專利名稱：半導(dǎo)體鰭式元件的接觸窗的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是有關(guān)于一種半導(dǎo)體元件，且特別是有關(guān)于一種具有多重閘極與低接觸電阻的金氧半導(dǎo)場效晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field EffectTransistors；MOSFETs)。
背景技術(shù)：
特大規(guī)模集成電路(ULSI)制作的關(guān)鍵半導(dǎo)體技術(shù)為金氧半導(dǎo)場效晶體管技術(shù)。在過去數(shù)十年間，由于金氧半導(dǎo)場效晶體管的尺寸的持續(xù)縮小，其速度性能、電路密度、及單位元功能的成本也不斷地改善。隨著傳統(tǒng)塊材金氧半導(dǎo)場效晶體管的閘極尺寸的縮減，源極與漏極與通道的交互作用漸增，而使得通道的電位受到影響。因此，具有短閘極的晶體管會造成閘極無法有效控制通道的開與關(guān)的問題。像這樣由于晶體管具有短通道長度而導(dǎo)致的閘極控制力下降的現(xiàn)象稱做短通道效應(yīng)(Short-channel Effect)。增加主體的摻雜濃度、降低閘極氧化層的厚度、與極淺的源極/漏極接合均為可用以抑制現(xiàn)有塊材金氧半導(dǎo)場效晶體管的短通道效應(yīng)的方法。然而，當(dāng)元件尺寸下降至次50奈米階段時(shí)，建構(gòu)于大塊硅基材上的元件結(jié)構(gòu)，其主體的摻雜濃度、閘極氧化層的厚度、與源極/漏極摻雜輪廓愈來愈難以符合需求。需要前端技術(shù)的創(chuàng)新或替代元件結(jié)構(gòu)的引進(jìn)來支援元件尺寸微縮化的歷史進(jìn)程。
一個(gè)控制短通道效應(yīng)的相當(dāng)具有發(fā)展性的方式為使用具有多重閘極的替代元件結(jié)構(gòu)。多重閘極結(jié)構(gòu)的例子包括雙閘極(Double-gate)結(jié)構(gòu)、三閘極(Triple-gate)結(jié)構(gòu)、Ω型場效晶體管結(jié)構(gòu)、以及環(huán)繞式(Surround)閘極或圍繞式(Wrap-around)閘極結(jié)構(gòu)。多重閘極晶體管結(jié)構(gòu)是在超越現(xiàn)有塊材金氧半導(dǎo)場效晶體管的限制并實(shí)現(xiàn)硅金氧半導(dǎo)場效晶體管的極限下，期以擴(kuò)展互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)晶體管(CMOS)技術(shù)的尺寸縮小的可能性。額外閘極的加入改善了閘極與通道間的電容耦合、增加了閘極對通道電位元的控制、幫助抑制短通道效應(yīng)、以及延長了金氧半導(dǎo)晶體管的尺寸下降可能性。
多重閘極元件的最簡單例子為雙閘極金氧半導(dǎo)場效晶體管結(jié)構(gòu)，其中這兩個(gè)閘極電極分別位于通道或硅主體的兩相對面。Hu等人的美國專利編號第6413802B1號的“具有從基材垂直延伸的雙閘極通道的鰭式場效晶體管結(jié)構(gòu)及其制造方法”中提出一種可制造的方式來制作雙閘極金氧半導(dǎo)場效晶體管。在美國專利編號第6413802B1號，元件通道至少包括形成于絕緣基材上且利用蝕刻的罩幕106定義的鰭104，其中鰭104是由薄硅所構(gòu)成，且絕緣基材是由硅基材100與絕緣層(氧化硅)102所組成。在此美國專利編號第6413802B1號中，蝕刻的罩幕106在整個(gè)制程過程均保留在通道區(qū)域的鰭104上。先形成閘極110的介電層108，再進(jìn)行閘極110的沉積與圖案化，藉以形成橫跨鰭104的閘極110電極。所形成的元件結(jié)構(gòu)的3D透視圖如圖1a所示。源極112至漏極114的方向與閘極110的方向均位于硅基材100表面的平面上。此元件結(jié)構(gòu)的剖面圖如圖1b所示，而此元件結(jié)構(gòu)的俯視圖如圖1c所示，其中圖1b所示的剖面圖是沿圖1c的A-A剖面線所獲得。