DE102020123264A1 - Luftabstandshalter und Abdeckungsstrukturen in Halbleiterbauelementen - Google Patents
Luftabstandshalter und Abdeckungsstrukturen in Halbleiterbauelementen Download PDFInfo
- Publication number
- DE102020123264A1 DE102020123264A1 DE102020123264.0A DE102020123264A DE102020123264A1 DE 102020123264 A1 DE102020123264 A1 DE 102020123264A1 DE 102020123264 A DE102020123264 A DE 102020123264A DE 102020123264 A1 DE102020123264 A1 DE 102020123264A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- air
- spacer
- cover
- seal
- disposed
- 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.)
- Granted
Links
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 title claims abstract description 211
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 60
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 86
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 51
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 21
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 17
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 38
- 239000000463 material Substances 0.000 description 27
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 24
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 21
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 15
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 13
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 7
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 6
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 6
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 4
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 4
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 4
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WEAMLHXSIBDPGN-UHFFFAOYSA-N (4-hydroxy-3-methylphenyl) thiocyanate Chemical compound CC1=CC(SC#N)=CC=C1O WEAMLHXSIBDPGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 3
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910021355 zirconium silicide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 Ta 2 O 5 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- TWRSDLOICOIGRH-UHFFFAOYSA-N [Si].[Si].[Hf] Chemical compound [Si].[Si].[Hf] TWRSDLOICOIGRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RVSGESPTHDDNTH-UHFFFAOYSA-N alumane;tantalum Chemical compound [AlH3].[Ta] RVSGESPTHDDNTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N alumane;titanium Chemical compound [AlH3].[Ti] UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 210000003739 neck Anatomy 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 2
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 2
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N trichloroborane Chemical compound ClB(Cl)Cl FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZVWKZXLXHLZXLS-UHFFFAOYSA-N zirconium nitride Chemical compound [Zr]#N ZVWKZXLXHLZXLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004129 HfSiO Inorganic materials 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006501 ZrSiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- HVXCTUSYKCFNMG-UHFFFAOYSA-N aluminum oxygen(2-) zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[Zr+4].[Al+3] HVXCTUSYKCFNMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000002338 electrophoretic light scattering Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N gallium phosphide Chemical compound [Ga]#P HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KQHQLIAOAVMAOW-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+) oxygen(2-) zirconium(4+) Chemical compound [O--].[O--].[O--].[O--].[Zr+4].[Hf+4] KQHQLIAOAVMAOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N hafnium(iv) oxide Chemical compound O=[Hf]=O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004826 seaming Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000004078 waterproofing Methods 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- 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
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0657—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape of the body
- H01L29/0665—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape of the body the shape of the body defining a nanostructure
- H01L29/0669—Nanowires or nanotubes
- H01L29/0673—Nanowires or nanotubes oriented parallel to a substrate
-
- 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
- H01L29/7855—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 with at least two independent gates
-
- 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
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
-
- 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
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
- H01L29/0642—Isolation within the component, i.e. internal isolation
- H01L29/0649—Dielectric regions, e.g. SiO2 regions, air gaps
-
- 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
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
- H01L29/0642—Isolation within the component, i.e. internal isolation
- H01L29/0649—Dielectric regions, e.g. SiO2 regions, air gaps
- H01L29/0653—Dielectric regions, e.g. SiO2 regions, air gaps adjoining the input or output region of a field-effect device, e.g. the source or drain region
-
- 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
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0684—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
-
- 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
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/10—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
- H01L29/1025—Channel region of field-effect devices
- H01L29/1029—Channel region of field-effect devices of field-effect transistors
-
- 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
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
- H01L29/417—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions carrying the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/41725—Source or drain electrodes for field effect devices
- H01L29/41766—Source or drain electrodes for field effect devices with at least part of the source or drain electrode having contact below the semiconductor surface, e.g. the source or drain electrode formed at least partially in a groove or with inclusions of conductor inside the semiconductor
-
- 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
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
- H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
- H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
- H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
- H01L29/42356—Disposition, e.g. buried gate electrode
-
- 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
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
- H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
- H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
- H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
- H01L29/42384—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate for thin film field effect transistors, e.g. characterised by the thickness or the shape of the insulator or the dimensions, the shape or the lay-out of the conductor
- H01L29/42392—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate for thin film field effect transistors, e.g. characterised by the thickness or the shape of the insulator or the dimensions, the shape or the lay-out of the conductor fully surrounding the channel, e.g. gate-all-around
-
- 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
- H01L29/6653—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET using the removal of at least part of spacer, e.g. disposable spacer
-
- 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
-
- 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
- H01L29/775—Field effect transistors with one dimensional charge carrier gas channel, e.g. quantum wire FET
-
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- 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
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/08—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
- H01L29/0843—Source or drain regions of field-effect devices
- H01L29/0847—Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated 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
- H01L29/66007—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
- H01L29/66439—Unipolar field-effect transistors with a one- or zero-dimensional channel, e.g. quantum wire FET, in-plane gate transistor [IPG], single electron transistor [SET], striped channel transistor, Coulomb blockade transistor
-
- 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
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/78696—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film characterised by the structure of the channel, e.g. multichannel, transverse or longitudinal shape, length or width, doping structure, or the overlap or alignment between the channel and the gate, the source or the drain, or the contacting structure of the channel
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)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
- Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Ein Halbleiterbauelement mit Luftabstandhaltern und Luftabdeckungen und ein Verfahren zu dessen Fertigung sind offenbart. Das Halbleiterbauelement weist ein Substrat und eine Finnenstruktur auf dem Substrat angeordnet auf. Die Finnenstruktur weist einen ersten Finnenabschnitt und einen zweiten Finnenabschnitt auf. Das Halbleiterbauelement weist weiter ein Source/Drain-Gebiet (S/D-Gebiet) auf dem ersten Finnenabschnitt angeordnet, eine Kontaktstruktur auf dem S/D-Gebiet angeordnet, eine Gate-Struktur auf dem zweiten Finnenabschnitt angeordnet, einen Luftabstandhalter zwischen einer Seitenwand der Gate-Struktur und der Kontaktstruktur angeordnet, eine Abdeckungsdichtung auf der Gate-Struktur angeordnet und eine Luftabdeckung zwischen einer Oberseitenoberfläche der Gate-Struktur und der Abdeckungsdichtung angeordnet auf.
Description
- QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
- Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen
US-Patentanmeldung Nr. 63/002,036 - HINTERGRUND
- Mit Fortschritten in der Halbleitertechnologie gab es steigenden Bedarf an höherer Speicherkapazität, schnelleren Verarbeitungssystemen, höherer Leistung und niedrigeren Kosten. Um diesen Bedürfnissen nachzukommen, verkleinert die Halbleiterindustrie die Abmessungen von Halbleiterbauelementen, wie Metalloxid-Halbleiterfeldeffekttransistoren (MOSFETs), umfassend planare MOSFETs und Finnenfeldeffekttransistoren (finFETs), stetig. Solch eine Verkleinerung hat die Komplexität von Halbleiterherstellungsprozessen erhöht.
- Figurenliste
- Aspekte dieser Offenbarung lassen sich am besten anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verstehen.
-
1A veranschaulicht eine isometrische Ansicht eines Halbleiterbauelements mit Luftabstandhalter und Abdeckungsstrukturen gemäß manchen Ausführungsformen. -
1B-1I veranschaulichen Querschnittansichten eines Halbleiterbauelements mit Luftabstandhalter und Abdeckungsstrukturen gemäß manchen Ausführungsformen. -
2 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Fertigung eines Halbleiterbauelements mit Luftabstandhalter und Abdeckungsstrukturen gemäß manchen Ausführungsformen. -
3A-18C veranschaulichen Draufsichten und Querschnittansichten eines Halbleiterbauelements mit Luftabstandhalter und Abdeckungsstrukturen bei unterschiedlichen Phasen ihres Fertigungsprozesses gemäß manchen Ausführungsformen. - Veranschaulichende Beispiele werden nun in Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen geben ähnliche Referenzzeichen im Allgemeinen identische, funktional ähnliche und/oder strukturell ähnliche Elemente an.
- AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
- Die folgende Offenbarung stellt viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele zum Implementieren verschiedener Merkmale des bereitgestellten Gegenstands bereit. Spezifische Beispiele von Komponenten und Anordnungen werden unten beschrieben, um die vorliegende Offenbarung zu vereinfachen. Diese sind selbstverständlich bloß Beispiele und nicht beabsichtigt einschränkend zu sein. Zum Beispiel kann der Prozess zum Bilden eines ersten Elements über oder auf einem zweiten Element in der folgenden Beschreibung Ausführungsformen enthalten, in denen das erste und das zweite Element in direktem Kontakt gebildet sind, und kann auch Ausführungsformen enthalten, in denen zusätzlicheElemente zwischen dem ersten und dem zweiten Element gebildet sein können, sodass das erste und das zweite Element nicht in direktem Kontakt sein könnten. Wie hier verwendet, bedeutet die Bildung eines ersten Merkmals auf einem zweiten Merkmal, dass das erste Merkmal in direktem Kontakt mit dem zweiten Merkmal gebildet ist. Zusätzlich kann die vorliegende Offenbarung Referenznummern und/oder -buchstaben in den unterschiedlichen Beispielen wiederholen. Diese Wiederholung gibt selbst keine Beziehung zwischen den unterschiedlichen besprochenen Ausführungsformen und/oder Konfigurationen vor.
