專利名稱：：具有兩個獨立柵極的鰭片場效應(yīng)管以及制造它的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及鰭片場效應(yīng)管，在下文中鰭片場效應(yīng)管，將涉及包含多個鰭片場效應(yīng)管的鰭片場效應(yīng)管排列以及涉及制造一鰭片場效應(yīng)管的方法。
背景技術(shù)：
：鰭片場效應(yīng)管被認(rèn)為是諸如互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體CMOS等硅器件技術(shù)的未來工藝節(jié)點的候選器件。因為它提供了一個很好地通過柵極可控的溝道。在一些已知的器件中，柵電極被可導(dǎo)電的鰭形半導(dǎo)體層所包裹，允許量化控制在鰭形半導(dǎo)體層中的導(dǎo)電溝道。而且，鰭片場效應(yīng)管可以很容易地以絕緣體上硅作為襯底來制造。兩個獨立可尋址的柵電極對達(dá)到最終閾值調(diào)整來說是非常重要的選項，例如一些得益于多重閾值電壓Vt的應(yīng)用。另一個可獨立尋址柵電極的優(yōu)勢在于柵極功函數(shù)的偏移可以被補(bǔ)償，這樣使得柵極材料有一個很大的選擇范圍。把一個柵電極分成在鰭片兩邊的兩個獨立柵電極，可以通過沉積介電層，隨后進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)，或者通過如US2005/0124120所述的使用各向同性蝕刻的自平坦化沉積(旋涂技術(shù)(spin-ontechniques))來形成。然而，無論是化學(xué)機(jī)械拋光，還是自平坦化沉積，都在處理前端(即，在晶圓上形成晶體管結(jié)構(gòu)的制造過程)很難運用。因為這些步驟的結(jié)果取決于器件的密度，這樣就取決于相應(yīng)晶圓上電路層。這減少了器件的產(chǎn)量，也影響了具有鰭片場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)電路的性能和可靠性。
發(fā)明內(nèi)容提供一個具有獨立可尋址的柵電極的鰭片場效應(yīng)管很有必要，這可以制造出獨立于電路層的可靠的電路。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，鰭片場效應(yīng)管包括-—個單晶有源半導(dǎo)體層的鰭形層區(qū)域，所述鰭形層區(qū)域在絕緣襯底層沿縱向的鰭片方向上單晶有源半導(dǎo)體層的源極層區(qū)域延伸到漏極層區(qū)域；-柵絕緣層，被置于在鰭形層區(qū)域的相反的兩側(cè)；-兩個分離的柵電極層，所述柵電極層不形成單晶有源半導(dǎo)體層的區(qū)域，每一個柵電極層面對鰭形層區(qū)域兩個相反側(cè)面中的一個，每一個柵電極層與相應(yīng)的分離的柵接觸極相連。在本發(fā)明的第一方面的鰭片場效應(yīng)管中，從一個垂直于縱向的鰭片方向的平面的剖面圖來看，每一個柵電極層被置于襯底層上，位于單晶有源半導(dǎo)體層的鰭形層區(qū)域的相應(yīng)側(cè)面與相應(yīng)接觸電柱層區(qū)域之間。本發(fā)明的鰭片場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)使得在不需要化學(xué)機(jī)械拋光，自平坦化沉積或額外的光刻的情況下，制造分離，或者說獨立的柵電極層。使用補(bǔ)充光刻步驟會造成成本的增加，也會受限于規(guī)模擴(kuò)大后的對齊問題。對比之下，鰭片場效應(yīng)管具有在高集成度的情況下不產(chǎn)生額外制造復(fù)雜度或成本的優(yōu)點。也就是說，本發(fā)明的鰭片場效應(yīng)管特別適用于溝道長度在65nm以下的現(xiàn)有及將來的工藝節(jié)點。然而，本發(fā)明的鰭片場效應(yīng)管并不僅僅局限于這些工藝節(jié)點的運用。有源半導(dǎo)體層的接觸電柱層區(qū)域是作為柵接觸極的接觸電柱的有源半導(dǎo)體層的層區(qū)域。換句話說，有源半導(dǎo)體層的接觸電柱層區(qū)域形成基石或者底座，至少一部分柵接觸極被置于這些基石和底座上。這樣，至少一部分柵接觸極的下表面就面對接觸電柱層區(qū)域。接觸電柱層區(qū)域在下文中會簡稱為接觸電柱。接觸電柱層區(qū)域的功能和技術(shù)效果不僅限于電柱。值得注意的是，接觸電柱層區(qū)域的存在可以緊靠著有源半導(dǎo)體層的鰭形層區(qū)域制造柵接觸極。接觸電柱層區(qū)域也可以對柵接觸極電學(xué)性能起作用，即在鰭片場效應(yīng)管工作時，把柵極電壓加到相應(yīng)柵電極層。接觸電柱層區(qū)域的其他優(yōu)勢將在鰭片場效應(yīng)管的其他實施例，以及后文中本發(fā)明的方法方面中具體描述。鰭片場效應(yīng)管有一從絕緣襯底延伸的單晶有源半導(dǎo)體層，這層不僅形成源極，漏極和鰭形層區(qū)域，而且還形成接觸電柱層區(qū)域。名詞"層區(qū)域"用來限定鰭形層區(qū)域，源層區(qū)域，漏層區(qū)域和接觸電柱層區(qū)域，因為鰭片場效應(yīng)管的源極和漏極是從同一個原始層(有源半導(dǎo)體層)而形成分開的區(qū)域。即有源半導(dǎo)體層在鰭片型器件結(jié)構(gòu)中被圖形化成功能上不同的區(qū)域。這在后文中方法方面的描述中會更詳盡的描述。