然而，美國專利編號第6413802B1號并未教示出對源極與漏極區(qū)域的接觸窗的幾何形狀與結(jié)構(gòu)，也未教示出雙重閘極晶體管的源極與漏極的接觸窗的形成方法。事實(shí)上，在美國專利編號第6413802B1號中，構(gòu)成雙重閘極元件的鰭的一端與源極島嶼相連接，而另一端則與漏極島嶼相連接。于公元2001年加州舊金山舉辦的IEEE國際固態(tài)電路會議出版的由S.H.Tang等人所發(fā)表的題目為“鰭式場效晶體管-類平面雙閘極金氧半導(dǎo)場效晶體管(FinFET-A quasi-planardouble-gate MOSFET)”的論文第118頁至第119頁中，提到一個(gè)雙閘極鰭式場效晶體管結(jié)構(gòu)具有沿著鰭的側(cè)邊與末端的源極/漏極接觸窗。然而，此篇論文并未教示于鰭的側(cè)壁形成接觸窗的方法。
一個(gè)多重閘極晶體管的例子為具有三個(gè)閘極的三閘極晶體管。此三閘極晶體管結(jié)構(gòu)的剖面圖如圖2a所示，而此三閘極晶體管結(jié)構(gòu)的俯視圖如圖2c所示，且此三閘極晶體管結(jié)構(gòu)的剖面圖是沿圖2c的B-B剖面線所獲得。此三閘極晶體管結(jié)構(gòu)具有三個(gè)閘極電極所構(gòu)成的閘極208一個(gè)閘極電極位于鰭/硅主體204的上表面，而兩個(gè)閘極電極位于鰭/硅主體204的側(cè)壁。元件通道至少包括形成于絕緣基材上的鰭/硅主體204，其中絕緣基材是由硅基材200與絕緣層202所組成。先形成閘極208的介電層206a，再進(jìn)行閘極208的沉積與圖案化，藉以形成橫跨鰭/硅主體204的閘極208電極。此三閘極晶體管結(jié)構(gòu)的3D透視圖如圖3a所示。由于三閘極晶體管元件比雙閘極晶體管元件多一個(gè)位于鰭/硅主體204的上表面的閘極電極，因此三閘極晶體管元件較雙閘極晶體管元件具有較佳的閘極控制。公元2002年日本名古屋舉辦的有關(guān)固態(tài)元件與材料的國際會議，于公元2002年九月出版的由R.Chau等人所發(fā)表的題目為“高階消耗式基材晶體管單閘極、雙閘極、與三閘極(Advanced depleted-substrate transistorssingle-gate，double-gate，and tri-gate)”的論文第68頁至第69頁中，對三閘極晶體管做了描述。在此篇論文中，每一個(gè)構(gòu)成三閘極晶體管的鰭均具有連接至源極島嶼的一端，以及連接至漏極島嶼的另一端。源極與漏極區(qū)域的接觸窗則分別形成于源極島嶼和漏極島嶼的上表面。
另一個(gè)多重閘極晶體管的例子為Ω型場效晶體管(Omega-FET)。Ω型場效晶體管為三閘極晶體管結(jié)構(gòu)的改良，且此Ω型場效晶體管最近似環(huán)繞式閘極(Gate-All-Around；GAA)晶體管而具有極佳尺寸微縮性，而此Ω型場效晶體管可利用與雙閘極晶體管或三閘極晶體管相似的制程來加以制作。Ω型場效晶體管具有剖面形狀呈Ω型的閘極208，且介電層206b侵入鰭/硅主體204的底部一部分，如圖2b所示。其中，此Ω型的閘極晶體管結(jié)構(gòu)的剖面圖是沿圖2c的B-B剖面線所獲得。此Ω型場效晶體管的3D透視圖如圖3b所示。
當(dāng)一些研究致力于設(shè)計(jì)與制作多重閘極元件，例如雙閘極與三閘極時(shí)，僅有極少數(shù)研究集中在改善或降低這些元件的接觸電阻。在奈米元件中，接觸電阻占串聯(lián)電阻的主要部分，而串聯(lián)電阻會降低晶體管的驅(qū)動(dòng)電流及速度性能。在一已知的供應(yīng)電壓下，串聯(lián)電阻愈高，驅(qū)動(dòng)電流愈低。由于在金氧半導(dǎo)晶體管元件的尺寸縮減至奈米領(lǐng)域時(shí)，串聯(lián)電阻為速度性能下降的因素之一，因此對串聯(lián)電阻的關(guān)切也日益增加。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是在提供一種半導(dǎo)體鰭式元件的接觸窗(Fin DeviceContact)，此半導(dǎo)體鰭式元件具有低接觸電阻與較大的接觸面積。
