DE102013105608B3 - FinFET mit Metallgate und Gate-Kontaktstruktur und Herstellungsverfahren dafür - Google Patents
FinFET mit Metallgate und Gate-Kontaktstruktur und Herstellungsverfahren dafür Download PDFInfo
- Publication number
- DE102013105608B3 DE102013105608B3 DE201310105608 DE102013105608A DE102013105608B3 DE 102013105608 B3 DE102013105608 B3 DE 102013105608B3 DE 201310105608 DE201310105608 DE 201310105608 DE 102013105608 A DE102013105608 A DE 102013105608A DE 102013105608 B3 DE102013105608 B3 DE 102013105608B3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- ild
- gate
- fin
- dielectric
- over
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 35
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 76
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 15
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 8
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 7
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 5
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N alumane;titanium Chemical compound [AlH3].[Ti] UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 claims description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 4
- 239000005360 phosphosilicate glass Substances 0.000 description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005380 borophosphosilicate glass Substances 0.000 description 2
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- -1 dilute HF Chemical compound 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910021480 group 4 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021478 group 5 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 1
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66787—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET with a gate at the side of the channel
- H01L29/66795—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET with a gate at the side of the channel with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET
- H01L29/6681—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET with a gate at the side of the channel with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET using dummy structures having essentially the same shape as the semiconductor body, e.g. to provide stability
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/28008—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76897—Formation of self-aligned vias or contact plugs, i.e. involving a lithographically uncritical step
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
- H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
- H01L21/82—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
- H01L21/822—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
- H01L21/8232—Field-effect technology
- H01L21/8234—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
- H01L21/823431—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type with a particular manufacturing method of transistors with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
- H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
- H01L21/82—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
- H01L21/84—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being other than a semiconductor body, e.g. being an insulating body
- H01L21/845—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being other than a semiconductor body, e.g. being an insulating body including field-effect transistors with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
- H01L27/08—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
- H01L27/085—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only
- H01L27/088—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate
- H01L27/0886—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate including transistors with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
- H01L27/1203—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body the substrate comprising an insulating body on a semiconductor body, e.g. SOI
- H01L27/1211—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body the substrate comprising an insulating body on a semiconductor body, e.g. SOI combined with field-effect transistors with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66545—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET using a dummy, i.e. replacement gate in a process wherein at least a part of the final gate is self aligned to the dummy gate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/785—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate having a channel with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Eine Ausführungsform umfasst ein Substrat, wobei sich ein Teil des Substrates unter Ausbildung einer Finne nach oben erstreckt, ein Gate-Dielektrikum über einer Oberseite sowie auf Seitenwänden der Finne, eine Deckschicht, die über dem Gate-Dielektrikum liegt, sowie ein ununterbrochenes metallisches Element über der Deckschicht, wobei ein Teil der Deckschicht über dem Gate-Dielektrikum liegt, wobei sich die Deckschicht von einer Oberseite des ununterbrochenen metallischen Elementes erstreckt und Seitenwände des metallischen Elementes bedeckt, und wobei das Gate-Dielektrikum, die Deckschicht sowie das ununterbrochene metallische Element gemeinsam eine Gate, eine Gate-Kontaktsperre sowie einen Gate-Kontakt ausbilden.
Description
- HINTERGRUND
- Mit der zunehmenden Verkleinerung integrierter Schaltkreise (IC) sowie den wachsenden Anforderungen an die Geschwindigkeit von ICs benötigen Transistoren höhere Steuerströme bei zunehmend kleineren Abmessungen. Es wurden daher Fin-Feldeffekttransistoren (FinFETs) entwickelt. Bei einem typischen FinFET werden Teile eines Substrates weggeätzt, um eine vertikale Finnenstruktur zu erzeugen. Diese vertikale Finnenstruktur wird dazu verwendet, um Source-/Drain-Bereiche in lateraler Richtung auszubilden, wodurch ein Kanalbereich in der Finne ausgebildet wird. Ein Gate wird über dem Kanalbereich der Finne in der vertikalen Richtung ausgebildet, um einen FinFET auszubilden. Daraufhin können ein Zwischenschicht-Dielektrikum (ILD) sowie eine Vielzahl Zwischenschichten über dem FinFET ausgebildet werden. Das ILD umfasst Gate-Kontakte, die das Gate mit anderen aktiven Komponenten in dem IC mit Hilfe der Vielzahl Verbindungsschichten elektrisch verbinden.
- Ein Problem bei den bestehenden FinFETs ist der hohe Kontaktwiderstand. Beispielsweise kann ein typisches Gate ein Gate-Dielektrikum sowie eine Gate-Elektrode über dem Gate-Dielektrikum umfassen. Die Gate-Elektrode in einem FinFET umfasst eine Austrittsarbeitsmetallschicht, welche es erlaubt, dass der FinFET eine Ladung in den Kanalbereich (d. h. in die Finne) induziert, wenn eine angemessene Vorspannung angelegt ist. Leider ist der Kontaktwiderstand des Austrittsarbeitsmetalls vergleichsweise hoch. Der Gate-Kontakt kann ebenso eine Hochwiderstandsschicht aufweisen, beispielsweise eine Diffusionssperrschicht, welche die Bodenfläche und die Seitenwände des Kontaktes bedeckt. Die Verwendung des Austrittsarbeitsmetalls sowie der Diffusionssperrschicht stellen einen relevanten Faktor für die FinFET-Funktionalität dar. Jedoch kann der vergleichsweise hohe Kontaktwiderstand dieser Schichtzusammensetzung einen unerwünscht hohen Kontaktwiderstand in dem Bauteil verursachen.
