制造半导体元件的方法与流程

文档序号:24491146发布日期:2021-03-30 21:16阅读:112来源:国知局
制造半导体元件的方法与流程

本揭露是一关于一种制造半导体元件的方法。



背景技术:

晶体管是集成电路的关键元件。为满足逐渐增快的开关速度,晶体管的驱动电流需要逐渐增高。随着元件尺寸缩小,晶体管中源/漏极接触和源/漏极结构之间的接触电阻成为了元件表现的一个因素。高接触电阻导致元件的驱动电流降低,此举将降低晶体管的表现。



技术实现要素:

本揭露的实施例包括一种制造半导体元件的方法,包含形成源/漏极接触开口延伸穿越至少一介电层,以曝露源/漏极结构的源/漏极接触区域。沿着源/漏极接触开口的侧壁和底表面和介电层上方沉积光阻挡层。执行激光退火制程以活化源/漏极接触区域内的掺杂物。在源/漏极接触开口内形成源/漏极接触结构。

附图说明

阅读以下详细叙述并搭配对应的附图,可了解本揭露的多个态样。应注意,根据业界中的标准做法,多个特征并非按比例绘制。事实上,多个特征的尺寸可任意增加或减少以利于讨论的清晰性。

图1为本揭露的部分实施例的制造半导体场效晶体管的方法的流程图;

图2a至图2m为本揭露的部分实施例在不同制造步骤下的半导体场效晶体管的剖面图;

图3为本揭露的部分实施例的制造半导体场效晶体管的方法的流程图;

图4a至图4d为本揭露的部分实施例在不同制造步骤下的半导体场效晶体管的剖面图;

图5为本揭露的部分实施例的制造半导体场效晶体管的方法的流程图;

图6a至图6e为本揭露的部分实施例在不同制造步骤下的半导体场效晶体管的剖面图。

【符号说明】

100:方法

102,104,106,108,110,112,114,116,118,120,122,124,126:操作

200:场效晶体管元件

202:基板

204:隔离结构

210:鳍结构

210p:鳍区段

212:第一半导体条

212p:第一半导体区段

214:第二半导体条

214p第二半导体区段

214n:纳米线结构

220:牺牲栅极结构

222:牺牲栅极介电质

224:牺牲栅极导体

226:牺牲栅极盖帽

228:栅极间隔物

230:源/漏极结构

230c:源/漏极接触区域

232:层间介电层

234:空腔

236:间隙

242:栅极介电质

244:栅极电极

250:接触位准介电层

252:源/漏极接触开口

260:光阻挡层

260p:光阻挡部分

262:激光辐射

272:接触衬垫层

272p:接触衬垫

274:接触材料层

274p:接触栓塞

276:源/漏极接触结构

300:方法

302,304,306,308,310,312,314,316,318,320,322,324,326:操作

400:场效晶体管元件

460:光阻挡层

460p:光阻挡部分

500:方法

502,504,506,508,510,512,514,516,518,520,522,524,526:操作

600:场效晶体管元件

660:光阻挡层

662:源/漏极接触开口

具体实施方式

以下揭露提供众多不同的实施例或范例,用于实施本案提供的主要内容的不同特征。下文描述一特定范例的组件及配置以简化本揭露。当然,此范例仅为示意性,且并不拟定限制。举例而言,以下描述“第一特征形成在第二特征的上方或之上”,于实施例中可包括第一特征与第二特征直接接触,且亦可包括在第一特征与第二特征之间形成额外特征使得第一特征及第二特征无直接接触。此外,本揭露可在各范例中重复使用元件符号及/或字母。此重复的目的在于简化及厘清,且其自身并不规定所讨论的各实施例及/或配置之间的关系。

此外,空间相对术语,诸如“下方(beneath)”、“以下(below)”、“下部(lower)”、“上方(above)”、“上部(upper)”等等在本文中用于简化描述,以描述如附图中所图示的一个元件或特征结构与另一元件或特征结构的关系。除了描绘图示的方位外,空间相对术语也包含元件在使用中或操作下的不同方位。此设备可以其他方式定向(旋转90度或处于其他方位上),而本案中使用的空间相对描述词可相应地进行解释。

在典型的场效晶体管元件中,源/漏极接触是通过在源/漏极结构上方形成金属接触,并包括活化掺杂物例如n型场效晶体管的磷(p)或砷(as)或是p型场效晶体管的硼(b)。金属接触源/漏极结构之间的接触电阻因而取决于靠近金属/半导体交界面的源/漏极接触区域的活化掺杂物的程度。

脉冲激光退火制程经常用于活化源/漏极接触区域的掺杂物。然而,达到足够的掺杂物活化的激光能量经常会超过所欲的热预算,进而导致半导体通道的熔化,尤其在半导体通道是纳米线、纳米片,或是纳米棒这类小尺寸的情况下。半导体通道的熔化对于元件的表现和可靠度是有害的。激光能量亦会加热金属栅极(其透过后栅极制程所形成),此举也会对金属栅极的完整度造成负面影响。

在本揭露的部分实施例中,引入光阻挡层至保护区域中,保护区域为,在执行纳秒激光退火制程以活化源/漏极接触区域的掺杂物时,栅极和通道结构位于激光退火热预算的区域。光阻挡层可在激光退火制程期间吸收或反射激光辐射,因此,有助于防止激光辐射穿透至栅极和通道区域的深处。光阻挡层因此可以避免对场效晶体管元件的栅极和通道区域产生破坏。此外,光阻挡层的存在允许了活化源/漏极接触区域内的掺杂物可在栅极形成之后进行,因此可以避免在栅极形成对源/漏极接触区域内的掺杂物所造成的去活化效应。因此,元件的表现和可靠度将会提升。

在本揭露的实施例中,提供了纳米结构(例如纳米线、纳米片,或纳米棒)场效晶体管及其制造方法。绘制了纳米结构场效晶体管在不同制造步骤的示意图。也讨论了本揭露的实施例的纳米结构的变化和操作。透过不同实施例的多个图示,相似的元件编号用于指示类似的元件。虽然文中所描述的实施例是以纳米结构场效晶体管作为范例,然而本揭露的其他实施例亦可应用在其他制程及/或其他元件,例如平面场效晶体管(planarfet)或是鳍式场效晶体管(finfet)。

图1为本揭露的部分实施例的制造半导体场效晶体管的方法的流程图。图2a至图2m为本揭露的部分实施例在不同制造步骤下的半导体场效晶体管元件200的剖面图。方法100在下方伴随着半导体场效晶体管元件200有深入的讨论。流程图仅描述了半导体场效晶体管元件200的所有制造过程的相关部分。应了解额外的操作可在图1之前、期间,或之后执行,且下方描述的操作在其他的实施例中可被替换或删除。操作/制程的顺序亦可交换。