本實(shí)用新型的另一目的是在提供一種具有低串聯(lián)電阻的多重閘極晶體管。
本實(shí)用新型的又一目的是在提供一種低接觸電阻與大接觸面積的多重閘極晶體管。
根據(jù)本實(shí)用新型的上述目的，另外提出一種半導(dǎo)體鰭式元件的接觸窗，至少包含一半導(dǎo)體鰭位于部分的一絕緣基材上，其中此半導(dǎo)體鰭至少包括一上表面以及兩個(gè)側(cè)壁表面；一多層介電質(zhì)位于部分的半導(dǎo)體鰭以及另一部分的絕緣基材上；以及一導(dǎo)電材料與半導(dǎo)體鰭的至少一表面接觸，其中此半導(dǎo)體鰭的至少一表面未被上述的多層介電質(zhì)所覆蓋。


圖1a是現(xiàn)有雙閘極元件的3D透視圖；
圖1b是現(xiàn)有雙閘極元件的剖面圖；圖1c是圖1a的雙閘極元件的俯視圖，其中圖1b的剖面圖是沿圖1c的A-A剖面線所獲得；圖2a是現(xiàn)有三閘極晶體管結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖2b是現(xiàn)有Ω型閘極晶體管結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖2c是圖2a的三閘極晶體管結(jié)構(gòu)與第2(b)圖的Ω型閘極晶體管結(jié)構(gòu)的俯視圖，其中圖2a與圖2b的剖面圖是沿圖2c的B-B剖面線所獲得；圖3a是現(xiàn)有三閘極晶體管結(jié)構(gòu)的3D透視圖；圖3b是現(xiàn)有Ω型閘極晶體管結(jié)構(gòu)的3D透視圖；圖4是現(xiàn)有三閘極晶體管所采用的傳統(tǒng)源極與漏極接觸窗結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖5是圖4的部分結(jié)構(gòu)的3D透視圖；圖6a是依照本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例半導(dǎo)體鰭的接觸窗的3D透視圖；圖6b是依照本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的半導(dǎo)體鰭的接觸窗的俯視圖；圖7a是依照本實(shí)用新型另一較佳實(shí)施例的半導(dǎo)體鰭的接觸窗的3D透視圖；圖7b是依照本實(shí)用新型另一較佳實(shí)施例的半導(dǎo)體鰭的接觸窗的俯視圖；圖8是沿圖7b的C-C剖面線所獲得的剖面圖；圖9是在圖8中加入蝕刻終止層后的剖面圖；圖10是三閘極元件3D透視圖；圖11a至圖11d是依照本實(shí)用新型另一較佳實(shí)施例的半導(dǎo)體鰭的接觸窗的制程剖面圖，其中圖11a是沿圖10的E-E剖面線所獲得；圖12a至圖12d是依照本實(shí)用新型另一較佳實(shí)施例的半導(dǎo)體鰭的接觸窗的制程剖面圖，其中圖12a是沿圖10的F-F剖面線所獲得。
具體實(shí)施方式
上述所介紹的現(xiàn)有技術(shù)中的多重閘極元件具有下列的共同特征半導(dǎo)體鰭。在本實(shí)用新型中，提供了一種半導(dǎo)體鰭的接觸窗，其中此接觸窗具有低接觸電阻與較大的接觸面積。
具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的閘極的晶體管，包括雙閘極晶體管、三閘極晶體管、以及Ω型場效晶體管，均稱為多重閘極晶體管。本實(shí)用新型是關(guān)于提供多重閘極晶體管的源極與漏極低電阻的接觸窗。這些多重閘極晶體管的一共同特征為半導(dǎo)體鰭構(gòu)成晶體管主體，如圖1a至圖3b所示。半導(dǎo)體鰭可以為元素半導(dǎo)體，例如硅或鍺，或合金半導(dǎo)體，例如硅鍺合金，或者化合物半導(dǎo)體，例如磷化銦與砷化鎵。在較佳實(shí)施例中，半導(dǎo)體鰭為硅。雙閘極晶體管、三閘極晶體管、以及Ω型場效晶體管中的半導(dǎo)體鰭具有三個(gè)表面一個(gè)上表面與兩個(gè)側(cè)壁表面。這些多重閘極晶體管的另一共同特征為這些多重閘極晶體管是形成于絕緣層上半導(dǎo)體的基材上。其中，上述的絕緣層由介電質(zhì)，例如氧化硅、氮化硅、及氧化鋁所組成。
