有源栅极之上的栅极触点结构及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施例涉及半导体器件和工艺的领域，具体而言，涉及布置在栅极的有源部分之上的栅极触点结构以及形成这种栅极触点结构的方法。
【背景技术】
[0002]过去几十年中，集成电路中的特征的缩放已经成为日益增长的半导体工业背后的驱动力。缩小到越来越小的特征实现了功能单元在半导体芯片的有限基板面上增大的密度。例如，减小晶体管尺寸允许在芯片上包含增大数量的存储或逻辑器件，导致制造出具有增大容量的产品。但对于更大容量的驱策并非没有问题。优化每一个器件的性能的必要性变得日益显著。
[0003]在集成电路器件的制造中，诸如三栅晶体管之类的多栅晶体管随着器件尺寸不断缩小而变得更为普遍。在传统工艺中，通常在体硅衬底或者绝缘体上硅衬底上制造三栅晶体管。在一些情况下，体硅衬底由于其成本较低，并且因为它们实现了不太复杂的三栅制造工艺而是优选的。
[0004]但缩小三栅晶体管的尺寸并非没有后患。随着微电子电路的这些基本构件块的尺寸减小，以及随着在给定区域中制造的基本构件块的绝对数量增大，对于用于形成这些构件块的图案的光刻工艺的约束变得难以克服。具体而言，在半导体叠置体中的图案化的特征的最小尺寸(临界尺寸)与这种特征之间的间隔之间存在折衷。
【附图说明】
[0005]图1A示出了具有被布置在栅极电极的无源部分上的栅极触点的半导体器件的平面图。
[0006]图1B示出了具有被布置在栅极电极的无源部分上的栅极触点的平面半导体器件的横截面图。
[0007]图1C示出了具有被布置在栅极电极的无源部分上的栅极触点的非平面半导体器件的横截面图。
[0008]图2A示出了根据本发明的实施例的具有被布置在栅极电极的有源部分上的栅极触点过孔的半导体器件的平面图。
[0009]图2B示出了根据本发明的实施例的具有被布置在栅极电极的有源部分上的栅极触点过孔的平面半导体器件的横截面图。
[0010]图2C示出了根据本发明的实施例的具有被布置在栅极电极的有源部分上的栅极触点过孔的非平面半导体器件的横截面图。
[0011]图3A-3F示出了表示根据本发明的实施例的在制造半导体结构的方法中的不同操作的横截面图，所述半导体结构具有被布置在栅极的有源部分上的栅极触点结构，其中:
[0012]图3A示出了在沟槽触点形成之后的半导体结构；
[0013]图3B示出了在图3A的结构的间隔体内的沟槽触点的凹陷和在其上的绝缘帽盖层的形成；
[0014]图3C示出了在图3B的结构上的层间电介质(ILD)和硬掩模叠置体的形成和图案化；
[0015]图3D示出了过孔开口在层间电介质(ILD)中的形成以及从金属(O)沟槽到图3C的结构的一个或多个凹陷沟槽触点的延伸；
[0016]图3E示出了过孔开口在层间电介质(ILD)中的形成以及从金属(O)沟槽到图3D的结构的一个或多个栅极叠置体结构的延伸；
[0017]图3F示出了在相关于图3E所述的结构的金属(O)沟槽与过孔开口中的金属触点结构的形成。
[0018]图4示出了根据本发明的另一个实施例的具有被布置在栅极电极的有源部分上的栅极触点过孔的另一个非平面半导体器件的横截面图。
[0019]图5A和5B示出了表示根据本发明的另一个实施例的在制造具有被布置在栅极的有源部分上的栅极触点结构的另一个半导体结构的方法中的不同操作的横截面图。
[0020]图6示出了根据本发明的另一个实施例的具有被布置在栅极的有源部分上的栅极触点过孔的另一个半导体器件的平面图。
[0021]图7示出了根据本发明的另一个实施例的具有耦合沟槽触点对的沟槽触点过孔的另一个半导体器件的平面图。
[0022]图8示出了根据本发明的一个实现方式的计算设备。
【具体实施方式】
[0023]描述了布置在栅极的有源部分之上的栅极触点结构以及形成这种栅极触点结构的方法。在以下说明中，阐述了多个特定细节，例如特定集成和材料状况，以便提供对本发明的实施例的透彻理解。对于本领域技术人员来说，显然，本发明的实施例的实践可以无需这些特定细节。在其他实例中，没有详细说明诸如集成电路设计布局的公知的特征，以免不必要地使得本发明的实施例模糊不清。而且，应当理解，附图中所示的不同实施例是说明性表示，不一定按照比例绘制。
[0024]本发明的一个或多个实施例涉及具有布置在半导体结构或器件的栅极电极的有源部分之上的一个或多个栅极触点结构(例如栅极触点过孔)的半导体结构或器件。本发明的一个或多个实施例涉及制造具有在半导体结构或器件的栅极电极的有源部分之上形成的一个或多个栅极触点结构的半导体结构或器件的方法。本文所述的方案可以用于通过在有源栅极区上实现栅极触点形成而减小标准单元面积。在一个或多个实施例中，用以接触栅极电极而制造的栅极触点结构是自对准过孔结构。
[0025]在空间与布局约束与当前产生空间与布局约束相比略微宽松的技术中，可以通过获得到布置在隔离区上的一部分栅极电极的接触来制造到栅极结构的触点。示例性地，图1A示出了具有布置在栅极电极的无源部分上的栅极触点的半导体器件的平面图。
