[发明专利]具有栅极高度缩放的半导体结构

说明书

本发明涉及具有栅极高度缩放的半导体结构。本公开涉及半导体结构，并且更特别地，涉及具有栅极高度缩放的半导体栅极结构以及制造方法。该方法包括：用硬掩模材料形成至少一个虚设栅极结构；在至少一个虚设栅极结构的侧面上的源极和漏极区之上形成多种材料；去除硬掩模材料中的上部材料，使得硬掩模材料中的第一材料保留在虚设栅极结构上并且与多种材料中的阻挡材料一起保持均一的栅极高度；通过去除虚设栅极结构的剩余材料以形成沟槽并在沟槽中沉积替代栅极材料来形成替代栅极结构；以及形成到源极区和漏极区的接触。

技术领域

本公开涉及半导体结构，并且更特别地，涉及具有栅极高度缩放(scaling)的半导体栅极结构以及制造方法。

背景技术

晶体管缩放已经通过间距缩放和其他因素实现。例如，电流缩放元素主要集中在影响晶体管的足迹(foot-print)的项目上，诸如栅极栅距(pitch)、沟道长度、间隔物厚度、接触关键尺寸(CD)、金属栅距以及用于先进技术的鳍栅距。然而，随着晶体管进一步缩小到大约50nm及以上的栅极栅距，不同的因素(除了足迹)开始发挥更重要的作用。例如，50nm及以上的初始栅极高度开始在缩放中起重要作用。

由于记录的工艺，初始栅极高度需要非常高，例如85nm以及更高。这主要是由于在虚设栅极去除和栅极预清洁工艺期间的氧化物材料损失以及自对准的栅极接触蚀刻工艺和随后的清洁工艺导致的栅极高度损失。更具体地，记录的工艺使用在邻近的栅极结构之间的层间电介质(ILD)材料。该ILD材料是与例如虚设栅极结构的初始栅极结构一起使用的氧化物材料。也就是说，在多次蚀刻和清洁工艺以去除氧化物材料之后，氧化物的初始高度将与替换栅极结构的高度对应。

然而，由于记录的工艺，因为在例如使用DHF化学(chemistry)的虚设栅极去除工艺以及可能损坏ILD的表面的清洁工艺期间的氧化物材料损失，需要ILD的大预算(厚层)来用于初始栅极高度。此外，在随后的工艺中，例如自对准接触蚀刻工艺中，需要用对栅极帽材料(例如，SiN材料)有选择性的化学来蚀刻氧化物ILD；然而，对氮化物的氧化物蚀刻选择性不是很好，这导致额外的氧化物损失。因此，由于这种材料损失，替代栅极结构的初始高度需要非常高，这可能导致弯曲和其他制造问题。

发明内容

在本公开的方面中，一种方法包括：用硬掩模材料形成至少一个虚设栅极结构；在所述至少一个虚设栅极结构的侧面上的源极和漏极区之上形成多种材料；去除所述硬掩模材料中的上部材料，使得所述硬掩模材料中的第一材料保留在所述虚设栅极结构上并且与所述多种材料中的阻挡材料一起保持均一的栅极高度；通过去除所述虚设栅极结构的剩余材料以形成沟槽并在所述沟槽中沉积替代栅极材料来形成替代栅极结构；以及形成到所述源极和漏极区的接触。

在本公开的方面中，一种方法包括：形成至少一个虚设栅极结构，其包括具有预定高度的牺牲材料和在所述牺牲材料上的硬掩模材料叠层；在所述至少一个虚设栅极结构的侧面上的源极和漏极区上形成多种材料；去除来自所述硬掩模材料叠层的上部材料，其中所述硬掩模材料叠层中的第一材料保留在所述牺牲材料上并且与所述多种材料中的阻挡材料一起保持均一的栅极高度；通过去除所述第一材料来暴露所述至少一个虚设结构的所述牺牲材料，而所述阻挡材料保持所述均一的栅极高度；形成替代栅极结构，其包括去除所述牺牲材料以形成沟槽并且在所述沟槽中沉积替代栅极材料；以及形成到所述源极和漏极区的接触。

在本公开的方面中，一种结构包括：鳍结构；位于所述鳍结构上的替代栅极结构，所述替代栅极结构包括在其表面上的帽材料和具有与所述帽材料相同的材料的侧壁；位于所述替代栅极结构的侧面上的升高的源极区和升高的漏极区；位于所述替代栅极结构的所述侧壁上以及位于所述升高的源极和漏极区上方的衬里材料；以及与所述升高的源极和漏极区直接电接触并位于邻近的替代栅极结构的所述衬里材料之间的接触。

附图说明

通过本公开的示例性实施例的非限制性实例并参考所述多个附图，在以下详细描述中描述本公开。