在傳統(tǒng)晶體管中，接觸洞通常只暴露源極與漏極區(qū)域的一平面。因此，填入接觸洞的導(dǎo)電材料僅與源極和漏極的一平面接觸。事實(shí)上，現(xiàn)有三閘極晶體管所采用的傳統(tǒng)源極與漏極接觸窗結(jié)構(gòu)如如圖4俯視圖所示，其中所謂傳統(tǒng)源極與漏極接觸窗結(jié)構(gòu)是將源極210與漏極212的接觸窗214制作于構(gòu)成源極210與漏極212的硅結(jié)構(gòu)的上表面上。在圖4中，具有三個(gè)由硅所構(gòu)成的鰭/硅主體204，每一個(gè)鰭/硅主體204的一端連接至源極島嶼216，另一端則連接至漏極島嶼218。圖5是繪示圖4的部分結(jié)構(gòu)的3D透視圖。用以充填導(dǎo)電材料以制作接觸窗214的接觸洞(未繪示)暴露出源極島嶼216與漏極島嶼218的上表面的一部分，如此一來，填充于接觸洞的導(dǎo)電材料形成接觸窗214，而與源極島嶼216與漏極島嶼218的上表面接觸。更特別的是，導(dǎo)電材料所形成的接觸窗214與源極島嶼216及漏極島嶼218之間的接觸面位于平面上。閘極208亦具有閘極島嶼230，且閘極208的接觸窗232同樣是與閘極島嶼230的上表面接觸。
由于接觸窗可以藉由縮減與通道區(qū)域的距離來降低串聯(lián)電阻，因此傳統(tǒng)的接觸窗設(shè)計(jì)可予以改善。串聯(lián)電阻為接觸窗214與晶體管通道區(qū)域間的距離220的函數(shù)，如圖4所示，其中晶體管的通道區(qū)域?yàn)殚l極208下方的鰭/硅主體204的部分。距離220愈短，則串聯(lián)電阻愈低。為了縮短接觸窗214與通道區(qū)域的距離220，接觸窗214可直接形成于鰭/硅主體204上。事實(shí)上，若接觸洞與鰭/硅主體204重疊且接觸洞的制程修改為暴露出鰭/硅主體204，如此一來接觸窗214的導(dǎo)電材料有可能與鰭/硅主體204的三個(gè)表面接觸，亦即與鰭/硅主體204的上表面與兩個(gè)側(cè)壁表面接觸。
在圖6a與圖6b中，分別繪示半導(dǎo)體鰭的接觸窗的3D立體圖與俯視圖。在此實(shí)施例中，接觸洞(未繪示)暴露出鰭300的三個(gè)表面上表面以及兩個(gè)側(cè)壁表面。導(dǎo)電材料填入接觸洞后，會與源極310或漏極312區(qū)域的三個(gè)表面接觸。所形成的接觸窗306a與接觸窗308a的結(jié)構(gòu)為三面接觸結(jié)構(gòu)。因此，構(gòu)成接觸窗306a與接觸窗308a的導(dǎo)電材料與源極310或漏極312區(qū)域的接觸面為非平面，而與圖4所示的傳統(tǒng)接觸面不同。藉由將接觸面的幾何圖案設(shè)計(jì)為非平面，可增加接觸面積。由于接觸電阻與接觸面的面積成反比，因此從俯視圖觀察，在相同接觸洞面積的情況下，圖6a與圖6b所示的結(jié)構(gòu)的接觸電阻小于圖4所示的結(jié)構(gòu)的接觸電阻。其中，上述的導(dǎo)電材料可以包括任何導(dǎo)體。于一較佳實(shí)施例中，導(dǎo)體至少包括金屬，例如鎢與銅。于另一較佳實(shí)施例中，導(dǎo)體至少包括金屬化合物，例如金屬氮化物。金屬氮化物的例子包括氮化鈦、氮化鉭、及氮化鎢。于又一較佳實(shí)施例中，導(dǎo)體可能是導(dǎo)電氧化物，例如氧化釕與氧化銦錫。于再一較佳實(shí)施例中，導(dǎo)體可以是重?fù)诫s的半導(dǎo)體，例如n+型摻雜多晶硅。