本發(fā)明的單晶有源半導(dǎo)體層被指定為"有源"，因為這層將形成有源晶體管結(jié)構(gòu)的源，漏以及鰭形溝道區(qū)域。當(dāng)然，鰭片場效應(yīng)管的其他層也包含結(jié)構(gòu)性元件，其在晶體管工作時也是有源的。比如，兩個柵極并不形成單晶有源半導(dǎo)體層的區(qū)域，即使他們在晶體管工作時也是有源的。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說很容易通過常規(guī)的分析技術(shù)來區(qū)分單晶有源半導(dǎo)體層和其他層(比如柵電極極層)，所述常規(guī)分析技術(shù)諸如鰭片場效應(yīng)管剖面的透射或掃描電子顯微鏡觀察。不同的晶體結(jié)構(gòu)，材料組成或?qū)有螤羁梢酝ㄟ^不同的電子顯微技術(shù)來分析，觀測。用這種方法，指示劑可以清晰地指示一個在被分析鰭片場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)元件是否在有源半導(dǎo)體層上形成了一個層的區(qū)域。當(dāng)提到一個層被置于襯底層之上時，這表示，尤其是，這一層鄰接與襯底層。關(guān)于柵電極層，說明柵電極層在它的下表面與襯底層直接形成一個接口。柵電極層的相應(yīng)的側(cè)面形成一個與相應(yīng)柵絕緣層對應(yīng)的接口。所述柵絕緣層被置于鰭形層區(qū)域的相應(yīng)側(cè)面。在下文中，本發(fā)明的第一方面的鰭片場效應(yīng)管實施例將被描述。實施例可以互相組合，除非實施例里采取的是兩者擇一的方法。在一個實施例中，鰭片場效應(yīng)管的柵接觸極被置于有源半導(dǎo)體層的接觸電柱層區(qū)域的上表面，且鄰接于相應(yīng)的柵電極層的側(cè)面。在這一實施例中，在柵電極層和相應(yīng)柵接觸極之間的電接觸被提供在它們的側(cè)面。附加的柵接觸極與柵電極層的接觸范圍可以有優(yōu)勢地被相應(yīng)的接觸電柱層區(qū)域的上表面所提供。在一個實施例中，柵接觸極被置于相應(yīng)柵電極層的上表面?；谙薅ǖ哪康?，接觸電柱的上表面被置于與下表面相反，下表面與襯底層相接，如果附加的接觸范圍無法獲得，接觸電柱的上表面可以被絕緣層覆蓋。更多的接觸空間由提供柵接觸極來完成，柵接觸極具有倒置"L"形狀。L中垂直的條沿垂直于襯底層的方向從接觸電柱層區(qū)域延伸到襯底層，以增加到襯底層的距離丄中水平的條被置于相應(yīng)柵電極層之上。這個形狀也可以被描述為希臘字母Gamma，或"r"。也5可以是沿r中垂直條平行的軸的鏡面對稱形狀":~1"，真實形狀取決于鰭片場效應(yīng)管橫向的側(cè)面，柵接觸極被置于這個側(cè)面上。在兩邊，柵接觸極"水平條部分"從與柵接觸極"垂直條部分"的接觸點延伸到鰭形層區(qū)域。在另一個實施例中，在襯底上的有源半導(dǎo)體層的鰭形層區(qū)域與接觸電柱層區(qū)域具有相同的厚度。這個厚度與在襯底層上的鰭片高度有關(guān)。在一些實施例中，它取值為60-80納米。更好地，單晶有源半導(dǎo)體層的源極和漏極層區(qū)域和鰭形層區(qū)域具有相同的厚度。根據(jù)本發(fā)明方法的實施例，這是制造過程中特征的指標(biāo)。在另一個實施例中，單晶有源半導(dǎo)體層的鰭形層區(qū)域與相應(yīng)的接觸電柱層區(qū)域的橫向距離小于柵電極層厚度的兩倍。柵電極層的厚度是從絕緣層106的上表面106.1開始測量的柵電極層的高度。這帶來了設(shè)備規(guī)模上很大的自由度。更好地，橫向距離與高度的比例比1.5更小。鰭形層區(qū)域與相應(yīng)的接觸電柱的最小距離受限于電子束光刻的極限，達(dá)到30納米。本發(fā)明的第二方面通過一鰭片場效應(yīng)管排列來形成，所述鰭片場效應(yīng)管排列包括根據(jù)發(fā)明第一方面的多個相鄰的鰭片場效應(yīng)管?；蛘哒f兩個相鄰鰭片場效應(yīng)管共享一個柵電極層，一個接觸電柱層區(qū)域和一個柵接觸極。在這個鰭片場效應(yīng)管排列中，接觸電柱用于兩個相鄰柵的柵接觸。采用鰭片場效應(yīng)管排列的優(yōu)勢與發(fā)明第一方面的鰭片場效應(yīng)管相同。鰭片場效應(yīng)管排列的柵接觸極的形狀為"T"型，取代了"r"型。柵接觸極的"T"型的兩翼被置于相鄰鰭片場效應(yīng)管的柵電極層之上。相鄰鰭片場效應(yīng)管共享這個柵接觸極。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一個制造一個鰭片場效應(yīng)管的方法。所述方法包括以下步驟-在絕緣襯底層上提供一單晶有源半導(dǎo)體層的襯底；-圖形化單晶有源半導(dǎo)體層以形成源極和漏極層區(qū)域，以及沿鰭片縱向從源極層區(qū)域延伸到漏極層區(qū)域的鰭形層區(qū)域，以及與兩個分別在鰭形層區(qū)域相對的側(cè)面有一定距離的接觸電柱層區(qū)域；-在鰭形層區(qū)域兩個相對的側(cè)面制造柵絕緣層，-在襯底上制造兩個柵電極層，每個柵電極層面對著鰭形層區(qū)域的兩個相對的側(cè)面之一。并把鰭形層區(qū)域與接觸電柱層區(qū)域之間的空間填滿；禾口-制造在接觸電柱層區(qū)域上分開的柵接觸極，每個柵接觸極與相應(yīng)的柵電極層相連。本發(fā)明的第三方面的方法也具有本發(fā)明第一方面的鰭形層區(qū)域的優(yōu)點。