mit einer relativ geringen Versorgungsspannung und damit mit einer geringen Schwellwertspannung weisen daher eine signifikante Zunahme des Leckstromes auf, der durch die geringere Dicke eines Siliziumdioxidgatedielektrikums hervorgerufen wird. Beispielsweise erfordert eine Kanallänge von ungefähr 0,08 μm ein Gatedielektrikum aus Siliziumdioxid, das eine Dicke von ungefähr 1,2 nm aufweist, um damit die erforderliche kapazitive Kopplung zwischen der Gateelektrode und dem Kanalgebiet aufrecht zu erhalten. Obwohl Hochgeschwindigkeitstransistoren mit einem extrem kurzen Kanal im Allgemeinen vorzugsweise in Hochgeschwindigkeitssignalwegen eingesetzt werden, wohingegen Transistoren mit einem längeren Kanal für weniger kritische Signalpfade eingesetzt werden, erreichen die relativ hohen Leckströme, durch das direkte Tunneln von Ladungsträgern durch die sehr dünne Siliziumdioxidgatedielektrikumsschicht der Hochgeschwindigkeitstransistoren hervorgerufen werden, Werte bei einer Oxiddicke im Bereich von 1 bis–2 nm, die nicht mehr mit den thermischen Entwurfsleistungserfordernissen für viele Arten komplexer integrierter Schaltungssysteme verträglich sind.
  • Aus diesem Grunde wurde das Ersetzen des Siliziumdioxids als Basismaterial für Gateisolationsschichten in Betracht gezogen, insbesondere für sehr anspruchsvolle Anwendungen. Mögliche alternative Materialien sind solche, die eine deutlich höhere Permittivität besitzen, so dass eine physikalisch größere Dicke einer entsprechend ausgebildeten Gateisolationsschicht eine kapazitive Kopplung erzeugt, die ansonsten durch eine extrem dünne Siliziumdioxidschicht hervorgerufen würde. Es wurde vorgeschlagen, Siliziumdioxid durch hohe permittive Materialien zu ersetzen, etwa durch Tantaloxid, Strontiumtitanoxid, Hafniumoxid, Hafniumsiliziumoxid, Zirkonoxid, und dergleichen.
  • Des weiteren kann das Transistorverhalten verbessert werden, indem ein geeignetes leitendes Material für die Gateelektrode vorgesehen wird, um dass für gewöhnlich verwendete Polysiliziummaterial zu ersetzen, da Polysiliziummaterial eine Ladungsträgerverarmung in der Nähe der Grenzfläche zeigt, die zwischen dem Gatedielektrikumsmaterial und dem Polysiliziummaterial ausgebildet ist, wodurch die wirksame Kapazität zwischen dem Kanalgebiet und der Gateelektrode während des Transistorbetriebs verringert wird. Es wurde daher ein Gatestapel vorgeschlagen, in welchem ein dielektrisches Material mit großem ε für eine erhöhte Kapazität sorgt, während gleichzeitig Leckströme auf einem akzeptablen Niveau gehalten werden. Da das nicht-Polysiliziummaterial, etwa Titannitrid, und dergleichen, so hergestellt wird, dass es direkt mit dem Gatedielektrikumsmaterial in Kontakt ist, kann die Anwesenheit einer Verarmungszone somit vermieden werden, während gleichzeitig eine moderat hohe Leitfähigkeit erreicht wird, indem ein gut leitendes Metall, etwa Aluminium, als weiteres Elektrodenmaterial verwendet wird.
  • Es ist gut bekannt, dass die Schwellwertspannung des Transistors von dem gesamten Transistoraufbau, von einem komplexen lateralen und vertikalen Dotierstoffprofil der Drain- und Sourcegebiete, der entsprechenden Konfiguration der pn-Übergänge und von der Austrittsarbeit des Gateelektrodenmaterials abhängt. Zusätzlich zum Bereitstellen der gewünschten Dotierstoffprofile muss folglich auch die Austrittsarbeit des metallenthaltenden Gateelektrodenmaterials in geeigneter Weise im Hinblick auf die Leitfähigkeitsart des betrachteten Transistors eingestellt werden. Aus diesem Grunde werden typischerweise metallenthaltende Elektrodenmaterialien für n-Kanaltransistoren und p-Kanaltransistoren eingesetzt, die gemäß gut etablierter Fertigungsstrategien in einer sehr fortgeschrittenen Fertigungsphase bereitgestellt werden. D. h., in diesen Vorgehensweisen wird ein Gateschichtstapel mit einem Dielektrikum und einem Polysiliziummaterial in Verbindung mit anderen Materialien bei Bedarf vorgesehen und wird dann strukturiert, um eine Gateelektrodenstruktur zu erzeugen. Gleichzeitig werden entsprechende Widerstände und nicht-Transistorelemente, etwa elektronische Sicherungen, strukturiert. Daraufhin wird die grundlegende Transistorkonfiguration fertiggestellt, indem Drain- und Sourcegebiete hergestellt werden, Ausheizprozesse ausgeführt und schließlich die Transistoren in einem dielektrischen Material eingebettet werden.
  • Als nächstes wird eine Prozesssequenz durchgeführt, in der die obere Fläche des Polysiliziummaterials freigelegt wird, was typischerweise durch einen ersten im Wesentlichen selektiven CMP-(chemisch-mechanischen Polier-)Prozess erfolgt, in welchem das dielektrische Zwischenschichtmaterial eingeebnet und somit abgetragen wird. Dazu werden gut etablierte Polierrezepte angewendet, um Siliziumdioxidmaterial zu entfernen, wobei das Siliziumnitridmaterial, das typischerweise als eine Ätzstoppschicht in den Kontaktebenen der Halbleiterbauelemente verwendet wird, als eine Steuerschicht zusammen mit dem Siliziumnitriddeckmaterial dient, das auf der Oberseite des Polysiliziummaterials vorgesehen ist. Daraufhin wird das Polierrezept geändert, so dass ein im Wesentlichen nicht-selektives Abtragungsverhalten erreicht wird, so dass Siliziumnitridmaterial und Siliziumdioxidmaterial mit im Wesentlichen der gleichen Abtragsrate abgetragen werden, wodurch eine im Wesentlichen ebene Oberflächentopographie bewahrt wird, während gleichzeitig zunehmend das dielektrische Deckmaterial entfernt wird, so dass schließlich die obere Fläche der Polysiliziummaterialien freigelegt wird. Nach dem Freilegen des Polysiliziummaterials werden sehr selektive Ätzrezepte angewendet, beispielsweise auf der Grundlage gut etablierter nasschemischer Chemien, wodurch das Polysiliziummaterial in den Gateelektrodenstrukturen und auch in den nicht-Transistorstrukturen, etwa in Widerstandsstrukturen, elektronischen Sicherungen, und dergleichen, entfernt wird. Durch Abscheiden des dielektrischen Materials mit großem ε, von geeigneten Austrittsarbeitsmetallen und eines gut leitenden Elektrodenmaterials werden die Gateelektrodenstrukturen fertiggestellt und besitzen eine gewünschte elektronische Eigenschaft, während andererseits die nicht-Transistorstrukturen ein völlig unterschiedliches Verhalten im Vergleich zu gut etablierten Widerständen und elektronischen Sicherungen zeigen, die auf der Grundlage eines Polysiliziummaterials hergestellt sind. D. h., auf Grund der hohen Leitfähigkeit funktionieren Widerstandsstrukturen, etwa Widerstände und elektronische Sicherungen, nicht in geeigneter Weise, sofern nicht merkliche Neugestaltungen vorgenommen werden, beispielsweise im Hinblick auf das Vergrößern der Länge dieser Strukturen. Derartige wesentliche Umgestaltungen führen jedoch zu einem unerwünschten Verbrauch an Chipfläche. Aus diesen Gründen werden häufig nicht-Transistorstrukturen, etwa Widerstände und elektronische Sicherungen, in Metallisierungssystem des Halbleiterbauelements vorgesehen, wodurch ebenfalls ausgeprägte Neugestaltungen und zusätzlicher Forschungs- und Entwicklungsaufwand erforderlich werden, da metallbasierte Widerstände und Sicherungen ein ganz anderes elektronisches Verhalten besitzen.
  • In anderen konventionellen Strategien werden die nicht-Transistorstrukturen in der aktiven Halbleiterschicht so vorgesehen, dass ein Einfluss das Austauschgateverfahrens auf die nicht-Transistorkomponenten vermieden wird. Der Einbau von Widerständen und elektronischen Sicherungen in das aktive Halbleitermaterial kann jedoch zu einer deutlichen Zunahme der parasitären Kapazität führen, wodurch somit die Anwendung dieses Konzepts im Hinblick auf Hochfrequenzbauelemente deutlich beschränkt ist. Ferner kann das Herstellen elektronischer Sicherungen in dem aktiven Halbleitermaterial von Vollsubstratbauelementen, d. h. von Halbleiterbauelementen, in denen die aktive Siliziumschicht nicht von dem verbleibenden Substratmaterial mittels einer vergrabenen isolierenden Schicht getrennt ist, die typischerweise eine deutlich geringere thermische Leitfähigkeit im Vergleich zu dem Vollhalbleitermaterial zeigt, für ein zuverlässiges Programmieren dieser elektronischen Sicherungen deutlich höhere Programmierströme erforderlich machen auf Grund der „besseren” thermischen Kopplung der elektronischen Sicherung an das Substratmaterial.
