DE112011103788T5 - Struktur und Verfahren zum Herstellen von Widerständen auf der Grundlage von Finfet-Prozessen - Google Patents
Struktur und Verfahren zum Herstellen von Widerständen auf der Grundlage von Finfet-Prozessen Download PDFInfo
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Abstract
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Halbleiterstrukturen, die Widerstände beinhalten, die kompatibel mit finFET-Strukturen sind, sowie auf Verfahren zur Herstellung derselben.
- Hintergrund der Erfindung
- Der Anstoß für ständig steigende Dichten von Einheiten ist bei komplementären Metall-Oxid-Halbleiter(CMOS)-Technologien, wie bei der Ausgestaltung und der Herstellung von Feldeffekttransistoren (FETs), besonders stark. FETs sind die grundlegenden elektrischen Einheiten integrierter Schaltkreise von heute und werden in nahezu allen Typen von integrierten Schaltkreisausgestaltungen verwendet (z. B. Mikroprozessoren, Speicher etc.). FETs können auf herkömmlichen Substraten gebildet werden.
- Das Aufkommen von finFETs, d. h. von Feldeffekttransistoren, die auf Halbleiterrippen (semiconductor fins) mit einer Höhe gebildet werden, die größer als die Breite ist, hat die Prozessschritte von herkömmlichen planaren Feldeffekttransistoren signifikant verändert. Zum Beispiel werden Halbleiterrippen mittels Strukturieren einer oberen Halbleiterschicht eines Halbleiter-auf-Isolator(SOI)-Substrats gebildet. So kann der herkömmliche planare Kondensator, der einen oberen Teilbereich eines Halbleitersubstrats als eine untere Platte verwendet, nicht auf einem Substrat gebildet werden, das finFETs beinhaltet.
- Widerstände sind Einheiten, die einen mit der Einheit verknüpften elektrischen Widerstandswert aufweisen. Widerstände werden typischerweise zum Schutz, zum Betrieb und/oder zur Steuerung des Stroms in einer elektrischen Einheit eingesetzt. Folglich spielen Widerstände bei gegenwärtigen analogen und digitalen Schaltkreisausgestaltungen eine wichtige Rolle. Die Verwendung einer Technologie auf der Grundlage von Rippen erfordert eine Neuausgestaltung von gegenwärtigen CMOS-Widerstands-Entwürfen für vergrabene Widerstände (BRs), Überführungswiderstände (Ops, overpass resistors) und Silicid-Widerstände.
- Kurzdarstellung der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Halbleiterstrukturen, die Widerstände beinhalten, die kompatibel mit finFET-Strukturen sind, sowie auf Verfahren zur Herstellung derselben. Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Technik zum Herstellen eines Schaltkreises mit parallelen Widerständen auf der Grundlage eines üblichen finFET-Prozesses bereitzustellen. Zum Beispiel weist die Struktur des Halbleiters mit parallelen Widerständen in einem ersten Aspekt eine erste und wenigstens eine zweite Rippenstruktur auf. Jede der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur weist einen vertikal orientierten Halbleiterkörper auf. Der vertikal orientierte Halbleiterkörper weist vertikale Oberflächen auf. Die Struktur weist des Weiteren in jeder der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur einen dotierten Bereich auf. In dem Halbleiterkörper ist eine Konzentration von Dotierstoffionen vorhanden, um einen ersten Widerstand und wenigstens einen zweiten Widerstand zu bilden. Die Struktur weist des Weiteren ein Paar von zusammengeschlossenen Rippen auf, die auf äußeren Teilbereichen der dotierten Bereiche der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur ausgebildet sind. Das Paar von zusammengeschlossenen Rippen ist derart elektrisch angeschlossen, dass der erste und der wenigstens zweite Widerstand parallel elektrisch miteinander verbunden sind.
- In einem zweiten Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren zum Bilden einer Struktur das Bilden einer ersten und wenigstens einer zweiten Rippenstruktur auf. Jede der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur weist einen vertikal orientierten Halbleiterkörper auf. Der vertikal orientierte Halbleiterkörper weist vertikale Oberflächen auf. Das Verfahren weist des Weiteren das Bilden eines dotierten Bereichs in jeder der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur auf. In dem Halbleiterkörper ist eine Konzentration von Dotierstoffionen vorhanden, um einen ersten Widerstand und wenigstens einen zweiten Widerstand zu bilden. Das Verfahren weist des Weiteren das Bilden eines Paars von zusammengeschlossenen Rippen auf äußeren Teilbereichen der dotierten Bereiche der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur auf. Das Paar von zusammengeschlossenen Rippen ist derart elektrisch angeschlossen, dass der erste und der wenigstens zweite Widerstand parallel elektrisch miteinander verbunden sind.