此外，若導(dǎo)電材料與鰭300的末端表面接觸時(shí)，可增加接觸面積。在圖7a與圖7b中，是分別繪示另一實(shí)施例的半導(dǎo)體鰭的接觸窗的3D透視圖與俯視圖。在此實(shí)施例中，接觸洞(未繪示)暴露出鰭300的四個(gè)表面一個(gè)上表面、兩個(gè)側(cè)壁表面、以及一個(gè)末端表面。填入接觸洞的導(dǎo)電材料會與源極310或漏極312區(qū)域的四個(gè)表面接觸。所形成的接觸窗306b與接觸窗308b的結(jié)構(gòu)為四面接觸結(jié)構(gòu)。構(gòu)成接觸窗306b與接觸窗308b的導(dǎo)電材料與源極310或漏極312區(qū)域的接觸面為非平面，且從俯視圖觀察，在一已知接觸洞面積的情況下，圖7a與圖7b所示的結(jié)構(gòu)的接觸面甚至較6a與圖6b所示的結(jié)構(gòu)的接觸面還要大。因此，此種接觸窗結(jié)構(gòu)的接觸電阻最小。另外，在本實(shí)用新型中，應(yīng)該注意的一點(diǎn)是由于導(dǎo)電材料可能直接接觸鰭300，因此不需形成如現(xiàn)有所述的源極島嶼與漏極島嶼。
不直接形成如圖6a與圖7a所示的接觸窗結(jié)構(gòu)。應(yīng)該注意的一點(diǎn)是依制程而定，鰭的側(cè)壁表面可能覆蓋有間隙壁材料，而間隙壁材料可能在接觸洞蝕刻制程期間移除。為了要達(dá)到與半導(dǎo)體鰭的兩側(cè)壁表面接觸，必須要修正或改良接觸洞的制程。舉例而言，在接觸洞的不同部分，接觸洞深度有所不同。請參照圖8，圖8是繪示沿圖7b的C-C剖面線所獲得的剖面圖。在接觸窗形成步驟前，先于鰭300上覆蓋保護(hù)層324。此保護(hù)層324通常是為利用化學(xué)氣相沉積(CVD)方式所形成的氧化硅。在接觸洞蝕刻時(shí)，可能會產(chǎn)生一些問題。首先，在鰭300的上表面328部分上方的接觸洞326的深度為深度d1，而從俯視圖觀的接觸洞326不與鰭300重疊的部分的深度為深度d2。因此，鰭300的上表面328將會暴露在接觸洞蝕刻下一段相當(dāng)長的蝕刻時(shí)間，其中此蝕刻時(shí)間是取決于鰭300的高度。鰭300的高度愈高，鰭300的上表面328經(jīng)歷的過度蝕刻期間愈久。過度蝕刻可能會消耗掉部分的鰭300，因此應(yīng)該盡量避免過度蝕刻。第二，由于保護(hù)層324一般是利用與鰭300下方的絕緣層320相似的材料，例如氧化硅，所制成，因此接觸洞326蝕刻可能會耗損部分的絕緣層320。第二個(gè)問題是不存在于如同圖4所示的傳統(tǒng)接觸窗結(jié)構(gòu)的蝕刻中。接觸洞326蝕刻制程的過度蝕刻可能會在不與鰭300重疊的接觸洞326區(qū)域產(chǎn)生凹陷的絕緣層320。為了避免于形成暴露出鰭300的側(cè)壁的接觸洞326時(shí)所引發(fā)的上述問題，可在保護(hù)層324沉積以及接觸洞326蝕刻前，先于鰭300與絕緣層320上覆蓋一層蝕刻終止層322，如圖9所示。蝕刻終止層322可采用蝕刻速率與保護(hù)層324的蝕刻速率不同的材料。蝕刻保護(hù)層324以形成接觸洞326的步驟可停在蝕刻終止層322上。于是，蝕刻終止層322提供本實(shí)用新型兩個(gè)功效。第一，在接觸洞326蝕刻超過深度d1時(shí)，蝕刻終止層322保護(hù)鰭300，使鰭300不受蝕刻。第二，在接觸洞326完全蝕刻至深度d2時(shí)，蝕刻終止層322也保護(hù)絕緣層320，使其不受蝕刻。在接觸洞326蝕刻停在蝕刻終止層322后，可運(yùn)用適合蝕刻終止層322來移除接觸洞326區(qū)域的蝕刻終止層322。也就是說，在移除蝕刻終止層322的過程中，蝕刻終止層322的蝕刻速率實(shí)質(zhì)上應(yīng)不同于構(gòu)成絕緣層320與鰭300的材料的蝕刻速率。舉例而言，蝕刻終止層322可以是一介電層，例如氮化硅層、或氮化硅層與氮氧化硅層所構(gòu)成的堆疊結(jié)構(gòu)。在多重閘極晶體管的接觸窗制程中，以前從未教示出蝕刻終止層322的運(yùn)用。此蝕刻終止層322在制作鰭300側(cè)壁表面330的接觸窗308b時(shí)相當(dāng)重要，而可藉以避免上述問題。