-
US 2010/0314684 A1 - Die
US 2012/0286337 A1 - Die
US 2002/0142531 A1 US 2004/0126977 A1 - Die
US 2013/0037886 A1 - Die Erfindung sieht eine integrierte Schaltkreisstruktur gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren für die Ausbildung einer integrierten Schaltkreisstruktur gemäß Patentanspruch 9 vor. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
- Für ein umfassenderes Verständnis der vorliegenden Ausführungsformen sowie deren Vorteile wird nunmehr Bezug auf die nachstehende Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen, bei welchen:
- die
1 –10 Querschnittsansichten von Zwischenschritten bei der Herstellung einer integrierten Schaltkreisstruktur (IC) gemäß verschiedenen Ausführungsformen sind. - GENAUE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
- Die Herstellung und die Verwendung der vorliegenden Ausführungsformen sind nachstehend im Detail erklärt.
- Es werden Ausführungsformen integrierter Schaltkreisstrukturen (IC) mit Bezug auf einen spezifischen Kontext, nämlich einen Fin-Feldeffekttransistor (FinFET) beschrieben. Andere Transistorstrukturen (etwa Tunnel-Feldeffekttransistoren oder Nanodraht-Feldeffekttransistoren) sowie analoge Strukturen liegen innerhalb des vorgesehenen Umfangs der Offenbarung. Der FinFET kann in einem Mikroprozessor, in einer Speicherzelle und/oder in einem anderen integrierten Schaltkreis (IC) umfasst sein.
- Die
1 –10 veranschaulichen Querschnittsansichten verschiedener Zwischenstadien bei der Herstellung einer integrierten Schaltkreisstruktur (IC)100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen, wobei die Querschnittsansicht derart gewählt ist, dass sie eine Finne schneidet, anstatt einen der Source-/Drain-Bereiche. Bei der vorliegenden Offenbarung wird der Ausdruck integrierte Schaltkreisstruktur (IC)100 derart verwendet, dass er sich auf einen Fin-Feldeffekttransistor (FinFET)100 bezieht. FinFET100 bezieht sich somit auf irgendeinen Finnen-basierten Multigate-Transistor. Der FinFET100 wird zunächst mit einem Dummy-Gate über einem Gate-Dielektrikum ausgebildet. Ein Zwischenschicht-Dielektrikum (ILD) wird über dem FinFET100 ausgebildet und strukturiert, um das Dummy-Gate freizulegen. Daraufhin wird das Dummy-Gate entfernt. Eine Sperrschicht wird daraufhin ausgebildet, um das Gate-Dielektrikum sowie die Seitenwände der ILD zu bedecken. Die strukturierte Öffnung des ILD wird gefüllt, wobei gleichzeitig eine Gate-Struktur vervollständigt und ein Gate-Kontakt ausgebildet wird. Die Sperrschicht dient sowohl als Kontaktsperrschicht als auch als Austrittsarbeitsmetall. Es wird daher eine der Schichten mit hohem Widerstand in der Gate-Struktur vermieden, wodurch der Gesamtkontaktwiderstand des Bauteils verringert wird. - Die
1 veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines FinFETs100 , welcher ein Substrat102 umfasst. Das Substrat102 kann ein massives Substrat oder ein Halbleiter-auf-Nichtleiter(SOI)-Substrat sein. Das Substrat102 kann aus Silizium oder Silizium-Germanium ausgebildet sein, obwohl auch andere Halbleitermaterialien einschließlich Gruppe-III-, Gruppe-IV- sowie Gruppe-V-Elemente verwendet werden können. - Eine Pufferschicht
104 sowie eine Maske106 können auf dem Substrat102 ausgebildet sein. Die Pufferschicht104 kann aus Siliziumoxyd unter Verwendung von z. B. einem thermischen Oxidationsprozess ausgebildet sein. Die Pufferschicht104 kann als eine Adhäsionsschicht dienen und Verspannungen zwischen dem Substrat102 und der Maske106 verringern. Die Pufferschicht104 kann weiterhin als eine Ätzstoppschicht für die Ätzmaske106 dienen. Die Maske106 kann aus Siliziumnitrid unter Verwendung von beispielsweise chemischer Dampfabscheidung bei Niederdruck (LPCVD), thermischer Nitrierung von Silizium, Plasmaverstärkter chemischer Dampfabscheidung (PECVD) oder anodischer Plasmanitrierung ausgebildet werden. Die Maske106 wird als eine Hartmaske während darauffolgender Fotolithografieprozesse verwendet. Die Fotolackschicht108 wird über der Maske106 ausgebildet und strukturiert, wobei Teile der darunterliegenden Maske106 freigelegt werden. - Nunmehr mit Bezug auf