- In einem dritten Aspekt der Erfindung weist ein integrierter Schaltkreis, der wenigstens einen Schaltkreis mit parallelen Widerständen beinhaltet, eine erste und wenigstens eine zweite Rippenstruktur auf. Jede der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur weist einen vertikal orientierten Halbleiterkörper auf. Der vertikal orientierte Halbleiterkörper weist vertikale Oberflächen auf. Der Schaltkreis weist des Weiteren einen dotierten Bereich in jeder der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur auf. In dem Halbleiterkörper ist eine Konzentration von Dotierstoffionen vorhanden, um einen ersten Widerstand und wenigstens einen zweiten Widerstand zu bilden. Der Schaltkreis weist des Weiteren ein Paar von zusammengeschlossenen Rippen auf, die auf äußeren Teilbereichen der dotierten Bereiche der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur ausgebildet sind. Das Paar von zusammengeschlossenen Rippen ist derart elektrisch angeschlossen, dass der erste und der wenigstens zweite Widerstand parallel elektrisch miteinander verbunden sind.
- Vorteilhafterweise stellen die vorstehend beschriebenen Techniken Rippenstrukturen zur Verfügung, die keine Neuausgestaltung von gegenwärtigen CMOS-Widerstands-Entwürfen erfordern.
- Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung von illustrativen Ausführungsformen derselben ersichtlich, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen zu lesen ist.
- Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
1 zeigt eine Halbleiterstruktur gemäß einer illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
2A bis2C zeigen eine Ansicht von oben nach unten (2A ), eine Querschnittansicht (2B ) entlang der Ebene A-A von2A und eine isometrische Ansicht (2C ) der Halbleiterstruktur gemäß einer illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
3A bis3C zeigen eine Ansicht von oben nach unten (3A ), eine Querschnittansicht (3B ) entlang der Ebene B-B von3A und eine isometrische Ansicht (3C ) der Halbleiterstruktur gemäß einer illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
4A bis4C zeigen eine Ansicht von oben nach unten (4A ), eine Querschnittansicht (4B ) entlang der Ebene C-C von4A und eine isometrische Ansicht (4C ) der Halbleiterstruktur gemäß einer illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
5A bis5D zeigen eine Ansicht von oben nach unten (45 ), eine Querschnittansicht (5B ) entlang der Ebene D-D von5A und zwei isometrische Ansichten (5C bis5D ) der Halbleiterstruktur gemäß einer illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
6A bis6C zeigen eine Ansicht von oben nach unten (6A ), eine Querschnittansicht (6B ) entlang der Ebene E-E von6A und eine isometrische Ansicht (6C ) der Halbleiterstruktur gemäß einer illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
7A bis7B zeigen eine Ansicht von oben nach unten (7A ) und eine isometrische Ansicht (7B ) der Halbleiterstruktur mit dem Paar von zusammengeschlossenen Rippen gemäß einer illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
8A bis8B zeigen eine Ansicht von oben nach unten (8A ) und eine isometrische Ansicht (8B ) der Halbleiterstruktur mit Kontakten gemäß einer illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
9 zeigt eine Ansicht einer weiteren Halbleiterstruktur mit mehr als zwei parallel verbundenen Widerständen gemäß einer illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
10 zeigt eine Ansicht einer weiteren Halbleiterstruktur ohne die dielektrische Rippendeckschicht gemäß einer illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
11 zeigt eine Ansicht einer weiteren Halbleiterstruktur mit zwei leitfähigen Platten gemäß einer illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
12 zeigt ein Schaltbild einer Halbleiterstruktur mit parallelen Widerständen gemäß einer illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. - Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiterstruktur, die wenigstens zwei Widerstände beinhaltet, die parallel zueinander sind. Die Halbleiterstruktur ist kompatibel mit finFET-Strukturen und Verfahren zur Herstellung derselben, die in den begleitenden Figuren detailliert beschrieben sind. Die finFETs können finFETs mit Doppel-Gate oder finFETs mit Dreifach-Gate sein. Der Ausdruck ”fin (Rippe)” wird hierin zur Bezeichnung eines Halbleitermaterials verwendet, das als der Körper des FET eingesetzt wird.