参照图1,在操作102中,在基板202上形成鳍结构210,如图2a所示。鳍结构210形成在基板202上且突出自隔离结构204。

在部分实施例中,基板202为块状半导体基板。“块状”半导体基板意味着基板的全部由至少一半导体材料所组成。在部分实施例中,块状半导体基板包括半导体材料或半导体材料的堆叠,例如硅(si)、锗(ge)、硅锗(sige)、碳化硅(si:c)、碳硅锗(sigec);或三族化合物半导体,例如,砷化镓(gaas)、磷化镓(gap)、磷化铟(inp)、砷化铟(inas)、锑化铟(insb)、磷化砷化镓(gaasp)、砷化铝铟(alinas)、砷化铝镓(algaas)、砷化镓铟(gainas)、磷化镓铟(gainp)或磷化砷化镓铟(gainasp)。在部分实施例中,块状半导体基板包括单晶半导体材料,例如,单晶硅。在部分实施例中,块状半导体基板根据设计需求可被掺杂。在部分实施例中,块状半导体基板可掺杂p型或n型掺杂。p型代表在本质半导体中加入额外的掺杂物,使其产生不足的价电子。p型掺杂物的范例包括,但不限制于硼、铝、镓,和铟。n型代表额外的掺杂物对本质半导体提供了多余的自由电子。n型掺杂物的范例包括,但不限制于锑、砷,和磷。在部分实施例中,若经掺杂,基板202具有掺杂物浓度范围自约1.0x1014atoms/cm3至约1.0x1017atoms/cm3,然应了解掺杂物浓度可为更高或更低。在部分实施例中,基板202为绝缘体上半导体基板,其包括形成在绝缘层(未图示)上的上半导体层。上半导体层包括上述所提及的半导体材料,例如硅、锗、硅锗、碳化硅、碳硅锗;或三族化合物半导体,例如,砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟、锑化铟、磷化砷化镓、砷化铝铟、砷化铝镓、砷化镓铟、磷化镓铟或磷化砷化镓铟。绝缘体层可为,例如,氧化硅层,或类似者。绝缘体层可提供于底部基板上,例如硅或玻璃基板。

鳍结构210包括交替堆叠的第一半导体条212和第二半导体条214。在图2a的部分实施例中,鳍结构210包括第一半导体条212和堆叠在第一半导体条212上方的第二半导体条214。虽然图2a绘制的鳍结构210包括单一第一半导体条212和单一第二半导体条214,本揭露的鳍结构210并不限定于此数量的第一半导体条212和第二半导体条214。相对地,本揭露的鳍结构210可包括任意数量的第二半导体条214,且透过另一第一半导体条212隔开。此外,虽然图2a绘制了单一鳍结构210,本揭露亦可包括多个鳍结构。

在部分实施例中,第一半导体条212包括牺牲半导体材料,此半导体材料相较于第二半导体条214的材料具有选择性。例如,在部分实施例中,第一半导体条212包括硅锗,而第二半导体条214包括锗。在其他实施例中,第一半导体条212包括硅锗,而第二半导体条214包括硅。在又其他实施例中,第一半导体条212和第二半导体条214包括具有不同锗浓度的硅锗。

鳍结构210可通过图案化具有交替堆叠的第一半导体材料层和第二半导体材料层的材料堆叠(未图示)。材料堆叠的每一层第一半导体材料层和第二半导体材料层是通过磊晶成长制程沉积适当的材料。词汇“磊晶成长及/或沉积”和“磊晶形成及/或成长”意指在一半导体材料的沉积表面上成长一半导体材料,所成长的半导体材料具有和半导体材料的沉积表面相同的晶格特性。在磊晶沉积制程中,来源气体的化学试剂被调控,且系统参数经设定,使得沉积的原子到达半导体材料的沉积表面,且具有足够的能量在表面上移动并自我定向于沉积表面上所排列的原子。因此,由磊晶沉积制程所形成的磊晶半导体材料和其成长的半导体材料的沉积表面具有相同的晶格特性。例如,在[100]晶面上沉积的磊晶半导体材料具有[100]晶格方向。材料堆叠中的每一层,因此,具有磊晶关系,例如相同的晶格方向,例如和下方的基板202相同的晶格方向。适用于形成材料堆叠的磊晶成长制程包括,例如,快速热化学气相沉积(rtcvd)、低能量电浆沉积(lepd)、超高真空化学气相沉积(uhvcvd),大气压化学气相沉积(apcvd)、分子束磊晶(mbe)或金属有机化学气相沉积(mocvd)。在部分实施例中,材料堆叠的多个层在磊晶成长的不同沉积期间并未破真空(breakingvacuum)。在部分实施例中,在任意沉积期间可破真空。

在部分实施例中,材料堆叠的图案化可通过下列方法执行,在材料堆叠的最顶表面先形成一遮罩层,并对遮罩层执行光微影图案化,以提供图案化遮罩层,其覆盖了鳍结构210所位在的一个或多个区域。在部分实施例中,遮罩层为光阻层或伴随着光阻层的硬遮罩层。材料堆叠接着通过图案化遮罩层作为蚀刻遮罩进行非等向性蚀刻。在部分实施例中,非等向性蚀为干蚀刻,例如等离子蚀刻、湿蚀刻,或上述的组合。在部分实施例中,蚀刻大约停止于基板202的表面。在部分实施例中,蚀刻进行至基板202内。因此,在鳍结构210的第一半导体条212的下方将会形成凸出基板部分202a。在形成鳍结构210之后,移除图案化遮罩层,例如,通过氧电浆。或者,在其他实施例中,其他方法,例如侧壁图案转移(sidewallimagetransfer;sit)或方向性自组装(directionalself-assembly(dsa)也可用于图案化材料堆叠并形成鳍结构210。

在形成鳍结构210之后,形成隔离结构204包围凸出基板部分202a,使得鳍结构210突出自隔离结构204。在部分实施例中,隔离结构204为基板202中形成的浅沟槽隔离结构。在部分实施例中,隔离结构204包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅,及/或其他适合的绝缘材料。在部分实施例中,隔离结构204为多层结构,例如在凸出基板部分202a底部上的一层或多层的热氧衬层。在部分实施例中,隔离结构204可由下列方法形成,蚀刻基板202中形成沟槽,使用适当的沉积制程在沟槽中填补绝缘材料。在部分实施例中,沉积绝缘材料可通过下列方法执行,例如,化学气相沉积、电浆增强化学气相沉积,或旋涂。在部分实施例中,隔离结构204包括氧化硅,可通过流动式化学气象沉积形成流动氧化物,再通过后沉积退火将流动氧化物转换为氧化硅。多余的绝缘材料可以自鳍结构210的上表面移除,例如通过化学机械研磨制程(cmp)。在化学机械研磨制程之后,沉积的绝缘材料和鳍结构210具有齐平的上表面。接着,沉积的绝缘材料可被凹陷以形成隔离结构204。