在下文中，本發(fā)明方法的實施例會被描述?！N實施例方法包括在圖形化(pattern)有源層時，先進(jìn)行沉積硬掩模的步驟。所述硬掩模在能夠腐蝕柵電極層的腐蝕劑下保持穩(wěn)定。復(fù)合的硬掩?？偤穸仍?0-60納米。硬掩模必須由非半導(dǎo)體材料組成。合適的材料可以是二氧化硅，氮化硅或者氮氧化硅?；谶M(jìn)一步的制造階段，硬掩模在不同的實施例中具有不同的組成。在一個實施例中，硬掩模被制造成單一層。在另一個實施例中，形成一個復(fù)合的硬掩模層。先在有源半導(dǎo)體層上沉積第一硬掩模層，然后再在第一硬掩模層上沉積第二硬掩模層。所述硬掩模層在能夠腐蝕柵電極層的蝕刻劑下保持穩(wěn)定。第一和第二硬掩模層都能在腐蝕對方時保持穩(wěn)定。這給從第一掩模層上去除第二掩模層提供了靈活性。相互選擇性很有用，比如，在一個實施例中包括下列步驟-在制造柵電極材料層之后，從源極和漏極層區(qū)域選擇性地去除第二硬掩模層；-從源極和漏極層區(qū)域選擇性地去除第一硬掩模層；_硅化有源半導(dǎo)體層上源極、漏極、柵極層區(qū)域的表面，以及硅化在溝道區(qū)域以外的部分鰭形層區(qū)域的表面。這里，在光刻步驟中，優(yōu)選地從源極和漏極層區(qū)域的第一硬掩模層去除第二硬掩模層。本實施例可以實施普通的離子注入至源極、漏極、柵極層區(qū)域，在活化退火之后，可以實施普通的硅化(silicidation)源極、漏極、柵極層區(qū)域，以及在溝道之外的部分鰭形層區(qū)域。在一個實施例中，在圖形化柵電極材料層之后，以及在蝕刻柵電極材料層之后，執(zhí)行沉積絕緣間隔區(qū)的步驟。間隔區(qū)橫向地接近有源半導(dǎo)體層的已圖形化的區(qū)域。在另一個制造柵電極層的實施例中，_在已圖形化的有源半導(dǎo)體層等角地沉積連續(xù)的柵電極材料層；-圖形化柵電極材料層以覆蓋一個條狀，所述條狀在橫向上從第一接觸電柱層區(qū)域延伸到第二接觸電柱層區(qū)域；在第二橫向方向上(對應(yīng)于鰭形層區(qū)域的縱向方向)覆蓋一個在源極和柵極層區(qū)域之間的鰭形層區(qū)域的所需的溝道區(qū)域；-各項異性地蝕刻柵電極材料層，這樣把柵電極材料層分成兩個柵電極層。本實施例的制造過程允許在不進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光步驟以提供分離的柵電極層來制造鰭片場效應(yīng)管。使用本發(fā)明的方法，柵接觸極可以通過自對準(zhǔn)來形成。這不僅使得制造過程跳過了耗費成本且重要的接觸極光刻過程，也克服了接觸極和聚合物光刻的覆蓋問題。各項異性蝕刻可以更好地采用第二硬掩模層作為蝕刻終點。這一步驟的操作窗口被定義為柵電極層的厚度，以及硬掩模的高度與鰭形層區(qū)域高度的比例。這一步驟的目的是中斷柵電極帶狀使其成為兩個分離的部分，這兩部分在之后可以被獨立地接觸。另一個實施例包括了以下步驟-從有源半導(dǎo)體層的接觸電柱層區(qū)域去除第二和第一硬掩模；-等角地沉積介電層；-在介電層制造窗口，所述窗口達(dá)到接觸電柱層區(qū)域的表面；-在窗口上制造接觸極。在一個實施例中，柵接觸極采用自對準(zhǔn)來形成，方法包括_在圖形化柵電極材料層之后，從接觸電柱、以及源極和漏極層區(qū)域去除硬掩模；-制造一個覆蓋鰭形層區(qū)域的介電層；_在接觸電柱、以及源極和漏極層區(qū)域上選擇性沉積半導(dǎo)體材料；-硅化半導(dǎo)體材料。選擇性沉積優(yōu)選地使用與有源半導(dǎo)體層材料同樣的半導(dǎo)體材料來進(jìn)行選擇性外延。在這里，選擇性外延是指僅對暴露在半導(dǎo)體表面的半導(dǎo)體材料進(jìn)行外延，即，不在金屬表面或絕緣層表面。自對準(zhǔn)接觸極成型優(yōu)選地包括與柵接觸極成型一樣的源、漏接觸極成型。沉積的半導(dǎo)體材料參照接觸頭(contactplug)本實施例可以用單一層的硬掩模來實現(xiàn)。包括自對準(zhǔn)接觸極成型步驟的柵電極材料層優(yōu)選為全金屬，或者是被金屬覆蓋的多晶硅。在外延生長之前，柵電極層表面沒有多晶硅暴露在外。柵電極材料層需要足夠的熱穩(wěn)定性來抵擋外延生長時的高溫。如果硅被使用，對于Si穩(wěn)定性在700°C_8001:，對于均等恰當(dāng)?shù)?equallysuitable)SiGe穩(wěn)定性在500°-60(TC是需要的。硅化步驟(silicidationst印)在一些實施例中被省略。在這些實施例中，接觸頭可以被摻雜至合適的雜質(zhì)濃度以減少接觸阻抗。然而，自對準(zhǔn)的接觸頭的硅化可以被優(yōu)選地在外延生長之后實施，以減小接觸極的阻抗。理想地，所有的接觸頭都被硅化。在這種情況下，接觸頭的摻雜是不需要的。在本實施例的一種結(jié)構(gòu)中，柵電極層的材料是金屬。然而，由金屬覆蓋的多晶硅也可以同樣被使用。這提供了用于接觸極成型的外延步驟的選擇性。更多的鰭片場效應(yīng)管實施例和制造這些鰭片場效應(yīng)管的方法在從屬權(quán)利要求中限定。