- Weiter können räumlich relative Ausdrücke wie „unterliegend“, „unterhalb“, unter“, „überliegend“, „ober“ und dergleichen hierin zur Erleichterung der Beschreibung verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals zu (einem) anderen Element(en) oder Merkmal(en) wie in den Figuren veranschaulicht zu beschreiben. Die räumlich relativen Ausdrücke sind beabsichtigt, verschiedene Ausrichtungen des Bauelements in Verwendung oder Schritt zusätzlich zu der in den Figuren abgebildeten Ausrichtung zu umschließen. Die Vorrichtung kann anders ausgerichtet sein (um 90 Grad gedreht oder bei anderen Ausrichtungen) und die hierin verwendeten räumlich relativen Beschreibungsausdrücke können ebenso entsprechend ausgelegt werden.
- Es wird angemerkt, dass Referenzen in der Beschreibung auf „eine Ausführungsform“, „irgendeine Ausführungsform“, „eine Beispielausführungsform“, „beispielhaft“ usw. angeben, dass die beschriebene Ausführungsform ein bestimmtes Merkmal, eine Struktur oder Eigenschaft aufweisen kann, aber jede Ausführungsform nicht unbedingt das bestimmte Merkmal, die Struktur oder Eigenschaft aufweisen muss. Außerdem beziehen sich solche Phrasen nicht unbedingt auf dieselbe Ausführungsform. Weiter, wenn ein bestimmtes Merkmal, eine Struktur oder Eigenschaft in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben wird, wäre es innerhalb der Kenntnis eines Fachkundigen, solch ein Merkmal, eine Struktur oder Eigenschaft in Verbindung mit anderen Ausführungsformen herbeizuführen, egal ob ausdrücklich beschrieben oder nicht.
- Es ist zu verstehen, dass die Phraseologie oder Terminologie hierin dem Zweck der Beschreibung und nicht der Einschränkung dient, sodass die Terminologie oder Phraseologie der vorliegenden Anmeldung von dem/den Fachkundigen im Licht der Lehren hierin auszulegen ist.
- Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck „high-k“ auf eine hohe Dielektrizitätskonstante. Im Feld von Halbleiterbauelementstrukturen und Herstellungsprozessen bezieht sich high-k auf eine Dielektrizitätskonstante, die größer als die Dielektrizitätskonstante von SiO2 ist (z.B. größer als 3,9).
- Wie hierin verwendet, definiert der Ausdruck „p“ eine Struktur, Schicht und/oder ein Gebiet, als mit p-Dotierstoffen, wie Bor, dotiert.
- Wie hierin verwendet, definiert der Ausdruck „n“ eine Struktur, Schicht und/oder ein Gebiet, als mit n-Dotierstoffen, wie Phosphor, dotiert.
- Wie hierin verwendet, definiert der Ausdruck „nanostrukturiert“ eine Struktur, Schicht und/oder ein Gebiet, als eine kleinere horizontale Abmessung (z.B. entlang einer X- und/oder Y-Achse) und/oder vertikale Abmessung (z.B. entlang einer Z-Achse) als zum Beispiel 100 nm aufweisend.
- In manchen Ausführungsformen können die ausdrücke „etwa“ und „im Wesentlichen“ einen Wert einer gegebenen Menge angeben, der innerhalb von 5% des Werts (z.B. ±1%, ±2%, ±3%, ±4%, ±5% des Werts) variiert. Diese Werte sind bloß Beispiele und nicht angedacht begrenzend zu sein. Die Ausdrücke „etwa“ und „im Wesentlichen“ können sich auf einen Prozentsatz der Werte beziehen, wie von Fachkundigen im Licht der Lehren hierin ausgelegt.
- Die hierin offenbarten Finnenstrukturen können durch ein geeignetes Verfahren strukturiert werden. Zum Beispiel können die Finnenstrukturen unter Verwendung eines oder mehrerer Fotolithografieprozesse strukturiert werden, umfassend Doppelstrukturierungs- oder Mehrfachstrukturierungsprozesse. Doppelstrukturierungs- oder Mehrfachstrukturierungsprozesse können Fotolithografie und selbstausgerichtete Prozesse kombinieren, was erlaubt, Strukturen zu erzeugen, die zum Beispiel kleinere Abstände aufweisen, als sonst unter Verwendung eines einzelnen, direkten Fotolithografieprozesses zu erhalten wären. Zum Beispiel wird eine Opferschicht über einem Substrat gebildet und unter Verwendung eines Fotolithografieprozesses strukturiert. Abstandhalter werden entlang der strukturierten Opferschicht unter Verwendung eines selbstausgerichteten Prozesses gebildet. Die Opferschicht wird dann entfernt und die restlichen Abstandhalter werden dann verwendet, um die Finnenstrukturen zu strukturieren.
- Die Zuverlässigkeit und Leistung von Halbleiterbauelementen mit FETs (z.B. finFETs oder GAA FETs) wurden von der Verkleinerung von Halbleiterbauelementen negativ beeinflusst. Die Verkleinerung hat in kleineren elektrischen Isolationsgebieten (z.B. Abstandhaltern und Abdeckungsstrukturen) zwischen Gate-Strukturen und Source/Drain-Kontaktstrukturen (S/D-Kontaktstrukturen) und/oder zwischen Gate-Strukturen und Interconnect-Strukturen resultiert. Solche kleineren elektrischen Isolationsgebiete könnten Parasitärkapazität zwischen den Gate-Strukturen und den S/D-Kontaktstrukturen und/oder zwischen den Gate-Strukturen und den Interconnect-Strukturen nicht adäquat reduzieren. Weiter könnten die kleineren elektrischen Isolationsgebiete nicht adäquat Stromverlust zwischen den Gate-Strukturen und den S/D-Kontaktstrukturen und/oder zwischen den Gate-Strukturen und den Interconnect-Strukturen verhindern, was zu Minderung der Halbleiterbauelementzuverlässigkeit und -leistung führen kann.
- Die vorliegende Offenbarung stellt Beispielhalbleiterbauelemente mit FETs (z.B. finFETs oder GAA FETs) bereit, die Luftabstandhalter und Luftabdeckungen aufweisen, und stellt Beispielverfahren zum Bilden solcher Halbleiterbauelemente bereit. In manchen Ausführungsformen können die Luftabstandhalter zwischen den Seitenwänden der Gate-Strukturen und den S/D-Kontaktstrukturen angeordnet sein und können sich entlang der Breite der Gate-Strukturen erstrecken. In manchen Ausführungsformen können die Luftabdeckungen zwischen den leitfähigen Strukturen (z.B. Metallleitungen und/oder Metalldurchkontaktierungen) der Interconnect-Strukturen und den darunterliegenden Oberseitenoberflächen der Gate-Strukturen angeordnet sein. Die Luftabstandhalter und Luftabdeckungen stellen elektrische Isolation zwischen den Gate-Strukturen und den S/D-Kontaktstrukturen und/oder zwischen den Gate-Strukturen und den Interconnect-Strukturen mit verbesserter Bauelementzuverlässigkeit und -leistung bereit. Die niedrige Dielektrizitätskonstante von Luft in Luftabstandhaltern und Luftabdeckungen kann die Parasitärkapazität um etwa 20% bis etwa 50% verglichen mit Halbleiterbauelementen ohne Luftabstandhalter und Luftabdeckungen reduzieren. Weiter minimiert die Gegenwart von Luftabstandhaltern und Luftabdeckungen Stromverlustpfade zwischen den Gate-Strukturen und den S/D-Kontaktstrukturen und/oder zwischen den Gate-Strukturen und den Interconnect-Strukturen. Die Parasitärkapazität und/oder den Stromverlust in den Halbleiterbauelementen zu reduzieren, kann die Bauelementzuverlässigkeit und -leistung verglichen mit Halbleiterbauelementen ohne Luftabstandhalter und Luftabdeckungen verbessern.