在图1的操作104中,在鳍结构210上形成牺牲栅极结构220,如图2b所示。牺牲栅极结构220包括跨越了鳍结构210的牺牲栅极堆叠和牺牲栅极堆叠侧表面上的栅极间隔物228。“跨越”意味着牺牲栅极堆叠形成在鳍结构210上方和其侧表面。词汇“牺牲栅极堆叠”是指用于后续形成具有功能性的栅极堆叠的暂时结构。词汇“具有功能性的栅极堆叠”是指用于在半导体元件内,通过电厂或磁场来控制输出电流(如通道内流动的电流)的永久栅极堆叠。应了解,虽然此处仅绘制一个牺牲栅极结构,本揭露的实施例中亦可具有多个牺牲栅极结构。

牺牲栅极堆叠由下而上包括,牺牲栅极介电质222、牺牲栅极导体224和牺牲栅极盖帽226。在部分实施例中,牺牲栅极介电质222可省略。在部分实施例中,牺牲栅极堆叠由下列方法形成,首先在鳍结构210和基板202上方提供牺牲材料堆叠(未图示),其由下而上包括,牺牲栅极介电质层(若有)、牺牲栅极导体层和牺牲栅极盖帽层,接着执行图案化牺牲材料堆叠。

若牺牲栅极介电质层存在,在部分实施例中,牺牲栅极介电质层包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。在部分实施例中,牺牲栅极介电质层是由下列方法形成,例如,化学气相沉积或物理气相沉积。在部分实施例中,牺牲栅极介电质层通过热氧化或热氮化鳍结构210的表面部分转化而成。

在部分实施例中,牺牲栅极导体层包括多晶硅。在部分实施例中,牺牲栅极导体层通过例如化学气相沉积或电浆增加化学气象沉积所形成。

在部分实施例中,牺牲栅极盖帽层包括介电材料例如氧化物、氮化物或氮氧化物。例如,在部分实施例中,牺牲栅极盖帽层可通过例如化学气相沉积或电浆增加化学气象沉积所形成。

在部分实施例中,牺牲栅极材料堆叠通过微影和蚀刻图案化。例如,光阻层(未图示)应用于牺牲栅极材料堆叠的最顶表面,并通过微影曝光和显影进行微影图案化。光阻层的图案通过非等向性蚀刻而转移至牺牲栅极材料堆叠。非等向性蚀刻为干蚀刻,例如等离子蚀刻,湿蚀刻,或上述的组合。若光阻层并没有完全消耗完,则在形成牺牲栅极堆叠之后,剩余光阻层可通过如灰化等方式移除。

在部分实施例中,栅极间隔物228包括介电材料例如氧化物、氮化物或氮氧化物。在部分实施例中,栅极间隔物228包括氮化硅。在部分实施例中,栅极间隔物228介由下列方法形成,首先于牺牲栅极堆叠、鳍结构210和基板202的曝露表面上沉积共形的栅极间隔物材料层(未图示),接着蚀刻栅极间隔物材料层以移除栅极间隔物材料层的水平部分。在部分实施例中,栅极间隔物材料层可通过如化学气相沉积、电浆增加化学气象沉积或原子层沉积所形成。在部分实施例中,栅极间隔物材料层可通过干蚀刻来蚀刻,例如等离子蚀刻。栅极间隔物材料层位于牺牲栅极堆叠的侧壁上的垂直部分则构成栅极间隔物228。

在图1的操作106中,在牺牲栅极结构220的相对两侧形成源极结构和漏极结构(统称为源/漏极结构230),如图2c所示。源/漏极结构230为高掺杂区域,其掺杂浓度自约1×1019atoms/cm3至约2×1021atoms/cm3,然而更多或更低的浓度也是可行的。

在部分实施例中,源/漏极结构230通过对鳍结构210未被牺牲栅极结构220覆盖的部分植入掺杂物所形成。在部分实施例中,若半导体场效晶体管元件200为n型场效晶体管元件,则n型掺杂物如磷或砷被掺杂至源/漏极结构230中。在其他实施例中,若半导体场效晶体管元件200为p型场效晶体管元件,则p型掺杂物如硼或bf2被掺杂至源/漏极结构230中。

或者,源/漏极结构230可通过如磊晶成长所形成。在部分实施例中,磊晶源/漏极结构230作为源/漏极压力源以增强半导体场效晶体管元件200的载子迁移率。在部分实施例中,若半导体场效晶体管元件200为n型场效晶体管元件,则源/漏极结构230包括sip、sic、sipc、si、三五族化合物半导体材料或上述的组合。在其他实施例中,若半导体场效晶体管元件200为p型场效晶体管元件,则源/漏极结构230包括sige、sigec、ge、si、三五族化合物半导体材料或上述的组合。

在部分实施例中,若源/漏极结构230是由磊晶成长所形成,鳍结构210未被牺牲栅极结构220所覆盖的部分首先移除以在牺牲栅极结构220下方提供鳍区段210p。鳍区段210p包括第一半导体区段212p和第二半导体区段214p,其分别为第一半导体条212和第二半导体条214的残留部分。在部分实施例中,鳍结构210未被牺牲栅极结构220所覆盖的部分是由非等向性蚀刻移除,其蚀刻了第一半导体条212和第二半导体条214且实质上不影响周边的结构,包括了基板202、牺牲栅极盖帽226和栅极间隔物228。在部分实施例中,非等向性蚀刻为干蚀刻,如等离子蚀刻。接着,半导体材料通过磊晶沉积在暴露的半导体表面上,例如基板202、第一半导体区段212p和第二半导体区段214p的表面,但不沉积在介电质表面例如隔离结构204、牺牲栅极盖帽226和栅极间隔物228的表面。在部分实施例中,若具有多个鳍结构210,则磊晶成长制程持续到相邻的鳍区段210p互相融合。根据半导体场效晶体管元件200的型态(如p型或n型),在部分实施例中若场效晶体管元件200为p型,则源/漏极结构230包括p型惨杂物如硼或bf2。若半导体场效晶体管元件200为n型场效晶体管元件,则源/漏极结构230包括n型惨杂物如磷或砷。在部分实施例中,源/漏极结构230在磊晶成长时通过原位掺杂(in-situ)而引入n型或p型掺杂物。在部分实施例中,源/漏极结构230在磊晶成长制程中不经过掺杂,并在后续的掺杂制程中才进行掺杂。后续的掺杂制程包括离子植入、电浆沉浸离子植入、气相及/或固态扩散、其他适合制程,或上述的组合。在部分实施例中,若为n型场效晶体管元件,则源/漏极结构230包括掺杂磷的sic。在部分实施例中,若为p型场效晶体管元件,则源/漏极结构230包括掺杂硼的sige。