更多的帶有標(biāo)記的附圖將被用來解釋本發(fā)明，其中圖1-19是根據(jù)本發(fā)明一個實施例中制造方法的鰭片場效應(yīng)管制造過程中不同階段的示意圖；圖20是根據(jù)本發(fā)明一個鰭片場效應(yīng)管排列的實施例的示意性俯視圖21是圖20中鰭片場效應(yīng)管排列的剖面圖；圖22-38是根據(jù)本發(fā)明第二實施例中制造方法的鰭片場效應(yīng)管制造過程中不同階段的示意具體實施例方式圖1-19是根據(jù)本發(fā)明制造方法的一個實施例的鰭片場效應(yīng)管(FinFET)在制造過程中不同階段的示意圖；圖1示出了在第一制造階段中鰭片場效應(yīng)管100的剖面圖；要注意的是，完成的鰭片場效應(yīng)管100僅在圖18和圖10中顯示。數(shù)字標(biāo)記IOO在后文中被用作解釋為不同制造階段鰭片場效應(yīng)管100的制造區(qū)域。鰭片場效應(yīng)管從絕緣體上硅襯底102開始制作一層單晶硅層104。單晶硅層下是在硅晶圓108上的絕緣層106。單晶硅層104形成有源半導(dǎo)體層，所述有源半導(dǎo)體層會在后續(xù)制造階段形成源極，漏極和鰭形層區(qū)域以及接觸電柱層區(qū)域。其他半導(dǎo)體材料也可以用來形成有源半導(dǎo)體層104。有源半導(dǎo)體層有一個厚度，用來定義未來的鰭形層區(qū)域的高度。通常取值為20至100nm，較佳地，取40至80nm之內(nèi)。在圖l所示的制造階段，絕緣體上硅(SOI)襯底102被掩埋注入溝道(圖中未示)。在一些實施例中，沒有進(jìn)行溝道注入。絕緣體上硅襯底102可以被硬掩模110所覆蓋。硬掩模110包括一個上硬掩模層112以及下硬掩模層114。上硬掩模層112形成第二硬掩模層，下硬掩模層114形成第一硬掩模層。硬掩模層112和114使用不同于有源區(qū)的材料。下硬掩模層114在能腐蝕上硬掩模層的蝕刻劑下能保持穩(wěn)定。此外，上硬掩模層112的材料被選擇成能夠在某蝕刻劑下保持穩(wěn)定，這種蝕刻劑能腐蝕在后續(xù)制造階段中被沉積的柵電極層。上硬掩模層可以由比如氮化硅來形成。下硬掩模層可以由比如二氧化硅來形成。這種材料的組合可以帶來如下優(yōu)勢在后續(xù)制造階段不腐蝕間隔區(qū)140的前提下，可以從源極和漏極區(qū)域選擇性去除下硬掩模層。更進(jìn)一步，基于這種材料的選擇，在不腐蝕位于下硬掩模層下的鰭形層區(qū)域116和接觸電柱118和120的硅的情況下，去除下硬掩模層114.1至114.3。最后，在不腐蝕后續(xù)制造階段要制造的金屬硅化物層的情況下，去除上、下硬掩模層。并且，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，根據(jù)已知的蝕刻劑，依照上述功能性描述中上、下硬掩模層的優(yōu)點，采用其他材料的組合也是顯而易見的。硬掩模層的總厚度在30至60nm之間。圖2和圖3示出了在第二制造階段的鰭片場效應(yīng)管100。圖2是沿圖3中剖面線II-II的示意性剖面圖。圖3是第二制造階段的示意性俯視圖。在圖2和圖3顯示的制造階段中，執(zhí)行光刻以圖形化有源半導(dǎo)體層104。這些圖形形成了區(qū)分開的鰭形層區(qū)域116，第一和第二接觸電柱層區(qū)域118和120，以及源極和漏極層區(qū)域122和124。在這些已圖形化的層區(qū)域之間，絕緣層表面106.l被曝光。在圖3的俯視圖中可以看出，鰭形層區(qū)域116沿縱向鰭片方向從源極層區(qū)域122延伸到漏極層區(qū)域124。第一和第二接觸電柱層區(qū)域118和120相應(yīng)地與鰭形層區(qū)域116的側(cè)表面116.1和116.2的側(cè)面距離為d。接觸電柱層區(qū)域118和120在下文中將簡化成柵接觸電柱。在這一制造階段，兩個硬掩模層112和114留在了有源半導(dǎo)體層上。第一柵接觸電柱118在硬掩模層112.1和114.1之下。鰭形層區(qū)域116被硬掩模層112.2和114.2所覆蓋。第二柵接觸電柱120被硬掩模層112.3和114.3所覆蓋。源極層區(qū)域122之上是硬掩模層112.4和114.4。漏極層區(qū)域124之上是硬掩模層112.5和114.5。鰭形層區(qū)域116與相鄰的柵接觸電柱118和120直接的側(cè)面距離d可以被選取為小于后續(xù)制造階段沉積的柵電極層厚度的1.5倍。這使得鰭片場效應(yīng)管的規(guī)模具有很大的自由度。最小距離d受限于電子束光刻的分辨率極限，可以達(dá)到30nm。圖4和圖5示出了第三制造階段的鰭片場效應(yīng)管100。圖4是沿圖5中剖面線IV-IV的示意性剖面圖。圖5是一俯視圖。在光刻有源半導(dǎo)體層104之后，柵氧化層126和128分別地形成于側(cè)面116.1和116.2。柵氧化層通常對應(yīng)柵絕緣層。柵氧化層126和128可以通過熱生長來制造。例如，如果有源半導(dǎo)體層104由硅組成，則合適的柵氧化層可以由例如二氧化硅熱生長而形成。在熱生長過程中，柵氧化只在暴露的半導(dǎo)體區(qū)域形成。用相似的過程，但在一個擁有足量的活化氮的氣氛下，熱氮氧化硅層可以被沉積為柵絕緣層。在另一實施例中(未在圖中示出)，介電材料被均勻沉積。這一階段允許一個較寬的選擇范圍來選擇柵絕緣材料。例如，可以選取高k介電材料，如稀土元素氧化物(如氧化鉿)，來取代二氧化硅或氮氧化硅。然而，圖4示出了熱氧化物為二氧化硅的情況。在這一階段，在柵接觸電柱118和120的側(cè)面也形成氧化層，在圖中標(biāo)記130-136種示出，在另外一些暴露的上表面也沉積了氧化層，這些氧化層要被去除。在使用高k柵氧化材料的情況下，在沉積柵電極材料之前，將進(jìn)行所述材料的等角沉積。