2 werden die Maske106 sowie die Pufferschicht104 durch die Öffnungen in der Fotolackschicht108 hindurch geätzt. Das Substrat102 wird daraufhin geätzt, wodurch eine Firme110 ausgebildet wird. Obwohl lediglich eine Firme110 in2 gezeigt ist, umfassen alternative Ausführungsformen das Ausbilden mehrerer Finnen in demselben Prozessschritt (z. B. das Ausbilden eines Multi-Finnen-FinFETs oder das gleichzeitige Ausbilden mehrerer FinFETs). Daraufhin wird die Fotolackschicht108 entfernt. Alternativ können die Finnen ebenso durch Abscheiden einer Oxidschicht (z. B. Siliziumoxid) über dem Substrat102 , das Strukturieren der Oxidschicht sowie das epitaktische Aufwachsen der Firmen ausgebildet werden. - In
3 wird eine dielektrische Schicht112 über dem Substrat102 ausgebildet. Die dielektrische Schicht112 kann aus Siliziumoxid ausgebildet sein, obwohl auch andere dielektrische Materialien wie SiN, SiC oder dergleichen verwendet werden können. Die dielektrische Schicht112 kann deckend über dem Substrat102 abgeschieden sein. Bei verschiedenen Ausführungsformen, die mehrere Finnen umfassen, kann die dielektrische Schicht112 als eine Isolatorschicht dienen, um einzelne Finnen voneinander zu isolieren. Ein chemisch-mechanischer Polierprozess (CMP) wird auf die dielektrische Schicht112 angewendet, so dass die Oberseite der dielektrischen Schicht112 mit der Oberseite der Finne110 fluchtet. - Die
4 veranschaulicht das Aussparen der dielektrischen Schicht112 , beispielsweise durch Ätzen. Als Ergebnis des Aussparen ist ein Teil der Finne110 freigelegt, um sich über die Oberseite der dielektrischen Schicht112 hinaus zu erstrecken. Wenn der FinFET100 vollständig ausgebildet ist, erstreckt sich dieser Teil der Finne110 über die Oberfläche der dielektrischen Schicht112 hinaus und dient als ein Kanalbereich. - Die
5 veranschaulicht die Ausbildung eines Gate-Dielektrikums114 sowie eines Dummy-Gates116 über der Finne110 . Das Gate-Dielektrikum114 kann aus Siliziumdioxid, Siliziumnitrid oder einem dielektrischem Material mit hohem k-Wert, etwa mit einem k-Wert größer als beispielsweise 7,0, ausgebildet werden. Das dielektrische Material mit hohem k-Wert kann Metalloxide aufweisen. Beispiele für Metalloxide, die für dielektrische Materialien mit hohem k-Wert verwendet werden, umfassen Oxide von Li, Be, Mg, Ca, Sr, Sc, Y, Zr, Hf, Al, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu und Mischungen dieser. Bei manchen Ausführungsformen weist das Gate-Dielektrikum114 eine Dicke in dem Bereich zwischen ungefähr 0,5 nm bis 3 nm (5 bis 30 Angström) auf. Das Gate-Dielektrikum kann auf der Oberseite sowie auf Seitenwänden der Finne110 mit Hilfe eines thermischen Oxidationsverfahrens ausgebildet werden, oder es wird über der Finne110 deckend abgeschieden. Bei alternativen Ausführungsformen kann eine Grenzschicht (nicht dargestellt) ebenso zwischen der Finne110 und dem Gate-Dielektrikum114 ausgebildet werden. Die Grenzschicht kann Siliziumoxid umfassen und dient als ein Kleber bzw. eine Pufferschicht zwischen dem Gate-Dielektrikum114 und dem Substrat102 . Das Dummy-Gate116 wird über dem Gate-Dielektrikum114 ausgebildet. Das Dummy-Gate116 kann aus Polysilizium, amorphem Silizium oder dergleichen ausgebildet sein. Es ist bemerkenswert, dass keine Austrittsarbeitsmetallschicht in Verbindung mit dem Gate-Dielektrikum114 und dem Dummy-Gate116 ausgebildet wird. - Die
6 veranschaulicht die Ausbildung von Gate-Abstandshaltern118 sowie eines ersten Zwischenschicht-Dielektrikums (ILD)120 . Die Gate-Abstandshalter118 können aus Siliziumoxid, Siliziumnitrid und dergleichen ausgebildet werden. Die erste ILD120 kann aus Siliziumoxid, Phosphosilikatglas (PSG), Borophosphosilikatglas (BPSG) und dergleichen ausgebildet werden. Die erste ILD120 kann deckend über der Dielektrikumsschicht112 sowie über dem Gate-Abstandshalter118 abgeschieden werden. Daraufhin werden die verbleibenden Teile des FinFETs100 einschließlich der Source-/Drain-Bereiche sowie der Source-/Drain-Silizide (nicht dargestellt) in der lateralen Richtung ausgebildet. Der Ausbildungsprozess dieser Komponenten ist aus dem Stand der Technik sehr gut bekannt und wird daher an dieser Stelle nicht wiederholt. - In
7 wird eine zweite ILD122 über der ersten ILD120 , den Gate-Abstandshaltern118 sowie dem Dummy-Gate116 ausgebildet. Die zweite ILD122 kann aus im Wesentlichen demselben Material unter Verwendung im Wesentlichen desselben Prozesses wie die erste ILD120 ausgebildet werden. Alternativ kann die zweite ILD122 aus einem sich von dem Material der ersten ILD120 unterscheidenden Material ausgebildet werden. Beispielsweise kann die erste ILD120 aus PSG und die zweite ILD122 aus Siliziumoxid ausgebildet sein. Die zweite ILD122 wird strukturiert, um eine Öffnung124 auszubilden, welche das darunterliegende Dummy-Gate116 freilegt. Die Öffnung124 kann beispielsweise unter Verwendung einer Kombination von Fotolithografie- und Ätztechniken ausgebildet werden. - Die