在部分实施例中,在形成完源/漏极结构230之后及/或后续的掺杂制程之后,源/漏极结构230进一步曝露于退火制程以活化源/漏极结构230内的掺杂物。在部分实施例中,源/漏极结构230内的掺杂物通过热退火制程活化,包括快速热退火制程、激光热退火制程,或炉管热退火制程。

在图1的操作108中,在源/漏极结构230上方沉积层间介电层232并包围牺牲栅极结构220,如图2d所示。

在部分实施例中,层间介电层232包括氧化硅。或者,在部分实施例中,层间介电层232包括低介电常数材料,其具有低于4的介电常数值(k)。在部分实施例中,低介电常数材料的介电常数自约1.2至约3.5。在部分实施例中,层间介电层232包括原硅酸四乙酯(teos)氧化物,未掺杂的硅酸盐玻璃或掺杂的硅酸盐玻璃,例如硼磷硅酸盐玻璃(bpsg),氟硅玻璃(fsg),磷硅酸盐玻璃(psg),硼掺杂硅玻璃(bsg),及/或其他适合介电材料。在部分实施例中,层间介电层232通过化学气相沉积、电浆增强化学气相沉积、物理气相沉积,或旋涂等方式沉积。在部分实施例中,层间介电层232经沉积使其上表面位于牺牲栅极结构220的最顶表面上方(例如牺牲栅极盖帽226的上表面)。层间介电层232接着经由平坦化,例如化学机械研磨制程及/或凹陷蚀刻,并通过牺牲栅极盖帽226作为研磨及/或蚀刻中止层。在平坦化之后,层间介电层232的表面和牺牲栅极结构220的最顶表面齐平。

在图1的操作110中,移除牺牲栅极堆叠以提供空腔234,如图2e所示。

牺牲栅极堆叠的多个组件的移除在至少一蚀刻制程中和半导体材料及介电材料是具有选择性的,这些半导体材料包括第一半导体区段212p和第二半导体区段214p,介电材料包括栅极间隔物228和层间介电层232。在部分实施例中。至少一蚀刻制程包括干蚀刻如等离子蚀刻,湿蚀刻例如阿摩尼亚(ammonia)蚀刻,或上述的组合。空腔234包括了牺牲栅极堆叠被移除部分的空间,且在侧向受到栅极间隔物228的内侧壁所限制。在移除牺牲栅极堆叠之后,第二半导体区段214p及其下方的第一半导体区段212p的侧表面暴露于空腔234。

在图1的操作112中,形成纳米结构如纳米线结构214n悬吊在基板202上方,如图2f所示。应了解虽然此除描述为纳米线,其他纳米结构如纳米片和纳米棒亦属于本揭露的实施例的范畴。

为形成纳米线结构214n,第一半导体区段212p通过蚀刻移除。在部分实施例中,蚀刻第一半导体区段212p为等向性蚀刻,且和第二半导体区段214p、基板202和源/漏极结构230具有选择性,使得第二半导体区段214p悬吊在基板202上方。在蚀刻之后,间隙236形成在基板202和第二半导体区段214p之间。接着,在含氢环境中执行退火制程或是通过氧化制程,使第二半导体区段214p变薄和变圆,借此形成纳米线结构214n。在部分实施例中,纳米线结构214n具有圆型或是椭圆形的剖面。在鳍结构210具有多个第一半导体条212和多个第二半导体条214的范例中,则会形成多个堆叠的纳米线结构(未图示)。

在图1的操作114中,在空腔234和纳米线结构214n和基板202之间的间隙236中形成功能性栅极堆叠,如图2g所示。功能性栅极堆叠环绕纳米线结构214n,形成栅极全包围(gaa)纳米线场效晶体管元件。在部分实施例中,功能性栅极堆叠包括位于纳米线结构214n的曝露表面的栅极介电质242,以及位于栅极介电质242上方的栅极电极244。功能性栅极堆叠和侧向包围功能性栅极堆叠的栅极间隔物228合并构成功能性栅极结构。

功能性栅极堆叠包括位于空腔234内的第一部分以及位于间隙236内的第二部分。在空腔234中,栅极介电质242为u型,且具有和纳米线结构214n上表面直接接触的水平部分和位于侧向包围空腔234的栅极间隔物228的曝露侧壁上的垂直部分。在间隙236中,栅极介电质242包围栅极电极244。

在部分实施例中,栅极介电质242包括具有比氧化硅还高的介电常数的高介电常数材料。栅极介电质242的范例包括但不限定于,氧化铪(hfo2)、氧化锆(zro2)、氧化镧(la2o3)、氧化铝(al2o3)、氧化钛(tio2)、锶钛氧化物(srtio3)、镧铝氧化物(laalo3)和氧化钇(y2o3)。在部分实施例中,多层栅极介电质结构包括不同栅极介电质材料,例如氧化硅和高介电常数介电质。在部分实施例中,栅极电极244包括导电材料例如,钨(w)、铜(cu)、铝(al)、钴(co),或上述的合金。

为形成功能性栅极堆叠,沉积栅极介电质层在层间介电层232、空腔234和间隙236的曝露表面上。在部分实施例中,栅极介电质层通过适当的共形沉积制程如化学气相沉积或原子层沉积形成。导电材料层沉积在栅极介电质层上以填补空腔234和间隙236。在部分实施例中,导电材料层是由化学气相沉积、电浆增强化学气相沉积,或物理气相沉积形成。执行平坦化制程,如化学机械研磨制程,以从介电层的表面移除部分导电材料层和栅极介电质层。位于空腔234和间隙236内的残留的导电材料层构成栅极电极244,而位于空腔234和间隙236内的残留的栅极介电质层构成栅极介电质242。

在图1的操作116中,在层间介电层232和功能性栅极结构的上方沉积接触位准介电层250,如图2h所示。

在部分实施例中,接触位准介电层250包括介电材料,如二氧化硅、原硅酸四乙酯(teos)氧化物,未掺杂的硅酸盐玻璃或掺杂的硅酸盐玻璃,例如硼磷硅酸盐玻璃(bpsg),氟硅玻璃(fsg),磷硅酸盐玻璃(psg),或硼掺杂硅玻璃(bsg)。在部分实施例中,接触位准介电层250包括例如和层间介电层232相同的材料。在部分实施例中,接触位准介电层250可通过例如化学气相沉积、电浆增强化学气相沉积、物理气相沉积,或旋涂形成。在部分实施例中,若接触位准介电层250没有自平坦化,则对接触位准介电层250的上表面平坦化,例如通过化学机械研磨制程。接触位准介电层250的平坦化上表面位于功能性栅极结构的最顶表面的上方。