這包括硬掩模側(cè)面和上表面的沉積。高k材料在蝕刻柵電極材料后從上表面上被去除時具有優(yōu)勢，可以通過干法或濕法清洗去除硬掩模。9在柵氧化層成型之后，柵電極材料層138被等角地沉積在鰭片場效應(yīng)管100上，在一個實施例中，被沉積在整個晶圓表面。在本實施例中，柵電極材料是多晶硅(多晶硅)。然而，金屬也可以同樣被使用。金屬表面有利于提供更多的選擇性給外延步驟。外延步驟在一實施例中在接下來的制造過程中形成電極?？梢栽诙嗑Ч钖烹姌O材料層138上覆蓋金屬以形成金屬表面。在另一個實施例中，形成異性堆(hetero-stack)的層順序被采用，例如具有多晶硅層和金屬層，特別是形成在金屬層上具有多晶硅層的柵線。其他材料如SiGe或Ge也可以運用在不同的實施例中。圖6和圖7示出了第四制造階段的鰭片場效應(yīng)管100。圖6是沿圖7中剖面線VI-VI的示意性剖面圖。圖7是鰭片場效應(yīng)管100俯視圖。根據(jù)圖7，柵電極材料層138被圖形化成帶狀(用了相同的附圖標(biāo)記138)。從柵電極材料層138形成的帶沿剖面線VI-VI從第一柵接觸電柱延伸到第二柵接觸電柱。在一個與剖面線VI-VI垂直的橫向方向上，柵電極材料層138形成的帶狀覆蓋鰭形層區(qū)域116的溝道區(qū)域。柵電極材料層138可以由光刻和蝕刻圖形化。要注意的是，蝕刻劑腐蝕柵電極材料層138和上硬掩模層112的材料，但是并不腐蝕下硬掩模層114的材料。因此從源極和漏極層區(qū)域122和124，以及鰭形層區(qū)域116和柵接觸電柱118和120的邊(由光刻掩模所決定，圖中未示)的區(qū)域去除上硬掩模層112。在一個實施例中，接觸電柱118和120的外表面上的氧化層132和134(未在圖中示出)部分地或全部地在圖形化柵電極材料層138后采用濕法清洗工藝去除。圖8和圖9示出了第五制造階段的鰭片場效應(yīng)管100。圖8是沿圖9中剖面線VIII-VIII的示意性剖面圖。圖9是鰭片場效應(yīng)管100俯視圖?！獋€橫向的間隔區(qū)140可由絕緣材料形成。它圍繞在絕緣襯底層106上的制造區(qū)域上。例如一個合適的絕緣材料是氮化硅。圖10和圖11示出了第六制造階段的鰭片場效應(yīng)管100。圖10是沿圖11中剖面線X-X的示意性剖面圖。圖11是鰭片場效應(yīng)管100俯視圖。在去除帶狀柵電極材料層138的材料時，使用各向異性蝕刻步驟。通過繼續(xù)各向異性蝕刻，直至帶狀在鰭形層區(qū)域116相對的兩邊被分隔成兩個分離的柵電極材料層138.1和138.2，以完成減薄過程(thinningprocess)。由開始蝕刻前柵電極材料層138的厚度，以及硬掩模110和鰭形層區(qū)域116的高度比來確定這一步驟的操作窗口的厚度。在各向異性的蝕刻步驟中，蝕刻劑可以選擇為不腐蝕上硬掩模層112的蝕刻劑。如果上硬掩模層112的材料是氮化硅，可選的能提供選擇性的蝕刻劑為HC1，HBr，或者SF6。圖12和圖13示出了第七制造階段的鰭片場效應(yīng)管100。圖12是沿圖13中剖面線XII-XII的示意性剖面圖。圖13是鰭片場效應(yīng)管100俯視圖。在源極和漏極區(qū)域?qū)?22和124，及溝道區(qū)域以外的鰭形層區(qū)域116，硬掩模110已經(jīng)被去除。硬掩模110只在柵接觸電柱118和120，以及鰭形層區(qū)域116的溝道區(qū)域處保留。暴露在外的有源區(qū)被硅化，使第一和第二金屬硅化物層區(qū)域142.1和142.2在第一和第二柵電極層138.1和138.2之上，使第三、第四和第五金屬硅化物層142.3至142.5在除溝道區(qū)域以外的鰭形層區(qū)域，以及源極和漏極區(qū)域之上。圖14和圖15示出了第八制造階段的鰭片場效應(yīng)管100。圖14是沿圖15中剖面線XIV-XIV的示意性剖面圖。圖15是鰭片場效應(yīng)管100俯視圖。10在這一制造階段，保留下來的區(qū)域112.1，114.1，112.2，114.2和112.3,114.3的硬掩模從鰭形層區(qū)域116的溝道區(qū)域，柵接觸電柱118和120處被去除。這樣，暴露了它們各自的上表面116.3，118.1和120.1。圖16和圖17示出了第九制造階段的鰭片場效應(yīng)管100。圖16是沿圖17中剖面線XVI-XVI的示意性剖面圖。圖17是鰭片場效應(yīng)管100俯視圖。在晶圓上沉積介電層144。在常見的CMOS流程中，在沉積一個較厚的PSG層(>200nm)之前，沉積一個狹窄氮化物層(30nm)。通常，可以使用任何氮化物，對于先進(jìn)工藝，沉積的氧化物需要較低的沉積溫度(<450°C)。圖18和圖19示出了第十制造階段的鰭片場效應(yīng)管100(圖中為制造過程完成的階段)。圖18是沿圖19中剖面線XVIII-XVIII的鰭片場效應(yīng)管100剖面圖。圖19是假定介電層144被去除的示意性俯視圖。在這一階段，通過光刻和蝕刻在介電層144種形成接觸窗口(contactopenings)。然后通過注入導(dǎo)電材料來形成介電層。在現(xiàn)有的示例中，接觸極包括在接觸開口的底面和側(cè)面的線146至152。最后開口被注入金屬，例如注入鎢來形成第一柵接觸極154，第二柵接觸極156，源接觸極158和漏接觸極160。已知的技術(shù)如基于銅的嵌入式或雙嵌入式技術(shù)可以被用來在鰭片場效應(yīng)管100上形成互相連接的堆。