- Ein Halbleiterbauelement
100 , das FETs102A-102B aufweist, ist in Bezug auf1A-1I gemäß manchen Ausführungsformen beschrieben.1A veranschaulicht eine isometrische Ansicht von Halbleiterbauelement100 gemäß manchen Ausführungsformen.1B und1C veranschaulichen Querschnittansichten entlang jeweiliger Linien A-A und B-B von Halbleiterbauelement100 von1A gemäß manchen Ausführungsformen. - Halbleiterbauelement
100 kann verschiedene Querschnittansichten entlang von Linie A-A von1A , wie in1B und1D-1I gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen veranschaulicht, aufweisen. Die Besprechung von Elementen in1A-1I mit denselben Beschriftungen treffen aufeinander zu, außer es wird anderes erwähnt. Die Besprechung von FET102A trifft auf FET102B zu, außer es wird anderes erwähnt. FETs102A-102B können n, p oder eine Kombination davon sein. - Halbleiterbauelement
100 kann auf einem Substrat106 gebildet sein. Substrat106 kann ein Halbleitermaterial, wie Silizium, Germanium (Ge), Siliziumgermanium (SiGe), Siliziumcarbid (SiC), Galliumarsenid (GaAs), Galliumphosphid (GaP), Indiumphosphid (InP), Indiumarsenid (InAs), Siliziumgermaniumcarbid (SiGeC) und eine Kombination davon sein. Weiter kann Substrat106 mit p-Dotierstoffen (z.B. Bor, Indium, Aluminium oder Gallium) oder n-Dotierstoffen (z.B. Phosphor oder Arsen) dotiert sein. - In Bezug auf
1A-1C kann FET102A (i) eine Finnenstruktur108 , die sich entlang einer X-Achse erstreckt, (ii) eine Gate-Struktur112 , die sich entlang einer Y-Achse erstreckt, (iii) epitaktische Gebiete110 , (iv) Innenabstandhalter114 , die erste und zweite Innenabstandhalter113A-113B aufweisen, (v) Außenabstandhalter116 , (vi) Luftabstandhalter118 , (vii) Luftabdeckung120 , (viii) Luftabstandhalterdichtungen122 , (ix) Luftabdeckungsdichtung124 , (x) Source/Drain-Kontaktstrukturen (S/D-Kontaktstrukturen)126 , (xi) S/D-Abdeckungsschicht128 und (xii) Durchkontaktierungsstruktur130 aufweisen. Finnenstruktur108 kann vertiefte Finnengebiete108A , die unter epitaktischen Gebieten110 liegen, und ein angehobenes Finnengebiet108B , das unter Gate-Struktur112 liegt, aufweisen. In manchen Ausführungsformen kann Finnenstruktur108 ein Material ähnlich Substrat106 aufweisen. - Epitaktische Gebiete
110 können an vertieften Finnengebieten108A wachsen gelassen werden und können S/D-Gebiete von FET102A sein. Epitaktische Gebiete110 können epitaktisch gewachsenes Halbleitermaterial aufweisen, das dasselbe Material oder ein von dem Material von Substrat106 verschiedenes Material enthalten kann. Epitaktische Gebiete110 können p oder n sein. In manchen Ausführungsformen können epitaktische n-Gebiete110 SiAs, SiC oder SiCP enthalten und epitaktische p-Gebiete110 können SiGe, SiGeB, GeB, SiGeSnB, eine III-V-Halbleiterverbindung oder eine Kombination davon enthalten. - S/D-Kontaktstrukturen
126 können an epitaktischen Gebieten110 angeordnet sein und können konfiguriert sein, epitaktische Gebiete110 mit anderen Elementen von FET102A und/oder der IC (Integrated Circuit) (nicht gezeigt) durch Durchkontaktierungsstruktur130 elektrisch zu verbinden. In manchen Ausführungsformen kann Durchkontaktierungsstruktur130 an einer von S/D-Kontaktstrukturen126 angeordnet sein und S/D-Abdeckungsschicht128 kann an einer anderen von S/D-Kontaktstrukturen126 angeordnet sein. S/D-Abdeckungsschicht128 kann elektrisch S/D-Kontaktstruktur126 von anderen darüberliegenden Elementen von FET102A isolieren. Jede von S/D-Kontaktstrukturen126 kann einen S/D-Kontaktstecker 126A und eine Silizidschicht126B aufweisen. S/D-Kontaktstecker130 können leitfähige Materialien enthalten, wie Ruthenium (Ru), Iridium (Ir), Nickel (Ni), Osmium (Os), Rhodium (Rh), Al, Molybdän (Mo), Wolfram (W), Kobalt (Co) und Kupfer (Cu). In manchen Ausführungsformen kann Durchkontaktierungsstruktur130 leitfähige Materialien enthalten, wie Ru, Co, Ni, Al, Mo, W, Ir, Os, Cu und Pt. - In manchen Ausführungsformen kann die S/D-Abdeckungsschicht
128 dielektrische Materialien enthalten, wie Siliziumnitrid (SiN), Zirkonsilizid (ZrSi), Siliziumcarbonitrid (SiCN), Zirkonaluminiumoxid (ZrAlO), Titanoxid (TiO2), Tantaloxid (Ta2O5), Zirkonoxid (ZrO2), Lanthanoxid (La2O3), Zirkonnitrid (ZrN), Siliziumcarbid (SiC), Zinkoxid (ZnO), Siliziumoxycarbid (SiOC), Hafniumoxid (HfO2), Aluminiumoxid (Al2O3), Siliziumoxycarbonitrid (SiOCN), Si, Hafniumsilizid (HfSi2), Aluminiumoxynitrid (AlON), Yttriumoxid (Y2O3), Tantalcarbonitrid (TaCN) und Siliziumoxid (SiO2). In manchen Ausführungsformen kann S/D-Abdeckungsschicht128 eine Dicke entlang einer Z-Achse in einem Bereich von etwa 1 nm bis etwa 50 nm aufweisen. Unter diesem Dickenbereich könnte S/D-Abdeckungsschicht128 nicht adäquat elektrische Isolation zwischen S/D-Kontaktstruktur126 und anderen darüberliegenden Elementen von FET102A bereitstellen. Andererseits, falls die Dicke größer als 50 nm ist, steigt die Verarbeitungszeit (z.B. Abscheidungszeit, Polierzeit usw.) von S/D-Abdeckungsschicht und folglich steigen Bauelementherstellungskosten. - Gate-Struktur
112 kann eine dielektrische High-k-Gate-Schicht112A und eine leitfähige Schicht112B , die an der dielektrischen High-k-Gate-Schicht112A angeordnet ist, aufweisen. Leitfähige Schicht112B kann eine mehrschichtige Struktur sein. Die verschiedenen Schichten von leitfähiger Schicht112B sind zur Einfachheit nicht gezeigt. Leitfähige Schicht112B kann eine Austrittsarbeitsmetallschicht (WFM-Schicht) an der dielektrischen High-k-Gate-Schicht112A angeordnet und eine Gate-Metallfüllschicht an der WFM-Schicht aufweisen. Dielektrische High-k-Gate-Schicht kann ein dielektrisches High-k-Material enthalten, wie HfO2, TiO2, Hafniumzirkonoxid (HfZrO), Ta2O3, Hafniumsilikat (HfSiO4), ZrO2 und Zirkonsilikat (ZrSiO2). Die WFM-Schicht kann Titanaluminium (TiAl), Titanaluminiumcarbid (TiAlC), Tantalaluminium (TaAl), Tantalaluminiumcarbid (TaAlC) und eine Kombination davon enthalten. Die Gate-Metallfüllschicht kann ein geeignetes leitfähiges Material enthalten, wie W, Ti, Silber (Ag), Ru, Mo, Cu, Co, Al, Ir, Ni und eine Kombination davon. - Gate-Struktur
112 kann elektrisch von angrenzenden S/D-Kontaktstrukturen126 und/oder über Durchkontaktierungsstruktur130 durch erste Innenabstandhalter113A , Außenabstandhalter116 und Luftabstandhalter118 isoliert sein, wie in1B gezeigt. Weiter kann Gate-Struktur112 elektrisch von angrenzenden epitaktischen Gebieten110 durch erste und zweite Innenabstandhalter113A-113B isoliert sein, wie in1C gezeigt. In manchen Ausführungsformen kann Gate-Struktur112 weiter elektrisch von darüberliegenden Interconnect-Strukturen (z.B. Metallleitung142 , wie in1H gezeigt) durch Luftabdeckung120 und Luftabdeckungsdichtung124 isoliert sein. - Jeder von Innenabstandhaltern
113A-113B , Außenabstandhaltern116 und Luftabstandhaltern118 erstreckt sich entlang der Breite von Gate-Struktur112 entlang einer Y-Achse. Erste Innenabstandhalter113A können auf und in physischem Kontakt mit den Seitenwänden von Gate-Struktur112 angeordnet sein und Außenabstandhalter116 können auf ersten Innenabstandhaltern113A angeordnet sein. In manchen Ausführungsformen können Außenabstandhalter116 auf und in physischem Kontakt mit den Seitenwänden von Gate-Struktur112 angeordnet sein, wenn Innenabstandhalter113A-113B nicht in FET102A aufgewiesen sind. Luftabstandhalter118 können zwischen Außenabstandhaltern und Ätzstoppschichten (ESLs)134 angeordnet sein, die konfiguriert sind, Gate-Struktur112 und/oder epitaktische Gebiete110 während Verarbeitung von FET102A zu schützen. - Luftabstandhalter
118 sind mit Luft gefüllte Hohlräume, die zwischen Außenabstandhaltern116 und ESLs134 gebildet sind. In manchen Ausführungsformen können die Hohlräume von Luftabstandhaltern118 durch Luftabstandhalterdichtungen122 abgedichtet sein. Luftabstandhalterdichtungen122 können Materialien daran hindern, in die Hohlräume von Luftabstandhaltern118 während der Bildung von Schichten, die über Luftabstandhaltern118 liegen, einzudringen. Ähnlich ist Luftabdeckung120 ein mit Luft gefüllter Hohlraum, der zwischen Gate-Struktur112 und Luftabdeckungsdichtung124 gebildet ist. Luftabdeckungsdichtung124 kann Materialien daran hindern, in den Hohlraum von Luftabdeckung120 während der Bildung von Schichten, die über Luftspalt120 liegen, einzudringen. In manchen Ausführungsformen können Luftabstandhalterdichtungen122 sich in Luftabdeckung120 erstrecken und können über Gate-Struktur112 schweben, wie in1B-1C gezeigt, oder können auf Gate-Struktur112 angeordnet sein, wie in1D gezeigt. Die verschiedenen Konfigurationen von Luftabstandhalterdichtungen122 innerhalb von Luftabdeckung120 können verwendet werden, um das Volumen von Luftabdeckung120 anzupassen. In manchen Ausführungsformen können Abschnitte von Luftabstandhalterdichtungen122 auf ESLs134 angeordnet sein und die Oberseitenoberflächen dieser Abschnitte von Luftabstandhalterdichtungen122 können im Wesentlichen mit den Oberseitenoberflächen von S/D-Abdeckungsschichten128 und Durchkontaktierungsstruktur130 koplanar sein, wie in1B-1D gezeigt. In manchen Ausführungsformen können diese Abschnitte von Luftabstandhalterdichtungen122 fehlen und die Oberseitenoberflächen von ESLs134 sind im Wesentlichen mit den Oberseitenoberflächen von S/D-Abdeckungsschicht 128 und Durchkontaktierungsstruktur130 koplanar, wie in1E gezeigt. - In manchen Ausführungsformen können S/D-Abdeckungsschicht