  • Angesichts der zuvor beschriebenen Situation betrifft die vorliegende Erfindung Halbleiterbauelemente und Fertigungstechniken, in denen komplexe Gateelektrodenstrukturen auf der Grundlage eines Austauschgateverfahrens in Verbindung mit nicht-Transistorstrukturen, etwa Widerständen und elektronischen Sicherungen, hergestellt werden, wobei eines oder mehrere der oben erkannten Probleme vermieden oder zumindest in der Auswirkung reduziert werden.
  • Überblick über die Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung stellt allgemein Halbleiterbauelemente und Fertigungstechniken bereit, in denen nicht-Transistorstrukturen, etwa Widerstände, elektronische Sicherungen, und dergleichen auf der Grundlage eines geeigneten Halbleitermaterials, etwa Polysilizium, Silizium/Germanium, und dergleichen hergestellt werden, während gleichzeitig komplexe Metallgateelektrodenstrukturen mit großem ε auf der Grundlage eines Austauschgateverfahrens hergestellt werden. Dazu wird das Halbleitermaterial der nicht Transistorstrukturen zuverlässig beim Freilegen des Halbleitermaterials in den Gateelektrodenstrukturen maskiert, was bewerkstelligt werden kann, indem ein effizientes Maskenmaterial über den nicht-Transistorstrukturen vor dem Ersetzen des Halbleitermaterials in den Gateelektrodenstrukturen bereitgestellt wird. Zu diesem Zweck wird in einigen anschaulichen hierin offenbarten Aspekten ein sehr effizientes Prozessmodul in einer Zwischenphase des Materialabtragungsprozesses zum Freilegen der oberen Oberfläche des Halbleitermaterials in einem konventionellen Austauschgateverfahren angewendet, wobei das Halbleitermaterial der nicht-Transistorstruktur selektiv freigelegt, abgesenkt oder vertieft wird und anschließend wieder aufgefüllt wird, so dass das abgesenkte Halbleitermaterial zuverlässig bei der weiteren Bearbeitung auf der Grundlage eines Austauschgateverfahrens beibehalten wird.
  • In anderen anschaulichen hierin offenbarten Aspekten wird eine geeignete Ätzmaske nach dem Freilegen des Halbleitermaterials in den Gateelektrodenstrukturen und den nicht-Transistorstrukturen vorgesehen, wodurch ein selektives Entfernen des Halbleitermaterials in den Gateelektrodenstrukturen ermöglicht wird. Folglich bieten die hierin offenbarten Prinzipien ein hohes Maß an Kompatibilität zu konventionellen Austauschgateverfahren, während gleichzeitig eine hohe Flexibilität erreicht wird, beispielsweise im Hinblick auf das Einstellen von Widerstandswerten, kritischer nicht-Transistorstrukturen, etwa von Präzisionswiderständen, für das Bereitstellen von Metallsilizidkontaktbereichen, wenn diese erforderlich sind, und dergleichen.
  • Ein anschauliches hierin offenbartes Verfahren betrifft die Herstellung eines Halbleiterbauelements. Das Verfahren umfasst das Bilden einer Maske mit einer Maskenöffnung, die zu einer nicht-Transistorstruktur ausgerichtet ist, wobei die Maske eine Gateelektrodenstruktur abdeckt und wobei die Gateelektrodenstruktur und die nicht-Transistorstruktur ein Halbleitermaterial umfassen und zumindest lateral in einem dielektrischen Zwischenschichtmaterial eingebettet sind. Das Verfahren umfasst ferner das Freilegen einer Oberfläche des Halbleitermaterials selektiv in der nicht-Transistorstruktur in Anwesenheit der Maske. Ferner umfasst das Verfahren das Entfernen eines Teils des freigelegten Halbleitermaterials und das Bilden eines dielektrischen Materials über der Gateelektrodenstruktur und der nicht-Transistorstruktur nach dem Entfernen des Teils des freigelegten Halbleitermaterials. Ferner wird eine Oberfläche des Halbleitermaterials in der Gateelektrodenstruktur freigelegt, während ein Teil der dielektrischen Materialschicht über der nicht-Transistorstruktur beibehalten wird. Des weiteren wird das Halbleitermaterial in der Gateelektrodenstruktur durch zumindest ein metallenthaltendes Elektrodenmaterial ersetzt, während das Halbleitermaterial in der nicht-Transistorstruktur beibehalten wird.
  • Ein noch weiteres anschauliches hierin offenbartes Verfahren betrifft die Herstellung eines Halbleiterbauelements. Das Verfahren umfasst das Bilden einer Gateelektrodenstruktur über einem aktiven Gebiet und einer nicht-Transistorstruktur über eine Isolationsstruktur, wobei die Gateelektrodenstruktur und die nicht-Transistorstruktur ein Halbleitermaterial und ein über dem Halbleitermaterial ausgebildetes dielektrisches Deckmaterial aufweisen. Das Verfahren umfasst ferner das Bilden einer Seitenwandabstandshalterstruktur an Seitenwänden der Gateelektrodenstruktur und der nicht-Transistorstruktur. Ferner wird die dielektrische Deckschicht selektiv in Kontaktbereichen der nicht-Transistorstruktur entfernt, während die dielektrische Deckschicht in der Gateelektrodenstruktur in einem Bereich der nicht-Transistorstruktur beibehalten wird. Das Verfahren umfasst ferner das Bilden von Kontaktbereichen in Drain- und Sourcegebieten des aktiven Gebiets in Anwesenheit der bewahrten dielektrischen Deckschicht. Ferner wird ein dielektrisches Material so hergestellt, dass es lateral die Gateelektrodenstruktur und die nicht-Transistorsstruktur umschließt. Ferner umfasst das Verfahren das Ersetzen des Halbleitermaterials durch zumindest ein metallenthaltendes Elektrodenmaterial selektiv in der Gatelektrodenstruktur, während zumindest ein Teil des Halbleitermaterials in der nicht-Transistorstruktur bewahrt wird.
  • Ein anschauliches hierin offenbartes Halbleiterbauelement umfasst eine Gatelektrodenstruktur eines Transistors, die über einem aktiven Gebiet ausgebildet ist und ein dielektrisches Material mit großem ε und ein Metallelektrodenmaterial aufweist. Das Halbleiterbauelement umfasst ferner eine nicht-Transistorstruktur, die über ein Isolationsgebiet ausgebildet ist und ein Metallsilizidgebiet und ein nicht-silizidiertes siliziumenthaltendes Halbleitermaterial aufweist. Des weiteren umfasst das Halbleiterbauelement eine Kontaktebene mit einem dielektrischen Zwischenschichtmaterial und einem ersten Kontaktelement, das sich zu dem aktiven Gebiet erstreckt, und ein zweites Kontaktelement, das sich zu dem Metallsilizidgebiet der nicht-Transistorstruktur erstreckt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den angefügten Patentansprüchen definiert und gehen deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung hervor, wenn diese mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert wird, in denen:
  • 1a schematisch eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements mit einem Transistor und einer nicht-Transistorstruktur in einer fortgeschrittenen Fertigungsphase zeigt;
  • 1b schematisch das Halbleiterbauelement in einer weiter fortgeschrittenen Fertigungsphase gemäß anschaulicher Ausführungsformen zeigt, in denen ein dielektrisches Zwischenschichtmaterial in Verbindung mit Metallsilizidgebieten in den Transistoren vorgesehen ist;
  • 1c bis 1e schematisch Querschnittsansichten des Halbleiterbauelements in diversen Fertigungsphasen zeigen, beginnend von dem Bauelement, wie es in 1a gezeigt ist, gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen zeigen, in denen Metallsilizidkontaktbereiche in der nicht-Transistorstruktur hergestellt werden;
  • 1f bis 1n schematisch Querschnittsansichten des Halbleiterbauelements während diverser Fertigungsphasen zeigen, wobei ein Austauschgateverfahren in der Gateelektrodenstruktur des Transistors angewendet wird, während ein Teil des Halbleitermaterials in der nicht-Transistorstruktur auf der Grundlage eines zusätzlichen Maskenmaterials bewahrt wird, das nach dem Absenken des Halbleitermaterials in der nicht-Transistorstruktur vorgesehen wird;
  • 1o bis 1p schematisch Querschnittsansichten des Halbleiterbauelements in einer frühen Fertigungsphase zeigen, in der das dielektrische Material mit großem ε in Verbindung mit dem metallenthaltenden Deckmaterial vor dem Bereitstellen des Halbleitermaterials strukturiert wird, wodurch das Anwenden eines modifizierten Austauschgateverfahrens gemäß anschaulicher Ausführungsformen ermöglicht wird;
  • 1q schematisch das Halbleiterbauelement gemäß anschaulicher Ausführungsformen zeigt, in denen der spezifische Widerstand des Halbleitermaterials selektiv auf der Grundlage eines Ionenimplantationsprozesses in einer fortgeschrittenen Fertigungsphase eingestellt wird;
  • 1r bis 1t schematisch Querschnittsansichten des Halbleiterbauelements gemäß noch weiterer anschaulicher Ausführungsformen zeigen, in denen eine Maskenschicht ohne Absenkung des Halbleitermaterials in der nicht-Transistorstruktur vorgesehen wird; und
  • 1u schematisch das Halbleiterbauelement in einer weiter fortgeschrittenen Fertigungsphase zeigt, in der eine Kontaktebene so vorgesehen wird, dass diese mit dem Transistor und der nicht-Transistorstruktur, die einen signifikanten Anteil des anfänglich vorgesehenen Halbleitermaterials aufweist, in Verbindung steht.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug zu den Ausführungsformen beschrieben ist, wie sie in der folgenden detaillierten Beschreibung sowie in den Zeichnungen dargestellt sind, sollte beachtet werden, dass die folgende detaillierte Beschreibung sowie die Zeichnungen nicht mehr beabsichtigen, die vorliegende 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 Halbleiterbauelemente und Fertigungstechniken bereit, in denen komplexe Metallgateelektrodenstrukturen mit großem ε auf der Grundlage von Austauschgateverfahren bereitgestellt werden, wobei gleichzeitig andere nicht Transistorstrukturen, etwa Widerstände, elektronische Sicherungen, und dergleichen auf der Grundlage des Halbleitermaterials hergestellt werden, das als ein Platzhaltermaterial in den Transistoren während des Austauschgateverfahrens dient. Zumindest ein signifikanter Anteil des anfänglichen Halbleitermaterials wird effizient in den nicht-Transistorstruktur bewahrt, indem ein Maskenmaterial effizient über den nicht-Transistorstrukturen hergestellt wird, beispielsweise in einigen anschaulichen Ausführungsformen durch Vertiefen und Absenken des Halbleitermaterials, während in anderen Fällen das Maskenmaterial ohne spezielles Aussparen des Halbleitermaterials aufgebracht wird. Beim Ersetzen des Halbleitermaterials, etwa das Polysiliziummaterials in dem Gateelektrodenstrukturen durch zumindest ein metallenthaltendes Elektrodenmaterial wird folglich eine Modifizierung des Halbleitermaterials in den nicht-Transistorstrukturen, etwa in Widerständen, elektronischen Sicherungen, und dergleichen, effizient unterdrückt, so dass gut etablierte Konzepte und Gestaltungsformen für jegliche nicht-Transistorstrukturen angewendet werden können, während gleichzeitig das Anwenden komplexer Austauschgateverfahren ermöglicht wird. Beispielsweise können gut etablierte geometrische Konzepte und Materialzusammensetzungen, Dotierstoffkonzentrationen und dergleichen für Widerstände, elektronische Sicherungen und dergleichen, eingesetzt werden, wobei diese nicht-Transistorstrukturen über Isolationsstrukturen hergestellt werden, wodurch eine verbesserte thermische Entkopplung von Widerständen und elektronischen Sicherungen von dem Substratmaterial erreicht wird und wodurch auch die parasitäre Kapazität verringert wird. Daher können die hierin offenbarten Konzepte effizient auf SOI-(Halbleiter-auf-Isolator-) und Vollsubstratkonfigurationen angewendet werden, ohne dass eine wesentliche Modifizierung erforderlich ist, wie dies typischerweise in Vorgehensweisen notwendig ist, in denen derartige Strukturen in das aktive Halbleitermaterial eingebaut werden.