柵接觸極154和156被置于鄰近于原始單晶有源半導(dǎo)體層104的接觸電柱層區(qū)域118和120的上表面118.1和120.1。并且，它們與柵電極層138.1和138.2在相應(yīng)的側(cè)面接觸。由圖18可知，柵接觸極的形狀像一個倒轉(zhuǎn)的"L"，或者說希臘字母"r"。但是，其他接觸極的形狀也是可能的。要注意的是，在這個實施例中，接觸電柱118和120，以及鰭形層區(qū)域116在絕緣襯底層106上有相同的高度。圖20和圖21示出了一個鰭片場效應(yīng)管排列200的實施例。圖20是排列200的俯視圖。圖21是圖20中沿剖面線XXI-XXI的剖面圖。鰭片場效應(yīng)管排列是三個鰭片場效應(yīng)管202，204和206的組合。這三個鰭片場效應(yīng)管具有鰭形層區(qū)域208，210和212。各個鰭片場效應(yīng)管的通常結(jié)構(gòu)參照鰭片場效應(yīng)管118和119。然而，兩個相鄰的鰭片場效應(yīng)管共享一個柵接觸極。例如，柵接觸極214用來尋址鰭片場效應(yīng)管202的柵電極層216和鰭片場效應(yīng)管204的柵電極層218。在剖面圖21中可以看出，在柵接觸電柱222和224之上的共享的柵接觸極214和220有類似于字母"T"的形狀。這導(dǎo)致允許接觸相鄰的兩個柵電極216和218。圖22-38是根據(jù)本發(fā)明第二實施例制造方法的鰭片場效應(yīng)管制造過程中不同階段的示意圖；圖22-38中的附圖標(biāo)記僅僅與圖1-19中的附圖標(biāo)記在第一位上有不同，僅僅是用3取代了1。如前一個實施例，不同的制造階段將會使用相應(yīng)的剖面圖和俯視圖來描述。和前圖一樣，在剖面圖和俯視圖中，用陰影來區(qū)分結(jié)構(gòu)特征從而使附圖表述得更清晰。附圖24，26，28，30，32，34，36和38中有用羅馬字母標(biāo)識的剖面線，這些剖面線表示附圖23，25，27，29，31，33，35和37所在平面的位置。本實施例不同于圖1-19所描述的上一實施例的地方在于本實施例提供了一個對鰭片場效應(yīng)管中源電極，獨立柵電極，漏電極進(jìn)行自對準(zhǔn)制造過程。在制造的開始階段，襯底302在硬掩模310之下，與前一實施例具有相同的層結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體層304(在本實施例中為硅層304)和在晶圓308上的絕緣層襯底層306。在本實施例中，與前一個實施例不同，使用一個簡化的硬掩模310。合適的硬掩模材料可以是氮化硅或氧化硅?，F(xiàn)在來參照圖23-28。圖23和圖24描述了對應(yīng)于圖2和圖3的制造階段。硅層304和硬掩模310被圖形化，用來形成鰭形層區(qū)域316和接觸電柱318和320，以及源極和漏極層區(qū)域322和324。在這些已圖形化的層區(qū)域中，在下面的絕緣層306的上表面306.1暴露在外。在下一步驟中，根據(jù)圖25，26，通過熱氧化鰭形層區(qū)域316的側(cè)面316.1和316.2來形成柵氧化層326和328。如前一實施例中所述，介電材料的均勻沉積是可選的另一方法。然而，這會導(dǎo)致需要從除鰭形層區(qū)域316的側(cè)面316.1和316.2以外的表面去除介電材料。在下一步驟中，參照圖25和圖26，一個合適的柵電極材料層338在晶圓上等角沉積。有優(yōu)勢地，金屬被用于柵電極材料層338。然而，被金屬覆蓋的多晶硅也可以同樣被使用。下一步，根據(jù)圖25和圖26，柵電極材料層338通過光刻和蝕刻圖形化成帶狀，保留的柵極帶狀從接觸電柱318延伸到接觸電柱320，并且覆蓋整個鰭片場效應(yīng)管300的溝道區(qū)域。在這之后，形成間隔區(qū)340用來絕緣鰭形溝道。下一步，如圖27和圖28所示，執(zhí)行一個各向異性的蝕刻以從鰭形層區(qū)域316頂部去除柵電極材料層338的一部分。這樣打斷了柵電極材料層，從而形成了兩個獨立的柵電極層338.1和338.2。由柵電極材料層的厚度，以及硬掩模310和鰭形層區(qū)域316的高度比來確定這一步驟的操作窗口的厚度。下一步，根據(jù)圖29和圖30，硬掩模310從有源區(qū)被去除，第二介電材料層370被沉積。通過各向異性蝕刻步驟去除第二介電材料層370，僅保留在鰭形層區(qū)域316之上的、且夾在柵電極層338.1和338.2之間的小凹陷。第二介電材料層350從接觸電柱318和320以及源極和漏極層區(qū)域322和324(參考圖31和圖32)的表面318.1，320.1，322.1和324.1完全去除。下一步，參照圖33和圖34，通過在暴露在外的硅表面進(jìn)行選擇性外延，來形成硅接觸頭(siliconcontactplugs)372，374，376和378。其中，硅接觸頭372，374，376和378分別在接觸電柱318和320，源極和漏極層區(qū)域322和324之上。在這一制造階段，在柵電極層338.1和338.2上不會沉積任何硅，因為根據(jù)它們的金屬表面進(jìn)行了選擇性沉積。同樣，第二介電料層370被選擇為防止硅沉積。選擇性外延持續(xù)至由接觸頭372-378產(chǎn)生的接觸區(qū)域達(dá)到了足夠的高度。為了更好的接觸極成型，所述接觸極成型在一邊的要被沉淀的互連結(jié)構(gòu)的第一金屬層與在另一邊的柵電極、源、漏電極之間，硅接觸頭372-378在隨后階段被硅化(參照圖35,36)。