128 , Innenabstandhalter113A-113B , Außenabstandhalter116 , Luftabstandhalterdichtungen122 , Luftabdeckungsdichtung124 und ESLs134 ein ähnliches oder voneinander verschiedenes isolierendes Material enthalten. In manchen Ausführungsformen kann das isolierende Material SiN, ZrSi, SiCN, ZrAlO, TiO2, Ta2O5, ZrO2, La2O3, ZrN, SiC, ZnO, SiOC, HfO2, Al2O3, SiOCN, Si, HfSi2, AlON, Y2O3, TaCN, SiO2 oder eine Kombination davon enthalten. In manchen Ausführungsformen kann jeder von ersten Innenabstandhaltern113A , Außenabstandhaltern116 und ESLs134 eine Dicke entlang einer X-Achse aufweisen, die im Wesentlichen gleich oder verschieden voneinander ist. In manchen Ausführungsformen kann jeder der Luftabstandhalter118 eine Dicke entlang einer X-Achse aufweisen, die gleich oder größer als die Dicke jedes der ersten Innenabstandhalter113A , Außenabstandhalter116 und/oder ESLs134 entlang der X-Achse ist. In manchen Ausführungsformen kann jeder der Luftabstandhalter118 eine Dicke entlang einer X-Achse aufweisen, die zweimal die Dicke jedes der Außenabstandhalter116 entlang der X-Achse ist. Die Dicke jedes der ersten Innenabstandhalter113A , Außenabstandhalter116 , Luftabstandhalter118 und ESLs134 kann von etwa 1 nm bis etwa 10 nm reichen. In manchen Ausführungsformen können Luftabstandhalter118 eine Höhe entlang einer Z-Achse gleich oder größer als eine Höhe von Gate-Struktur112 entlang der Z-Achse aufweisen und die Höhe der Luftabstandhalter118 kann von etwa 1 nm bis etwa 50 nm reichen. - In manchen Ausführungsformen ist die Dicke der Luftabstandhalterdichtungen
122 , die über Luftabstandhaltern118 angeordnet sind, im Wesentlichen gleich der Dicke von Luftabstandhaltern118 entlang einer X-Achse. In manchen Ausführungsformen kann die Dicke von Luftabstandhalterdichtungen122 , die über ESLs134 und innerhalb von Luftabdeckung120 angeordnet sind, im Wesentlichen gleich oder größer als die Dicke von ESLs134 entlang einer X-Achse sein und von etwa 1 nm bis etwa 15 nm reichen. In manchen Ausführungsformen kann Luftabdeckung120 eine DickeT1 im Wesentlichen gleich oder kleiner als DickeT2 von Luftabdeckungsdichtung124 aufweisen. DickeT1 kann von etwa 1 nm bis etwa 15 nm reichen und DickeT2 kann von etwa 1 nm bis etwa 25 nm reichen. - Die zuvor besprochenen Abmessungsbereiche von ersten Innenabstandhaltern
113A , Außenabstandhaltern116 , Luftabstandhaltern118 , Luftabdeckung120 , Luftabstandhalterdichtungen122 , Luftabdeckungsdichtung124 und/oder ELSs134 stellen adäquate elektrische Isolation zwischen Gate-Struktur und angrenzenden epitaktischen Gebieten110 , S/D-Kontaktstruktur126 , Durchkontaktierungsstruktur130 und/oder Interconnect-Strukturen (z.B. Metallleitung142 , wie in1H gezeigt) bereit. Unter diesen Abmessungsbereichen könnten erste Innenabstandhalter113A , Außenabstandhalter116 , Luftabstandhalter118 , Luftabdeckung120 , Luftabstandhalterdichtungen122 , Luftabdeckungsdichtung124 und/oder ESLs134 die elektrische Isolation nicht adäquat an Gate-Struktur112 bereitstellen. Andererseits, falls die Abmessungen größer als die zuvor besprochenen Bereiche sind, kann die Verarbeitungszeit (z.B. Abscheidungszeit, Ätzzeit usw.) zum Bilden erster Innenabstandhalter113A , Außenabstandhalter116 , Luftabstandhalter118 , Luftabdeckung120 , Luftabstandhalterdichtungen122 , Luftabdeckungsdichtung124 und/oder ESLs134 steigen und folglich steigen die Bauelementherstellungskosten. - In manchen Ausführungsformen können Luftabstandhalter
118 , Luftabdeckung120 , Luftabstandhalterdichtungen122 und Luftabdeckungsdichtung124 die in1F gezeigten Strukturen anstelle der in1B gezeigten Strukturen aufweisen.1F veranschaulicht das Gebiet von FET102A innerhalb von Areal103A von1B für verschiedene Konfigurationen von Luftabstandhaltern118 , Luftabdeckung120 , Luftabstandhalterdichtungen122 und Luftabdeckungsdichtung124 . Luftabstandhalterdichtungen122 auf ESLs134 und Luftabdeckung120 können abgerundete Ecken122c mit einem Krümmungsradius von etwa 0,5 nm bis etwa 5 nm aufweisen, die ein Resultat der während der Bildung von Luftabstandhalterdichtungen122 verwendeten Ätzrate sein können, die unten in weiterem Detail beschrieben ist. Luftabstandhalterdichtungen122 , die Luftabstandhalter118 umgeben, können DickenT3 von etwa 0,5 nm bis etwa 10 nm und Säume122s mit Längen von etwa 0,5 nm bis etwa 5 nm aufweisen, die ein Resultat der Abscheidungsrate sein können, die während der Bildung von Luftabstandhalterdichtungen122 verwendet werden, die unten in weiterem Detail beschrieben ist. Die Abscheidungsrate, die zur Bildung von Luftabstandhalterdichtungen122 verwendet wird, kann auch „Hälse“122n mit Längen von etwa 0,5 nm bis etwa 5 nm entlang einer Z-Achse vor Bildung von Säumen122s bilden. Ähnlich können die Abscheidungsraten, die zur Bildung von Luftspaltdichtung124 verwendet werden, „Hälse“ 124n mit Längen von etwa 0,5 nm bis etwa 5 nm entlang einer Z-Achse vor Bildung von Säumen124s bilden, wie in1F gezeigt. - In manchen Ausführungsformen kann FET
102A nanostrukturierte Kanalgebiete138 , wobei Gate-Struktur112 jedes von nanostrukturierten Kanalgebieten138 umgibt, wie in1G gezeigt, anstelle vom erhabenen Finnengebiet108B und Gate-Struktur112 von1B-1F und1H-1I aufweisen. Diese Gate-Struktur112 kann als „Gate-all-around-Struktur (GAA-Struktur) 112“ bezeichnet werden und FET102A mit GAA-Struktur112 kann als „GAA FET 102A“ bezeichnet werden. Nanostrukturierte Kanalgebiete138 können (i) einen elementaren Halbleiter, wie Si oder Ge; (ii) einen Verbindungshalbleiter, der ein III-V-Halbleitermaterial enthält; (iii) einen Legierungshalbleiter, der SiGe, Germaniumstannum oder Siliziumgermaniumstannum enthält; oder (iv) eine Kombination davon aufweisen. Die Abschnitte von Gate-Struktur112 , die nanostrukturierte Kanalgebiete138 umgeben, können elektrisch von angrenzenden epitaktischen Gebieten110 durch Abstandhalter140 isoliert sein. Abstandhalter140 kann ein Material ähnlich Außenabstandhaltern116 enthalten. - In manchen Ausführungsformen kann die Struktur von
1B eine Metallleitung142 einer Interconnect-Struktur aufweisen, wie in1H gezeigt, wenn Durchkontaktierungsstruktur130 vorliegt, oder kann eine dielektrische Schicht144 der Interconnect-Struktur aufweisen, wie in1I gezeigt, wenn Durchkontaktierungsstruktur130 nicht auf S/D-Struktur126 angeordnet ist. - Halbleiterbauelement
100 kann weiter Zwischenschichtdielektrikumschicht (ILD-Schicht)132 und Grabenisolationsgebiete (STI-Gebiete)136 aufweisen. ILD-Schicht118 kann auf ESLs134 angeordnet sein und kann ein dielektrisches Material enthalten. STI-Gebiete136 können ein isolierendes Material enthalten. -
2 ist ein Ablaufdiagramm eines Beispielverfahrens200 zur Fertigung von FET102A eines Halbleiterbauelements100 , gemäß manchen Ausführungsformen. Für veranschaulichende Zwecke werden die in2 veranschaulichenden Schritte in Bezug auf den Beispielfertigungsprozess zur Fertigung von FET102A , wie in3A-18C veranschaulicht, beschrieben.3A-18A sind Draufsichten von FET102A bei unterschiedlichen Fertigungsphasen, gemäß manchen Ausführungsformen.3B-18B und3C-18C sind Ansichten von Gebieten103A-103B von1B-1C bei unterschiedlichen Fertigungsphasen, gemäß manchen Ausführungsformen. Schritte können in einer verschiedenen Reihenfolge durchgeführt werden oder nicht durchgeführt werden, abhängig von bestimmten Anwendungen. Es sollte angemerkt werden, dass Verfahren200 keinen vollständigen FET102A erzeugen könnte. Dementsprechend wird festgehalten, dass zusätzliche Prozesse vor, während und nach Verfahren200 bereitgestellt sein können und dass manche anderen Prozesse hierin nur kurz beschrieben sein könnten. Elemente in3A-18C mit denselben Beschriftungen wie Elemente in1A-1I sind oben beschrieben. - In Schritt