以下所述為形成半導(dǎo)體鰭的接觸窗的方法。在本實(shí)用新型中，是在一至少包括半導(dǎo)體鰭的已完成或已制作元件，如圖10所示的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行后續(xù)制程步驟。上述已完成或已制作元件是建構(gòu)于絕緣基材上，且此絕緣基材是由基材332與絕緣層320所組成，其中基材332的材料例如為硅，且絕緣層320的材料例如為氧化硅。此元件較佳是一多重閘極晶體管，例如雙閘極晶體管、三閘極晶體管、及Ω型場效晶體管。鰭300的材料較佳是硅。位于鰭300中的源極310與漏極312區(qū)域可能由導(dǎo)電材料，例如金屬硅化物，所包覆，此步驟為眾所皆知且用以降低晶體管的源極310與漏極312區(qū)域的串聯(lián)電阻。而閘極302的側(cè)壁則可能具有間隙壁334。在圖11a至圖11d與圖12a至圖12d中，源極310與漏極312的區(qū)域是指半導(dǎo)體的鰭300中的摻雜區(qū)域，且也可能為在半導(dǎo)體的鰭300中覆蓋有硅化金屬層的摻雜區(qū)域。其中，源極區(qū)域包括源極310與源極延伸336，而漏極區(qū)域包括漏極312與漏極延伸338。為了便于說明描述，本實(shí)用新型已完成至接觸窗制程步驟前的三閘極晶體管，如圖10所示，來加以說明。沿圖10的D-D剖面線所獲得的結(jié)構(gòu)如同圖2a所示。沿圖10的E-E剖面線所獲得的剖面圖如圖11a所示。沿圖10的E-E剖面線所獲得的剖面圖中，鰭300的上表面328、位于鰭300的上表面328的閘極302、與閘極介電層304被切過。沿圖10的F-F剖面線所獲得的剖面圖如圖12a所示。沿圖10的F-F剖面線所獲得的剖面圖中，鰭300的側(cè)壁表面330上的兩個(gè)閘極302電極與閘極介電層304被切過。圖11a至圖11d與圖12a至圖12d是繪示形成半導(dǎo)體鰭的接觸窗的制程剖面圖。
本實(shí)用新型是在圖11a與圖12a所示的已完成的三閘極晶體管上開始制作接觸窗。利用現(xiàn)有技術(shù)，例如化學(xué)氣相沉積技術(shù)，沉積蝕刻終止層322覆蓋在圖11a與圖12a所示的整個(gè)結(jié)構(gòu)上。此蝕刻終止層322可至少包括介電材料，例如氮化硅，其中此介電材料所具有的蝕刻速率實(shí)質(zhì)上小于保護(hù)層324材料的蝕刻速率。在一較佳實(shí)施例中，蝕刻終止層322至少包括氮化硅。然，蝕刻終止層322也可能是一復(fù)合層，且此復(fù)合層至少包括復(fù)數(shù)層，例如氮化硅層覆蓋在氧化硅層上。蝕刻終止層322的厚度較佳是介于10至1000的間。接下來，沉積保護(hù)層324。保護(hù)層324可包括介電材料，例如氧化硅。由氧化硅組成的保護(hù)層324可利用低壓化學(xué)氣相沉積法(LPCVD)，并使用四乙基氧硅烷(TEOS)為原料，在溫度介于約650℃至約900℃的間下進(jìn)行。保護(hù)層324的厚度較佳是介于500至3000之間。所形成的結(jié)構(gòu)如圖11b與圖12b所示。
使用微影技巧圖案化保護(hù)層324，并蝕刻部分的保護(hù)層324，而在保護(hù)層324中形成接觸洞326。上述保護(hù)層324的蝕刻可使用反應(yīng)式電漿蝕刻機(jī)，并利用反應(yīng)物氣體，例如四氟化碳(Carbon Tetrafluoride)與氫。接觸洞326的蝕刻停在蝕刻終止層322上，如圖11c與圖12c所示。此時(shí)，接觸洞326所暴露的區(qū)域?yàn)槲g刻終止層322所覆蓋。使用選擇性蝕刻移除接觸洞326中的蝕刻終止層322，包括鰭300的上表面328上的蝕刻終止層322以及接觸洞326中絕緣層320上的蝕刻終止層322。如此，暴露出接觸洞326中的鰭300的上表面328、鰭300的側(cè)壁表面330、鰭300的末端表面344、以及絕緣層320或埋藏式氧化層(未繪示)。為了順利移除鰭300的側(cè)壁表面330與末端表面344上的蝕刻終止層322，此蝕刻制程必須具有高度等向性。此項(xiàng)蝕刻制程可利用反應(yīng)性離子蝕刻方式，并使用反應(yīng)性氣體，例如四氟甲烷(CF4)，來達(dá)成。接著，于接觸洞326中填入導(dǎo)電材料342，如圖11d與圖12d所示。導(dǎo)電材料342可能是任何導(dǎo)體。此導(dǎo)體可能是金屬，例如鎢與銅；金屬氮化物，例如氮化鈦、氮化鉭、及氮化鎢；導(dǎo)電氧化物，例如氧化釕與氧化銦錫；或重?fù)诫s的半導(dǎo)體，例如n+型摻雜多晶硅。接觸洞326也可能填入上述導(dǎo)體的組合。