  • In einigen anschaulichen hierin offenbarten Ausführungsformen wird das effiziente Abdecken des Halbleitermaterials oder zumindest eines Teils davon in der nicht-Transistorstruktur mit einem hohen Grad an Kompatibilität zu Austauschgateverfahren bewerkstelligt, so dass gut etablierte Konzepte insbesondere im Hinblick auf die komplexe Poliersequenz zum Freilegen des Halbleitermaterials in den Gateelektrodenstrukturen in einer im Wesentlichen nicht-modifzierten Version angewendet werden können, oder eine entsprechende Modifizierung erfordert keine ausgeprägte Prozessneugestaltungen. Ferner wird in einigen anschaulichen Ausführungsformen das Maskieren des Halbleitermaterials in der nicht-Transistorstruktur erreicht, indem eine Vertiefung darin erzeugt wird, die ebenfalls die Möglichkeit bietet, in geeigneter Weise die elektronischen Eigenschaften einzustellen, beispielsweise wenn Präzisionswiderstände hergestellt werden, da die tatsächliche Querschnittsfläche für gegebene laterale Abmessungen effizient eingestellt werden kann, indem die Tiefe der Vertiefung gesteuert wird. In einigen anschaulichen Ausführungsformen, in denen Metallsilizidkontaktbereiche erforderlich sind und diese Silizidkontaktbereiche in einer „späten” Fertigungsphase hergestellt werden, wird der Einbau einer Dotierstoffsorte zum Einstellen des spezifischen Widerstands des Halbleitermaterials auf der Grundlage verbesserter Implantationsbedingungen bewerkstelligt, wobei in einigen Fällen eine Ätzmaske effizient als eine Implantationsmaske verwendet werden kann, wodurch zusätzliche Lithographieprozesse vermieden werden.
  • In noch anderen anschaulichen hierin offenbarten Ausführungsformen werden Kontaktbereiche in den nicht-Transistorstrukturen effizient auf der Grundlage von Metallsilizidmaterial bereitgestellt, das in einer Prozessphase hergestellt wird, in der das Halbleitermaterial in der Gateelektrodenstruktur zuverlässig durch das dielektrische Deckmaterial und die Seitenwandabstandshalterstruktur eingeschlossen ist. Folglich kann eine beliebige gewünschte Metallsilizidkonfiguration selektiv in dem Halbleitermaterial der nicht-Transistorstrukturen hergestellt werden, ohne dass die weitere Bearbeitung gemäß den Austauschgateverfahren negativ beeinflusst wird.
  • Mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen werden nunmehr weitere anschauliche Ausführungsformen detaillierter beschrieben.
  • 1a zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements 100 in einer fortgeschrittenen Fertigungsphase. Wie gezeigt, umfasst das Bauelement 100 ein Substrat 101, über welchem eine Halbleiterschicht 102, etwa eine Siliziumschicht, eine Silzium/Germanium-Schicht, eine Germaniumschicht, und dergleichen ausgebildet ist. Es sollte beachtet werden, dass die Halbleiterschicht 102 in ihrem anfänglichen Zustand ein Halbleitermaterial ist, das geeignet ist, das darin und darüber halbleiterbasierte Schaltungselemente, etwa Transistoren, und dergleichen herzustellen. In gezeigten Fertigungsphase umfasst die Halbleiterschicht 102 mehrere aktive Gebiete, die als Halbleitergebiete zu verstehen sind, die lateral durch geeignete Isolationsstrukturen begrenzt sind. Der Einfachheit halber ist ein einzelnes Gebiet 102a und eine einzelne Isolationsstruktur 102b in 1a gezeigt. Es sollte beachtet werden, dass das Isolationsgebiet 102b nicht notwendiger Weise benachbart zu dem aktiven Gebiet 102a ausgebildet ist, wie dies in 1a gezeigt ist, sondern dass dieses an einer beliebigen Position des Bauelements 100 gemäß den gesamten Entwurfserfordernissen angeordnet sein kann. Das aktive Gebiet 102a ist ein Halbleitermaterial, um darin Drain- und Sourcegebiete 151 eines Transistors 150a zu erzeugen, der ebenfalls eine Gateelektrodenstruktur 130a aufweist, die in der gezeigten Fertigungsphase ein dielektrisches Material 131a, etwa ein konventionelles dielektrisches Material in Form von Siliziumdioxid, Siliziumoxidnitrid, und dergleichen, möglicherweise in Verbindung mit einem dielektrischen Material mit großem ε, abhängig von der gesamten Prozessstrategie, enthält. Ferner umfasst die Gateelektrodenstruktur 130a ein Halbleitermaterial 132, etwa ein Polysiliziummaterial, ein Silizium/Germanium-Material und dergleichen. Ferner kann ein dielektrisches Deckmaterial 132, das beispielsweise Siliziumnitrid und dergleichen umfasst, über dem Halbleitermaterial 132 gebildet sein. Des weiteren ist eine Abstandshalterstruktur 152, die mehrere einzelne Abstandshalterelemente (nicht gezeigt) aufweisen kann, an Seitenwänden der Gateelektrodenstruktur 130a ausgebildet. Es ist zu beachten, dass kritische Abmessungen der Gateelektrodenstruktur 120a, beispielsweise eine Gatelänge, d. h. in 1a die horizontale Erstreckung des Materials 132, auf ungefähr 50 nm und deutlich weniger festgelegt sein können, wenn komplexe Anwendungen betrachtet werden. Wie ferner zuvor angegeben ist und wie dies nachfolgend detaillierter beschrieben ist, können das Material 132, möglicherweise in Verbindung mit dem Material 131 oder einem Teil davon, durch andere geeignete Materialien in einer späteren Fertigungsphase ersetzt werden.