8 veranschaulicht die Entfernung des Dummy-Gates116 . Das Dummy-Gate116 kann beispielsweise unter Verwendung eines Nassätz- und/oder eines Trockenätzprozesses entfernt werden. Bei zumindest einer Ausführungsform umfasst ein Nassätzprozess für die Entfernung des Dummy-Gates116 das Aussetzen dieser einer Hydroxidlösung, welche Ammoniumhydroxid, verdünnte HF, deionisiertes Wasser und/oder andere geeignete Ätzlösungen enthält. Bei anderen Ausführungsformen kann ein Trockenätzprozess für die Entfernung des Dummy-Gates bei einer Leistungszufuhr von ungefähr 650 bis 800 Watt, einer angelegten Leistung von ungefähr 100 bis 120 Watt und bei einem Druck von ungefähr 8 bis 26 Pa (60 bis 200 mTorr) unter Verwendung von Cl2, HBr und He als Ätzgase durchgeführt werden. Bei einer alternativen Ausführungsform kann das Gate-Dielektrikum114 ebenso mit der Entfernung des Dummy-Gates116 entfernt werden. Ein neues Gate-Dielektrikum kann dann über der Finne110 aus im Wesentlichen denselben Materialien und unter Verwendung im Wesentlichen denselben Techniken, wie sie zuvor für die Ausbildung des Gate-Dielektrikums114 verwendet wurden, ausgebildet werden. Die Öffnung124 wird daraufhin erweitert, um den Platz einzunehmen, welcher zuvor von dem Dummy-Gate116 in der ILD120 eingenommen wurde. - Die
9 veranschaulicht die Ausbildung einer Deckschicht126 in der Öffnung124 . Die Deckschicht126 kann aus Titannitrid, Tantalnitrid, Titan-Aluminium und dergleichen ausgebildet werden. Die Deckschicht126 kann beispielsweise mit Hilfe chemischer Dampfabscheidung (CVD), Plattieren, atomarer Schichtabscheidung (ALD) oder mit Hilfe anderer geeigneter Techniken ausgebildet werden. Bei bestimmten Ausführungsformen kann die Deckschicht126 eine Dicke zwischen ungefähr 0,3 nm und 2 nm (3 und 20 Angström) aufweisen. Die Deckschicht126 bedeckt die lateralen Oberflächen sowie die Seitenwände der Öffnung124 . Die Deckschicht126 kann weiterhin die Oberseite der ILD122 bedecken. Die Deckschicht126 ist eine Einzelschicht, welche sowohl als Kontaktsperrschicht sowie als Austrittsarbeitsmetall dient. D. h., die Deckschicht126 induziert Ladung in die Finne110 , wenn der FinFET100 angeschaltet wird. Gleichzeitig verhindert die Deckschicht126 die Diffusion von metallischen Elementen eines Gate-Kontaktes (ausgebildet in den nachfolgenden Prozessschritten) in die umgebenden Dielektrikumsschichten hinein. Bei bestehenden FinFETs wurde beobachtet, dass die Kontaktsperrschichten sowie die Austrittsarbeitsmetalle aus demselben Material ausgebildet werden können (z. B. Titannitrid, Tantalnitrid oder Titan-Aluminium). Daher kann ein Austrittsarbeitsmetall und eine Kontaktsperre in einer einzigen Schicht aufgehen. - Die Vereinigung einer Kontaktsperrschicht mit einem Austrittsarbeitsmetall durch die Deckschicht
126 verhindert das Vorliegen einer Schicht mit hohem Widerstand in dem FinFET100 . Daher wird der Gesamtkontaktwiderstand des FinFETs100 verringert. - Die
10 veranschaulicht die Ausbildung des Kontaktes128 in der Öffnung124 . Die Öffnung124 wird aufgefüllt, um den Kontakt128 zu erzeugen. Der Kontakt128 kann aus Wolfram, Aluminium oder Kupfer ausgebildet sein, obwohl auch andere metallische Materialien ebenso verwendet werden können. Der Kontakt128 und die Deckschicht126 können einem CMP-Prozess unterzogen werden, um überschüssige Teile der Deckschicht126 über der zweiten ILD122 zu entfernen. Der CMP-Prozess führt auch dazu, dass die Oberseite des Kontaktes128 mit der Oberseite der ILD122 fluchtet. Die Deckschicht126 wirkt als eine Sperrschicht und trägt dazu bei, die Diffusion der metallischen Elemente des Kontaktes128 in die zweite ILD122 zu vermeiden. Gleichzeitig dient die Deckschicht126 als ein Austrittsarbeitsmetall. - Der Kontakt