在图1的操作118中,在接触位准介电层250和层间介电层232中形成源/漏极接触开口252,如图2i所示。每一个源/漏极接触开口252延伸穿越接触位准介电层250和层间介电层232,曝露对应的源/漏极结构230的一部分。源/漏极结构230曝露于源/漏极接触开口252的部分称为源/漏极接触区域230c。

在部分实施例中,源/漏极接触开口252是由下列方法形成,在接触位准介电层250上方形成光阻层,对光阻层执行光微影图案化以在其中形成开口。每个开口对应了一个源/漏极结构230的部分。透过非等向性蚀刻将光阻的图案转移至接触位准介电层250和层间介电层232,并形成源/漏极接触开口252。在部分实施例中,执行干蚀刻,例如等离子蚀刻,以移除接触位准介电层250和层间介电层232的曝露部分。在部分实施例中,如图所示,源/漏极接触开口252具有实质上垂直的侧壁。在部分实施例中,源/漏极接触开口252具有逐渐变窄的侧壁。在形成源/漏极接触开口252之后,残余的光阻层可透过如灰化等方式移除。

在图1的操作120中,在接触位准介电层250上方以及沿着源/漏极接触开口252的侧壁和底表面沉积光阻挡层260,如图2j所示。光阻挡层260仅能允许激光辐射穿透至源/漏极接触区域230c的表面部分和接触位准介电层250内,借此降低在后续对源/漏极接触区域230c活化掺杂物的激光退火制程中,对功能性栅极结构造成热破坏的可能性。光阻挡层260因此保护下方的场效晶体管的组件不受热破坏。

在部分实施例中,光阻挡层260为用于吸收入射激光辐射的吸收层,因此可避免激光辐射穿越深处至功能性栅极结构和纳米线结构214n所在的位置。在部分实施例中,光阻挡层260包括光吸收材料,其对于激光辐射波常具有相对高的吸收系数。在部分实施例中,光阻挡层260包括硅、锗、铝、铬(cr)、铜(cu)、金(au)或铁(fe)。

如图2j的部分实施例中,光阻挡层260通过共形沉积技术形成,例如原子层沉积、化学气相沉积,或电浆增强化学气相沉积。因此,光阻挡层260沿着源/漏极接触开口252的侧壁、源/漏极接触开口252的底表面,以及接触位准介电层250的上表面具有实质上均匀的厚度。在部分实施例中,光阻挡层260通过非共形沉积技术形成,例如物理气相沉积。因此,光阻挡层260位于接触位准介电层250的上表面以及源/漏极接触开口252的底表面的水平部分的厚度大于位于源/漏极接触开口252的侧壁的垂直部分的厚度。

在部分实施例中,光阻挡层260沉积具有厚度约5nm至约10nm。若光阻挡层260的厚度太小,则光阻挡层260并无法足够的吸收激光辐射来防止激光辐射穿越深处到功能性栅极结构和纳米线结构214n的位置,因此功能性栅极结构和纳米线结构214n产生热破坏的风险会提升。若光阻挡层260的厚度太大,则激光辐射将无法有效的加热源/漏极接触区域230c,而达到所欲的掺杂物活化程度的时间将会增加。

在图1的操作122中,执行激光退火制程以活化源/漏极接触区域230c内的掺杂物,如图2k所示。在部分实施例中,激光退火制程使用激光源来将激光辐射262导向半导体场效晶体管元件200,如箭头所示。在部分实施例中,激光源是以纳秒的间隔时间以脉冲的方式对源/漏极接触区域230c的表面区域的掺杂物造成热活化,但不会对功能性栅极结构和纳米线结构214n产生热破坏。在部分实施例中,激光辐射262经由光阻挡层260的穿透厚度经调控为不超过约10nm,借此避免对栅极结构和纳米线结构214n过度加热。

在部分实施例中,激光辐射262是通过使用单一激光脉冲或是多个激光脉冲来轰击光阻挡层260。在部分实施例中,单一激光脉冲或是多个激光脉冲的总持续时间小于200纳秒(ns)。在部分实施例中,单一激光脉冲或是多个激光脉冲的总持续时间位约1ns至约60ns。

激光辐射262的波长和强度是根据光阻挡层260的材料特性决定的。选择激光源的波长,使得光阻挡层260对于该波长具有相对高的吸收系数,使激光辐射262可被光阻挡层260吸收以避免激光辐射262穿透深处至功能性栅极结构和纳米线结构214n所处在的位置。因此,功能性栅极结构和纳米线结构214n在激光退火期间就不会被过度加热,因此可避免激光退火对功能性栅极结构和纳米线结构214n造成的热破坏。在部分实施例中,激光辐射262的波长自约300nm至约600nm。在部分实施例中,激光辐射262的能量自约0.05j/cm2至约0.2j/cm2。在部分实施例中,可使用准分子激光包括氯化氙(xecl)激光或氟化氪(krf)激光。

由于光阻挡层260吸收了激光辐射262的热,实际上到达功能性栅极结构和纳米线结构214n的能量减少了。光阻挡层260有助于防止激光退火热预算对功能性栅极结构和纳米线结构214n的影响,因此避免对功能性栅极结构和纳米线结构214n所造成的热破坏。此外,由于光阻挡层260的存在,源/漏极接触区域230c内的掺杂物可在形成功能性栅极结构之后进行活化,且不会对功能性栅极结构造成任何破坏。此外,由于引入光阻挡层260使得源/漏极接触区域230c内的掺杂物可在形成功能性栅极结构之后进行活化,亦可以避免形成功能性栅极结构时对源/漏极接触区域230c内的掺杂物造成去活化的效应。因此,元件的表现将会提升。

在部分实施例中,在激光退火之后,移除光阻挡层260,并曝露源/漏极接触开口252的底表面和侧壁(未图示)。

在部分实施例中,若光阻挡层260未移除,在激光退火之后,结构被退火至约350℃至约450℃的温度。热退火使得光阻挡层260内的金属和源/漏极接触区域230c内硅或锗产生反应,进而在源/漏极接触区域230c的表面部分形成硅化物或锗化物。硅化物或锗化物可帮助降低后续形成在源/漏极接触开口252内的源/漏极接触和源/漏极接触区域230c之间的接触电阻。硅化物形成是选择性的,在部分实施例中可被省略。

在图1的操作124中,在光阻挡层260上沉积接触衬垫层272,接着在接触衬垫层272上沉积接触材料层274,如图2l所示。接触材料层274填补源/漏极接触开口252的剩余空间。例如在光阻挡层260被移除的情况下,接触衬垫层272直接沉积在源/漏极接触开口252的侧壁和底表面上。