之后，基于銅的末端處理，第三介電層380被沉淀、平坦化、以及對應(yīng)于接觸頭372-378被蝕刻。被蝕刻之處用于形成基于銅的接觸極382，384，386和388。這些接觸極相對于柵電極接觸頭372和374，以及源、漏接觸頭386和388。通過詳細(xì)的附圖和前文的描述來說明本發(fā)明，這些圖解和描述是示例性的但不是限制性的，本發(fā)明不僅限于所公開的實施例。其他一些公開實施例的變化也可被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解和運用?？梢酝ㄟ^實踐已公開的發(fā)明，研究附圖以及權(quán)利要求可以獲得公開實施例的變化。本實施例中有源半導(dǎo)體層采用了硅材料，其他材料諸如Ge，SiGe，GaAs以及相關(guān)的二元，三元或四元的III-V族半導(dǎo)體合金也可以被采用。所述半導(dǎo)體合金可以是InAlGaAs合金系統(tǒng)，InP，或者其他III-V12族半導(dǎo)體。具有獨立尋址柵電極的鰭片場效應(yīng)管也可以提供重要的設(shè)計解決方案，比如只有4個設(shè)備的SRAM單元。在權(quán)利要求中，"包括"并不是指排出其他元素或步驟，不定冠詞"一"并不排除多個。在不同的多重從屬權(quán)利要求的方法并不表示這些方法不能被組合運用。任何在權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記不得被視為限定了保護(hù)范圍。權(quán)利要求一鰭片場效應(yīng)管(100，300)，(FinFET)，包括-單晶有源半導(dǎo)體層(104)的鰭形層區(qū)域(116)，所述鰭形層區(qū)域在絕緣襯底層上(106)沿縱向鰭片方向上從單晶有源半導(dǎo)體層(104)的源極層區(qū)域(122)延伸到漏極層區(qū)域(124)；-柵絕緣層(116.1，116.2)，被置于在鰭形層區(qū)域(116)相反的兩側(cè)；以及-兩個分離的柵電極層(138.1，138.2)，所述柵電極層不形成單晶有源半導(dǎo)體層(104)的區(qū)域，每一個柵電極層面對鰭形層區(qū)域(116)兩個相對側(cè)面的其中一個；每一個柵電極層與相應(yīng)分離的柵接觸極(154，156)相連；從一個垂直于縱向的鰭片方向的平面的剖面圖來看，每一個柵電極層被置于襯底層(106)上，位于單晶有源半導(dǎo)體層(104)的鰭形層區(qū)域的相應(yīng)側(cè)面與相應(yīng)接觸電柱層區(qū)域(118，120)之間。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的鰭片場效應(yīng)管，其中柵接觸極(154,156)被置于鄰近于原始單晶有源半導(dǎo)體層(104)的接觸電柱層區(qū)域(118，120)的上表面(118.1，120.1)，以及相應(yīng)柵電極層的側(cè)面。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鰭片場效應(yīng)管，其中柵接觸極(154，156)具有倒置"L"形狀；L中垂直的條從接觸電柱層區(qū)域(118,120)延伸到襯底層(106)，以增加到襯底層(106)的距離；L中水平的條被置于柵電極層(138.1，138.2)之上。4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的鰭片場效應(yīng)管，其中在襯底層(106)上的單晶有源半導(dǎo)體層(104)的鰭形層區(qū)域(116)與接觸電柱層區(qū)域(118,120)具有相等的厚度(h)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鰭片場效應(yīng)管，其中在襯底層(106)上的單晶有源半導(dǎo)體層(104)的源極和漏極層區(qū)域(122,124)和鰭形層區(qū)域(116)具有相等的厚度(h)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鰭片場效應(yīng)管(300)，包括金屬硅化物層(370，372)，所述金屬硅化物層位于有源半導(dǎo)體層的接觸電柱層區(qū)域(318,320)和柵接觸極(374,376)之間。7.根據(jù)權(quán)利要求l所述的鰭片場效應(yīng)管，其中單晶有源半導(dǎo)體層(104)的鰭形層區(qū)域(116)與相應(yīng)的接觸電柱層區(qū)域(118,120)的橫向距離小于柵電極層(138.1,138.2)厚度的兩倍。8.—種具有多個相鄰的如權(quán)利要求1所述的鰭片場效應(yīng)管的鰭片場效應(yīng)管排列，其中兩個相鄰鰭片場效應(yīng)管共享一個柵電極層(216)，一個接觸電柱層區(qū)域(222)和一個柵接觸極(214)。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鰭片場效應(yīng)管，其中共享的柵接觸極(214)的形狀為"T"型；柵接觸極的"T"型的水平條的兩翼被置于相鄰鰭片場效應(yīng)管(204,206)的柵電極層(216，218)之上，相鄰鰭片場效應(yīng)管共享這個柵接觸極。10.