用于非平面晶體管的夾層電介質(zhì)制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及在非平面晶體管中形成第一級夾層電介質(zhì)材料層，其可以借助旋涂技術(shù)，之后借助氧化和退火來形成。第一級夾層電介質(zhì)材料層可以基本上沒有空隙，并可以對非平面晶體管的源極/漏極區(qū)施加拉伸應(yīng)變。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】用于非平面晶體管的夾層電介質(zhì)
本說明的實施例總體上涉及微電子器件制造的領(lǐng)域，更具體地，涉及在非平面晶體管中的第一級夾層電介質(zhì)(interlayerdielectric)材料層的制造。附圖說明在說明書的結(jié)束部分中特別指出并明確要求了本公開內(nèi)容的主題。依據(jù)以下的說明和所附權(quán)利要求書并結(jié)合附圖，本公開內(nèi)容的在前的及其他特征會變得更充分地顯而易見。應(yīng)當(dāng)理解，附圖僅示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的幾個實施例，因此不應(yīng)認(rèn)為限制本公開內(nèi)容的范圍。通過使用附圖，將借助額外的特征和細(xì)節(jié)來描述本公開內(nèi)容，以便更易于確定本公開內(nèi)容的優(yōu)點，在附圖中：圖1是根據(jù)本說明的實施例的非平面晶體管的透視圖。圖2示出了形成在微電子襯底中或上的非平面晶體管鰭片的側(cè)視截面圖。圖3示出了根據(jù)本說明的實施例的在圖2的非平面晶體管鰭片之上沉積的犧牲材料的側(cè)視截面圖。圖4示出了根據(jù)本說明的實施例的溝槽的側(cè)視截面圖，所述溝槽形成在所沉積的犧牲材料中以露出圖3的非平面晶體管鰭片的一部分。圖5示出了根據(jù)本說明的實施例的在圖4的溝槽中形成的犧牲柵極的側(cè)視截面圖。圖6示出了根據(jù)本說明的實施例的在去除了圖5的犧牲材料之后的犧牲柵極的側(cè)視截面圖。圖7示出了根據(jù)本說明的實施例的在圖6的犧牲柵極和微電子襯底之上沉積的保形電介質(zhì)層的側(cè)視截面圖。圖8示出了根據(jù)本說明的實施例的從圖7的保形電介質(zhì)層形成的柵極隔離物的側(cè)視截面圖。圖9示出了根據(jù)本說明的實施例的在圖8的柵極隔離物的任一側(cè)上的非平面晶體管鰭片中所形成的源極區(qū)和漏極區(qū)的側(cè)視截面圖。圖10示出了根據(jù)本說明的實施例的在圖9的結(jié)構(gòu)上所形成的粘附層的側(cè)視截面圖。圖11示出了根據(jù)本說明的實施例的在圖10的柵極隔離物、犧牲柵極、非平面晶體管鰭片和微電子襯底之上沉積的第一夾層電介質(zhì)材料層的側(cè)視截面圖。圖12示出了根據(jù)本說明的實施例的被氧化和退火的圖11的第一夾層電介質(zhì)材料層的側(cè)視截面圖。圖13示出了根據(jù)本說明的實施例的圖12的結(jié)構(gòu)的側(cè)視截面圖，其中，一部分第一夾層電介質(zhì)材料層由圖13的氧化和退火來硬化。圖14示出了根據(jù)本說明的實施例的在使得第一夾層電介質(zhì)材料層平面化以露出犧牲柵極的頂表面之后的圖13的結(jié)構(gòu)的側(cè)視截面圖。圖15示出了根據(jù)本說明的實施例的在去除了犧牲柵極以形成柵極溝槽之后的圖14的結(jié)構(gòu)的側(cè)視截面圖。圖16示出了根據(jù)本說明的實施例的在柵極隔離物之間鄰近非平面晶體管鰭片形成柵極電介質(zhì)之后的圖15的結(jié)構(gòu)的側(cè)視截面圖。圖17示出了根據(jù)本說明的實施例的在圖16的柵極溝槽中沉積的導(dǎo)電柵極材料的側(cè)視截面圖。圖18示出了根據(jù)本說明的實施例的在去除了過量導(dǎo)電柵極材料以形成非平面晶體管柵極之后的圖17的結(jié)構(gòu)的側(cè)視截面圖。圖19示出了根據(jù)本說明的實施例的在蝕刻掉一部分非平面晶體管柵極以形成凹陷的非平面晶體管柵極之后的圖18的結(jié)構(gòu)的側(cè)視截面圖。圖20示出了根據(jù)本說明的實施例的在將覆蓋(capping)電介質(zhì)材料沉積到由凹陷的非平面晶體管鰭片的形成所導(dǎo)致的凹陷中之后的圖19的結(jié)構(gòu)的側(cè)視截面圖。圖21示出了根據(jù)本說明的實施例的在去除了過量覆蓋電介質(zhì)材料以在非平面晶體管柵極上形成覆蓋結(jié)構(gòu)之后的圖20的結(jié)構(gòu)的側(cè)視截面圖。