  • Ferner wird eine nicht-Transistorstruktur 130b über dem Isolationsgebiet 102b vorgesehen und wird als ein „elektrodenartige” Schaltungskomponente betrachtet, die gewisse elektronische Eigenschaften im Hinblick auf Leitfähigkeit und dergleichen aufweisen soll. Beispielsweise ist die nicht-Transistorstruktur 130b ein Widerstand auf Halbleiterbasis, der einen genau definierten Widerstandswert erfordert, wie dies auch zuvor erläutert ist. Durch Herstellen der Struktur 130b auf oder über dem Isolationsgebiet 102b kann die parasitäre Kapazität verringert werden, beispielsweise im Vergleich zu Vorgehensweisen, in denen ein Widerstand in einem Teil der Halbleiterschicht 102 hergestellt wird, wie dies auch zuvor erläutert ist. Die Struktur 130b besitzt im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie die Gateelektrodenstruktur 130a, d. h. im Hinblick auf die Materialzusammensetzung, während laterale Abmessungen der Struktur 130b gemäß den elektronischen Eigenschaften ausgewählt sind, die für die Komponente 130b erforderlich sind. Wie zuvor angegeben ist, sind für Polysilizium oder Silizium/Germanium geeignete Gestaltungsformen und ausreichend Fachwissen vorhanden, um genaue Widerstände und dergleichen herzustellen. In anderen Fällen repräsentiert die Struktur 130b eine elektronische Sicherung. Es ist gut bekannt, dass in komplexen Anwendungen mehrere unterschiedliche Schaltungsbereiche in den gleichen Halbleiterchip integriert werden, wodurch das Zusammenwirken der unterschiedlichen Schaltungsbereiche erforderlich ist, die sich in der Arbeitsgeschwindigkeit und dergleichen unterscheiden können. Des weiteren kann sich das Verhalten gewisser Schaltungskomponenten im Laufe der Zeit ändern und kann daher eine Neueinstellung in regelmäßiger Weise oder auf Verlangen erforderlich machen. In ähnlicher Weise können prozessabhängige Schwankungen in einer fortgeschrittenen Fertigungsphase kompensiert werden, wobei häufig sogenannte elektronische Sicherungen eingesetzt werden, die einmal programmierbare Schaltungselemente repräsentieren, die somit eine zuverlässige Auswahl einer oder mehrerer Schaltungskonfigurationen ermöglichen, die durch einen Satz an elektronischen Sicherungen festgelegt sind. Typischerweise beruht das Programmieren auf speziell definierten elektronischen Eigenschaften in der elektronischen Sicherung derart, dass ein gut definierter permanent gut leitender Zustand auf der Grundlage der Verwendung irrverisibler Modifizierungen in dem Material der elektronischen Sicherung eingerichtet wird, indem ein starker Programmierstrompuls angelegt wird. Zu diesem Zweck wurden elektronische Polysiliziumsicherungen erfolgreich in Halbleiterbauelementen verwendet, was jedoch nicht mehr mit konventionellen Austauschgateverfahren kompatibel sind, wie sie zuvor beschrieben sind.
  • Das in 1a gezeigte Halbleiterbauelement 100 kann auf der Grundlage einer beliebigen geeigneten Prozesstechnik hergestellt werden. Beispielsweise wird das aktive Gebiet 102a hergestellt, indem Gräben in der Halbleiterschicht 102 erzeugt werden und indem die Gräben mit einem geeigneten isolierenden Material aufgefüllt werden, wodurch die Isolationsstrukturen und auch das Isolationsgebiet 102b erzeugt werden, wobei auch gleichzeitig das aktive Gebiet 102a lateral begrenzt wird. Vor oder nach dem Herstellen der Isolationsstrukturen werden geeignete Dotierstoffsorten in das aktive Gebiet 102a eingebracht, um damit die grundlegenden Transistoreigenschaften festzulegen. Als nächstes wird das dielektrische Material 131 hergestellt, beispielsweise durch Abscheidung, Oxidation, und dergleichen, wenn ein konventionelles dielektrisches Material vorzusehen ist. In anderen Fällen wird zusätzlich zum Bereitstellen eines konventionellen dielektrischen Materials auch ein dielektrisches Material mit großem ε mit einem metallenthaltenden Deckmaterial vorgesehen, wie dies nachfolgend detaillierter beschrieben ist. Daraufhin wir das Halbleitermaterial 132 aufgebracht, woran sich das Abscheiden eines oder mehrerer zusätzlicher Materialien anschließt, um das dielektrische Deckmaterial 133 zu erzeugen, wobei typischerweise das Material 133 im Wesentlichen aus Siliziumnitrid aufgebaut ist. Ferner können auch andere Materialien, etwa Hartmaskenmaterialien, antireflektierende Beschichtungs-(ARC) Materialien und dergleichen aufgebracht und nachfolgend auf der Grundlage komplexer Lithographie- und Ätztechniken strukturiert werden. Während des Strukturierungsprozesses werden die Gateelektrodenstruktur 130a und die nicht-Transistorstruktur 130b mit den gewünschten lateralen Abmessungen bereitgestellt, wobei die Höhe dieser Strukturen durch die Schichtdicke der zuvor aufgebrachten Materialien 132, 133 bestimmt ist. In einigen anschaulichen Ausführungsformen wird die Dicke des Materials 132 so festgelegt, dass sie mit der weiteren Bearbeitung, etwa im Hinblick auf die Ionenblockierwirkung, verträglich ist, wenn die Drain- und Sourcegebiete 151 durch Ionenimplantation erzeugt werden, in denen die Gateelektrodenstruktur 130a als eine Implantationsmaske dient, um einen unerwünschten Einbau der Dotierstoffsorte in ein Kanalgebiet des Transistors 150a zu unterdrücken. Andererseits wird die Dicke oder die Höhe des Materials 132 geeignet in der Struktur 130b in einer späteren Fertigungsphase angepasst, wenn die anfängliche Höhe mit dem gewünschten elektronischen Gesamtverhalten der Struktur 130b nicht verträglich ist. Es sollte beachtet werden, dass der grundlegende spezifische Widerstand des Materials 132 auf der Grundlage von Ionenimplantation eingestellt werden kann, beispielsweise vor dem Strukturieren des Materials 132, was mittels eines nicht-maskierten Implantationsprozesses bewerkstelligt werden kann, wenn im Prinzip der gleiche Widerstand jeglichen nicht-Widerstandsstrukturen erforderlich ist, während in anderen Fällen, eine Sequenz aus maskierten Implantationsschritten angewendet werden kann, wenn unterschiedliche Widerstandswerte in den diversen nicht-Transistorstrukturen zu verwenden sind. In anderen Fällen wird das Material 132 mit einer gewissen Konzentration einer Dotierstoffsorte beim Abscheiden des Materials 132 versehen. In anderen anschaulichen Ausführungsformen wird die Einstellung des spezifischen Widerstandswertes der Strukturen 130b in einer späteren Fertigungsphase bewerkstelligt, wodurch eine bessere Gleichmäßigkeit erreicht wird, wenn die Strukturen 130a, 130b strukturiert werden, da das Ätzverhalten des Materials 132 über das gesamte Bauteil 100 hinweg im Wesentlichen identisch ist.
  • Bei Bedarf können zusätzliche Mechanismen eingerichtet werden, beispielsweise durch Einbau eines verformungsinduzierenden Halbleitermaterials in zumindest einige Transistorelemente, um damit das Gesamtverhalten dieser Transistoren weiter zu verbessern. Als nächstes wird die Abstandshalterstruktur 152 in Verbindung mit dazwischen liegenden Implantationsschritten hergestellt, um damit das Dotierstoffprofil für die Drian- und Sourcegebiete 151 einzustellen. In ähnlicher Weise wird die Abstandshalterstruktur 152 auch an Seitenwänden der Struktur 130b erzeugt.
  • 1b zeigt schematisch das Bauelement 100 in einer weiter fortgeschrittenen Fertigungsphase gemäß einigen anschaulichen Ausführungsformen. Wie gezeigt, wird in einigen Vorgehensweisen ein Metallsilizidmaterial 153 in den Drain- und Sourcegebieten 151 hergestellt, deren Dotierstoffprofil auf der Grundlage eines geeigneten Ausheizprozesses eingestellt wurde. In der gezeigten Ausführungsform ist ein Metallsilizid in der Struktur 130b nicht ausgebildet, wenn dies für die weitere Bearbeitung des Bauelements 100 als geeignet erachtet wird. In anderen Fällen, wie dies nachfolgend beschrieben ist, sind geeignete Kontaktbereiche auf der Grundlage von Metallsilizid auch in der Struktur 130b abhängig von der gesamten Prozessstrategie hergestellt. In noch anderen anschaulichen Ausführungsformen wird die weitere Bearbeitung auf der Grundlage der Konfiguration fortgesetzt, wie sie in 1a gezeigt ist, ohne dass ein Metallsilizid hergestellt ist, wenn beispielsweise zusätzliche Hochtemperaturprozesse in einer späteren Fertigungsphase erforderlich sind. In diesem Falle kann das Metallsilizid nach jeglichen Hochtemperaturprozessen hergestellt werden, indem Kontaktöffnungen erzeugt und lokal freiliegende Bereiche der Drain- und Sourcegebiete 151 (nicht gezeigt) silizidiert werden. Ferner wird eine Kontaktebene 140 oder zumindest ein Teil davon vorgesehen, beispielsweise in Form eines beliebigen geeigneten dielektrischen Materials, etwa als ein Siliziumnitridmaterial 141, ein Siliziumdioxidmaterial 142, und dergleichen. Das dielektrische Material der Kontaktebene 140 kann auf der Grundlage gut etablierter Prozesstechniken bereitgestellt werden, etwa durch plasmaunterstützte CVD, subatmosphärische CVD, CVD mit hoch dichtem Plasma, und dergleichen. Nach dem Abscheiden der Materialien 141, 142 wird ein Materialabtragungsprozess 108 ausgeführt, der gemäß einigen anschaulichen Ausführungsformen einen Polierprozess auf der Grundlage gut etablierter Rezepte umfasst, in denen vorzugsweise das Material der Schicht 142 abgetragen wird. Beispielsweise sind effiziente CMP-Rezepte zum Polieren von Siliziumdioxidmaterial verfügbar, wobei Prozessparameter und die Schleifmittelzusammensetzung typischerweise so ausgewählt sind, dass ein gewisser Grad an Selektivität in Bezug auf beispielsweise Siliziumnitrid erreicht wird, das in Form der Schicht 141 vorgesehen sein kann. Während des Polierprozesses 108 wird somit die anfängliche Oberflächentopographie zunehmend geglättet, wobei schließlich die obere Fläche der Schicht 141 freigelegt wird, die somit als Material für das effiziente Steuern des Abtragungsprozesses 108 verwendet werden kann. In einer abschließenden Phase des Prozesses 108 wird auch das Material 141 den gewissen Grade abgetragen, so dass das Material 132 weiterhin von zumindest der dielektrischen Deckschicht 133 möglicherweise in Verbindung mit einem Teil der Materialschicht 141 abgedeckt bleibt.