—種制造鰭片場效應(yīng)管(100)的方法，包括步驟-在絕緣襯底層(106)上提供一具有單晶有源半導(dǎo)體層(104)的襯底(102);-圖形化有源半導(dǎo)體層，形成源極和漏極層區(qū)域(122，124)，鰭形層區(qū)域(116)，所述鰭形層區(qū)域縱向從源極層區(qū)域(122)延伸到漏極層區(qū)域(124)，以及與兩個被分配的接觸電柱層區(qū)域(allocatedcontact-postlayersection)(118，120)，所述接觸電柱層區(qū)域在鰭形層區(qū)域(116)相對的側(cè)面有一定距離(d)的；-在鰭形層區(qū)域(116)兩個相對的側(cè)面制造柵絕緣層(116.1,116.2);-在襯底上制造兩個柵電極層(138.1，138.2)，每一個柵電極層面對鰭形層區(qū)域(116)兩個相對側(cè)面的其中一個，并填滿鰭形層區(qū)域與相應(yīng)的接觸電柱層區(qū)域之間的距離(d);以及-制造分離的柵接觸極(154，156)，每個柵接觸極與相對應(yīng)的柵電極層(138.1，138.2)相連。11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中在圖形化有源半導(dǎo)體層之前執(zhí)行沉積硬掩模(110;310)的步驟，所述硬掩模在能夠腐蝕柵電極層(138.1，138.2;338.1，338.2)的第一蝕刻劑下保持穩(wěn)定。12.根據(jù)權(quán)利要求ll的方法，其中沉積硬掩模(110)步驟包括在有源半導(dǎo)體層(104)上沉積第一硬掩模層(114)，在第一硬掩模層上沉積第二硬掩模層(112);所述硬掩模層在能夠腐蝕柵電極層的腐蝕劑下保持穩(wěn)定；其中第一和第二硬掩模層都能在腐蝕對方的蝕刻劑下保持穩(wěn)定。13.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中制造柵電極層(138.1，138.2)步驟包括-在已圖形化的有源半導(dǎo)體層(104)等角地沉積連續(xù)的柵電極材料層(138);-圖形化柵電極材料層(138)以覆蓋一個條狀，所述條狀在橫向上從第一接觸電柱層區(qū)域(118)延伸到第二接觸電柱層區(qū)域(120);且，在第二橫向方向上(對應(yīng)于鰭形層區(qū)域的縱向方向)覆蓋一個在源極和漏極層區(qū)域(122,124)之間的鰭形層區(qū)域的所需的溝道區(qū)域；-各項異性地蝕刻柵電極材料層直到到達(dá)第二硬掩模層(112)，這樣把柵電極材料層(138)分成兩個柵電極層(138.1，138.2)。14.根據(jù)權(quán)利要求12和13的方法，包括步驟-在圖形化柵電極材料層(138)之后，從源極(122)和漏極層區(qū)域(124)選擇性地去除第二硬掩模層(112);-從源極和漏極層區(qū)域選擇性地去除第一硬掩模層(114);-在有源半導(dǎo)體層(104)上源極(122)、漏極(124)、柵電極(138.1，138.2)層區(qū)域的表面，以及在溝道區(qū)域以外的部分鰭形層區(qū)域的表面形成金屬硅(142.1-142.3)化物。15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，包括步驟-從有源半導(dǎo)體層(104)的接觸電柱層區(qū)域(118,120)去除第二和第一硬掩模(112，114);硬掩模(112,114);-等角地沉積電介電層(144);-在介電層制造窗口，所述窗口達(dá)到接觸電柱層區(qū)域的表面(118.1,120.1);-在窗口上制造接觸極(154,156);16.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，包括步驟-在圖形化柵電極材料層(338)之后，從接觸電柱(318，320)、以及源極(322)和漏極層區(qū)域(324)去除硬掩模(310);-制造一個覆蓋鰭形層區(qū)域(316)的介電層(370);-在接觸電柱(318，320)、以及源極(322)和漏極層區(qū)域(324)上選擇性沉積半導(dǎo)體材料(372-378);-硅化半導(dǎo)體材料(372-378)。全文摘要鰭片場效應(yīng)管(100)包括單晶有源半導(dǎo)體層(104)的鰭形層區(qū)域(116)，所述鰭形層區(qū)域在絕緣襯底層上(106)沿縱向鰭片方向上從單晶有源半導(dǎo)體層(104)的源極層區(qū)域(122)延伸到漏極層區(qū)域(124)。此外，提供兩個分離的柵電極層(138.1，138.2)，所述柵電極層不形成單晶有源半導(dǎo)體層(104)的區(qū)域，每一個柵電極層面對鰭形層區(qū)域(116)兩個相對側(cè)面的其中一個。每一個柵電極層與分開的柵接觸極(154，156)相連。從一個垂直于縱向的鰭片方向的平面的剖面圖來看，柵電極層被置于襯底(106)上，位于單晶有源半導(dǎo)體層(104)的鰭形層區(qū)域的相應(yīng)側(cè)面與相應(yīng)接觸電柱層區(qū)域(118，120)之間。文檔編號H01L29/786GK101711426SQ200880008111公開日2010年5月19日申請日期2008年3月6日優(yōu)先權(quán)日2007年3月14日發(fā)明者菲利普·克羅內(nèi)爾,杰勒德安德烈亞斯·穆勒馬庫斯申請人:Nxp股份有限公司;St微電子(克羅萊斯2)股份有限公司