皇層。然后在開口 146之內進行功函數材料的保形沉積以形成功函數層154。功函數材料例如可以包括使用原子層沉積工藝來沉積的具有總厚度為5nm至1nm的多層TiN、TiC和TiN(例如Inm TiN、3nm TiC和Inm TiN))。提供功函數材料以控制晶體管的工作閾值。然后用金屬填充材料來填充每個開口 146的剩余空部分。該金屬填充物例如可以包括使用熱化學氣相淀積工藝來沉積的鎢。金屬填充物形成晶體管的柵極電極。使用化學機械拋光(CMP)工藝來去除內襯150和152、層154以及填充物156的多余部分。上述工藝類似于本領域已知的替換金屬柵極工藝，并且因此內襯150和152、層154以及填充物156被共同地稱為替換柵極結構158。結果在圖4中示出。
[0031]然后在替換柵極結構158的期望柵極接觸的一部分之上形成遮蔽掩模160。結果在圖5中示出(該圖是圖4和圖6的正交橫截面，其中，圖6是與圖4平行的橫截面)。可以使用本領域已知的任何合適的沉積和光刻圖案化工藝以形成遮蔽掩模160。遮蔽掩模的尺寸例如可以是:長5nm至I Onm并且寬I Onm至30nm。
[0032]然后執行選擇性反應離子蝕刻(RIE)以使替換柵極結構158沒有被遮蔽掩模160保護的內襯150和152、層154以及填充物156凹陷。這種蝕刻不材料性地攻擊側壁間隔物142或層146。結果在圖7至圖9中示出以在側壁間隔物142之間產生多個開口 166并且留下替換柵極結構158位于遮蔽掩模160下方的一部分，以用替換柵極結構158的形成替換金屬柵極172的凹陷部分來提供柵極電極接觸170。
[0033]具體參照圖9，將注意到的是，替換柵極結構158的柵極電極接觸170部分的側壁與替換柵極結構158的替換金屬柵極172部分的側壁在所有高度h內相互對準并且由側壁間隔物142的內表面限定(S卩，替換柵極結構158的外表面和側壁間隔物142的內表面相鄰且平行)。因此，至少在圖9的橫截面中，柵極電極接觸170部分與替換金屬柵極172部分自對準。這種結果是因為柵極電極接觸170是如以上所描述的通過對每個開口 146進行填充而自底向上來制造的。將進一步注意到的是，高K電介質層150(也是在替換金屬柵極172與溝道區之間的柵極電介質)被提供為在替換金屬柵極172的金屬部分與側壁間隔物142之間延伸并且進一步在柵極電極接觸170的金屬部分與側壁間隔物142之間延伸。
[0034]然后對絕緣填充材料進行沉積以填充開口 166并且形成帽蓋176和覆蓋層178。該絕緣填充材料例如可以包括氮化硅(SiN)或低K電介質材料(例如S1CN或SiBCN)。使用化學機械拋光(CMP)工藝以去除絕緣填充材料的多余部分，其中在遮蔽掩模160的頂部處停止拋光。結果在圖10至圖11中示出。由于使用低K電介質材料，將注意到的是，在高K電介質之外提供低K電介質，從而使得柵極電極接觸170由多種電介質材料包圍(參見圖9和圖11)。
[0035]執行非選擇性反應離子蝕刻(RIE)以使未被掩模160保護的層146和側壁間隔物142凹陷。該凹陷被制成深度為d，該深度沒有到達替換柵極結構158的形成替換金屬柵極172的凹陷部分的頂部。然后使用氣體團簇離子束(GCIB)工藝來確保凹陷深度的一致性。結果在圖12至圖14中示出。該深度例如可以是60nm至80nm。將注意到的是，如在圖14的橫截面中所示，在柵極電極接觸170的每一側上留下了側壁間隔物142的薄部分142’(其厚度例如為3]11]1至1011111)。
[0036]然后使電介質材料進行沉積以覆蓋之前形成的結構。這種沉積例如可以通過使用化學氣相淀積工藝來進行。電介質材料可以包括例如HDP氧化物。使用化學機械拋光(CMP)工藝以去除電介質材料沉積的多余部分，其中在遮蔽掩模160的頂部處停止拋光。結果在圖15至圖17中示出以形成層間電介質(ILD)或預金屬化電介質(PMD)層146’。
[0037]使用公知的光刻圖案化技術，在ILD/PMD層146’的頂表面182上形成蝕刻掩模180，該蝕刻掩模在用于源極接觸和漏極接觸的位置處具有掩模開口。結果在圖18中示出。
[0038]然后穿過這些掩模開口來執行反應離子蝕刻(RIE)以形成穿過IDL/PMD層146’延伸至到達源極區和漏極區132和134的上表面的多個自對準的接觸開口 184。結果在圖19中示出。然后可以去除蝕刻掩模180。
[0039]然后在每個開口184中形成金屬接觸190。金屬接觸190可以通過首先使用原子層沉積工藝對由例如T i N制成的薄(3 n m至8 nm)金屬內襯進行沉積來制成。然后使用熱化學氣相沉積工藝來沉積金屬填充材料。該金屬填充材料例如可以包括鎢。使用化學機械拋光(CMP)工藝以去除金屬內襯和金屬填充物的多余部分，其中在遮蔽掩模160已經被去除之后停止拋光(例如在厚度約等于高度h處)。結果在圖20至圖22中示出。
[0040]雖未特別示出，將理解的是，可以在每個接觸開口184的底部處形成金屬硅化物以提高在進行到源極區和漏極區的電連接中的接觸電阻。