本實(shí)用新型的接觸窗制程可廣泛地應(yīng)用在具有半導(dǎo)體鰭的其他半導(dǎo)體元件結(jié)構(gòu)，例如前述的Ω型場效晶體管結(jié)構(gòu)及雙閘極晶體管結(jié)構(gòu)。
雖然本實(shí)用新型已以一較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤飾，都是在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求1.一種半導(dǎo)體鰭式元件的接觸窗，其特征在于至少包含一半導(dǎo)體鰭位于部分的一絕緣基材上，其中該半導(dǎo)體鰭至少包括一上表面以及兩個(gè)側(cè)壁表面；一多層介電質(zhì)位于部分的該半導(dǎo)體鰭以及另一部分的該絕緣基材上；以及一導(dǎo)電材料與該半導(dǎo)體鰭的至少一表面接觸，其中該半導(dǎo)體鰭的至少一表面未被該多層介電質(zhì)所覆蓋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體鰭式元件的接觸窗，其特征在于，所述半導(dǎo)體鰭的至少一表面至少包括該上表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體鰭式元件的接觸窗，其特征在于，所述半導(dǎo)體鰭的至少一表面為該上表面與該些側(cè)壁表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體鰭式元件的接觸窗，其特征在于，所述半導(dǎo)體鰭更至少包括一末端表面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體鰭式元件的接觸窗，其特征在于，所述半導(dǎo)體鰭的至少一表面為該上表面、該些側(cè)壁表面、以及該末端表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體鰭式元件的接觸窗，其特征在于，所述多層介電質(zhì)至少包括一蝕刻終止層以及一保護(hù)層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體鰭式元件的接觸窗，其特征在于，所述蝕刻終止層的厚度介于10至1000之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體鰭式元件的接觸窗，其特征在于，所述蝕刻終止層的蝕刻速率不同于該保護(hù)層的蝕刻速率。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體鰭式元件的接觸窗，其特征在于，所述保護(hù)層的材料至少包括一介電質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體鰭式元件的接觸窗，其特征在于，所述保護(hù)層的厚度介于500至3000之間。
專利摘要一種半導(dǎo)體鰭式元件的接觸窗(Fin DeviceContact)，此半導(dǎo)體鰭式元件的接觸窗是位于半導(dǎo)體鰭的上表面、兩側(cè)壁表面、及/或至少一端表面上，而與半導(dǎo)體鰭式元件的源極/漏極之間具有相當(dāng)大的接觸面積。
文檔編號H01L29/66GK2726125SQ20042008437
公開日2005年9月14日 申請日期2004年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月11日
發(fā)明者楊育佳, 楊富量, 胡正明 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司