接触衬垫层272包括元素金属或是金属化合物,其可避免接触材料层274中的金属扩散至接触位准介电层250和层间介电层232。在部分实施例中,接触衬垫层272包括钛(ti)、钽(ta)、镍(ni)、钌(ru)、氮化钛(tin)、氮化钽(tan)、氮化钌(run)、上述的合金,或上述的堆叠例如ti/tin或ta/tan。在部分实施例中,接触衬垫层272通过共形沉积制程形成,例如化学气相沉积、电浆增强化学气相沉积、物理气相沉积,或原子层沉积。

在部分实施例中,接触材料层274包括导电金属例如,钨(w)、铜(cu)、铝(al)、钴(co),或上述的合金。在部分实施例中,接触材料层274是由沉积技术形成,例如化学气相沉积、电浆增强化学气相沉积、物理气相沉积,或电镀。沉积技术执行至接触材料层274填满源/漏极接触开口252并延伸至源/漏极接触开口252上方。在部分实施例中,当使用铜或铜合金作为接触材料层274时,选择性的电镀种子层(未图示)可在形成接触材料层274前形成在接触衬垫层272上。在部分实施例中,选择性的电镀种子是由沉积技术形成,例如化学气相沉积、电浆增强化学气相沉积、原子层沉积,或物理气相沉积。

在图1的操作126中,接触材料层274、接触衬垫层272、光阻挡层260的高于接触位准介电层250的部分经由平坦化制程移除,如图2m所示。在部分实施例中,执行化学机械研磨制程。在平坦化后,接触材料层274位于每个源/漏极接触开口252的一部分称为接触栓塞274p,接触衬垫层272位于每个源/漏极接触开口252的一部分称为接触衬垫272p,而光阻挡层260位于每个源/漏极接触开口252的一部分称为光阻挡部分260p。源/漏极接触开口252内的接触栓塞274p、接触衬垫272p和光阻挡部分260p的上表面和接触位准介电层250的上表面齐平。

因此,源/漏极接触结构276形成在源/漏极接触开口252中,并接触源/漏极接触区域230c。每个源/漏极接触结构276包括接触栓塞274p、包围接触栓塞274p的接触衬垫272p,且光阻挡部分260p也包围接触栓塞274p。在每个源/漏极接触开口252中,光阻挡部分260p位于对应的源/漏极接触开口252的侧壁和底表面,而接触衬垫272p位于光阻挡部分260p上方。若光阻挡部分260p在接触衬垫272p形成前移除,则源/漏极接触结构276直接接触源/漏极接触开口252的侧壁和底表面(未图示)。

图3为本揭露的部分实施例的制造半导体场效晶体管元件400的方法300的流程图。图4a至图4d为本揭露的部分实施例在不同制造步骤下的半导体场效晶体管的剖面图。除非额外说明,在这些实施例中的组件的材料和形成方法和图2a至图2m具有相同编号的组件基本上是相同的。方法300在下方将会伴随半导体场效晶体管元件400进行详细说明。流程图仅描述了半导体场效晶体管元件400的所有制造过程的相关部分。应了解额外的操作可在图3之前、期间,或之后执行,且下方描述的操作在其他的实施例中可被替换或删除。操作/制程的顺序亦可交换。

方法300的初始步骤基本上和图2a至图2j所描述的相同。图3中,在操作302中,在基板202上形成鳍结构210,如图2a所示。在操作304中,在鳍结构210上形成牺牲栅极结构220,如图2b所示。在操作306中,在牺牲栅极结构220的相对两侧形成源/漏极结构230,如图2c所示。在操作308中,在源/漏极结构230上方沉积层间介电层232并包围牺牲栅极结构220,如图2d所示。在操作310中,移除牺牲栅极堆叠以提供空腔234,如图2e所示。在操作312中,形成纳米结构如纳米线结构214n悬吊在基板202上方,如图2f所示。在操作314中,在空腔234和纳米线结构214n和基板202之间的间隙236中形成功能性栅极堆叠,如图2g所示。在操作316中,在层间介电层232和功能性栅极结构的上方沉积接触位准介电层250,如图2h所示。在操作318中,在接触位准介电层250和层间介电层232中形成源/漏极接触开口252,如图2i所示。

接着,在图3的操作320中,在接触位准介电层250的上方和沿着源/漏极接触开口252的底表面沉积光阻挡层460,如图4a所示。相较于图2j的光阻挡层260,光阻挡层460具有位于接触位准介电层250的上表面以及源/漏极接触开口252的底表面的水平部分,但不包含位于源/漏极接触开口252的侧壁的垂直部分。如同图2a至图2m的实施例所示,光阻挡层460依然覆盖了功能性栅极结构和纳米线结构214n所处在的位置,以保护功能性栅极结构和纳米线结构214n,使其在源/漏极接触区域230c活化掺杂物的激光退火制程中可避免受到热破坏。

在部分实施例中,光阻挡层460为用于吸收入射激光辐射的吸收层,因此可避免激光辐射穿越深处至功能性栅极结构和纳米线结构214n所在的位置。在部分实施例中,光阻挡层460包括光吸收材料,其对于激光辐射波常具有相对高的吸收系数。在部分实施例中,光阻挡层460包括硅、锗、铝、铬(cr)、铜(cu)、金(au)或铁(fe)。

在部分实施例中,光阻挡层460通过非共形沉积技术形成,例如物理气相沉积。非共形沉积技术使得光阻挡材料沉积在水平表面(如接触位准介电层250的上表面以及源/漏极接触开口252的底表面)的厚度是大于光阻挡材料沉积在垂直表面(如源/漏极接触开口252的侧壁)的厚度。在部分实施例中,非共形沉积技术经调控使得光阻挡层460只存在于接触位准介电层250的上表面以及源/漏极接触开口252的底表面。或者,在部分实施例中,执行非共形沉积技术直到光阻挡层460皆覆盖水平表面(如接触位准介电层250的上表面以及源/漏极接触开口252的底表面)和垂直表面(如源/漏极接触开口252的侧壁)。在沉积后,执行蚀刻步骤以从源/漏极接触开口252的侧壁移除沉积的光阻挡材料。在部分实施例中,执行干蚀刻如等离子蚀刻。在部分实施例中,在蚀刻期间,形成蚀刻遮罩以覆盖在水平表面上的光阻挡材料。在部分实施例中,在蚀刻期间,可不形成蚀刻遮罩在水平表面上的光阻挡材料。由于光阻挡材料的水平部分的厚度大于垂直部分的厚度,故在蚀刻之后,沉积的光阻挡材料残留在接触位准介电层250的上表面以及源/漏极接触开口252的底表面以形成光阻挡层460,然而源/漏极接触开口252的侧壁则不具有沉积的光阻挡材料。

在图3的操作322中,执行激光退火制程以活化源/漏极接触区域230c内的掺杂物,如图4b所示。激光退火制程使用激光源来将激光辐射导向半导体场效晶体管元件200,其制程条件如同图2k所描述。