205 werden eine Polysiliziumstruktur und epitaktische Gebiete auf einer Finnenstruktur gebildet und Innenabstandhalter sind auf der Polysiliziumstruktur gebildet. Zum Beispiel, wie in3A-3C gezeigt, können eine Polysiliziumstruktur312 und eine Hartmaskenschicht346 auf Finnenstruktur108 gebildet werden. Während nachfolgender Verarbeitung kann Polysiliziumstruktur312 in einem Gate-Ersetzungsprozess ersetzt werden, um Gate-Struktur112 zu bilden. Der Bildung von Abstandhaltern114 entlang der Seitenwände von Polysiliziumstruktur312 folgend, können epitaktische Gebiete110 selektiv auf vertieften Finnengebieten108B gebildet werden, wie in1B gezeigt. - In Bezug auf
2 werden in Schritt210 Außenabstandhalter und Opferabstandhalter auf den Innenabstandhaltern gebildet. Zum Beispiel, wie in5A-5C gezeigt, können Außenabstandhalter116 und Opferabstandhalter518 auf Innenabstandhaltern114 gebildet werden. Die Bildung von Außenabstandhaltern und Opferabstandhaltern kann aufeinanderfolgende Schritte umfassen von (i) selektivem Ätzen von Abschnitten zweiter Innenabstandhalter113B , die über Finnenstruktur108 sind, wie in4A-4C gezeigt, (ii) selektivem Ausdünnen von Abschnitten erster Innenabstandhalter113A , die über Finnenstruktur108 sind, wie in4A-4C gezeigt, (iii) Abscheiden und Strukturieren von Außenabstandhaltern116 auf den Strukturen von4A-4C und (iv) Abscheiden und Strukturieren von Opferabstandhaltern518 auf Außenabstandhaltern116 , um die Strukturen von5A-5C zu bilden. Während nachfolgender Verarbeitung werden Opferabstandhalter518 entfernt, um Luftabstandhalter118 zu bilden. Die Strukturierung von Außenabstandhaltern116 und Opferabstandhaltern518 kann einen Trockenätzprozess mit Ätzmitteln, wie chlorbasiertes Gas, Sauerstoff, Wasserstoff, brombasiertes Gas und eine Kombination davon, umfassen. Opferabstandhalter518 können ein isolierendes Material enthalten, das sich vom isolierenden Material von ersten Innenabstandhaltern113A , Außenabstandhaltern116 , S/D-Abdeckungsschichten128 , ILD-Schicht132 und ESLs134 unterscheidet. In manchen Ausführungsformen können Abschnitte von Außenabstandhaltern auf epitaktischen Gebieten110 eine DickeT4 aufweisen, die kleiner als DickeT5 von Abschnitten von Außenabstandhaltern auf ersten Innenabstandhaltern113A ist. DickeT4-T5 kann von etwa 0,5 nm bis etwa 10 nm reichen. - In Bezug auf
2 werden in Schritt215 eine ILD-Schicht und ESLs auf den Opferabstandhaltern gebildet. Zum Beispiel können, wie in6A-6C gezeigt, ILD-Schicht132 und ESLs134 auf Außenabstandhaltern116 gebildet werden. Die Bildung von ILD-Schicht132 und ESLs134 kann aufeinanderfolgende Schritte umfassen von (i) Abscheiden von ESLs134 auf den Strukturen von5A-5C unter Verwendung eines chemischen Gasphasenabscheidungsprozesses (CVD-Prozess), (ii) Abscheiden von ILD-Schicht132 auf ESLs134 unter Verwendung eines CVD-Prozesses oder eines geeigneten dielektrischen Materialabscheidungsprozesses und (iii) Durchführen eines chemisch-mechanischen Polierprozesses (CMP-Prozess), um Hartmaskenschicht346 zu entfernen und im Wesentlichen die Oberseitenoberflächen von Polysiliziumstruktur312 , ersten Innenabstandhaltern113A , Außenabstandhaltern116 , Opferabstandhaltern518 , ESLs134 und ILD-Schicht132 gemeinsam einzuebnen, wie in6A-6C gezeigt. - In Bezug auf
2 wird in Schritt220 die Polysiliziumstruktur mit einer Gate-Struktur ersetzt und eine Opferabdeckung wird auf der Gate-Struktur gebildet. Zum Beispiel kann wie in7A-7C gezeigt, Polysiliziumstruktur312 durch Gate-Struktur112 ersetzt werden und eine Opferabdeckung720 kann auf Gate-Struktur112 gebildet werden. Die Bildung von Gate-Struktur112 kann aufeinanderfolgende Schritte umfassen von (i) Ätzen von Polysiliziumstruktur312 , um einen Hohlraum (nicht gezeigt) zu bilden, (ii) Abscheiden von dielektrischer High-k-Gate-Schicht112A innerhalb des Hohlraums unter Verwendung eines CVD-Prozesses, eines Atomschichtabscheidungsprozesses (ALD-Prozess) oder eines geeigneten High-k-dielektrischen-Materialabscheidungsprozesses, (ii) Abscheiden von leitfähiger Schicht112B auf dielektrischer High-k-Gate-Schicht112A unter Verwendung eines CVD-Prozesses, eines Atomschichtabscheidungsprozesses (ALD-Prozess) oder eines geeigneten leitfähigen Materialabscheidungsprozesses, (iv) Durchführen eines CMP-Prozesses, um im Wesentlichen die Oberseitenoberfläche von Gate-Struktur112 mit den Oberseitenoberflächen von Polysiliziumstruktur312 , ersten Innenabstandhaltern113A , Außenabstandhaltern116 , Opferschichten518 , ESLs134 und ILD-Schicht132 gemeinsam einzuebnen und (v) Zurückätzen von Gate-Struktur112 , wie in7B-7C gezeigt. Das Zurückätzen kann ein Trockenätzprozess mit Ätzmitteln sein, die eine höhere Ätzselektivität für die Materialien von Gate-Struktur112 aufweisen als die Materialien von ersten Innenabstandhaltern113A , Außenabstandhaltern116 , Opferabstandhaltern518 und ESLs134 . Die Ätzmittel können chlorbasiertes Gas, Methan (CH4), Borchlorid (BCL3), Sauerstoff oder eine Kombination davon enthalten. - Die Bildung von Opferabdeckung
720 kann aufeinanderfolgende Schritte umfassen von (i) Zurückätzen erster Innenabstandhalter113A , Außenabstandhalter116 , Opferabstandhalter518 und ESLs134 , wie in7B-7C gezeigt, (ii) Abscheiden des Materials von Opferabdeckung720 auf ILD-Schicht132 und der zurückgeätzten Gate-Struktur112 , ersten Innenabstandhaltern113A , Außenabstandhaltern116 , Opferabstandhaltern518 und ESLs134 unter Verwendung eines CVD-Prozesses oder eines geeigneten isolierenden Materialabscheidungsprozesses und (iii) Durchführen eines CMP-Prozesses, um im Wesentlichen die Oberseitenoberfläche von Opferabdeckung720 mit der Oberseitenoberfläche von ILD-Schicht132 gemeinsam einzuebnen, um die Strukturen von7B-7C zu bilden. Das Zurückätzen kann einen Trockenätzprozess mit Ätzmitteln umfassen, die eine höhere Ätzselektivität für die Materialien erster Innenabstandhalter113A , Außenabstandhalter116 , Opferabstandhalter518 und ESLs134 aufweisen, als die Materialien von Gate-Struktur112 . Die Ätzmittel können ein Wasserstofffluorid-basiertes (HF-basiertes) Gas, ein Kohlenstofffluoridbasiertes (CxFy-basiertes) Gas oder eine Kombination davon enthalten. - In Bezug auf
2 werden in Schritt225 S/D-Kontaktstrukturen auf den epitaktischen Gebieten gebildet. Zum Beispiel können wie in8A-8C gezeigt S/D-Kontaktstrukturen126 auf epitaktischen Gebieten110 gebildet werden. Die Bildung von S/D-Kontaktstrukturen126 kann aufeinanderfolgende Schritte umfassen von (i) Ätzen von Abschnitten von ILD-Schicht132 , ESLs134 , Außenabstandhaltern116 und epitaktischen Gebieten110 , um Kontaktöffnungen (nicht gezeigt) zu bilden, (ii) Bilden von Silizidschichten126B innerhalb der Kontaktöffnungen, wie in8B-8C gezeigt, (iii) Füllen der Kontaktöffnungen mit dem (den) Material(ien) von S/D-Kontaktsteckern 126B unter Verwendung eines CVD-Prozesses oder eines geeigneten leitfähigen Materialabscheidungsprozesses, (iv) Durchführen eines CMP-Prozesses, um im Wesentlichen die Oberseitenoberfläche von S/D-Kontaktsteckern 126B mit der Oberseitenoberfläche von Opferabdeckung720 (nicht in8A-8C gezeigt; in17A-17C gezeigt) gemeinsam einzuebnen und (v) Zurückätzen von S/D-Kontaktsteckern 126B, um S/D-Kontaktstrukturen126 zu bilden, wie in8B-8C gezeigt. Das Zurückätzen kann einen Trockenätzprozess mit Ätzmitteln, wie chlorbasiertes Gas, Methan (CH4), Borchlorid (BCL3), Sauerstoff und eine Kombination davon, umfassen. - S/D-Kontaktstrukturen
126 von17A-17C werden gebildet, falls S/D-Abdeckungsschichten128 und/oder Durchkontaktierungsstruktur130 anschließend nicht gebildet werden. Andererseits werden S/D-Kontaktstrukturen von8A-8C gebildet, falls S/D-Abdeckungsschichten128 und Durchkontaktierungsstruktur130 anschließend gebildet werden. Die Bildung von S/D-Abdeckungsschichten 128 und Durchkontaktierungsstruktur130 können aufeinanderfolgende Schritte umfassen von (i) Abscheiden des Materials von S/D-Abdeckungsschichten128 auf den zurückgeätzten S/D-Kontaktsteckern126B unter Verwendung eines CVD-Prozesses oder eines geeigneten isolierenden Materialabscheidungsprozesses, (ii) Durchführen eines CMP-Prozesses, um im Wesentlichen die Oberseitenoberfläche von S/D-Abdeckungsschichten 128 mit der Oberseitenoberfläche von Opferabdeckung720 gemeinsam einzuebnen, (iii) Ätzen eines Abschnitts von S/D-Abdeckungsschichten128 , um eine Durchkontaktierungsöffnung (nicht gezeigt) zu bilden, (iv) Abscheiden des Materials von Durchkontaktierungsstruktur130 innerhalb der Durchkontaktierungsöffnung unter Verwendung eines CVD-Prozesses, eines Atomschichtabscheidungsprozesses (ALD-Prozess) oder eines geeigneten leitfähigen Materialabscheidungsprozesses und (v) Durchführen eines CMP-Prozesses, um im Wesentlichen die Oberseitenoberfläche von Durchkontaktierungsstruktur130 mit der Oberseitenoberfläche von Opferabdeckung720 gemeinsam einzuebnen, wie in8A-8C gezeigt. - In Bezug auf