128 weist einen vergleichsweise niedrigen Widerstand im Vergleich zu der Deckschicht126 auf. Darüber hinaus wirken Teile des Kontaktes128 in der ersten ILD120 als Teil einer Gate-Elektrode in einer herkömmlichen FinFET-Struktur. D. h., die Teile des Kontaktes128 in der ILD120 wirken als ein Signalmetall für den FinFET100 . Daher ist der Kontakt128 sowohl ein Gate-Kontakt als auch ein Teil der Gate-Elektrode in dem FinFET100 . Das Gate-Dielektrikum114 , die Deckschicht126 sowie der Kontakt128 bilden gemeinsam ein Gate, einen Gate-Kontakt sowie eine Gate-Kontaktsperre in dem FinFET100 . Obwohl der FinFET100 als ein FinFET mit einer einzigen Firme dargestellt ist (d. h. das Gate ist über einer einzigen Firme ausgebildet), können verschiedene Ausführungsformen ebenso auf einen FinFET mit mehreren Finnen angewendet werden. - Gemäß einer Ausführungsform umfasst eine integrierte Schaltkreisstruktur (IC) ein Substrat sowie einen Halbleiterstreifen über und verbunden mit dem Substrat. Ein Teil des Halbleiterstreifens bildet eine Firme. Die IC-Struktur umfasst weiterhin ein erstes Zwischenschicht-Dielektrikum (ILD) über dem Substrat und ein zweites ILD über dem ersten ILD. Die Firme erstreckt sich in die erste ILD hinein, die Firme erstreckt sich jedoch nicht in die zweite ILD hinein. Eine Deckschicht erstreckt sich von einer Oberseite der zweiten ILD in die erste ILD hinein sowie über eine Oberseite sowie Seitenwände der Firme. Die IC-Struktur umfasst weiterhin ein Signalmetall in der ersten ILD sowie einen Gate-Kontakt in der zweiten ILD über und verbunden mit dem Signalmetall. Die Deckschicht erstreckt sich zwischen dem Signalmetall und der Firme und die Deckschicht bedeckt Seitenwände des Gate-Kontaktes. Der Gate-Kontakt und das Signalmetall bilden einen ununterbrochenen metallischen Bereich.
- Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst eine integrierte Schaltkreisstruktur (IC) ein Substrat. Ein Teil des Substrates erstreckt sich nach oben unter Ausbildung einer Firme. Ein Gate-Dielektrikum ist über einer Oberseite und an Seitenwänden der Firme angeordnet. Eine Deckschicht liegt über dem Gate-Dielektrikum. Ein ununterbrochenes metallisches Element über einem Teil der Deckschicht liegt über dem Gate-Dielektrikum. Die Deckschicht erstreckt sich von einer Oberseite des ununterbrochenen metallischen Elementes und bedeckt Seitenwände des metallischen Elementes. Darüber hinaus bilden das Gate-Dielektrikum, die Deckschicht sowie das ununterbrochene metallische Element gemeinsam ein Gate, eine Gate-Kontaktsperre sowie einen Gate-Kontakt.
- Bei noch einer anderen Ausführungsform umfasst ein Verfahren für die Ausbildung einer integrierten Schaltkreisstruktur (IC) das Ätzen eines Substrates zur Ausbildung einer Finne, das Ausbilden eines Gate-Dielektrikums über der Oberseite und zumindest über Teilen von Seitenwänden der Finne, das Ausbilden eines Dummy-Gates über dem Gate-Dielektrikum, das Ausbilden eines Zwischenschicht-Dielektrikums (ILD) über dem Dummy-Gate, das Strukturieren der ILD, um eine Öffnung in der ILD zu erzeugen, das Freilegen eines Teils des Dummy-Gates, das Entfernen des Dummy-Gates, das Erweitern der Öffnung, um das Gate-Dielektrikum freizulegen, das Ausbilden einer Deckschicht, die eine Unterseite sowie Seitenwände der Öffnung bedeckt, und das Füllen der Öffnung mit einem metallischen Material. Das Gate-Dielektrikum, die Deckschicht sowie das metallische Material bilden gemeinsam ein Gate, eine Gate-Kontaktsperre sowie einen Gate-Kontakt.
Claims (14)
- Integrierte Schaltkreisstruktur (IC), die aufweist: ein Substrat (
102 ); einen Halbleiterstreifen über und verbunden mit dem Substrat, wobei ein oberer Teil des Halbleiterstreifens eine Finne (110 ) ausbildet; ein erstes Zwischenschicht-Dielektrikum (ILD) (120 ) über dem Substrat (102 ), wobei sich die Finne (110 ) in das erste ILD (120 ) hinein erstreckt; ein zweites ILD (122 ) über dem ersten ILD (120 ), wobei sich die Finne (110 ) nicht in das zweite ILD (122 ) hinein erstreckt; eine Deckschicht (126 ), die sich von einer Oberseite des zweiten ILD (122 ) in die erste ILD (120 ) hinein und über eine Oberseite sowie über Seitenwände der Finne (110 ) erstreckt; ein Signalmetall in dem ersten ILD (120 ) über der Finne (110 ), wobei ein Teil der Deckschicht (126 ) zwischen dem Signalmetall und der Finne (110 ) angeordnet ist; und ein Gate-Kontakt (128 ) in dem zweiten ILD (122 ) über und verbunden mit dem Signalmetall, wobei die Deckschicht (126 ) Seitenwände des Gate-Kontaktes (128 ) bedeckt, und wobei der Gate-Kontakt (128 ) sowie das Signalmetall einen ununterbrochenen Metallbereich ausbilden. - IC-Struktur nach Anspruch 1, wobei die IC-Struktur keine gesonderte Gate-Kontaktsperre und kein gesondertes Austrittsarbeitsmetall aufweist.