圖22示出了根據(jù)本說明的實施例的在圖21的第一夾層電介質(zhì)材料層、柵極隔離物和犧牲柵極頂表面之上沉積的第二夾層電介質(zhì)材料層的側(cè)視截面圖。圖23示出了根據(jù)本說明的實施例的在圖22的第二電介質(zhì)材料上構(gòu)圖的蝕刻掩模的側(cè)視截面圖。圖24示出了根據(jù)本說明的實施例的通過圖23的第一和第二電介質(zhì)材料層形成的接觸開口部的側(cè)視截面圖。圖25示出了根據(jù)本說明的實施例的在去除了蝕刻掩模之后的圖24的結(jié)構(gòu)的側(cè)視截面圖。圖26示出了根據(jù)本說明的實施例的在圖25的接觸開口部中沉積的導(dǎo)電接觸材料的側(cè)視截面圖。圖27示出了根據(jù)本說明的實施例的在去除了過量導(dǎo)電接觸材料以形成源極/漏極觸點之后的圖25的結(jié)構(gòu)的側(cè)視截面圖。圖28示出了根據(jù)本說明的一個實現(xiàn)方式的計算設(shè)備。具體實施方式在以下的詳細(xì)說明中參考了附圖，其以例示的方式示出了其中可以實施所要求保護(hù)的主題的特定實施例。充分詳細(xì)地說明了這些實施例，以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┲黝}。應(yīng)當(dāng)理解，盡管不同，但多個實施例不一定是相互排斥的。例如，在不脫離所要求主題的精神和范圍的情況下，本文中結(jié)合一個實施例所述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可以在其他實施例中實施。在本說明書中對“一個實施例”、“實施例”的提及表示結(jié)合該實施例說明的特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在本專利技術(shù)所包含的至少一個實現(xiàn)方式中。因而，短語“一個實施例”或“在實施例中”的使用不一定指代同一實施例。另外，應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離所要求的主題的精神和范圍的情況下，可以修改每一個公開的實施例內(nèi)的各個元件的位置或布置。因此，以下的詳細(xì)說明不應(yīng)認(rèn)為是限制意義上的，主題的范圍僅由適當(dāng)理解的所附權(quán)利要求書連同所附權(quán)利要求書所給與的全部等同形式來限定。在附圖中，相似的標(biāo)記在幾個附圖通篇中指代相同或相似的元件或功能，本文所示的元件相互不一定按照比例，而是可以放大或縮小單個元件以便更易于理解本說明的內(nèi)容中的元件。在諸如三柵極晶體管和FinFET之類的非平面晶體管的制造中，非平面半導(dǎo)體基體可以用于形成能夠以極小的柵極長度(例如小于約30nm)完全耗盡的晶體管。這些晶體管基體通常是鰭片形的，因而通稱為晶體管“鰭片”。例如，在三柵極晶體管中，晶體管鰭片具有形成于本體半導(dǎo)體襯底或絕緣體上硅結(jié)構(gòu)襯底上的頂表面和兩個相對側(cè)壁。柵極電介質(zhì)可以形成于半導(dǎo)體基體的頂表面和側(cè)壁上，柵極電極可以形成于半導(dǎo)體基體的頂表面上的柵極電介質(zhì)之上，并鄰近半導(dǎo)體基體的側(cè)壁上的柵極電介質(zhì)。因而由于柵極電介質(zhì)和柵極電極鄰近半導(dǎo)體基體的三個表面，就形成了三個分離的溝道和柵極。由于形成了三個分離的溝道，在導(dǎo)通晶體管時，可以完全耗盡半導(dǎo)體基體。關(guān)于finFET晶體管，柵極材料和電極僅接觸半導(dǎo)體基體的側(cè)壁，以形成兩個分離的溝道(而不是三柵極晶體管中的三個溝道)。本說明的實施例涉及在非平面晶體管內(nèi)形成第一級夾層電介質(zhì)材料層的，其可以借助旋涂技術(shù)之后借助氧化和退火來形成。第一級夾層電介質(zhì)材料層可以基本上沒有空隙，并可以對非平面晶體管的源極/漏極區(qū)施加拉伸應(yīng)變。圖1是非平面晶體管100的透視圖，包括形成于至少一個晶體管鰭片上的至少一個柵極，所述晶體管鰭片形成于微電子襯底102上。在本公開內(nèi)容的一個實施例中，微電子襯底102可以是單晶硅襯底。微電子襯底102也可以是其他類型的襯底，例如絕緣體上硅(“SOI”)、鍺、砷化鎵、銻化銦、碲化鉛、砷化銦、磷化銦、砷化鎵、銻化鎵等，其任何一個都可以與硅組合。顯示為三柵晶體管的每一個非平面晶體管可以包括至少一個非平面晶體管鰭片112。非平面晶體管鰭片112可以具有頂表面和橫向相對的側(cè)壁對，分別為側(cè)壁116與相對的側(cè)壁118。