2 werden in Schritt230 Luftabstandhalter zwischen den Außenabstandhaltern und den ESLs gebildet. Zum Beispiel können wie in10A-10C gezeigt Luftabstandhalter118 zwischen Außenabstandhaltern116 und den ESLs134 gebildet werden. Die Bildung von Luftabstandhaltern kann aufeinanderfolgende Schritte umfassen von (i) Zurückätzen von Opferabdeckung720 , wie in9A-9C gezeigt, und (ii) Entfernen von Opferabstandhaltern518 , wie in10A-10C gezeigt. In manchen Ausführungsformen können das Zurückätzen von Opferabdeckung720 und das Entfernen von Opferabstandhaltern518 umfassen, einen chemischen Ätzprozess mit ähnlichen Ätzmitteln, wie chlorbasiertes Gas, Wasserstoff, Sauerstoff, fluorbasiertes Gas und eine Kombination davon, aber mit verschiedenen Konzentrationen der Ätzmittel und bei verschiedenen Ätztemperaturen zu verwenden. Die Ätzselektivität der Ätzmittel für die Materialien von Opferabdeckung720 und Opferabstandhaltern518 ist von der Ätzkonzentration und Ätztemperatur abhängig. Die zum selektiven Ätzen von Opferabdeckung720 verwendeten Ätzmittel weisen eine niedrigere Wasserstoffkonzentration als die zum selektiven Entfernen von Opferabstandhaltern518 verwendeten Ätzmittel auf. Zusätzlich ist die zum selektiven Ätzen von Opferabdeckung720 verwendete Temperatur (z.B. zwischen etwa 30°C und etwa 150°C) niedriger als die zum selektiven Entfernen von Opferabstandhaltern518 verwendete Temperatur. In manchen Ausführungsformen kann das Entfernen von Opferabstandhaltern518 umfassen, einen chemischen Ätzprozess mit Ätzmitteln, wie Helium, Wasserstoff, Sauerstoff, fluorbasiertes Gas und eine Kombination davon, zu verwenden. - In Bezug auf
2 werden in Schritt235 Luftabstandhalterdichtungen auf den Luftabstandhaltern, der Opferabdeckung und den ESLs gebildet. Zum Beispiel können wie in12A-12C gezeigt Luftabstandhalterdichtungen122 auf Luftabstandhaltern118 , Opferabdeckung720 und ESLs134 gebildet werden. Die Bildung von Luftabstandhalterdichtungen122 kann aufeinanderfolgende Schritte umfassen von (i) Abscheiden des Materials von Luftabstandhalteerdichtungen122 auf den Strukturen von10A-10C , um eine Dichtungsschicht122* zu bilden, wie in11A-11C gezeigt und (ii) Ätzen von Dichtungsschicht122* , um die Strukturen von12A-12C zu bilden. In manchen Ausführungsformen wird die Abscheidung von Dichtungsschicht122* bei einer Abscheidungsrate von etwa 1 nm/min bis etwa 5 nm/min und bei einer Abscheidungstemperatur von etwa 100°C bis etwa 400°C durchgeführt, um jegliche konforme Abscheidung des Materials von Luftabstandhalterdichtungen122 innerhalb von Luftabstandhaltern118 zu verhindern. Falls das Material von Luftabstandhalterdichtungen122 bei einer langsameren Abscheidungsrate als etwa 1 nm/min und bei einer Abscheidungstemperatur niedriger als etwa 100°C abgeschieden wird, können Luftdichtungen122 innerhalb von Luftabstandhaltern118 gebildet werden, wie oben in Bezug auf1F beschrieben. In manchen Ausführungsformen kann das Ätzen von Dichtungsschicht122* einen anisotropen Trockenätzprozess bei einer Temperatur von etwa 50°C bis etwa 100°C mit Ätzmitteln, wie chlorbasiertes Gas, fluorbasiertes Gas, Sauerstoff und eine Kombination davon, umfassen. - In Bezug auf
2 werden in Schritt240 eine Luftabdeckung und eine Luftabdeckungsdichtung auf der Gate-Struktur gebildet. Zum Beispiel können wie in14A-14C gezeigt, Luftabdeckung120 und Luftabdeckungsdichtung124 auf Gate-Struktur112 gebildet sein. Die Bildung von Luftabdeckung120 kann umfassen, Opferabdeckung720 zu entfernen, um die Strukturen von13A-13C zu bilden. In manchen Ausführungsformen kann das Entfernen von Opferabdeckung720 umfassen, einen isotropen chemischen Ätzprozess mit Ätzmitteln, wie chlorbasiertes Gas, Wasserstoff, Sauerstoff, fluorbasiertes Gas und eine Kombination davon, bei einer Ätztemperatur von etwa 30°C bis etwa 150°C zu verwenden. - Die Bildung von Luftabdeckungsdichtung
124 kann aufeinanderfolgende Schritte umfassen von (i) Abscheiden des Materials von Luftabdeckungsdichtung124 auf den Strukturen von12A-12C und (ii) Durchführen eines CMP-Prozesses, um im Wesentlichen die Oberseitenoberfläche von Luftabdeckungsdichtung124 mit der Oberseitenoberfläche von ILD-Schicht132 gemeinsam einzuebnen, wie in14A-14C gezeigt. Ähnlich der Abscheidung des Materials von Luftabstandhalterdichtungen122 , kann das Material von Luftabdeckungsdichtung124 bei einer Abscheidungsrate von etwa 1 nm/min bis etwa 5 nm/min bei einer Abscheidungstemperatur von etwa 100°C bis etwa 400°C abgeschieden werden, um jegliche konforme Abscheidung des Materials innerhalb von Luftabdeckung120 zu verhindern. - In manchen Ausführungsformen können die Strukturen von
15A-15C mit den Oberseitenoberflächen von ESLs134 im Wesentlichen koplanar mit den Oberseitenoberflächen von ILD-Schicht132 gebildet werden, falls ESLs134 während der Bildung von Opferabdeckung720 in Schritt220 nicht zurückgeätzt werden. - In manchen Ausführungsformen können die Strukturen von
16A-16C mit zylindrischer Durchkontaktierungsstruktur130 gebildet werden, falls zylindrische Durchkontaktierungsöffnungen innerhalb von S/D-Abdeckungsschicht128 während der Bildung von Durchkontaktierungsstruktur130 in Schritt225 gebildet werden. - In manchen Ausführungsformen können die Strukturen von
17A-17C mit den Oberseitenoberflächen von S/D-Kontaktsteckern126A im Wesentlichen koplanar mit den Oberseitenoberflächen von ILD-Schicht132 und Luftabdeckungsdichtung124 gebildet werden, falls S/D-Abdeckungsschicht 128 und Durchkontaktierungsstruktur130 nicht in Schritt225 gebildet werden. - In manchen Ausführungsformen können die Strukturen von
18A-18C mit Luftabstandhalterdichtungen122 auf Gate-Struktur112 angeordnet gebildet werden, falls Opferabdeckung720 anstelle vom Zurückätzen während der Bildung von Luftabstandhaltern118 in Schritt230 entfernt wird. - Die vorliegende Offenbarung stellt Beispielhalbleiterbauelemente (z.B. Halbleiterbauelement
100 ) mit FETs (z.B. FET102A oder GAA FET102A ), die Luftabstandhalter (z.B. Luftabstandhalter118 ) und Luftabdeckungen (z.B. Luftabdeckung120 ) aufweisen, bereit und stellt Beispielverfahren (z.B. Verfahren200 ) zur Bildung solcher Halbleiterbauelemente bereit. In manchen Ausführungsformen können die Luftabstandhalter zwischen den Seitenwänden von Gate-Strukturen (z.B. Gate-Struktur112 ) und S/D-Kontaktstrukturen (z.B. S/D-Kontaktstrukturen126 ) angeordnet sein und können sich entlang der Breite der Gate-Strukturen erstrecken. In manchen Ausführungsformen können die Luftabdeckungen zwischen den leitfähigen Strukturen (z.B. Metallleitung142 ) der Interconnect-Strukturen und den darunterliegenden Oberseitenoberflächen der Gate-Strukturen angeordnet sein. Die Luftabstandhalter und Luftabdeckungen stellen elektrische Isolation zwischen den Gate-Strukturen und den S/D-Kontaktstrukturen und/oder zwischen den Gate-Strukturen und den Interconnect-Strukturen mit verbesserter Bauelementzuverlässigkeit und -leistung bereit. Die niedrige Dielektrizitätskonstante von Luft in Luftabstandhaltern und Luftabdeckungen kann die Parasitärkapazität um etwa 20% bis etwa 50% verglichen mit Halbleiterbauelementen ohne Luftabstandhalter und Luftabdeckungen reduzieren. Weiter minimiert die Gegenwart von Luftabstandhaltern und Luftabdeckungen Stromverlustpfade zwischen den Gate-Strukturen und den S/D-Kontaktstrukturen und/oder zwischen den Gate-Strukturen und den Interconnect-Strukturen. Die Parasitärkapazität und/oder den Stromverlust in den Halbleiterbauelementen zu reduzieren kann die Bauelementverlässlichkeit und -leistung verglichen mit Halbleiterbauelementen ohne Luftabstandhalter und Luftabdeckungen verbessern. - In manchen Ausführungsformen weist ein Halbleiterbauelement ein Substrat und eine Finnenstruktur auf dem Substrat angeordnet auf. Die Finnenstruktur weist einen ersten Finnenabschnitt und einen zweiten Finnenabschnitt auf. Das Halbleiterbauelement weist weiter ein Source/Drain-Gebiet (S/D-Gebiet) auf dem ersten Finnenabschnitt angeordnet, eine Kontaktstruktur auf dem S/D-Gebiet angeordnet, eine Gate-Struktur auf dem zweiten Finnenabschnitt angeordnet, einen Luftabstandhalter zwischen einer Seitenwand der Gate-Struktur und der Kontaktstruktur angeordnet, eine Abdeckungsdichtung auf der Gate-Struktur angeordnet und eine Luftabdeckung zwischen einer Oberseitenoberfläche der Gate-Struktur und der Abdeckungsdichtung angeordnet auf.