- IC-Struktur nach Anspruch 1 oder 2, die weiterhin ein Gate-Dielektrikum (
114 ) unter der Deckschicht (126 ) und über der Oberseite sowie auf Seitenwänden der Finne (110 ) aufweist. - IC-Struktur nach Anspruch 3, die weiterhin eine Grenzschicht zwischen dem Gate-Dielektrikum (
114 ) und der Finne (110 ) aufweist. - IC-Struktur nach einem der vorangegangenen Ansprüche, die weiterhin einen ersten und einen zweiten Dielektrikumsbereich aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten des Halbleiterstreifens zwischen dem ersten ILD (
120 ) und dem Substrat (102 ) angeordnet sind, wobei sich der Teil des Halbleiterstreifens, welcher die Finne (110 ) ausbildet, über den ersten und den zweiten Dielektrikumsbereich erstreckt. - IC-Struktur nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Deckschicht (
126 ) aus Titannitrid, Tantalnitrid, Titan-Aluminium oder einer Kombination dieser ausgebildet ist. - IC-Struktur nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der der ununterbrochene metallische Bereich aus Wolfram, Aluminium, Kupfer oder einer Kombination dieser ausgebildet ist.
- IC-Struktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der das Gate-Dielektrikum (
114 ) aus Siliziumoxid, Siliziumnitrid, einem Dielektrikum mit einem hohen k-Wert oder einer Kombination dieser ausgebildet ist. - Verfahren für die Ausbildung einer integrierten Schaltkreisstruktur (IC), das aufweist: Ätzen eines Substrates (
102 ) unter Ausbildung einer Finne (110 ); Ausbilden eines Gate-Dielektrikums (114 ) über einer Oberseite und zumindest auf Teilen von Seitenwänden der Finne (110 ); Ausbilden eines Dummy-Gates (116 ) über dem Gate-Dielektrikum (114 ); Ausbilden eines ersten Zwischenschicht-Dielektrikums (ILD) (120 ) über dem Substrat (102 ); Ausbilden eines zweiten Zwischenschicht-Dielektrikums (ILD) (122 ) über dem ersten ILD (120 ) und dem Dummy-Gate (116 ); Strukturieren des zweiten ILD (122 ), um eine Öffnung in dem ILD zu erzeugen, wobei die Öffnung einen Teil des Dummy-Gates (116 ) freilegt; Entfernen des Dummy-Gates (116 ); Ausbilden einer Deckschicht (126 ), welche eine Unterseite sowie Seitenwände der Öffnung bedeckt; und Füllen der Öffnung mit einem metallischen Material (128 ), wobei das Gate-Dielektrikum (114 ), die Deckschicht (126 ) sowie das metallische Material (128 ) gemeinsam ein Gate, eine Gate-Kontaktsperre sowie einen Gate-Kontakt ausbilden; und wobei ein Signalmetall in dem ersten ILD (120 ) und der Gate-Kontakt in dem zweiten ILD (122 ) einen ununterbrochenen Metallbereich ausbilden. - Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Gate-Dielektrikum (
114 ) über einer dielektrischen Schicht ausgebildet wird, und das weiterhin nach dem Ätzen des Substrates (102 ) zur Ausbildung einer Finne (110 ) aufweist: Ausbilden einer dielektrischen Schicht (112 ) über dem Substrat (102 ) auf beiden Seiten der Finne (110 ); und Aussparen der dielektrischen Schicht (112 ), um die Finne (110 ) freizulegen. - Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, das weiterhin nach dem Entfernen des Dummy-Gates (
116 ) das Entfernen des Gate-Dielektrikums (114 ) und das Ausbilden eines neuen Gate-Dielektrikums in der Öffnung über der Oberseite und zumindest auf Teilen von Seitenwänden der Finne (110 ) aufweist. - Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, das weiterhin das Ausbilden der Deckschicht (
126 ) mit Titannitrid, Tantalnitrid, Titan-Aluminium oder einer Kombination dieser aufweist. - Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei dem das Ausbilden der Deckschicht (
126 ) das Verwenden eines chemischen Dampfabscheidungsverfahrens oder eines Verfahrens zur atomaren Schichtabscheidung aufweist. - Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei das Verfahren nicht das Ausbilden einer gesonderten Gate-Sperre oder eines Austrittsarbeitsmetalls in der IC-Struktur aufweist.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US13/779,156 | 2013-02-27 | ||
US13/779,156 US8981496B2 (en) | 2013-02-27 | 2013-02-27 | Metal gate and gate contact structure for FinFET |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102013105608B3 true DE102013105608B3 (de) | 2014-02-13 |
Family
ID=49999455
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE201310105608 Active DE102013105608B3 (de) | 2013-02-27 | 2013-05-31 | FinFET mit Metallgate und Gate-Kontaktstruktur und Herstellungsverfahren dafür |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US8981496B2 (de) |
KR (1) | KR101543508B1 (de) |
CN (1) | CN104009070B (de) |