[0026]参考图1A，半导体结构或器件100A包括布置在衬底102中和隔离区106内的扩散区或有源区104。诸如栅极线108A、108B和108C之类的一条或多条栅极线(也称为多线)布置在扩散区或有源区104上以及一部分隔离区106上。诸如触点IlOA和IlOB之类的源极触点或漏极触点(也称为沟槽触点)布置在半导体结构或器件10A的源极区与漏极区上。过孔112A和112B分别提供到沟槽触点IlOA和IlOB的接触。分离的栅极触点114和叠置栅极触点过孔116提供到栅极线108B的接触。与源极沟槽触点或漏极沟槽触点IlOA或I1B相反，从平面图的角度来看，栅极触点114布置在隔离区106上，但不在扩散区或有源区104上。而且，栅极触点114和栅极触点过孔116都没有布置在源极沟槽触点或漏极沟槽触点IlOA与IlOB之间。
[0027]图1B示出了具有布置在栅极电极的无源部分之上的栅极触点的平面半导体器件的横截面图。参考图1B，例如图1A的器件100A的平面变形的半导体结构或器件100B包括布置在衬底102中和隔离区106内的平面的扩散区或有源区104B。栅极线108B布置在平面的扩散区或有源区104B上，以及一部分隔离区106上。如所示的，栅极线108B包括栅极电极150和栅极电介质层152。同样，电介质帽盖层154可以布置在栅极电极上，例如，电介质帽盖层用于保护金属栅极电极。从这个角度还可以见到栅极触点114和叠置栅极触点过孔116以及叠置金属互连160，它们全都布置在层间电介质叠置体或层170中。从图1B的角度还可以见到，栅极触点114和栅极触点过孔116布置在隔离区106之上，但不在平面的扩散区或有源区104B之上。
[0028]图1C示出了具有布置在栅极电极的无源部分之上的栅极触点的非平面半导体器件的横截面图。参考图1C，例如图1A的器件100A的非平面变形的半导体结构或器件100C包括从衬底102形成的，并在隔离区106内的非平面的扩散区或有源区104C(例如，鳍状物结构)。栅极线108B布置在非平面的扩散区或有源区104C上，以及一部分隔离区106上。如所示的，栅极线108B包括栅极电极150和栅极电介质层152，以及电介质帽盖层154。从这个角度还可以见到栅极触点114和叠置栅极触点过孔116以及叠置金属互连160，它们全都布置在层间电介质叠置体或层170中。从图C的角度还可以见到，栅极触点114布置在隔离区106之上，但不在非平面的扩散区或有源区104C之上。
[0029]再次参考图1A-1C，半导体结构或器件100A-100C的布置分别在隔离区之上设置栅极触点。这个布置浪费了布局空间。但在有源区上设置栅极触点会需要极其严格的对准预算或者栅极尺寸必须增大以提供足够的空间来放置栅极触点。而且，从历史观点上说，由于存在钻通传统栅极材料(例如多晶硅)并接触下层有源区的风险，会避免在扩散区上到栅极的接触。本文所述的一个或多个实施例通过提供切实可行的方案和得到的结构，制造在扩散区或有源区之上形成的栅极电极的触点部分的触点结构来解决以上的问题。
[0030]示例性地，图2A示出了根据本发明的实施例的具有布置在栅极电极的有源部分上的栅极触点过孔的半导体器件的平面图。参考图2A，半导体结构或器件200A包括布置在衬底202中和隔离区206内的扩散区或有源区204。诸如栅极线208A、208B和208C的一条或多条栅极线布置在扩散区或有源区204上以及一部分隔离区206上。诸如沟槽触点210A和210B的源极沟槽触点或漏极沟槽触点布置在半导体结构或器件200A的源极区与漏极区上。沟槽触点过孔212A和212B分别提供到沟槽触点210A和210B的接触。无居间分离栅极触点层的栅极触点过孔216提供到栅极线208B的接触。与图1A相反，从平面图的角度来看，栅极触点216布置在扩散区或有源区204上并且在源极触点或漏极触点210A和210B之间。
[0031]图2B示出了根据本发明的实施例的具有布置在栅极电极的有源部分上的栅极触点过孔的平面半导体器件的横截面图。参考图2B，例如图2A的器件200A的平面变形的半导体结构或器件200B包括布置在衬底202中和隔离区206内的平面的扩散区或有源区204B。栅极线208B布置在平面的扩散区或有源区204B上以及一部分隔离区206上。如所示的，栅极线208B包括栅极电极250和栅极电介质层252。同样，电介质帽盖层254可以布置在栅极电极上，例如，电介质帽盖层用于保护金属栅极电极。从这个角度还可以见到栅极触点过孔216以及叠置金属互连260，它们全都布置在层间电介质叠置体或层270中。从图2B的角度还可以见到，栅极触点过孔216布置在平面的扩散区或有源区204B上。
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