  • 1c zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 100 gemäß anschaulicher Ausführungsformen, in denen Kontaktbereiche auf der Grundlage von Metallsilizid in der nicht-Transistorstruktur 130b zusammen mit Metallsilizid in den Drain- und Sourcegebieten 151 vorgesehen sind. Dazu wird eine Ätzmaske 103 vorgesehen, beispielsweise in Form einer Lackmaske, die geeignete Öffnungen so aufweist, dass jeweilige Bereiche der Struktur 130b, etwa Endbereiche davon, freigelegt sind. Dazu können geeignete Lithographietechniken angewendet werden.
  • 1d zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 100, wenn es der Einwirkung einer reaktiven Ätzumgebung 104 unterliegt, die auf der Grundlage plasmaunterstützter Ätzrezepte eingerichtet wird, um damit Material der dielektrischen Deckschicht 133 in der Struktur 130b zu entfernen. Zu diesem Zweck sind gut etablierte selektive Ätzchemien verfügbar, um beispielsweise Siliziumnitridmaterial selektiv in Bezug auf beispielsweise Siliziumdioxid, Silizium und dergleichen zu entfernen. Beispielsweise führen einige plasmaunterstützte Ätzrezepte zum Entfernen von Siliziumnitridmaterial zu einer Modifizierung von Siliziummaterial, wodurch ein Siliziumdioxidmaterial erzeugt wird, das dann wiederum als ein sehr effizientes Ätzstoppmaterial wirkt. Folglich können während des Ätzprozesses 104 freiliegende Bereiche der Schicht 133 effizient abgetragen werden, wodurch Kontaktbereiche 134 freigelegt werden, ohne dass darin unnötig Siliziummaterial verbraucht wird.
  • 1e zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 100 in einer weiter fortgeschrittenen Fertigungsphase, in der das Metallsilizid 153 in den Drain- und Sourcegebieten 151 hergestellt ist, wobei auch das Metallsilizid 153 in den Kontaktbereichen 134 in der Struktur 130b ausgebildet ist. Dazu wird ein geeigneter Silizidierungsprozess nach dem Entfernen der Ätzmaske 104 (siehe 1c) angewendet. Ferner wird, wie gezeigt ist, ein effiziente Silizidierung bewerkstelligt auf Grund der Verringerung der Höhe der Abstandshalterstruktur in der Komponente 130b, wie dies durch 152r angedeutet ist, wobei dies als Folge des vorhergehenden Ätzprozesses 104 erreicht wird (siehe 1d).
  • Wenn folglich effiziente Kontaktbereiche, etwa die Bereiche 134, in dieser Fertigungsphase erforderlich sind, ermöglicht die Prozesssequenz, wie sie zuvor mit Bezug zu den 1c bis 1e beschrieben ist, effiziente Prozesse mit einem hohen Grad an Kompatibilität zu konventionellen Austauschgateverfahren. Die weitere Bearbeitung kann fortgesetzt werden, wie dies nachfolgend mit Bezug zu der 1f beschrieben ist, während in anderen Fällen die Bearbeitung weitergeht, wie dies in der Beschreibung mit Bezug zu 1s angegeben ist.
  • 1f zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 100 in einer weiter fortgeschrittenen Fertigungsphase, wobei zu beachten ist, dass das Bauelement 100 einen geeigneten Aufbau im Hinblick auf Kontaktbereiche in der Struktur 130b besitzt. Der Einfachheit halber ist eine Konfiguration, wie sie in 1f dargestellt ist, gezeigt, die auf der Grundlage einer Prozesssequenz erhalten wird, wie sie zuvor mit Bezug zu den 1a und b erläutert ist. In anderen Fällen besitzen jedoch Endbereiche der Struktur 130b oder andere Kontaktbereiche der Struktur 130b (in 1f nicht gezeigt) die Metallsilizidkontaktbereiche 134 (siehe 1e).
  • Wie gezeigt, umfasst das Bauelement 100 eine Ätzmaske 105 mit einer Maskenöffnung 105b, die zu der Struktur 120b ausgerichtet ist, während der Transistor 150a von der Maske 105 bedeckt ist. Es sollte beachtet werden, dass die Öffnung 105b zu der Struktur 130b in dem Sinne ausgerichtet ist, dass zumindest ein gewünschter Bereich der Struktur 130b durch die Maskenöffnung 105 freigelegt ist, wobei in der gezeigten Ausführungsform die Maskenöffnung 105b sich über die gesamte laterale Abmessung der Struktur 130b erstreckt. Die Ätzmaske 105 kann in Form eines Lackmaterials, eines Polymermaterials und dergleichen vorgesehen werden, das auf der Grundlage geeigneter Lithographietechniken strukturiert werden kann.
  • 1g zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 100, wobei ein Ätzprozess 106, in welchem eine geeignete Ätzchemie angewendet wird, selektiv den freiliegenden Bereich der dielektrischen Deckschicht 133 entfernt. Wie zuvor erläutert ist, ist eine Vielzahl an sehr selektiven Ätzrezepten verfügbar, um Siliziumnitridmaterial zu entfernen, wobei diese Rezepte effiziente während des Prozesses 106 angewendet werden können. Es sollte beachtet werden, dass ein anderes Ätzrezept anwendbar ist, wenn das Material 133 aus einer anderen Materialsorte aufgebaut ist. In der gezeigten Ausführungsform wird der Ätzprozess 106 somit als ein Ätzprozess mit einem hohen Grad an Selektivität in Bezug auf Siliziummaterial und Siliziumdioxidmaterial ausgeführt. Wie zuvor mit Bezug zu 1b erläutert ist, sind plasmaunterstützte Ätzrezepte verfügbar, die ein selbstbegrenzendes Abtragungsverhalten unter Bezug auf das Siliziummaterial besitzen, wodurch ein gut gesteuerter Abtrag des Materials 133 möglich ist.
  • 1h zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 100 nach dem Ätzprozess 106 aus 1g. Folglich ist eine Oberfläche 132s des Halbleitermaterials 132 freigelegt, was bei Bedarf einen Ätzprozess zum Entfernen von Siliziumdioxidmaterial beinhalten kann, das sich in dem vorhergehenden selektiven Ätzprozess gebildet hat. Die freiliegenden Bereich der Materialien 152 und 141 in der Struktur 130b können während des vorhergehenden Ätzprozesses entfernt worden sein, wenn diese aus einem Material mit im Wesentlichen dem gleichen Ätzverhalten wie das dielektrische Deckmaterial 133 aufgebaut sind.
  • 1i zeigt schematisch das Bauelement 100, wenn es einem weiteren Ätzprozess 107 unterliegt, in welchem ein Teil des Halbleitermaterials 132 so entfernt wird, dass eine Vertiefung oder Aussparung 132r darin erzeugt wird. Die Vertiefung 132r erzeugt eine geringere Höhe des verbleibenden Teils des Materials 132 in Bezug auf die Höhe des Materials 132 in der Gateelektrodenstruktur 130a während der weiteren Bearbeitung und kann somit effizient zum Einstellen der elektronischen Eigenschaften der Struktur 130b verwendet werden. D. h., durch Auswählen einer gewissen Tiefe der Vertiefung 132r kann die wirksame Querschnittsfläche der Struktur 130b für ansonsten vorgegebene laterale Abmessungen, d. h. Länge und Breite, festgelegt werden. Beispielsweise besitzt die Vertiefung 132r eine Tiefe von ungefähr 10 nm bis 40 nm, wobei dies von der gewünschten endgültigen Leitfähigkeit der Struktur 130b abhängt. Es sollte jedoch beachtet werden, dass auch ein anderer Grad an Absenkung eingestellt werden kann, wenn dies für die weitere Bearbeitung als geeignet erachtet wird. Die Absenkung des Materials 132 kann auf der Grundlage geeigneter Ätzrezepte bewerkstelligt werden, beispielsweise unter Anwendung von anspruchsvollen plasmaunterstützten Ätzprozessen, wobei effiziente Prozessparametereinstellungen für Siliziumätzstrategien verfügbar sind, in denen die Gateelektrodenstrukturen, etwa die Gateelektrodenstruktur 103a mit einem hohen Grad an Selektivität beispielsweise unter Bezug auf Siliziumdioxid und dergleichen geätzt werden. Es können andere Rezepte ebenfalls angewendet werden, beispielsweise wird in einer Vielzahl von Fertigungsstrategien Siliziummaterial in einer gut steuerbaren Weise abgesenkt bzw. abgetragen, um etwa ein verformungsinduzierendes Halbleiterlegierungsmaterial in aktive Gebiete einzubauen, und dergleichen, um derartige Rezepte ebenfalls für diesen Zweck verwendet werden. In ähnlicher Weise werden häufig abgesenkte Drain- und Sourcekonfigurationen angewendet, in denen das Halbleitermaterial der Drain- und Sourcegebiete zu einem gewissen gut gesteuerten Grade auf der Grundlage plasmaunterstützter oder nasschemischer Ätzrezepte abgetragen wird. Somit kann durch geeignetes Festlegen einer Ätzrate für den Prozess 107 im Voraus der Grad an Vertiefung des Materials 132 mit hoher Genauigkeit eingestellt werden. Folglich können auch die elektronischen Eigenschaften der Struktur 130b auf der Grundlage de anfänglichen Höhe des Materials 132 und den Eigenschaften des Ätzprozesses 107 eingestellt werden, wobei jeder dieser Prozesse mit einem hohen Grade an Genauigkeit steuerbar ist.