-
1 zeigt eine exemplarische Halbleiterstruktur100 gemäß einer illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Halbleiterstruktur100 beinhaltet eine erste und wenigstens eine zweite Rippenstruktur105 ,110 . Jede der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur105 ,110 weist einen vertikal orientierten Halbleiterkörper115 ,116 auf. Jeder der vertikal orientierten Halbleiterkörper115 ,116 beinhaltet vertikale Oberflächen120 ,121 . Die Bezugszeichen120 ,121 bezeichnen die freiliegenden vertikalen Oberflächen von jeder der Rippen105 ,110 . Ein dotierter Bereich125 ,126 in jeder der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur105 ,110 beinhaltet eine Konzentration von Dotierstoffionen in dem Halbleiterkörper115 ,116 , um einen ersten Widerstand und wenigstens einen zweiten Widerstand130 ,135 zu bilden. Demzufolge sind die erste und die wenigstens zweite Rippenstruktur105 ,110 der erste beziehungsweise der wenigstens zweite Widerstand130 ,135 . - Ein Paar von zusammengeschlossenen Rippen
140a ,140b ist auf äußeren Teilbereichen145a bis145d der dotierten Bereiche125 ,126 der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur105 ,110 ausgebildet. Das Paar von zusammengeschlossenen Rippen140a ,140b ist mit der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur105 ,110 in einer solchen Weise elektrisch verbunden, dass der erste und der wenigstens zweite Widerstand130 ,135 parallel elektrisch miteinander verbunden sind. - Die
2A bis8B stellen verschiedene Prozessschritte dar, die in der vorliegenden Erfindung bei der Herstellung der Halbleiterstruktur100 eingesetzt werden, die wenigstens zwei Widerstände130 ,135 beinhaltet, die innerhalb eines Teilbereichs der Rippenstrukturen105 ,110 , d. h. des dünnen, vertikal orientierten Halbleiterkörpers115 ,116 , ausgebildet sind.2A ist eine Ansicht der Halbleiterstruktur100 von oben nach unten.2B ist eine Querschnittansicht entlang der Ebene A-A von2A .2C ist eine isometrische Ansicht der Struktur100 .2B zeigt eine Struktur100 , die ein Substrat150 mit einem strukturierten Stapel beinhaltet, der einen Halbleiterkörperbereich115 ,116 , d. h. Rippen105 ,110 (1 ), und eine dielektrische Rippendeckschicht155 ,156 aufweist, die oben auf dem Halbleiterkörperbereich115 ,116 vorhanden ist. Es ist anzumerken, dass jede Rippe105 ,110 (1 ) ein vertikal orientierter Halbleiterkörper115 ,116 (1 ) ist, der freiliegende vertikale Oberflächen120 ,121 (1 ) und eine obere horizontale Oberfläche beinhaltet, die durch eine dielektrische Rippendeckschicht155 ,156 geschützt ist. - Das Substrat
150 beinhaltet einen oberen Teilbereich150b , der aus einem isolierenden Material besteht, das ein Oxid, ein Nitrid, ein Oxynitrid oder Mehrfachschichten derselben sein kann, jedoch nicht darauf beschränkt ist, sowie einen unteren Teilbereich150a , der aus einem halbleitenden Material wie Silicium (Si) oder Silicium-Germanium (SiGe) besteht. Die Bereiche150 und die Rippen105 ,110 (1 ) können Teil eines SOI(Silicium-auf-Isolator)-Materials sein. Alternativ sind die Schichten150b und die Rippen105 ,110 Schichten, die separat oben auf einem Halbleitersubstrat abgeschieden sind. - Der Halbleiterkörper, d. h. der Rippenbereich
105 ,110 , besteht aus irgendeinem halbleitenden Material, das ein einkristallines Si oder SiGe sein kann, jedoch nicht darauf beschränkt ist. Die dielektrische Rippendeckschicht155 ,156 besteht aus einem dielektrischen Material, das Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Siliciumoxynitrid oder Mehrfachschichten derselben sein kann, jedoch nicht darauf beschränkt ist. Der Halbleiterkörper115 ,116 kann eine vertikale Dicke von ungefähr dreihundert (300) Ångström bis ungefähr zweitausend (2.000) Ångström aufweisen. - Die in
2B gezeigte Struktur wird unter Verwendung herkömmlicher Prozesse hergestellt, die dem Fachmann allgemein bekannt sind. Zum Beispiel wird die dielektrische Rippendeckschicht155 ,156 mittels Verwenden eines herkömmlichen Abscheidungsprozesses, wie chemischer Gasphasenabscheidung (CVD), plasmaunterstützter CVD oder einer Abscheidung aus einer chemischen Lösung, oben auf einer Schicht aus halbleitendem Material115 ,116 gebildet. Alternativ kann die dielektrische Rippendeckschicht155 ,156 unter Verwendung eines herkömmlichen thermischen Oxidations-, Nitrierungs- oder Oxynitrierungs-Prozesses, die dem Fachmann allgemein bekannt sind, auf dem Halbleiterkörper115 ,116 (d. h. den Rippen105 ,110 ) aufgewachsen werden. - Im Anschluss an die Bildung des dielektrischen Rippendeckschichtmaterials