[0041]然后可以在ILD/PMD層146’的頂表面上形成常規的例如金屬化層的后段制程(BEOL)結構，以便電連接至源極接觸、漏極接觸和柵極接觸。例如參見圖23至圖24。
[0042]所披露的工藝和結構可以與平坦MOSFET器件的制造聯合使用。如以上所討論的，在本文中所描述的用于接觸的技術和結構進一步適用于FinFET器件，并且還可以與其他集成電路器件聯合使用，其他集成電路器件包括但不限于雙極型晶體管器件、二極管器件、具有從UTBB或ETSOI襯底形成的源極區和漏極區的平坦晶體管器件等。
[0043]本文中的優選實施例利用SOI型襯底，但是將理解的是，體襯底和其他類型的襯底可以作為構建利用本文所披露的制造技術和結構的集成電路的基礎。
[0044]已經通過示例性且非限制性的示例提供了前面的描述，是對本實用新型示例性實施例的完整且詳實的描述。然而，對于相關領域的技術人員而言，鑒于前面的描述，當結合附圖和所附權利要求書來閱讀本說明書時，各種修改和適配會變得明顯。然而，對本實用新型教導的所有這樣和類似的修改將仍然落入如所附權利要求書所確定的本實用新型的范圍之內。
【主權項】
1.一種集成電路，其特征在于，包括: 源漏區； 與所述源漏區相鄰的溝道區； 在所述溝道區之上延伸的柵極結構； 側壁間隔物，所述側壁間隔物在所述柵極結構的一側上并且在所述源漏區之上延伸；以及 電介質層，所述電介質層與所述側壁間隔物接觸并且具有頂表面； 其中，所述柵極結構包括: 柵極電極； 從所述柵極電極延伸至所述頂表面的柵極接觸；以及 柵極電介質層，所述柵極電介質層在所述柵極電極與所述溝道區之間并且在所述柵極電極與所述側壁間隔物之間延伸并且進一步在所述柵極接觸與所述側壁間隔物之間延伸。2.如權利要求1所述的集成電路，其特征在于，所述柵極電極的表面與所述柵極接觸的表面對準并且平行于所述側壁間隔物的內表面延伸。3.如權利要求1所述的集成電路，其特征在于，所述側壁間隔物的高度等于所述電介質層的高度。4.如權利要求1所述的集成電路，其特征在于，所述電介質層是層間電介質層或預金屬化電介質層之一。5.如權利要求1所述的集成電路，其特征在于，進一步包括從所述電介質層的所述頂表面延伸至所述源漏區的源漏接觸，所述源漏接觸與所述側壁間隔物接觸。6.如權利要求1所述的集成電路，其特征在于，所述柵極電極的頂表面低于所述電介質層的所述頂表面，并且其中，所述柵極接觸從所述柵極電極的所述頂表面突出以達到所述電介質層的所述頂表面。7.如權利要求1所述的集成電路，其特征在于，進一步包括在所述電介質層的所述頂表面上的金屬化層，所述金屬化層包括與所述柵極接觸電接觸的金屬線。8.一種集成電路，其特征在于，包括: 源漏區； 與所述源漏區相鄰的溝道區； 在所述溝道區之上延伸的柵極結構； 側壁間隔物，所述側壁間隔物在所述柵極結構的一側上并且在所述源漏區之上延伸；以及 電介質層，所述電介質層與所述側壁間隔物接觸并且具有頂表面； 其中，所述柵極結構包括: 柵極電極；以及 從所述柵極電極延伸至所述頂表面的柵極接觸； 其中，所述柵極電極的側表面與所述柵極接觸的側表面相互對準并且平行于所述側壁間隔物的內表面延伸。9.如權利要求8所述的集成電路，其特征在于，進一步包括在所述柵極電極與所述溝道區之間的柵極電介質層，所述柵極電介質層在所述柵極電極的所述側表面與所述側壁間隔物的所述內表面之間延伸并且進一步在所述柵極接觸的所述側表面與所述側壁間隔物的所述內表面之間延伸。10.如權利要求8所述的集成電路，其特征在于，所述側壁間隔物的高度等于所述電介質層的高度。11.如權利要求8所述的集成電路，其特征在于，所述電介質層是層間電介質層或預金屬化電介質層之一。12.如權利要求8所述的集成電路，其特征在于，進一步包括從所述電介質層的所述頂表面延伸至所述源漏區的源漏接觸，所述源漏接觸與所述側壁間隔物接觸。13.如權利要求8所述的集成電路，其特征在于，所述柵極電極的頂表面低于所述電介質層的所述頂表面，并且其中，所述柵極接觸從所述柵極電極的所述頂表面突出以達到所述電介質層的所述頂表面。14.如權利要求8所述的集成電路，其特征在于，進一步包括在所述電介質層的所述頂表面上的金屬化層，所述金屬化層包括與所述柵極接觸電接觸的金屬線。
【專利摘要】本實用新型涉及一種集成電路，包括源漏區、與該源漏區相鄰的溝道區、在該溝道區之上延伸的柵極結構以及在該柵極結構的一側上并且在該源漏區之上延伸的側壁間隔物。提供了與該側壁間隔物接觸并且具有頂表面的電介質層。該柵極結構包括柵極電極和從該柵極電極作為突起延伸到達該頂表面的柵極接觸。該柵極電極的側表面與柵極接觸的側表面相互對準。定位在該柵極電極與該溝道區之間的用于晶體管的柵極電介質層在該柵極電極與該側壁間隔物之間延伸并且進一步在該柵極接觸與該側壁間隔物之間延伸。
【IPC分類】H01L29/78, H01L27/088, H01L29/423
【公開號】CN205355053
【申請號】CN201521135323
【發明人】J·H·張
【申請人】意法半導體公司
【公開日】2016年6月29日
【申請日】2015年12月30日