在图3的操作324中,沿着源/漏极接触开口252的侧壁以及在接触位准介电层250上和源/漏极接触开口252的底表面的在光阻挡层460上沉积接触衬垫层272,接着在接触衬垫层272上沉积接触材料层274,如图4c所示。接触材料层274填满源/漏极接触开口252剩余的部分。接触衬垫层272和接触材料层274的沉积方式如同图2l所描述。

在图3的操作326中,接触材料层274、接触衬垫层272、光阻挡层460的高于接触位准介电层250的部分经由平坦化制程移除,如图4d所示。在部分实施例中,执行化学机械研磨制程。在平坦化后,接触材料层274位于每个源/漏极接触开口252的一部分称为接触栓塞274p,接触衬垫层272位于每个源/漏极接触开口252的一部分称为接触衬垫272p,而光阻挡层460位于每个源/漏极接触开口252的一部分称为光阻挡部分460p。源/漏极接触开口252内的接触栓塞274p、接触衬垫272p和光阻挡部分460p的上表面和接触位准介电层250的上表面齐平。

因此,源/漏极接触结构276形成在源/漏极接触开口252中,并接触源/漏极接触区域230c。每个源/漏极接触结构276包括位于光阻挡部分260p上方的接触衬垫272p以及位于接触衬垫272p上方的接触栓塞274p。在每个源/漏极接触开口252中,光阻挡部分460p位于对应的源/漏极接触开口252的底表面,而接触衬垫272p位于源/漏极接触开口252的侧壁表面。

图5为本揭露的部分实施例的制造半导体场效晶体管元件600的方法500的流程图。图6a至图6e为本揭露的部分实施例在不同制造步骤下的半导体场效晶体管元件600的剖面图。除非额外说明,在这些实施例中的组件的材料和形成方法和图2a至图2m具有相同编号的组件基本上是相同的。图6a至图6e的实施例的形成细节可在图2a至图2m的讨论中寻得。方法500在下方将会伴随半导体场效晶体管元件600进行详细说明。流程图仅描述了半导体场效晶体管元件600的所有制造过程的相关部分。应了解额外的操作可在图5之前、期间,或之后执行,且下方描述的操作在其他的实施例中可被替换或删除。操作/制程的顺序亦可交换。

方法500的初始步骤基本上和图2a至图2j所描述的相同。图5中,在操作502中,在基板202上形成鳍结构210,如图2a所示。在操作504中,在鳍结构210上形成牺牲栅极结构220,如图2b所示。在操作506中,在牺牲栅极结构220的相对两侧形成源/漏极结构230,如图2c所示。在操作508中,在源/漏极结构230上方沉积层间介电层232并包围牺牲栅极结构220,如图2d所示。在操作510中,移除牺牲栅极堆叠以提供空腔234,如图2e所示。在操作512中,形成纳米结构如纳米线结构214n悬吊在基板202上方,如图2f所示。在操作514中,在空腔234和纳米线结构214n和基板202之间的间隙236中形成功能性栅极堆叠,如图2g所示。在操作516中,在层间介电层232和功能性栅极结构的上方沉积接触位准介电层250,如图2h所示。

接着,在图5的操作518中,在接触位准介电层250上方形成光阻挡层660,如图6a所示。光阻挡层660仅能允许激光辐射穿透至源/漏极接触区域230c的表面部分和接触位准介电层250内,借此降低在后续对源/漏极接触区域230c活化掺杂物的激光退火制程中,对功能性栅极结构造成热破坏的可能性。

在部分实施例中,光阻挡层660为用于吸收入射激光辐射的吸收层,因此可避免激光辐射穿越深处至功能性栅极结构和纳米线结构214n所在的位置。在部分实施例中,光阻挡层660包括光吸收材料,其对于激光辐射波常具有相对高的吸收系数。在部分实施例中,光阻挡层660包括硅、锗、铝、铬(cr)、铜(cu)、金(au)或铁(fe)。

或者,在部分实施例中,光阻挡层660为反射层,配置于将入射的激光辐射的一部分反射远离半导体场效晶体管元件600,因此可避免激光辐射穿越深处至功能性栅极结构和纳米线结构214n所在的位置。在部分实施例中,光阻挡层660包括反射金属,例如银(al)或金(au)。

在部分实施例中,光阻挡层660可通过沉积制程如化学气相沉积、电浆增强化学气相沉积、物理气相沉积,或原子层沉积所形成。光阻挡层660的厚度取决于光阻挡的机制。若光阻挡层660为吸收层,光阻挡层660的厚度约5nm至约10nm。若光阻挡层660的厚度太小,则光阻挡层660并无法足够的吸收激光辐射来防止激光辐射穿越深处到功能性栅极结构和纳米线结构214n的位置,因此功能性栅极结构和纳米线结构214n产生热破坏的风险会提升。若光阻挡层660的厚度太大,则激光辐射将无法有效的加热源/漏极接触区域230c,而达到所欲的掺杂物活化程度的时间将会增加。若光阻挡层660为反射层,光阻挡层660的厚度约10nm至约20nm。若光阻挡层660的厚度太小,则光阻挡层660并无法足够的反射激光辐射来防止激光辐射穿越深处到功能性栅极结构和纳米线结构214n的位置,因此功能性栅极结构和纳米线结构214n产生热破坏的风险会提升。若光阻挡层660的厚度太大,虽然不会增加额外的反射效率,但是会造成材料的浪费以及成本的提高。

在图5的操作520中,形成源/漏极接触开口662延伸穿越光阻挡层660、接触位准介电层250和层间介电层232,并曝露源/漏极接触区域230c,如图6b所示。

在部分实施例中,源/漏极接触开口662是由下列方法形成,在光阻挡层660上方形成光阻层,对光阻层执行光微影图案化以在其中形成开口。每个开口对应了一个源/漏极结构230的部分。透过非等向性蚀刻将光阻的图案转移至光阻挡层660、接触位准介电层250和层间介电层232,并形成源/漏极接触开口662。在部分实施例中,执行干蚀刻,例如等离子蚀刻,以移除光阻挡层660、接触位准介电层250和层间介电层232的曝露部分。在部分实施例中,如图所示,源/漏极接触开口662具有实质上垂直的侧壁。在部分实施例中,源/漏极接触开口662具有逐渐变窄的侧壁。在形成源/漏极接触开口662之后,残余的光阻层可透过如灰化等方式移除。

用于形成源/漏极接触开口662的蚀刻制程把光阻挡层660从源/漏极接触区域230c上方移除,然而功能性栅极结构和纳米线结构214n所处在的位置仍被光阻挡层660覆盖。

在图5的操作522中,执行激光退火制程以活化源/漏极接触区域230c内的掺杂物,如图6c所示。激光退火制程使用激光源来将激光辐射导向半导体场效晶体管元件600,其制程条件如同图2k所描述。