155 ,156 auf dem Halbleiterkörper115 ,116 wird die Struktur100 einer herkömmlichen Lithographie (die das Anbringen eines Photoresists159 an der dielektrischen Rippendeckschicht155 ,156 , das Belichten des Photoresists159 mit einem Strahlungsmuster und das Entwickeln des Musters in das Photoresist159 unter Verwendung eines herkömmlichen Resistentwicklers beinhaltet) und einem Trockenätzen unterworfen, wie reaktivem Ionenätzen, Ionenstrahlätzen, Plasmaätzen oder Laserablation. Der Ätzschritt kann einen einzelnen Ätzprozess oder mehrere Ätzprozesse beinhalten, um die in den3A bis3C dargestellte Struktur bereitzustellen. Nach dem Ätzen wird das Photoresist159 unter Verwendung eines herkömmlichen Ablöseprozesses, der dem Fachmann allgemein bekannt ist, von der Struktur entfernt. - Die in
3B gezeigte Struktur100 wird dann, wobei die dielektrische Rippendeckschicht155 ,156 die obere horizontale Oberfläche des vertikal orientierten Halbleiterkörpers115 ,116 , d. h. der Rippe105 ,110 , schützt, einem Implantationsschritt unterworfen, bei dem Dotierstoffionen (mit152 gekennzeichnet) in die freiliegenden vertikalen Oberflächen des Halbleiterkörpers115 ,116 hinein implantiert werden, um einen dotierten Bereich160 ,161 innerhalb des Halbleiterkörpers115 ,116 zu bilden. Es ist anzumerken, dass sich der dotierte Bereich160 ,161 von den vertikalen Oberflächen des Halbleiterkörpers115 ,116 nach innen erstreckt. Speziell wird der dotierte Bereich160 ,161 in jeder freiliegenden vertikalen Oberfläche des Halbleiterkörpers115 ,116 gebildet, wobei Implantationsbedingungen verwendet werden, bei denen die Dotierstoffkonzentration und die Implantationsenergie ausreichend sind, um in die freiliegenden vertikalen Oberflächen des Halbleiterkörpers115 ,116 einzudringen, ohne den Halbleiterkörper zu sättigen. - Es ist anzumerken, dass der Ausdruck ”tief genug, um in die Oberfläche des Halbleiterkörpers einzudringen, ohne den Halbleiterkörper zu sättigen” anzeigt, dass die in dem vorstehend identifizierten Implantationsschritt verwendeten Dotierstoffionen nicht vollständig durch den Halbleiterkörper hindurch implantiert werden. Folglich werden die Dotierstoffionen in dem Implantationsschritt so implantiert, dass Implantationsbereiche gebildet werden, die sich überwiegend in der Nähe der vertikalen Seitenwände des Halbleiterkörpers befinden; die Implantationsbereiche erstrecken sich nicht in den inneren Teilbereich des Halbleiterkörpers hinein. Bei sehr dünnen Rippen ist es ziemlich einfach, Dotierstoffionen derart zu implantieren, dass die Rippe eine einigermaßen gleichmäßige Dotierstoffkonzentration durch die ganze Rippe hindurch aufweist (eine ”gesättigte Rippe”). Gesättigte dünne Rippen führen jedoch zu einem Widerstand, dessen Widerstandswert in hohem Maße unabhängig von der Dicke der Rippe ist. Die Tiefe und die Konzentration für jede Rippe sind ungefähr gleich, was zu einer im Wesentlichen identischen gesamten Dotierstoffdosis in jeder Rippe führt. Nach einer Wärmebehandlung können die dickeren Rippen jedoch eine Dotierstoffdosis aufweisen, die über eine dickere Rippe verteilt ist, was zu einer niedrigeren endgültigen Dotierstoffkonzentration führt.
- Es versteht sich, dass die Dosis der Implantation dazu verwendet werden kann, den resultierenden Widerstandswert für jeden dotierten Bereich
160 ,161 innerhalb des Halbleiterkörpers115 ,116 anzupassen. Tabelle I zeigt zum Beispiel die Dotierstoffkonzentration für drei Widerstände. Das eingesetzte Dotierstoffion kann entweder ein Dotierstoff vom n-Typ oder ein Dotierstoff vom p-Typ sein. In einer Ausführungsform wird eine Borimplantation mit einer Dosis von ungefähr 1E14 Atomen/cm2 bis ungefähr 5E15 Atomen/cm2 mit Energiepegeln von ungefähr fünf (5) Kiloelektronen-Volt (keV) bis ungefähr zehn (10) keV durchgeführt. Es versteht sich, dass der dotierte Bereich115 der ersten Rippenstruktur105 einen anderen Dotierstofftyp oder den gleichen Dotierstofftyp wie der dotierte Bereich116 der wenigstens zweiten Rippenstruktur110 aufweisen kann. Der dotierte Halbleiterkörper115 ,116 kann mittels eines deckenden Abscheidungsprozesses gebildet werden, wie chemischer Gasphasenabscheidung, physikalischer Gasphasenabscheidung, Plasmadotierung oder einer Kombination derselben. Tabelle IDotierkonzentration (/cm3) Flächenwiderstand (Ohm/Quadrat) Gesamtwiderstandswert der Rippe (kOhm): Rippenlänge = 0,5 Mikrometer (μm); Rippenbreite = 10 μm; Rippenlänge = 30 Nanometer (nm) 1E + 19 4.655 232,75 5E + 19 925 46,25 1E + 20 473 23,67 - Der Implantationsschritt kann unter Verwendung eines maskenlosen Ionenimplantationsprozesses oder eines Ionenimplantationsprozesses mit Maske ausgeführt werden.