DE (1) | DE102013105608B3 (de) |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9385127B2 (en) * | 2013-08-22 | 2016-07-05 | Xilinx, Inc. | Method and apparatus for suppressing metal-gate cross-diffusion in semiconductor technology |
US20150214331A1 (en) * | 2014-01-30 | 2015-07-30 | Globalfoundries Inc. | Replacement metal gate including dielectric gate material |
US9780213B2 (en) * | 2014-04-15 | 2017-10-03 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Semiconductor device having a reversed T-shaped profile in the metal gate line-end |
US9735256B2 (en) | 2014-10-17 | 2017-08-15 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Method and structure for FinFET comprising patterned oxide and dielectric layer under spacer features |
KR102379267B1 (ko) * | 2015-04-01 | 2022-03-28 | 삼성전자주식회사 | 아이솔레이션 영역 상의 스페이서를 갖는 반도체 소자 |
KR102316119B1 (ko) | 2015-04-02 | 2021-10-21 | 삼성전자주식회사 | 반도체 장치 |
EP3314644B1 (de) * | 2015-06-24 | 2023-12-20 | Intel Corporation | Ersatzkanalätzung für hochwertige schnittstelle |
KR102326090B1 (ko) | 2015-10-16 | 2021-11-12 | 삼성전자주식회사 | 반도체 장치 및 그 제조 방법 |
US9564370B1 (en) * | 2015-10-20 | 2017-02-07 | International Business Machines Corporation | Effective device formation for advanced technology nodes with aggressive fin-pitch scaling |
US9799649B2 (en) * | 2015-12-17 | 2017-10-24 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
KR102564385B1 (ko) * | 2015-12-30 | 2023-08-08 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 핀 트랜지스터, 핀 트랜지스터의 제조 방법 및 이를 포함하는 전자 장치 |
US9893171B2 (en) | 2016-06-03 | 2018-02-13 | International Business Machines Corporation | Fin field effect transistor fabrication and devices having inverted T-shaped gate |
TWI700799B (zh) * | 2016-10-04 | 2020-08-01 | 聯華電子股份有限公司 | 導電結構、包含導電結構之佈局結構以及導電結構之製作方法 |
WO2018125191A1 (en) * | 2016-12-30 | 2018-07-05 | Intel Corporation | Subfin liner for finfet devices |
US10304848B2 (en) | 2017-09-01 | 2019-05-28 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Flash memory structure with reduced dimension of gate structure |
US10741451B2 (en) | 2018-10-03 | 2020-08-11 | Globalfoundries Inc. | FinFET having insulating layers between gate and source/drain contacts |
US11682707B2 (en) | 2020-03-31 | 2023-06-20 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Contact formation method and related structure |
TWI764388B (zh) * | 2020-04-27 | 2022-05-11 | 台灣積體電路製造股份有限公司 | 積體電路晶片及其形成方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020142531A1 (en) * | 2001-03-29 | 2002-10-03 | Hsu Sheng Teng | Dual damascene copper gate and interconnect therefore |
US20040126977A1 (en) * | 2002-09-06 | 2004-07-01 | Jessy Bustos | Process for producing an integrated electronic component and electrical device incorporating an integrated component thus obtained |
US20100314684A1 (en) * | 2008-02-11 | 2010-12-16 | Nxp B.V. | Finfet with separate gates and method for fabricating a finfet with separate gates |
US20120286337A1 (en) * | 2011-05-06 | 2012-11-15 | Qingqing Liang | Fin field-effect transistor and method for manufacturing the same |
US20130037886A1 (en) * | 2011-08-10 | 2013-02-14 | Teng-Chun Tsai | Semiconductor device and method of making the same |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6974729B2 (en) * | 2002-07-16 | 2005-12-13 | Interuniversitair Microelektronica Centrum (Imec) | Integrated semiconductor fin device and a method for manufacturing such device |
KR100585178B1 (ko) | 2005-02-05 | 2006-05-30 | 삼성전자주식회사 | 금속 게이트 전극을 가지는 FinFET을 포함하는반도체 소자 및 그 제조방법 |
US7442590B2 (en) | 2006-04-27 | 2008-10-28 | Freescale Semiconductor, Inc | Method for forming a semiconductor device having a fin and structure thereof |
US7732285B2 (en) * | 2007-03-28 | 2010-06-08 | Intel Corporation | Semiconductor device having self-aligned epitaxial source and drain extensions |
US7859081B2 (en) * | 2007-03-29 | 2010-12-28 | Intel Corporation | Capacitor, method of increasing a capacitance area of same, and system containing same |
US8193900B2 (en) * | 2009-06-24 | 2012-06-05 | United Microelectronics Corp. | Method for fabricating metal gate and polysilicon resistor and related polysilicon resistor structure |
US8278173B2 (en) * | 2010-06-30 | 2012-10-02 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Method of fabricating gate structures |
DE102011003232B4 (de) * | 2011-01-27 | 2013-03-28 | GLOBALFOUNDRIES Dresden Module One Ltd. Liability Company & Co. KG | Herstellverfahren für Metallgateelektrodenstrukturen mit großem ε, die durch ein Austauschgateverfahren auf der Grundlage einer verbesserten Ebenheit von Platzhaltermaterialien hergestellt sind |