如圖1進(jìn)一步示出的，可以在非平面晶體管鰭片112之上形成至少一個非平面晶體管柵極122。通過在非平面晶體管鰭片頂表面114上或鄰近它，并在非平面晶體管鰭片側(cè)壁116和相對的非平面晶體管鰭片側(cè)壁118上或鄰近它們形成柵極電介質(zhì)層124來制造非平面晶體管柵極122。可以在柵極電介質(zhì)層124上或鄰近它形成柵極電極126。在本公開內(nèi)容的一個實施例中，非平面晶體管鰭片112可以在與本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種制造微電子晶體管的方法，包括：形成晶體管柵極，所述晶體管柵極包括鄰近襯底的柵極電極和位于所述柵極電極的相對側(cè)上的一對柵極隔離物；形成源極/漏極區(qū)；鄰近所述源極/漏極區(qū)并鄰近至少一個柵極隔離物形成第一夾層電介質(zhì)材料層；氧化所述第一夾層電介質(zhì)材料層；以及對所述第一夾層電介質(zhì)材料層進(jìn)行退火。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】1.一種制造微電子晶體管的方法，包括：形成晶體管柵極，所述晶體管柵極包括鄰近襯底的柵極電極和位于所述柵極電極的相對側(cè)上的一對柵極隔離物；形成源極/漏極區(qū)；鄰近所述源極/漏極區(qū)并鄰近至少一個柵極隔離物形成第一夾層電介質(zhì)材料層；通過氧化所述第一夾層電介質(zhì)材料層的一部分并且對所述第一夾層電介質(zhì)材料層的所述一部分進(jìn)行退火來形成所述第一夾層電介質(zhì)材料層的硬化部分從而使所述第一夾層電介質(zhì)材料層包括所述硬化部分和非硬化部分。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成所述第一夾層電介質(zhì)材料層包括：以旋涂技術(shù)沉積所述第一夾層電介質(zhì)材料層。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括，在形成所述第一夾層電介質(zhì)材料層之前，鄰近所述源極/漏極區(qū)并鄰近至少一個柵極隔離物形成粘附襯墊。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，氧化所述第一夾層電介質(zhì)材料層包括：在蒸汽氣氛中加熱所述第一夾層電介質(zhì)材料層。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，在蒸汽氣氛中加熱所述第一夾層電介質(zhì)材料層包括：在93％蒸汽氣氛中，將所述第一夾層電介質(zhì)材料層加熱2小時，到410攝氏度的溫度。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，對所述第一夾層電介質(zhì)材料層進(jìn)行退火包括：在惰性氣氛中借助高密度等離子體對所述第一夾層電介質(zhì)材料層進(jìn)行退火。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，對所述第一夾層電介質(zhì)材料層進(jìn)行氧化和退火使所述第一夾層電介質(zhì)材料層收縮，以對所述源極/漏極區(qū)施加拉伸應(yīng)變。8.一種制造微電子晶體管的方法，包括：在非平面晶體管鰭片之上形成犧牲非平面晶體管柵極；在所述犧牲非平面晶體管柵極和所述非平面晶體管鰭片之上沉積電介質(zhì)材料層；從所述電介質(zhì)材料層的鄰近所述犧牲非平面晶體管柵極的部分形成非平面晶體管柵極隔離物；形成源極/漏極區(qū)；去除所述犧牲非平面晶體管柵極，以在所述非平面晶體管柵極隔離物之間形成柵極溝槽并露出所述非平面晶體管鰭片的一部分；在所述柵極溝槽內(nèi)鄰近所述非平面晶體管鰭片形成柵極電介質(zhì)；在所述柵極溝槽內(nèi)沉積導(dǎo)電柵極材料；去除所述導(dǎo)電柵極材料的一部分，以在所述非平面晶體管柵極隔離物之間形成凹陷；在所述凹陷內(nèi)形成覆蓋電介質(zhì)結(jié)構(gòu)；鄰近所述源極/漏極區(qū)并鄰近所述非平面晶體管柵極隔離物形成第一夾層電介質(zhì)材料層；以及氧化所述第一夾層電介質(zhì)材料...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：S·普拉丹，J·盧斯，
申請(專利權(quán))人：英特爾公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國;US