- Im Anschluss an den Implantationsschritt wird die Struktur
100 einem schnellen thermischen Wärmebehandlungs(RTA)-Prozess unterworfen, zum Beispiel bei ungefähr eintausend (1.000) Grad Celsius während etwa fünf (5) Sekunden, was dazu dient, dass die Dotierstoffionen durch die Rippe hindurch bis zu einer vorgegebenen Tiefe diffundieren, die unabhängig von der Dicke der Rippe ebenso wie von der Konzentration des Dotierstoffions ist. Der Aktivierungswärmebehandlungsschritt wird zum Beispiel in einer inerten Atmosphäre, wie Helium (He), Argon (Ar) oder einem Gemisch derselben, bei einer Temperatur von etwa siebenhundert (700) Grad Celsius oder höher während einer Zeitspanne von ungefähr einer (1) Minute oder länger durchgeführt. - Bezugnehmend auf die
4A bis4C wird nach dem Wärmebehandlungsprozess oben auf dem vertikal orientierten Halbleiterkörper115 ,116 eine dielektrische Schicht175 gebildet. Die dielektrische Schicht175 beinhaltet ein dielektrisches Material, das Hafniumoxid sein kann, jedoch nicht darauf beschränkt ist. Die dielektrische Schicht175 kontaktiert den Halbleiterkörper115 ,116 der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur105 ,110 an den vertikalen Oberflächen und den oberen horizontalen Oberflächen der Halbleiterkörper115 ,116 ; und den unteren horizontalen Oberflächen, die sich zwischen den vertikalen Oberflächen120 ,121 des Halbleiterkörpers115 ,116 der ersten und der wenigstens zweiten Rippe befinden. - Im Anschluss an die Abscheidung der dielektrischen Schicht
175 wird oben auf der dielektrischen Schicht175 eine leitfähige Schicht180 gebildet. Die leitfähige Schicht180 besteht aus einem leitfähigen Material, das Titannitrid (TiN), Tantalnitrid (TaN), Wolframnitrid (WN), Titanaluminiumnitrid (TiAlN), Tantalkohlenstoffnitrid (TaCN), Kobaltwolframphosphid (CoWP), Titan (Ti), Tantal (Ta), Wolfram (W) sein kann, jedoch nicht darauf beschränkt ist, oder es wird eine Kombination derselben unter Verwendung eines herkömmlichen Abscheidungsprozesses, der dem Fachmann allgemein bekannt ist, oben auf der gesamten Struktur gebildet, wie in den5A bis5D gezeigt. Die dielektrische Schicht175 und die leitfähige Schicht180 können mittels Verwenden eines herkömmlichen Abscheidungsprozesses gebildet werden, wie chemischer Gasphasenabscheidung (CVD), physikalischer Abscheidung (Sputtern), plasmaunterstützter CVD, atomarer Schichtabscheidung oder einer Abscheidung aus einer chemischen Lösung. Die resultierende Struktur, die gebildet ist, ist in den4A bis4C gezeigt. - Als Nächstes wird oben auf einem Teilbereich der in den
4A bis4C gezeigten Struktur eine strukturierte Maskierungsschicht185 gebildet, um so die zum Beispiel in den5A bis5D gezeigte Struktur bereitzustellen. Es ist anzumerken, dass diese resultierende Struktur weiterhin den strukturierten Stapel (die leitfähige Schicht180 , die dielektrische Schicht175 , die dielektrische Rippendeckschicht155 ,156 und den Halbleiterkörper115 ,116 ) enthält und dass die strukturierte Maskierungsschicht185 einen Teilbereich der leitfähigen Schicht180 , der dielektrischen Schicht175 , der dielektrischen Rippendeckschicht155 ,156 und des Halbleiterkörpers115 ,116 schützt, während Endteilbereiche des strukturierten Stapels freigelegt verbleiben. - Ein Photoresist, nicht gezeigt, wird an der Maskierungsschicht
185 angebracht, und herkömmliche Lithographie und Ätzen werden bei der Bildung der strukturierten Maskierungsschicht eingesetzt. Nach dem Ätzschritt wird das Photoresist von der Struktur entfernt, wodurch die in den5A bis5D dargestellte Struktur bereitgestellt wird. - Die leitfähige Schicht
180 , die nicht durch die strukturierte Maskierungsschicht185 geschützt ist, wird unter Verwendung eines herkömmlichen Ätzprozesses, der beim Entfernen der leitfähigen Schicht von der Struktur selektiv ist, von der Struktur entfernt. Die resultierende Struktur, die nach der Entfernung von Teilbereichen der leitfähigen Schicht180 von der Struktur100 ausgebildet ist, ist zum Beispiel in5D gezeigt. Es ist anzumerken, dass die in5D gezeigte Struktur freiliegende Endteilbereiche170a ,170b ,171a und171b des Halbleiterkörpers115 ,116 aufweist, die nicht durch die strukturierte Maskierungsschicht185 geschützt sind. - Dann wird die strukturierte Maskierungsschicht