US20120205727A1 (en) * | 2011-02-11 | 2012-08-16 | International Business Machines Corporation | Semiconductor device including multiple metal semiconductor alloy region and a gate structure covered by a continuous encapsulating layer |
US8361854B2 (en) * | 2011-03-21 | 2013-01-29 | United Microelectronics Corp. | Fin field-effect transistor structure and manufacturing process thereof |
US8941187B2 (en) * | 2012-01-13 | 2015-01-27 | Globalfoundries Inc. | Strain engineering in three-dimensional transistors based on strained isolation material |
-
2013
- 2013-02-27 US US13/779,156 patent/US8981496B2/en active Active
- 2013-05-27 CN CN201310201889.5A patent/CN104009070B/zh active Active
- 2013-05-31 DE DE201310105608 patent/DE102013105608B3/de active Active
- 2013-06-24 KR KR1020130072139A patent/KR101543508B1/ko active IP Right Grant
-
2015
- 2015-02-09 US US14/617,729 patent/US9331179B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020142531A1 (en) * | 2001-03-29 | 2002-10-03 | Hsu Sheng Teng | Dual damascene copper gate and interconnect therefore |
US20040126977A1 (en) * | 2002-09-06 | 2004-07-01 | Jessy Bustos | Process for producing an integrated electronic component and electrical device incorporating an integrated component thus obtained |
US20100314684A1 (en) * | 2008-02-11 | 2010-12-16 | Nxp B.V. | Finfet with separate gates and method for fabricating a finfet with separate gates |
US20120286337A1 (en) * | 2011-05-06 | 2012-11-15 | Qingqing Liang | Fin field-effect transistor and method for manufacturing the same |
US20130037886A1 (en) * | 2011-08-10 | 2013-02-14 | Teng-Chun Tsai | Semiconductor device and method of making the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR101543508B1 (ko) | 2015-08-11 |
US8981496B2 (en) | 2015-03-17 |
KR20140107078A (ko) | 2014-09-04 |
US20140239396A1 (en) | 2014-08-28 |
CN104009070A (zh) | 2014-08-27 |
US20150179756A1 (en) | 2015-06-25 |
US9331179B2 (en) | 2016-05-03 |
CN104009070B (zh) | 2017-04-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102013105608B3 (de) | FinFET mit Metallgate und Gate-Kontaktstruktur und Herstellungsverfahren dafür | |
DE102018202897B4 (de) | Austauschmetallgatestrukturierung für Nanosheet-Vorrichtungen | |
DE102016114705B4 (de) | Ätzstoppschicht für Halbleiter-Bauelemente | |
DE102017012299B3 (de) | Von dielektrischen finnen und abstandshaltern begrenzte epitaxlale strukturelemente und verfahren zu ihrer herstellung | |
DE102013104197B3 (de) | Gate Kontaktstruktur für FinFET und Verfahren zur Herstellung | |
DE102014019257B4 (de) | Metall-Gate-Struktur und diesbezügliches Fertigungsverfahren | |
DE102015112267B4 (de) | Verfahren und struktur für finfet | |
DE102012111785B4 (de) | Herstellverfahren für einen integrierten Halbleiterschaltkreis mit Metall-Gate und integrierter Halbleiterschaltkreis | |
DE102019126565B4 (de) | Mehrfachgatevorrichtung und zugehörige verfahren | |
DE102013108147B4 (de) | Verfahren und Struktur für vertikalen Tunnel-Feldeffekttransistor und planare Vorrichtungen | |
DE102013103812B4 (de) | Halbleiterbauteil mit Verbindungen über mehrere Ebenen sowie Verfahren zur Ausbildung desselben | |
DE102017117942A1 (de) | Multi-Gate-Vorrichtung und Herstellungsverfahren dafür | |
DE102018107997A1 (de) | Selektive abdeckprozesse und dadurch ausgebildete strukturen | |
DE102020125837A1 (de) | Kapazitätsreduzierung für eine vorrichtung mit einer rückseitigen leistungsversorgungsschiene | |
DE102014219912A1 (de) | Verfahren zum Bilden von FinFET-Halbleitervorrichtungen unter Verwendung einer Austauschgatetechnik und die resultierenden Vorrichtungen | |
DE102020118388A1 (de) | Ferroelektrische direktzugriffsspeichervorrichtungen und verfahren | |
DE102017123334A1 (de) | Gatestapel für i/o-vorrichtungen mit gestapeltem finnenkanal und nanodrahtkanal-kernvorrichtungen | |
DE102017123950A1 (de) | Finfet-bauelement und verfahren zur herstellung desselben | |
DE102017103674A1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit Mehrschicht-Kanalstruktur | |
DE102015111257A1 (de) | Halbleiterbauelement und Herstellungsverfahren dafür | |
DE102006046425B4 (de) | Verfahren zur Bildung einer Justiermarke eines Halbleiterbauelements | |
DE102018125000B4 (de) | Durchkontaktierungsstruktur und Verfahren davon | |
DE102020119320A1 (de) | Halbleitervorrichtung und verfahren | |
DE102020114875A1 (de) | Finfet-vorrichtung und verfahren | |
DE102021102213A1 (de) | Halbleitervorrichtungen mit rückseitiger Stromschiene und Verfahren dafür |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01L0027088000 Ipc: H01L0021283000 |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20141114 |