在激光退火制程期间,光阻挡层660可吸收或反射激光辐射262,因此避免激光辐射262穿透深处至功能性栅极结构和纳米线结构214n所处在的位置。因此,因此可避免队功能性栅极结构和纳米线结构214n造成的热破坏,因而提升元件可靠度和效能。此外,由于光阻挡层660在形成源/漏极接触开口662时从源/漏极接触区域230c上方移除,激光辐射262可直接入射到源/漏极接触区域230c以加热源/漏极接触区域230c。通过局限热至源/漏极接触区域230c,光阻挡层660有助于提升局部掺杂物活化的效率。此外,由于引入光阻挡层660使得源/漏极接触区域230c内的掺杂物可在形成功能性栅极结构之后进行活化,亦可以避免形成功能性栅极结构时对源/漏极接触区域230c内的掺杂物造成去活化的效应。因此,元件的表现将会提升。掺杂物活化为自对准制程,且未被光阻挡层660覆盖的源/漏极接触区域230c可被激光辐射262直接照射。

在图5的操作524中,沿着源/漏极接触开口662的侧壁和底表面以及在光阻挡层660上沉积接触衬垫层272,接着在接触衬垫层272上沉积接触材料层274,如图6d所示。接触材料层274填满源/漏极接触开口662剩余的部分。接触衬垫层272和接触材料层274的沉积方式如同图2l所描述。

在图5的操作526中,接触材料层274、接触衬垫层272、光阻挡层660的高于接触位准介电层250的部分经由平坦化制程移除,如图6e所示。在部分实施例中,执行化学机械研磨制程。在平坦化后,半导体场效晶体管元件600中不存在光阻挡层660。接触材料层274位于每个源/漏极接触开口662的一部分称为接触栓塞274p,接触衬垫层272位于每个源/漏极接触开口662的一部分称为接触衬垫272p。源/漏极接触开口662内的接触栓塞274p和接触衬垫272p的上表面和接触位准介电层250的上表面齐平。

因此,源/漏极接触结构276形成在源/漏极接触开口662中,并接触源/漏极接触区域230c。每个源/漏极接触结构276包括位位于对应的源/漏极接触开口662的侧壁和底表面上的接触衬垫272p,以及位于接触衬垫272p上方的接触栓塞274p。

本揭露的一实施例包括一种形成半导体元件的方法。方法包括形成源/漏极接触开口延伸穿越至少一介电层,以曝露源/漏极结构的源/漏极接触区域。方法还包括沿着源/漏极接触开口的侧壁和底表面和该至少一介电层上方沉积光阻挡层。方法还包括执行激光退火制程以活化源/漏极接触区域内的掺杂物。方法还包括在源/漏极接触开口内形成个源/漏极接触结构。在部分实施例中,执行激光退火制程包括使用纳秒激光源。在部分实施例中,形成源/漏极接触开口包括对执行非等向性蚀刻以蚀刻介电层。在部分实施例中,形成源/漏极接触结构包括在光阻挡层上方沉积接触衬垫层,在接触衬垫层上方形成接触材料层以填补源/漏极接触开口,移除位于介电层的最顶表面上方的接触衬垫层、接触材料层,和光阻挡层的部分。在部分实施例中,方法还包括在执行激光退火之前,移除光阻挡层位于源/漏极接触开口的侧壁的部分。在部分实施例中,沉积光阻挡层包括沉积一吸收层。在部分实施例中,沉积吸收层包括沉积硅、锗、铝、铬、铜、金或铁。

本揭露的一实施例包括一种形成半导体元件的方法。方法包括在基板上形成场效晶体管。场效晶体管包括纳米结构通道、包围纳米结构通道的栅极结构,以及位于栅极结构两侧的源/漏极结构。栅极结构被第一介电层包围。方法还包括在栅极结构和第一介电层上方沉积第二介电层。方法还包括在第二介电层上方沉积光阻挡层。方法还包括形成源/漏极接触开口延伸穿越光阻挡层、第二介电层和第一介电层,以曝露源/漏极结构的源/漏极接触区域。方法还包括执行激光退火制程以活化源/漏极接触区域内的掺杂物。方法还包括在源/漏极接触开口中形成源/漏极接触结构。在部分实施例中,形成源/漏极接触结构包括在光阻挡层上方和沿着源/漏极接触开口的侧壁和底表面沉积接触衬垫层,沉积接触材料层于接触衬垫层上方以填补源/漏极接触开口,移除位于第二介电层的最顶表面上方的接触衬垫层、接触材料层,和光阻挡层的部分。在部分实施例中,沉积光阻挡层包括沉积光吸收材料。在部分实施例中,光吸收材料包括硅、锗、铝、铬、铜、金或铁。在部分实施例中,沉积光阻挡层包括沉积光反射材料。在部分实施例中,光反射材料包括银或金。在部分实施例中,方法还包括形成纳米结构通道。形成纳米结构通道包括在基板上形成鳍结构,鳍结构包括第一半导体区段和第二半导体区段,在鳍结构上方形成牺牲闸结构,牺牲栅极结构包括牺牲栅极堆叠和位于牺牲栅极堆叠相对侧壁上的栅极间隔物,在牺牲栅极结构的两侧形成源/漏极结构,移除牺牲栅极堆叠以提供空腔,移除第一半导体区段,以及退火第二半导体区段以形成纳米结构通道。纳米结构通道通过一间隙悬吊在基板上方。在部分实施例中,方法还包括形成栅极结构在空腔和间隙内。

本揭露的又一实施例包括一种半导体元件。半导体元件包括半导体通道、位于半导体通道上方的栅极结构、位于栅极结构相对两侧的源/漏极结构、覆盖源/漏极结构的源/漏极接触区域的源/漏极接触结构,以及位于源/漏极接触区域和源/漏极接触结构之间的光阻挡部分。每一个源/漏极接触结构包括接触衬垫和包围接触衬垫的接触栓塞。在部分实施例中,每一个光阻挡部分位于对应的沟槽的底表面上。接触衬垫位于对应的光阻挡部分上方和对应的沟槽的侧壁。在部分实施例中,每一个光阻挡部分位于对应的沟槽的侧壁和底表面上。接触衬垫被对应的光阻挡部分包围。在部分实施例中,半导体通道悬吊于基板上。栅极结构包围半导体通道。

上文概述了若干实施例的特征,以便本领域熟悉此项技艺者可更好地理解本揭示案的态样。本领域熟悉此项技艺者应当了解到他们可容易地使用本揭示案作为基础来设计或者修改其他制程及结构,以实行相同目的及/或实现相同优势的。本领域熟悉此项技艺者亦应当了解到,此类等效构造不脱离本揭示案的精神及范畴,以及在不脱离本揭示案的精神及范畴的情况下,其可对本文进行各种改变、取代及变更。

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