- In manchen Ausführungsformen weist ein Halbleiterbauelement ein Substrat, eine Finnenstruktur mit erstem und zweitem Finnenabschnitt auf dem Substrat angeordnet, ein nanostrukturiertes Kanalgebiet auf dem ersten Finnenabschnitt angeordnet, eine Gate-all-around-Struktur (GAA-Struktur), die das nanostrukturierte Kanalgebiet umgibt, ein Source/Drain-Gebiet (S/D-Gebiet) auf dem zweiten Finnenabschnitt angeordnet, eine Zwischenschichtdielektrikumschicht (ILD-Schicht) auf dem S/D-Gebiet angeordnet, einen Luftabstandhalter zwischen der Gate-Struktur und der ILD-Schicht angeordnet, eine Abdeckungsdichtung auf der Gate-Struktur angeordnet, wobei Oberseitenoberflächen der Abdeckungsdichtung und der ILD-Schicht im Wesentlichen koplanar miteinander sind, und eine Luftabdeckung zwischen einer Oberseitenoberfläche der Gate-Struktur und der Abdeckungsdichtung angeordnet auf.
- In manchen Ausführungsformen umfasst ein Verfahren, eine Polysiliziumstruktur auf einer Finnenstruktur zu bilden, ein epitaktisches Gebiet auf der Finnenstruktur zu bilden, die Polysiliziumstruktur mit einer Gate-Struktur zu ersetzen, eine Kontaktstruktur auf dem epitaktischen Gebiet zu bilden, einen Luftabstandhalter zwischen der Gate-Struktur und der Kontakt-Struktur zu bilden, eine Abstandhalterdichtung auf dem Luftabstandhalter zu bilden, eine Luftabdeckung auf der Gate-Struktur zu bilden und eine Abdeckungsdichtung auf der Luftabdeckung und der Abstandhalterdichtung zu bilden.
- Die vorangehende Offenbarung umreißt Merkmale einiger Ausführungsformen, sodass Fachkundige die Aspekte der vorliegenden Offenbarung besser verstehen werden. Fachkundige werden verstehen, dass sie die vorliegende Offenbarung bereits als eine Basis dafür verwenden können, andere Prozesse und Strukturen zum Umsetzen derselben Zwecke und/oder Erzielen derselben Vorteile der hierin vorgestellten Ausführungsformen zu gestalten oder zu modifizieren. Fachkundige sollten auch erkennen, dass solche gleichwertigen Konstruktionen nicht von dem Wesen und Umfang der vorliegenden Offenbarung abweichen und dass sie verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Abänderungen hierin vornehmen können, ohne von dem Wesen und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- US 63002036 [0001]
Claims (20)
- Halbleitervorrichtung, aufweisend: ein Substrat; eine Finnenstruktur, die auf dem Substrat angeordnet ist, wobei die Finnenstruktur einen ersten Finnenabschnitt und einen zweiten Finnenabschnitt aufweist; ein Source/Drain-Gebiet (S/D-Gebiet), das auf dem ersten Finnenabschnitt angeordnet ist; eine Kontaktstruktur, die auf dem S/D-Gebiet angeordnet ist; eine Gate-Struktur, die auf dem zweiten Finnenabschnitt angeordnet ist; einen Luftabstandhalter, der zwischen einer Seitenwand der Gate-Struktur und der Kontaktstruktur angeordnet ist; eine Abdeckungsdichtung, die auf der Gate-Struktur angeordnet ist; und eine Luftabdeckung, die zwischen einer Oberseitenoberfläche der Gate-Struktur und der Abdeckungsdichtung angeordnet ist.
- Halbleitervorrichtung nach
Anspruch 1 , die weiter eine Abstandhalterdichtung zwischen der Abdeckungsdichtung und dem Luftabstandhalter angeordnet aufweist. - Halbleitervorrichtung nach
Anspruch 1 oder2 , die weiter eine Abstandhalterdichtung zwischen der Abdeckungsdichtung und der Luftabdeckung angeordnet aufweist. - Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die weiter eine Ätzstoppschicht (ESL) auf dem S/D-Gebiet und entlang einer Seitenwand der Kontaktstruktur angeordnet aufweist, wobei der Luftabstandhalter zwischen der ESL und einer Seitenwand der Gate-Struktur angeordnet ist.
- Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die weiter einen Abstandhalter mit einem ersten Abstandhalterabschnitt zwischen dem Luftabstandhalter und der Gate-Struktur angeordnet und einem zweiten Abstandhalterabschnitt auf dem S/D-Gebiet angeordnet aufweist.
- Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiter aufweisend: eine Durchkontaktierungsstruktur, die auf der Kontaktstruktur angeordnet ist; und eine Abstandhalterdichtung auf dem Luftabstandhalter angeordnet, wobei Oberseitenoberflächen der Abstandhalterdichtung und der Durchkontaktierungsstruktur im Wesentlichen koplanar miteinander sind.
- Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiter aufweisend: eine Abdeckungsschicht, die auf der Kontaktstruktur angeordnet ist; und eine Abstandhalterdichtung, die auf dem Luftabstandhalter angeordnet ist, wobei Oberseitenoberflächen der Abstandhalterdichtung und der Abdeckungsschicht im Wesentlichen koplanar miteinander sind.
- Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die weiter eine Abstandhalterdichtung zwischen einer Seitenwand der Gate-Struktur und der Kontaktstruktur angeordnet aufweist, wobei die Abstandhalterdichtung den Luftabstandhalter umgibt.
- Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine vertikale Abmessung des Luftabstandhalters größer als eine vertikale Abmessung der Gate-Struktur ist.
- Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Oberseitenoberflächen der Abdeckungsdichtung und der Kontaktstruktur im Wesentlichen koplanar miteinander sind.
- Halbleitervorrichtung, aufweisend: ein Substrat; eine Finnenstruktur mit einem ersten und einem zweiten Finnenabschnitt auf dem Substrat angeordnet; ein nanostrukturiertes Kanalgebiet, das auf dem ersten Finnenabschnitt angeordnet ist; eine Gate-all-around-Struktur (GAA-Struktur), die das nanostrukturierte Kanalgebiet umgibt; ein Source/Drain-Gebiet (S/D-Gebiet), das auf dem zweiten Finnenabschnitt angeordnet ist; eine Zwischenschichtdielektrikumschicht (ILD-Schicht), die auf dem S/D-Gebiet angeordnet ist; einen Luftabstandhalter, der zwischen der Gate-Struktur und der ILD-Schicht angeordnet ist; eine Abdeckungsdichtung, die auf der Gate-Struktur angeordnet ist, wobei Oberseitenoberflächen der Abdeckungsschicht und der ILD-Schicht im Wesentlichen koplanar miteinander sind; und eine Luftabdeckung, die zwischen einer Oberseitenoberfläche der Gate-Struktur und der Abdeckungsdichtung angeordnet ist.