  • 1j zeigt schematisch das Bauelement 100 mit einem dielektrischen Material, das über dem Transistor 150a und der Struktur 130b ausgebildet ist, wodurch die Aussparung bzw. Vertiefung 132r wieder aufgefüllt wird. In der gezeigten Ausführungsform ist das dielektrische Material in Form einer ersten Materialschicht 143, die die gewünschte Integrität des verbleibenden Materials 132 in der Struktur 130b während der weiteren Bearbeitung sicherstellt, vorgesehen. Beispielsweise wird die Materialschicht 143 in Form eines Siliziumnitridmaterials vorgesehen, wodurch ein hoher Grad an Steuerbarkeit während der weiteren Bearbeitung erreicht wird, da das Material 143 ein unterschiedliches Abtragungsverhalten im Vergleich zu dem Material 142 besitzt, das typischerweise in Form eines Siliziumdioxidmaterials vorgesehen ist. Es sollte jedoch beachtet werden, dass andere Materialien ebenfalls verwendet werden können, etwa amorpher Kohlenstoff und dergleichen. Ferner ist in der gezeigten Ausführungsform ein optionales Material 144 vorgesehen, beispielsweise in Form von Siliziumdioxid und dergleichen, wodurch eine bessere Oberflächentopographie vor dem Ausführen des nachfolgenden Materialabtragungsprozesses erreicht wird. Somit kann das Material 143 möglicherweise in Verbindung mit dem Material 144 zuverlässig die Vertiefung 132r auffüllen und kann sich über das Material 142 hinaus erstrecken. Folglich besitzt das Material 132 eine ausreichend reduzierte Höhe in der Struktur 130b im Vergleich zu dem Material 132 in der Gateelektrodenstruktur 120a. Es sollte beachtet werden, dass eine beliebige geeignete Abscheidetechnik angewendet werden kann, um das Material 143 möglicherweise in Verbindung mit dem Material 144 aufzubringen. Als nächstes wird ein Materialabtragungsprozess angewendet, beispielsweise in Form eines CMP-Prozesses, der auf der Grundlage eines nicht-selektiven Prozessrezepts ausgeführt wird, um damit die Materialien 144, 143 abzutragen, wobei das Freilegen ausgedehnter Siliziumdioxidbereiche, d. h. der Oberflächenbereiche des Materials 142, effizient als ein Indikator verwendet wird, um den entsprechenden Abtragungsprozess zu steuern.
  • 1k zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 100 nach der zuvor beschriebenen Prozesssequenz. Somit befindet sich das Bauelement 100 in einer ähnlichen Prozessphase, wie sie in 1b gezeigt ist, jedoch mit einem abgesenkten Material 132 in der Struktur 130b, wodurch ein dielektrisches Füllmaterial, d. h. das Material 143, bereitgestellt wird, das eine größere Dicke im Vergleich zu dem dielektrischen Deckmaterial 133 in der Gateelektrodenstruktur 130a besitzt.
  • 1l zeigt schematisch das Bauelement 100, wenn es einem weiteren Abtragungsprozess 109, etwa einem CMP-Prozess, unterliegt, in welchem die dielektrische Deckschicht 133 (siehe 1k) der Gateelektrodenstruktur 130 entfernt ist, wodurch ebenfalls ein Teil des Materials 143 (siehe 1k) in der Struktur 130b abgetragen wird. Der Abtragungsprozess 109 kann auf der Grundlage eines entsprechenden Polierrezepts ausgeführt werden, wie es typischerweise auch in konventionellen Austauschgateverfahren angewendet wird, wodurch ein hoher Grad an Kompatibilität zu diesen Prozesstechniken beibehalten wird. Daher wird die Oberfläche 132s des Materials 132 in der Gateelektrodenstruktur 130a zuverlässig freigelegt, während das Material 132 in der Struktur 130b auf Grund eines verbleibenden Teils 143r des Materials 143 (siehe 1k) auf Grund der abgegrenzten Konfiguration in der Struktur 130b zuverlässig beibehalten wird, wie dies auch zuvor erläutert ist. Während des Prozesses 109 und während der weiteren Bearbeitung des Bauelements 100 können somit bei Bedarf gut etablierte Prozessstrategien angewendet werden. Beispielsweise wird das freiliegende Material 132 auf der Grundlage nasschemischer Ätztechniken entfernt, wobei beispielsweise TMAH (Tetramethylammoniumhydroxid) und dergleichen angewendet werden, während andererseits das Material 143r die Integrität des Materials 132 bewahrt. Das dielektrische Material 131 kann als ein effizientes Ätzstoppmaterial dienen und kann ebenfalls zumindest teilweise bei Bedarf entfernt werden. Als nächstes wird ein geeignetes metallenthaltendes Material oder Materialien in die Gateelektrodenstruktur 130a eingefüllt, wodurch das Material 132 zumindest durch ein metallenthaltendes Elektrodenmaterial ersetzt wird. In einigen anschaulichen Ausführungsformen wird nach dem entfernen des Materials 132 und des Materials 131 oder eines Teils davon ein dielektrisches Material mit großem ε abgeschieden, was als ein dielektrisches Material mit einer Dielektrizitätskonstante von 10,0 oder größer zu verstehen ist, etwa in Form von Hafniumoxid, Hafniumsiliziumoxid, Zirkonoxid, und dergleichen, um ein effizientes Gatedielektrikumsmaterial bereitzustellen.
  • 1m zeigt schematisch das Bauelement 100 in einer weiter fortgeschrittenen Fertigungsphase. Wie gezeigt, umfasst die Gateelektrodenstruktur 130a ein dielektrisches Material mit großem ε 135, möglicherweise in Verbindung mit einem weiteren dielektrischen Material 137, das das dielektrische Material 131 oder einen Teil davon repräsentieren kann, oder dass hergestellt wurde, nachdem im Wesentlichen das Material 131 vollständig entfernt wurde (siehe 1a). In anderen Fällen wird das dielektrische Material mit großem ε 135 direkt auf einem Halbleitermaterial des aktiven Gebiets 102a hergestellt, wenn dies als geeignet erachtet wird. Ferner wird ein metallenthaltendes Elektrodenmaterial 136 so vorgesehen, dass die gewünschten elektronischen Eigenschaften erreicht werden. D. h., das Material 136 besitzt eine geeignete Austrittsarbeit, um damit in geeigneter Weise die Schwellwertspannung des Transistors 150a einzustellen, und das Material kann ebenfalls eine hohe gewünschte Leitfähigkeit der Gateelektrodenstruktur 130a hervorrufen. Dazu können zwei oder mehr unterschiedliche Metallsorten in dem Material 136 vorgesehen werden, beispielsweise in Form von Lanthanum, Aluminium, Titan, Tantal und dergleichen, wobei dies von den gesamten Bauteil- und Prozessanforderungen abhängt. Die Materialien 135 und 136, möglicherweise in Verbindung mit dem Material 137, können auf der Grundlage gut etablierter Prozesstechniken hergestellt werden. Beispielswiese wird das Material 135 durch CVD-artige Abscheideprozesse aufgebracht, woran sich das Abscheiden des einen oder der mehreren Materialien 136 auf der Grundlage von Sputter-Abscheidung, CVD, elektrochemische Abscheidung, und dergleichen anschließt. Daraufhin wir überschüssiges Material abgetragen, beispielsweise durch einen CMP-Prozess, wobei bei Bedarf das Material 143r von dem Halbleitermaterial 132 der nicht-Transistorstruktur 130b abgetragen wird. In anderen Fällen, wie dies beispielsweise in 1m gezeigt ist, wird ein Teil des Materials 143 beibehalten und dient somit als ein Teil eines dielektrischen Materials der Kontaktebene 140 während der weiteren Bearbeitung.
  • Auf der Grundlage der in 1m gezeigten Bauteilkonfiguration wird die weitere Bearbeitung fortgesetzt, indem ein weiteres dielektrisches Material aufgebracht wird, beispielsweise in Form von Siliziumdioxid und dergleichen, und in dem das neu abgeschiedene Material in Verbindung mit den Materialien der Kontaktebene 140 strukturiert wird, wie dies in 1m gezeigt ist, um damit Kontaktöffnungen darin zu erzeugen, so dass eine Verbindung zu dem Transistor 150a und der Struktur 130b hergestellt wird. Dazu wird eine beliebige geeignete Kontaktprozessstrategie angewendet.
  • Mit Bezug zu den 1n bis 1p werden nunmehr weitere anschauliche Ausführungsformen beschrieben, in denen ein dielektrisches Material mit großem ε in Verbindung mit einem metallenthaltenden Deckmaterial in einer frühen Fertigungsphase vorgesehen wird, während das eigentliche gut leitende Elektrodenmetall möglicherweise in Verbindung mit Austrittsarbeitsmetallen in einer späteren Fertigungsphase gemäß einem Austauschgateverfahren aufgebracht wird.
  • 1n zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 100 in einer frühen Fertigungsphase, in der ein dielektrisches Material 131, beispielsweise aufgebaut aus einem konventionellen dünnen dielektrischen Material, etwa Siliziumdioxid, Siliziumoxinitrid, in Verbindung mit einem dielektrischen Material 138 mit großem ε, etwa in Form von Hafniumoxid, und dergleichen, vorgesehen ist. Des weiteren ist ein metallenthaltendes Deckmaterial 139, etwa ein Titannitridmaterial und dergleichen, so vorgesehen, dass das empfindliche Material mit großem ε 138 eingeschlossen ist. Des weiteren ist eine Ätzmaske 110 so vorgesehen, dass das aktive Gebiet 102a abgedeckt ist, während das Material 139 über zumindest einem Teil der Isolationsstruktur 102b frei liegt. Die Materialien 131, 138 und 139 können auf der Grundlage einer beliebigen geeigneten Prozesstechnik bereitgestellt werden. Nach dem Vorsehen der Ätzmaske 110 wird ein geeignetes Ätzrezept angewendet, so dass zumindest das Material 139 abgetragen wird, das eine deutlich höhere Leitfähigkeit im Vergleich zu einem Halbleitermaterial besitzt, was in unerwünschter Weise die gesamten elektronischen Eigenschaften einer nicht-Transistorstruktur, etwa eines Widerstands oder einer elektronischen Sicherung, beeinflussen würde. Beispielsweise ist eine Vielzahl an nasschemischen Ätzrezepten verfügbar, um Titannitrid, Tantalnitrid und dergleichen zu ätzen.
  • 1o zeigt schematisch das Bauelement 100 in einer weiter fortgeschrittenen Fertigungsphase, in der das Halbleitermaterial 132 über dem aktiven Gebiet 102a und der Isolationsstruktur 102b vorgesehen ist. Beim Abscheiden des Materials 132 kann auch die grundlegende Leitfähigkeit eingestellt werden, indem eine spezielle Konzentration eines Dotiermittels eingebaut wird, während in anderen Fällen, wie dies gezeigt ist, ein Implantationsprozess 111 so ausgeführt wird, dass eine gewünschte Art und Konzentration einer Dotierstoffsorte eingeführt wird. Wie gezeigt, kann der Implantationsprozess 111 als ein maskierter Implantationsprozess ausgeführt werden, indem beispielsweise eine Lackmaske 112 so verwendet wird, dass der Einbau der Dotierstoffsorte auf gewisse Bauteilbereiche beschränkt wird.
  • 1p zeigt schematisch das Bauelement 100 in einer weiter fortgeschrittenen Fertigungsphase, d. h. nach dem Strukturieren der Gateelektrodenstruktur 130a und der nicht-Transistorstruktur 130b, die zumindest die metallenthaltende Deckschicht 139 nicht aufweist. Im Hinblick auf Strukturierungsstrategien zur Herstellung der Strukturen 130a, 130b sei auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen verwiesen. Somit kann die weitere Bearbeitung fortgesetzt werden mittels einer Prozesstechnik, wie dies auch zuvor beschrieben ist, oder wie dies nachfolgend beschrieben ist, wobei das Ersetzen des Materials 132 in der Gateelektrodenstruktur 130a das Vorsehen von metallenthaltenden Materialien beinhaltet, ohne dass das Vorsehen eines dielektrischen Materials mit großem ε erforderlich ist.
  • 1q zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 100 gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen, in denen die elektronischen Eigenschaften der Struktur 130b auf der Grundlage eines zusätzlichen Implantationsprozesses 112 eingestellt werden, der nach dem Freilegen zumindest des Materials 132 in der Struktur 130b ausgeführt wird. Beispielsweise ist die Ätzmaske 105 noch weiterhin vorhanden während des Implantationsprozesses 115, wodurch ein unerwünschtes Eindringen in den Transistor 150a verhindert wird. In anderen Fällen wird die Maske 105 entfernt, wobei die geringere Höhe der Struktur 120b in dieser Prozessphase den Einbau einer Dotierstoffsorte bis hinab zu einer gewünschten Tiefe ermöglicht, wobei ein Eindringen in das aktive Gebiet 102a auf Grund der größeren Höhe der Gateelektrodenstruktur 120a im Vergleich zu der Struktur 130b verhindert wird. In anderen Fallen wird der Implantationsprozess 115 nach dem Erzeugen der Vertiefung 122r ausgeführt, wodurch somit für noch größere Prozesstoleranzen gesorgt wird, wenn eine entsprechende Implantationsmaske nicht vorgesehen wird, da in diesem Falle die wirksame Höhe der Struktur 130b im Vergleich zu der Höhe der Gateelektrodenstruktur 130b verringert wird.
  • Es sollte beachtet werden, dass Metallsilizidgebiete ggf. in den Drain- und Sourcegebieten 151 gemäß einigen anschaulichen Ausführungsformen noch nicht hergestellt sind, während in anderen Fällen eine Prozessstrategie angewendet wird, wie sie zuvor beschrieben ist. Nach dem Implantationsprozess 115 kann ein weiterer Ausheizprozess ausgeführt werden, um die Dotiermittel in der Struktur 130b zu aktivieren und auch um eine bessere Kristallstruktur zu erzeugen, wodurch ebenfalls das gesamte Dotierstoffprofil der Drain- und Sourcegebiete 151 verbessert wird. Daraufhin geht die Bearbeitung weiter, wie dies zuvor beschrieben ist.
  • 1r zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 100 gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen, in denen das Zwischenprozessmodul zum Absenken des Materials 132 in der Struktur 130b, wie dies zuvor beschrieben ist, weggelassen wird und das Material 132 in der Gateelektrodenstruktur 120a und in der Struktur 120b gemeinsam auf der Grundlage des Abtragungsprozesses 109 freigelegt wird, wie er auch zuvor beschrieben ist. Wie gezeigt, ist in der Struktur 130b ein gut leitender Kontaktbereich 134 ggf. eingebaut, der das Metallsilizid 153 enthält, wie dies auch zuvor mit Bezug zu den 1c bis 1e beschrieben ist. Nach dem Freilegen der Oberfläche 132s wird die Bearbeitung fortgesetzt, indem ein geeignetes Maskenmaterial, etwa ein Siliziumnitridmaterial, ein Siliziumdioxidmaterial und dergleichen, abgeschieden wird, das dann geeignet so strukturiert wird, dass die Struktur 130b abgedeckt wird.
  • 1s zeigt schematisch das Bauelement 100 mit einer Ätzmaske 145, die über der Struktur 130b ausgebildet ist. Andererseits unterliegt das freiliegende Material 132 der Gateelektrodenstruktur 130a einem Ätzprozess 113, der auf der Grundlage eines geeigneten Ätzrezepts ausgeführt wird, wie dies auch zuvor erläutert ist. Folglich kann die Integrität des Materials 132 in der Struktur 120b zuverlässig bewahrt werden.
  • 1t zeigt schematisch das Bauelement 100 in einer weiter fortgeschrittenen Fertigungsphase, in der die Gateelektrodenstruktur 130a geeignete Materialien aufweist, etwa das dielektrische Material mit großem ε 135 in Verbindung mit einem oder mehreren metallenthaltenden Materialien, um die elektronischen Eigenschaften der Gateelektrodenstruktur 130a einzustellen. Ferner ist in der gezeigten Ausführungsform das Material 132 in der Struktur 130b weiterhin durch einen Teil des Materials 145 (siehe 1s) abgedeckt, wie dies durch 145r angegeben ist. In anderen anschaulichen Ausführungsformen (nicht gezeigt) wird das Material 145 vollständig in der vorhergehenden Prozessphase entfernt. D. h., beim Entfernen von überschüssigen Material der Materialien 135 und 136 kann auch der verbleibende Teil 145r entfernt werden, um das Material 132 freizulegen.
  • 1u zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 100 in einer weiter fortgeschrittenen Fertigungsphase. Wie gezeigt, umfasst die Kontaktebene 140 des Bauelements 100 ein weiteres dielektrisches Material 146, etwa ein Siliziumdioxidmaterial, ein Siliziumnitridmaterial, oder ein anderes geeignetes dielektrisches Material, wobei die Kontaktebene 140 auch den Bereich 145r und/oder den Bereich 143r aufweisen kann, oder wobei diese Bereiche während der vorhergehenden Prozesssequenz entfernt wurden, wie dies auch zuvor erläutert ist. Ferner sind Kontaktelemente 147a in der Kontaktebene 140 so vorgesehen, dass sie eine Verbindung zu dem Transistor 150a herstellen, d. h. zu den Drain- und/oder Sourcegebieten 151, und/oder zu der Gateelektrodenstruktur 130a. Ferner sind Kontaktelemente 147b so vorgesehen, dass sie eine Verbindung zu der Struktur 130b herstellen, d. h. zu entsprechenden Kontaktbereichen, etwa den Kontaktbereichen 134, die ein Metallsilizid aufweisen können, das direkt mit dem Material 132 in Verbindung steht, wobei dies von den gesamten Prozess- und Bauteilerfordernissen abhängt. Die Kontaktelemente 147a, 147b können in der Kontaktebene 140 auf der Grundlage einer beliebigen geeigneten Prozessstrategie hergestellt werden, beispielsweise durch Abscheiden des Materials 146 und Strukturieren dieses Materials und der Materialien 142 und 141 gemäß geeigneter Prozesstechniken. Daraufhin werden die entsprechenden Kontaktöffnungen mit einem geeigneten leitenden Material wieder aufgefüllt. Zu beachten ist, dass bei Bedarf die Kontaktelemente 147b möglicherweise in Verbindung mit den Kontaktelementen 147a, die mit der Gateelektrodenstruktur 130a verbunden sind, in einer separaten Strukturierungsprozesssequenz hergestellt werden können im Vergleich zu Kontaktelementen 147a, die mit den Drain- und/oder Sourcegebieten 151 verbunden sind.
  • Es gilt also: Die vorliegende Erfindung stellt Halbleiterbauelemente und Fertigungstechniken bereit, in denen komplexe Austauschgateverfahren angewendet werden können, während gleichzeitig Widerstände, elektronische Sicherungen und dergleichen, auf Halbleiterbasis vorgesehen werden. Dazu werden die Halbleitermaterialien, etwa Polysilizium, Silizium/Germanium, und dergleichen effizient durch ein dielektrisches Material vor dem Ersetzen des Halbleitermaterials in den Gateelektrodenstrukturen geschützt, wobei in einigen anschaulichen Ausführungsformen dies mit einer Absenkung des Halbleitermaterials in der nicht-Transistorstruktur einhergeht. In anderen Fällen wird ein geeignetes Maskenmaterial nach dem Freilegen des Halbleitermaterials sowohl in der Gateelektrodenstruktur als auch in der nicht-Transistorstruktur aufgebracht. Folglich können Widerstände und Sicherungen mit geringer Kapazität auf der Grundlage etablierter Gestaltungsstrategien bereitgestellt werden, wobei dennoch ein hoher Grad an Kompatibilität zu Austauschgateverfahren beibehalten 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 Art und Weise des Ausführens der Ausführungsformen vermitteln. Selbstverständlich sind die beschriebenen und gezeigten Formen als die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen zu betrachten.

Claims (21)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements, wobei das Verfahren umfasst: Bilden einer Maske mit einer Maskenöffnung, die zu einer nicht-Transistorstruktur ausgerichtet ist, wobei die Maske eine Gateelektrodenstruktur abdeckt und wobei die Gateelektrodenstruktur und die nicht-Transistorstruktur ein Halbleitermaterial aufweisen und zumindest lateral in einem dielektrischen Zwischenschichtmaterial eingebettet sind; Freilegen einer Oberfläche des Halbleitermaterials selektiv in der nicht-Transistorstruktur in Anwesenheit der Maske; Entfernen eines Teils des freiliegenden Halbeitermaterials; Bilden einer dielektrischen Materialschicht über der Gateelektrodenstruktur und der nicht-Transistorstruktur nach dem Entfernen des Teils des freiliegenden Halbleitermaterials; Freilegen einer Oberfläche des Halbleitermaterials in der Gateelektrodenstruktur, während ein Teil der dielektrischen Materialschicht über der nicht-Transistorstruktur beibehalten wird; und Ersetzen des Halbleitermaterials in der Gateelektrodenstruktur durch zumindest ein metallenthaltendes Elektrodenmaterial, während das Halbleitermaterial in der nicht-Transistorstruktur bewahrt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Einebnen des dielektrischen Zwischenschichtmaterials derart, dass ein dielektrisches Deckmaterial, das in der Gateelektrodenstruktur und der nicht-Transistorstruktur über dem Halbleitermaterial ausgebildet ist, freigelegt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das dielektrische Zwischenschichtmaterial eingeebnet wird, indem ein chemisch-mechanischer Einebnungsprozess ausgeführt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Freilegen einer Oberfläche des Halbleitermaterials in der Gateelektrodenstruktur umfasst: Ausführen eines nicht-selektiven chemischen mechanischen Einebnungsprozesses.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Einbauen einer Dotierstoffsorte in das Halbleitermaterial derart, dass ein spezifischer Widerstand der nicht-Transistorstruktur eingestellt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Dotierstoffsorte vor dem Strukturieren der Gateelektrodenstruktur und der nicht-Transistorstruktur aus einem Schichtstapel eingebaut wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Dotierstoffsorte nach dem Bilden der Maske und vor dem Bilden der dielektrischen Schicht eingebaut wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Bilden eines dielektrischen Materials mit großem ε in der Gateelektrodenstruktur.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das dielektrische Material mit großem ε in der Gateelektrodenstruktur nach dem Entfernen des Halbleitermaterials gebildet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei Bilden des dielektrischen Materials mit großem ε umfasst: Bilden einer metallenthaltenden Deckschicht auf einer Schicht des dielektrischen Materials mit großem ε und Entfernen der metallenthaltenden Deckschicht selektiv von einem Bereich, der der nicht-Transistorstruktur entspricht.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die nicht-Transistorstruktur ein Widerstand oder eine elektronische Sicherung ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die nicht-Transistorstruktur über einem Isolationsgebiet hergestellt wird.
  13. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements, wobei das Verfahren umfasst: Bilden einer Gateelektrodenstruktur über einem aktiven Gebiet und einer nicht-Transistorstruktur über einer Isolationsstruktur, wobei die Gateelektrodenstruktur und die nicht-Transistorstruktur ein Halbleitermaterial und ein über dem Halbleitermaterial gebildetes dielektrisches Deckmaterial aufweisen; Bilden einer Seitenwandabstandshalterstruktur an Seitenwänden der Gateelektrodenstruktur und der nicht-Transistorstruktur; Entfernen der dielektrischen Deckschicht selektiv in Kontaktbereichen der nicht-Transistorstruktur, während die dielektrische Deckschicht in der Gateelektrodenstruktur und in einem Teil der nicht-Transistorstruktur beibehalten wird; Bilden eines Metallsilizids in den Kontaktbereichen und in Drain- und Sourcegebieten des aktiven Gebiets in Anwesenheit der bewahrten dielektrischen Deckschicht; Bilden eines dielektrischen Materials derart, dass die Gateelektrodenstruktur und die nicht-Transistorstruktur lateral umschlossen werden; und Ersetzen des Halbleitermaterials durch zumindest ein metallenthaltendes Elektrodenmaterial selektiv in der Gateelektrodenstruktur, während zumindest ein Teil des Halbleitermaterials in der nicht-Transistorstruktur bewahrt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei Ersetzen des Halbleitermaterials durch zumindest ein metallenthaltendes Elektrodenmaterial umfasst: Ausführen eines Einebnungsprozesses derart, dass die bewahrte dielektrische Deckschicht in der Gateelektrodenstruktur und in der nicht-Transistorstruktur entfernt wird, Bilden einer Ätzmaske derart, dass die nicht-Transistorstruktur abgedeckt wird, und Entfernen des Halbleitermaterials selektiv in der Gateelektrodenstruktur unter Anwendung der Ätzmaske.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei zumindest das metallenthaltende Elektrodenmaterial in der Gateelektrodenstruktur gebildet wird, nachdem das Halbleitermaterial und die Ätzmaske entfernt werden.
  16. Verfahren nach Anspruch 14, das ferner umfasst: Bilden eines dielektrischen Zwischenschichtmaterials über der Gateelektrodenstruktur und der Ätzmaske nach dem Ersetzen des Halbleitermaterials durch zumindest das metallenthaltende Elektrodenmaterial.
  17. Verfahren nach Anspruch 13, wobei Ersetzen des Halbleitermaterials in der Gateelektrodenstruktur durch zumindest ein metallenthaltendes Elektrodenmaterial umfasst: selektives Entfernen eines Teils des Halbleitermaterials in der nicht-Transistorstruktur derart, dass darin eine Vertiefung erzeugt wird, während die dielektrische Deckschicht in der Gateelektrodenstruktur bewahrt wird, Bilden einer Maskenschicht über der Gateelektrodenstruktur und der abgesenkten nicht-Transistorstruktur und Freilegen des Halbleitermaterials in der Gateelektrodenstruktur durch Ausführen eines Einebnungsprozesses.
  18. Halbleiterbauelement mit: einer Gateelektrodenstruktur eines Transistors, die über einem aktiven Gebiet ausgebildet ist und die ein dielektrisches Material mit großem ε und ein Metallelektrodenmaterial aufweist; einer nicht-Transistorstruktur, die über einem Isolationsgebiet ausgebildet ist und ein Metallsilizidgebiet und ein nicht-siliizidiertes siliziumenthaltendes Halbleitermaterial aufweist; und einer Kontaktebene mit einem dielektrischen Zwischenschichtmaterial und einem ersten Kontaktelement, das sich zu dem aktiven Gebiet erstreckt, und einem zweiten Kontaktelement, das sich zu dem Metallsilizidgebiet der nicht-Transistorstruktur erstreckt.
  19. Halbleiterbauelement nach Anspruch 18, das ferner eine erste Seitenwandabstandshalterstruktur, die an Seitenwänden der Gateelektrodenstruktur ausgebildet ist, und eine zweite Seitenwandabstandshalterstruktur, die an Seitenwänden der nicht-Transistorstruktur ausgebildet ist, aufweist, wobei die erste und die zweite Seitenwandabstandshalterstruktur eine unterschiedliche Höhe besitzen.
  20. Halbleiterbauelement nach Anspruch 18, wobei die nicht-Transistorstruktur ein Widerstand ist.
  21. Halbleiterbauelement nach Anspruch 18, wobei die nicht-Transistorstruktur eine elektronische Sicherung ist.
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