185 unter Verwendung von herkömmlichen Prozessen entfernt, die dem Fachmann allgemein bekannt sind. Über einem Teil der Rippenstrukturen105 ,110 wird eine dicke Dünnschicht aus polykristallinem Silicium oder Polysilicium (auch als poly-Si oder Poly bekannt)190 gebildet, wie in den6A bis6C gezeigt. Dann wird die dicke Dünnschicht aus polykristallinem Silicium190 einem Implantationsschritt unterworfen, bei dem Dotierstoffionen (mit195 gekennzeichnet) in das polykristalline Silicium190 implantiert werden. Das dotierte Poly190 über den Rippenstrukturen105 ,110 kann eine Gate-Elektrode für einen Rippen-Transistor sein. Das dotierte Poly190 kann außerdem Implantate schützen, die später in einem üblichen finFET-Prozessablauf gebildet werden können, zum Beispiel beim Hinzufügen einer Source-/Drain-Implantation. - Nach der Bildung des dotierten Poly
190 wird ein Paar von zusammengeschlossenen Rippen140a ,140b gebildet, wie in den7A bis7B gezeigt. Die zusammengeschlossenen Rippen140a ,140b bestehen aus einem leitfähigen Material, das TiN, TaN, WN, TiAlN, TaCN, CoWP, Ti, Ta, W sein kann, jedoch nicht darauf beschränkt ist, oder es wird eine Kombination derselben unter Verwendung eines herkömmlichen Abscheidungsprozesses gebildet, der dem Fachmann allgemein bekannt ist. - Die zusammengeschlossenen Rippen
140a ,140b sind im Wesentlichen senkrecht zu der ersten und der zweiten Rippenstruktur105 ,110 . Die Rippenstrukturen105 ,110 sind der erste beziehungsweise der zweite Widerstand130 ,135 . Das Paar von zusammengeschlossenen Rippen140a ,140b wird mit den Endteilbereichen170a ,170b ,171a ,171b der ersten und der zweiten Rippenstruktur105 ,110 gebildet. Die zusammengeschlossenen Rippen140a ,140b sind mit der ersten und der zweiten Rippenstruktur105 ,110 in einer solchen Weise elektrisch verbunden, dass der erste und der wenigstens zweite Widerstand130 ,135 parallel elektrisch miteinander verbunden sind. Die Höhe der zusammengeschlossenen Rippen140a ,140b kann die gleiche Höhe wie jene der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur105 ,110 sein. - Nach der Bildung des Paars von zusammengeschlossenen Rippen
140a ,140b wird wenigstens ein Kontakt197 auf dem Paar von zusammengeschlossenen Rippen140a ,140b gebildet, wie in den8A bis8B gezeigt. Verschiedene Kontakte können auch gebildete Durchkontaktöffnungen (nicht gezeigt) sein, die in der dielektrischen Schicht175 gebildet und mit Metall gefüllt werden, um verschiedene Kontakte zu bilden. -
9 stellt eine weitere Ausführungsform einer Struktur200 dar. Die Struktur200 ist der Struktur100 ähnlich, mit der Ausnahme, dass mehr als zwei Widerstände in einem Schaltkreis mit parallelen Widerständen ausgebildet sind. -
10 stellt eine weitere Ausführungsform einer Struktur300 dar. Die Struktur300 ist der Struktur100 ähnlich, mit der Ausnahme, dass in der Struktur300 die dielektrische Rippendeckschicht155 ,156 nicht ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist die dielektrische Rippendeckschicht155 ,156 , die in der Struktur100 vorhanden ist, in der Struktur300 weggelassen. -
11 stellt eine weitere Ausführungsform einer Struktur400 dar. Die Struktur400 ist der Struktur300 ähnlich, mit der Ausnahme, dass nach der Bildung der Halbleiterkörper415 ,416 eine erste leitfähige Schicht480 über den Halbleiterkörpern415 ,416 gebildet wird. Dann wird eine dielektrische Schicht475 über der ersten leitfähigen Schicht480 gebildet, und schließlich wird eine zweite leitfähige Schicht485 über der dielektrischen Schicht475 gebildet. Das Material und der Prozess für das Bilden der dielektrischen Schicht475 und der ersten und der zweiten leitfähigen Schicht480 ,485 sind jenen ähnlich, die unter Bezugnahme auf die Struktur100 beschrieben wurden. -
12 stellt ein schematisches Schaubild dar, das ein Schaltbild der Struktur100 mit parallelen Widerständen zeigt. Die Struktur100 kann des Weiteren einen Kondensator in Serie mit jedem der Widerstände beinhalten. Das Bilden eines Kondensators, wie eines Metall-Isolator-Metall-Kondensators (MIMCAP), der kompatibel mit einer finFET-Struktur ist, ist in derU.S. Application No. 12/793.292 - Wenigstens ein Teilbereich des Schaltkreises der vorliegenden Erfindung mit parallelen Widerständen kann in einem integrierten Schaltkreis ausgeführt sein. Bei der Bildung von integrierten Schaltkreisen wird eine Vielzahl identischer Chips typischerweise in einem wiederholten Muster auf einer Oberfläche eines Halbleiterwafers gebildet. Jeder Chip beinhaltet eine hierin beschriebene Einheit und kann weitere Strukturen und/oder Schaltkreise beinhalten. Der einzelne Chip wird von dem Wafer abgeschnitten oder abgeteilt, dann als ein integrierter Schaltkreis gepackt. Ein Fachmann weiß, wie Wafer in Chips zerteilt und Chips gepackt werden, um integrierte Schaltkreise herzustellen. Derart gefertigte integrierte Schaltkreise werden als Teil dieser Erfindung betrachtet.
- Es ist ersichtlich und es versteht sich, dass die vorstehend beschriebenen exemplarischen Ausführungsformen der Erfindung in einer Anzahl unterschiedlicher Weisen ausgeführt werden können. In Anbetracht der hierin bereitgestellten Lehren der Erfindung ist ein Fachmann in der Lage, weitere Ausführungen der Erfindung in Betracht zu ziehen. Tatsächlich versteht es sich, wenngleich hierin illustrative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben wurden, dass die Erfindung nicht auf jene konkreten Ausführungsformen beschränkt ist und dass von einem Fachmann verschiedene Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne vom Umfang oder Inhalt der Erfindung 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 12/793292 [0047]
Claims (25)
- Struktur, die aufweist: eine erste und wenigstens eine zweite Rippenstruktur, wobei jede der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur einen vertikal orientierten Halbleiterkörper aufweist, wobei der vertikal orientierte Halbleiterkörper vertikale Oberflächen aufweist; einen dotierten Bereich in jeder der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur, der eine Konzentration von Dotierstoffionen aufweist, die in dem Halbleiterkörper vorhanden ist, um einen ersten Widerstand und wenigstens einen zweiten Widerstand zu bilden; und ein Paar von zusammengeschlossenen Rippen, die auf äußeren Teilbereichen der dotierten Bereiche der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur ausgebildet sind, wobei das Paar von zusammengeschlossenen Rippen derart elektrisch angeschlossen ist, dass der erste und der wenigstens zweite Widerstand parallel elektrisch miteinander verbunden sind.
- Struktur nach Anspruch 1, wobei jeder der dotierten Bereiche der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur in dem vertikal orientierten Halbleiterkörper derart vorliegt, dass er sich von den vertikalen Oberflächen nach innen erstreckt.
- Struktur nach Anspruch 1, wobei die Dotierstoffionen der ersten und der zweiten Rippenstruktur bis zu einer vorgegebenen Tiefe in den Halbleiterkörper hinein diffundiert werden, die unabhängig von einer Dicke des Halbleiterkörpers und der Konzentration der Dotierstoffionen ist.
- Struktur nach Anspruch 1, wobei jeder Halbleiterkörper der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur oben auf einer horizontalen Oberfläche eine dielektrische Rippendeckschicht aufweist.
- Struktur nach Anspruch 4, wobei die dielektrische Rippendeckschicht aus SiO2 besteht.
- Struktur nach Anspruch 1, wobei sich die erste und die zweite Rippenstruktur auf einer Isolatormaterialschicht eines Substrats befinden.
- Struktur nach Anspruch 1, wobei die Halbleiterkörper der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur beinhalten: eine dielektrische Schicht, welche die Halbleiterkörper der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur an den vertikalen Oberflächen und den oberen horizontalen Oberflächen der Halbleiterkörper und den unteren horizontalen Oberflächen kontaktiert, die sich zwischen den vertikalen Oberflächen der Halbleiterkörper der ersten und der wenigstens zweiten Rippe befinden; und eine leitfähige Platte, welche die dielektrische Schicht kontaktiert.
- Struktur nach Anspruch 7, wobei die leitfähige Platte aus TiN, TaN oder WN besteht.
- Struktur nach Anspruch 7, wobei die dielektrische Schicht aus HfO2 besteht.
- Struktur nach Anspruch 1, wobei der dotierte Bereich der ersten Rippenstruktur einen anderen Dotierstofftyp oder den gleichen Dotierstofftyp wie der dotierte Bereich der wenigstens zweiten Rippenstruktur aufweist.
- Struktur nach Anspruch 1, wobei das Paar von zusammengeschlossenen Rippen eine Vielzahl von Kontakten auf einer Oberseite des Paars von zusammengeschlossenen Rippen beinhaltet.
- Struktur nach Anspruch 1, wobei das Paar von zusammengeschlossenen Rippen aus Silicium besteht.
- Struktur nach Anspruch 1, wobei die Halbleiterkörper der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur beinhalten: eine erste leitfähige Platte, welche die Halbleiterkörper der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur an den vertikalen Oberflächen und den oberen horizontalen Oberflächen der Halbleiterkörper und den unteren horizontalen Oberflächen kontaktiert, die sich zwischen den vertikalen Oberflächen der Halbleiterkörper der ersten und der wenigstens zweiten Rippe befinden; eine dielektrische Schicht, welche die erste leitfähige Platte kontaktiert; und eine zweite leitfähige Platte, welche die dielektrische Schicht kontaktiert.
- Struktur nach Anspruch 13, wobei die erste und die zweite leitfähige Platte aus W, TiN, TaN oder WN bestehen.
- Struktur nach Anspruch 1, wobei jeder der Halbleiterkörper der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur aus einkristallinem Si oder SiGe besteht.
- Verfahren zum Bilden einer Struktur, das aufweist: Bilden einer ersten und wenigstens einer zweiten Rippenstruktur, wobei jede der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur einen vertikal orientierten Halbleiterkörper aufweist, wobei der vertikal orientierte Halbleiterkörper vertikale Oberflächen aufweist; Bilden eines dotierten Bereichs in jeder der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur, der eine Konzentration von Dotierstoffionen beinhaltet, die in dem Halbleiterkörper vorhanden ist, um einen ersten Widerstand und wenigstens einen zweiten Widerstand zu bilden; und Bilden eines Paars von zusammengeschlossenen Rippen auf äußeren Teilbereichen der dotierten Bereiche der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur, wobei das Paar von zusammengeschlossenen Rippen derart elektrisch angeschlossen ist, dass der erste und der wenigstens zweite Widerstand parallel elektrisch miteinander verbunden sind.
- Verfahren nach Anspruch 16, wobei jeder der dotierten Bereiche der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur in dem vertikal orientierten Halbleiterkörper derart vorliegt, dass er sich von den vertikalen Oberflächen nach innen erstreckt.
- Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Dotierstoffionen der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur bis zu einer vorgegebenen Tiefe in den Halbleiterkörper hinein diffundiert werden, die unabhängig von einer Dicke des Halbleiterkörpers und der Konzentration der Dotierstoffionen ist.
- Verfahren nach Anspruch 16, wobei jeder Halbleiterkörper der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur oben auf einer horizontalen Oberfläche eine dielektrische Rippendeckschicht aufweist.
- Verfahren nach Anspruch 16, wobei sich die erste und die wenigstens zweite Rippenstruktur auf einer Isolatormaterialschicht eines Substrats befinden.
- Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Halbleiterkörper der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur beinhalten: Bilden eines dotierten Bereichs in jeder der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur, der eine Konzentration von Dotierstoffionen beinhaltet, die in dem Halbleiterkörper vorhanden ist, um einen ersten Widerstand und wenigstens einen zweiten Widerstand zu bilden; und Bilden eines Paars von zusammengeschlossenen Rippen auf äußeren Teilbereichen der dotierten Bereiche der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur, wobei das Paar von zusammengeschlossenen Rippen derart elektrisch angeschlossen ist, dass der erste und der wenigstens zweite Widerstand parallel elektrisch miteinander verbunden sind.
- Verfahren nach Anspruch 16, wobei der dotierte Bereich der ersten Rippenstruktur einen anderen Dotierstofftyp oder den gleichen Dotierstofftyp wie der dotierte Bereich der wenigstens zweiten Rippenstruktur aufweist.
- Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Paar von zusammengeschlossenen Rippen eine Vielzahl von Kontakten auf einer Oberseite des Paars von zusammengeschlossenen Rippen beinhaltet.
- Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Halbleiterkörper der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur beinhalten: Bilden einer ersten leitfähigen Platte, welche die Halbleiterkörper der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur an den vertikalen Oberflächen und den oberen horizontalen Oberflächen der Halbleiterkörper und den unteren horizontalen Oberflächen kontaktiert, die sich zwischen den vertikalen Oberflächen der Halbleiterkörper der ersten und der wenigstens zweiten Rippe befinden; Bilden einer dielektrischen Schicht, welche die erste leitfähige Platte kontaktiert; und Bilden einer zweiten leitfähigen Platte, welche die dielektrische Schicht kontaktiert.
- Integrierter Schaltkreis, der wenigstens einen Schaltkreis mit parallelen Widerständen beinhaltet, wobei der wenigstens eine Schaltkreis mit parallelen Widerständen aufweist: eine erste und wenigstens eine zweite Rippenstruktur, wobei jede der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur einen vertikal orientierten Halbleiterkörper aufweist, wobei der vertikal orientierte Halbleiterkörper vertikale Oberflächen aufweist; einen dotierten Bereich in jeder der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur, der eine Konzentration von Dotierstoffionen aufweist, die in dem Halbleiterkörper vorhanden ist, um einen ersten Widerstand und wenigstens einen zweiten Widerstand zu bilden; und ein Paar von zusammengeschlossenen Rippen, die auf äußeren Teilbereichen der dotierten Bereiche der ersten und der wenigstens zweiten Rippenstruktur ausgebildet sind, wobei das Paar von zusammengeschlossenen Rippen derart elektrisch angeschlossen ist, dass der erste und der wenigstens zweite Widerstand parallel elektrisch miteinander verbunden sind.
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