- Halbleitervorrichtung nach
Anspruch 11 , die weiter eine Abstandhalterdichtung mit einem ersten Dichtungsabschnitt zwischen der Abdeckungsdichtung und der ILD-Schicht angeordnet und einem zweiten Dichtungsabschnitt zwischen der Abdeckungsdichtung und dem Luftabstandhalter angeordnet aufweist. - Halbleitervorrichtung nach
Anspruch 11 oder12 , die weiter eine Ätzstoppschicht (ESL-Schicht) entlang einer Seitenwand der ILD-Schicht angeordnet aufweist, wobei der Luftabstandhalter zwischen der ESL und der Gate-Struktur angeordnet ist. - Halbleitervorrichtung nach
Anspruch 11 ,12 oder13 , wobei eine vertikale Abmessung der Luftabdeckung größer als eine vertikale Abmessung der Abdeckungsdichtung ist. - Verfahren, umfassend: Bilden einer Polysiliziumstruktur auf einer Finnenstruktur; Bilden eines epitaktischen Gebiets auf der Finnenstruktur; Ersetzen der Polysiliziumstruktur durch eine Gate-Struktur; Bilden einer Kontaktstruktur auf dem epitaktischen Gebiet; Bilden eines Luftabstandhalters zwischen der Gate-Struktur und der Kontaktstruktur; Bilden einer Abstandhalterdichtung auf dem Luftabstandhalter; Bilden einer Luftabdeckung auf der Gate-Struktur; und Bilden einer Abdeckungsdichtung auf der Luftabdeckung und der Abstandhalterdichtung.
- Verfahren nach
Anspruch 15 , wobei das Bilden des Luftabstandhalters umfasst: Bilden eines Opferabstandhalters entlang einer Seitenwand der Polysiliziumstruktur; und Entfernen des Opferabstandhalters nach dem Ersetzen der Polysiliziumstruktur. - Verfahren nach
Anspruch 16 , wobei das Bilden der Luftabdeckung umfasst: Bilden einer Opferabdeckung auf der Gate-Struktur und dem Opferabstandhalter; und Entfernen der Opferabdeckung nach dem Bilden der Abstandhalterdichtung. - Verfahren nach
Anspruch 15 , wobei das Bilden der Luftabdeckung umfasst: Ätzen eines Oberseitenabschnitts der Gate-Struktur; Bilden einer Opferabdeckung auf der Gate-Struktur nach dem Ätzen des Oberseitenabschnitts der Gate-Struktur; Ausdünnen der Opferabdeckung; und Entfernen der ausgedünnten Opferabdeckung nach dem Bilden der Abstandhalterdichtung. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 15 bis18 , weiter umfassend ein Bilden eines Abstandhalters entlang einer Seitenwand der Polysiliziumstruktur und auf dem epitaktischen Gebiet. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 15 bis19 , wobei das Bilden der Abstandhalterdichtung umfasst, einen ersten Dichtungsabschnitt auf dem Luftabstandhalter und einen zweiten Dichtungsabschnitt auf der Luftabdeckung zu bilden.
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US202063002036P | 2020-03-30 | 2020-03-30 | |
US63/002,036 | 2020-03-30 | ||
US17/006,167 | 2020-08-28 | ||
US17/006,167 US11563001B2 (en) | 2020-03-30 | 2020-08-28 | Air spacer and capping structures in semiconductor devices |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102020123264A1 true DE102020123264A1 (de) | 2021-09-30 |
DE102020123264B4 DE102020123264B4 (de) | 2022-11-10 |
Family
ID=76508468
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102020123264.0A Active DE102020123264B4 (de) | 2020-03-30 | 2020-09-07 | Halbleitervorrichtung und Verfahren zu dessen Herstellung |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20230154921A1 (de) |
CN (1) | CN113054020A (de) |
DE (1) | DE102020123264B4 (de) |
TW (1) | TWI804831B (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20220127418A (ko) * | 2021-03-10 | 2022-09-20 | 삼성전자주식회사 | 집적회로 소자 및 그 제조 방법 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20170141207A1 (en) | 2015-11-13 | 2017-05-18 | International Business Machines Corporation | Nanosheet mosfet with full-height air-gap spacer |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8723272B2 (en) * | 2011-10-04 | 2014-05-13 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | FinFET device and method of manufacturing same |
KR101887414B1 (ko) * | 2012-03-20 | 2018-08-10 | 삼성전자 주식회사 | 반도체 장치 및 그 제조 방법 |
CN105489490B (zh) * | 2014-09-17 | 2020-03-17 | 联华电子股份有限公司 | 半导体元件及其制作方法 |
US9559184B2 (en) * | 2015-06-15 | 2017-01-31 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Devices including gate spacer with gap or void and methods of forming the same |
US9496363B1 (en) * | 2015-10-14 | 2016-11-15 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | FinFET isolation structure and method for fabricating the same |
US9953875B1 (en) * | 2016-11-30 | 2018-04-24 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Contact resistance control in epitaxial structures of finFET |
US20180366553A1 (en) * | 2017-06-15 | 2018-12-20 | Globalfoundries Inc. | Methods of forming an air gap adjacent a gate structure of a finfet device and the resulting devices |
US10541319B2 (en) * | 2017-08-30 | 2020-01-21 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Fin structures having varied fin heights for semiconductor device |
US10504782B2 (en) * | 2017-09-29 | 2019-12-10 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Fin Field-Effect Transistor device and method of forming the same |
US10340384B2 (en) * | 2017-11-30 | 2019-07-02 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Method of manufacturing fin field-effect transistor device |
TWI705529B (zh) * | 2018-02-15 | 2020-09-21 | 美商應用材料股份有限公司 | 空氣間隙形成處理 |
US10861953B2 (en) * | 2018-04-30 | 2020-12-08 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Air spacers in transistors and methods forming same |
US10347456B1 (en) * | 2018-06-11 | 2019-07-09 | International Business Machines Corporation | Vertical vacuum channel transistor with minimized air gap between tip and gate |
US10510861B1 (en) * | 2018-06-15 | 2019-12-17 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Gaseous spacer and methods of forming same |
US11694933B2 (en) * | 2018-06-28 | 2023-07-04 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Methods of forming metal gate spacer |
US10811515B2 (en) * | 2018-09-18 | 2020-10-20 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Methods of fabricating semiconductor devices having air-gap spacers |
-
2020
- 2020-09-07 DE DE102020123264.0A patent/DE102020123264B4/de active Active
- 2020-12-31 CN CN202011635510.8A patent/CN113054020A/zh active Pending
-
2021
- 2021-03-25 TW TW110110792A patent/TWI804831B/zh active
-
2023
- 2023-01-23 US US18/158,036 patent/US20230154921A1/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20170141207A1 (en) | 2015-11-13 | 2017-05-18 | International Business Machines Corporation | Nanosheet mosfet with full-height air-gap spacer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113054020A (zh) | 2021-06-29 |
TW202205618A (zh) | 2022-02-01 |
US20230154921A1 (en) | 2023-05-18 |
DE102020123264B4 (de) | 2022-11-10 |
TWI804831B (zh) | 2023-06-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102018104654B4 (de) | Doppelte metalldurchkontaktierung für übergangswiderstand | |
DE102017114427B4 (de) | Verfahren zur Herstellung von Trennelementen für Halbleiterstrukturen | |
DE102016203640B4 (de) | Bildung eines Kontakts mit Luft-Zwischenraum zur Reduzierung einer parasitären Kapazität | |
DE102017123950B4 (de) | Finfet-bauelement und verfahren zur herstellung desselben | |
DE102017113681A1 (de) | Halbleiter-bauelement mit luft-abstandshalter | |
DE102020125837A1 (de) | Kapazitätsreduzierung für eine vorrichtung mit einer rückseitigen leistungsversorgungsschiene | |
DE102019124526A1 (de) | Halbleitervorrichtung und verfahren | |
DE102018108821A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer halbleitervorrichtung, und halbleitervorrichtung | |
DE102020131140A1 (de) | Gateisolierungsstruktur | |
DE102021117896A1 (de) | Halbleitungsvorrichtung mit gateisolationsstruktur und ausbildungsverfahren | |
DE102020127451B4 (de) | Verfahren zur Bildung einer rückseitigen Langkanalstromschienenvorrichtung und zugehörige Halbleitervorrichtung | |
DE102021109770B4 (de) | Hybrid-halbleitervorrichtung | |
DE102014019447A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen | |
DE102021109760A1 (de) | Verfahren zum bilden von kontaktstrukturen | |
DE102020123264B4 (de) | Halbleitervorrichtung und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE102021105733A1 (de) | Kontaktsteckerstruktur eines halbleiterbauelements und verfahren zum bilden derselben | |
DE102021109940A1 (de) | Rückseitiger gatekontakt | |
DE102018108598A1 (de) | Halbleiterbauelement und Verfahren | |
DE102017126881A1 (de) | FinFET-Strukturen und Verfahren zu ihrer Ausbildung | |
DE102020120265A1 (de) | Bilden von Isolationsregionen zum Trennen von Finnen und Gate-Stapeln | |
DE102020119428A1 (de) | Gate-all-around-vorrichtungen mit optimierten gateabstandhaltern und gate-ende-dielektrikum | |
DE102018124815B4 (de) | FIN-Feldeffekttransistorbauteil und Verfahren | |
DE102022100570A1 (de) | Halbleitervorrichtungen mit parasitären kanalstrukturen | |
DE102017123359A1 (de) | Finnen-feldeffekttransistor-bauelement und verfahren | |
DE102021115949A1 (de) | Leitfähige abdeckung für austrittsarbeitsschicht und verfahren zu deren bildung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |