半導(dǎo)體裝置的制造方法
【專利說明】
[0001] 本專利申請要求于2014年9月18日在美國專利商標(biāo)局提交的第62/052, 076號 美國臨時(shí)專利申請和于2015年1月23日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的第10-2015-0011322號 韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)，以上專利申請的公開內(nèi)容通過引用全部包含于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本公開涉及一種半導(dǎo)體裝置和制造該半導(dǎo)體裝置的方法。更具體地講，發(fā)明構(gòu)思 涉及包括場效應(yīng)晶體管的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 半導(dǎo)體裝置由于其小尺寸、多功能特性和/或低制造成本而在電子工業(yè)中廣泛地 使用。半導(dǎo)體裝置可以分成存儲邏輯數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體存儲裝置、處理邏輯數(shù)據(jù)的操作的半導(dǎo) 體邏輯裝置以及兼具半導(dǎo)體存儲裝置的功能和半導(dǎo)體邏輯裝置的功能的混合半導(dǎo)體裝置。 隨著電子工業(yè)的發(fā)展已經(jīng)需要特性優(yōu)異的半導(dǎo)體裝置。例如，已經(jīng)越來越需要高可靠性、高 速度和/或多功能的半導(dǎo)體裝置。為了滿足這些需求，已經(jīng)將半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化并 且已經(jīng)使半導(dǎo)體裝置高度集成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例可以提供能夠改善電特性和集成度的半導(dǎo)體裝置。
[0005] 發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例還可以提供用于制造能夠改善電特性和集成度的半導(dǎo)體 裝置的方法。
[0006] 根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例，半導(dǎo)體裝置可以包括：基底，包括PM0SFET區(qū)和 NM0SFET區(qū)；第一柵電極和第二柵電極，位于PM0SFET區(qū)上；第三柵電極和第四柵電極，位于 NM0SFET區(qū)上；以及第一接觸件和第二接觸件，分別連接到第一柵電極和第四柵電極。第一 柵電極至第四柵電極可以限定穿過第一柵電極與第三柵電極之間以及第二柵電極與第四 柵電極之間的柵極切口區(qū)。當(dāng)從平面圖觀看時(shí)，第一接觸件和第二接觸件中的每個接觸件 的一部分可以與柵極切口區(qū)疊置。
[0007] 在示例實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體裝置還可以包括：第一連接結(jié)構(gòu)和第二連接結(jié)構(gòu)。第 一連接結(jié)構(gòu)可以包括第一接觸件和第二接觸件。第一連接結(jié)構(gòu)可以將第一柵電極和第四柵 電極彼此連接。第二連接結(jié)構(gòu)可以將第二柵電極和第三柵電極彼此連接。第一接觸件和第 二接觸件與第二連接結(jié)構(gòu)可以彼此豎直地分隔開并且可以彼此交叉。
[0008] 在示例實(shí)施例中，當(dāng)從平面圖觀看時(shí)，第一連接結(jié)構(gòu)和第二連接結(jié)構(gòu)可以在第一 柵電極與第二柵電極之間和第三柵電極與第四柵電極之間的區(qū)域中彼此交叉。
[0009] 在示例實(shí)施例中，第一接觸件和第二接觸件中的至少一個接觸件可以與第一柵電 極的一個端部的頂表面和側(cè)壁或與第一柵電極對應(yīng)的第四柵電極的一個端部的頂表面和 側(cè)壁接觸。
[0010] 在示例實(shí)施例中，當(dāng)從平面圖觀看時(shí)，第一柵電極可以在第一柵電極和第三柵電 極的延伸方向上與第三柵電極對齊，第二柵電極可以在第二柵電極和第四柵電極的延伸方 向上與第四柵電極對齊。
[0011] 在示例實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體裝置還可以包括：第一器件隔離層，位于PM0SFET區(qū) 與NM0SFET區(qū)之間。第一接觸件和第二接觸件中的至少一個接觸件的底表面可以在柵極切 口區(qū)處與第一器件隔離層的頂表面直接接觸。
[0012] 在示例實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體裝置還可以包括：有源部分，位于PM0SFET區(qū)和NM0SFET區(qū)中。第一柵電極至第四柵電極可以與基底的頂表面平行地沿第一方向延伸，并且 有源部分可以沿與第一方向交叉的第二方向延伸。第一柵電極至第四柵電極可以與有源部 分交叉。
[0013] 在示例實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體裝置還可以包括：第二器件隔離層，位于有源部分之 間的基底中。有源部分的上部可以在第二器件隔離層的頂表面上方突出。
[0014] 在示例實(shí)施例中，所述柵極切口區(qū)可以包括：彼此分開的第一柵極切口區(qū)和第二 柵極切口區(qū)。第一柵極切口區(qū)可以位于第一柵電極與第三柵電極之間，并且第二柵極切口 區(qū)可以位于第二柵電極與第四柵電極之間。
[0015] 在示例實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體裝置還可以包括：連接接觸件，將第二柵電極和第三 柵電極彼此連接。當(dāng)從平面圖觀看時(shí)，連接接觸件可以位于第一柵極切口區(qū)與第二柵極切 口區(qū)之間。
[0016] 在示例實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體裝置還可以包括：第一器件隔離層，位于PM0SFET區(qū) 與NM0SFET區(qū)之間；以及連接線，連接到第一接觸件和第二接觸件。連接線可以將第一柵電 極和第四柵電極彼此電連接。連接接觸件可以沿第一器件隔離層的頂表面延伸以與第二柵 電極的側(cè)壁和第三柵電極的側(cè)壁接觸，連接線可以位于連接接觸件上方并且可以與連接接 觸件交叉。
[0017] 在示例實(shí)施例中，單個柵極切口區(qū)可以在第一柵電極與第三柵電極之間和第二柵 電極與第四柵電極之間延伸。
[0018] 在示例實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體裝置還可以包括：有源接觸件，連接到第一接觸件和 第二接觸件以將第一柵電極和第四柵電極彼此電連接。第一接觸件和第二接觸件以及有源 接觸件可以構(gòu)成一個統(tǒng)一體的連接接觸件，連接接觸件可以與柵極切口區(qū)交叉。
[0019] 在示例實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體裝置還可以包括：第一器件隔離層，位于PM0SFET區(qū) 與NM0SFET區(qū)之間。第一接觸件的底表面和第二接觸件的底表面以及有源接觸件的底表面 可以與第一器件隔離層的頂表面直接接觸。
[0020] 在示例實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體裝置還可以包括：連接線，將第二柵電極和第三柵電 極彼此連接。連接線可以位于柵極切口區(qū)上從而可以與連接接觸件交叉。
[0021] 根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例，半導(dǎo)體裝置可以包括包含PM0SFET區(qū)和NM0SFET區(qū) 的觸發(fā)器以及交叉結(jié)合結(jié)構(gòu)。觸發(fā)器可以包括：位于PM0SFET區(qū)上的第一柵電極和第二柵 電極以及位于NM0SFET區(qū)上的第三柵電極和第四柵電極。觸發(fā)器可以被構(gòu)造為施加將要被 施加到第一柵電極和第四柵電極的掃描使能條信號。觸發(fā)器可以被構(gòu)造為向第二柵電極和 第三柵電極施加掃描使能信號。交叉結(jié)合結(jié)構(gòu)可以將第一柵電極和第四柵電極彼此連接， 并將第二柵電極和第三柵電極彼此連接。交叉結(jié)合結(jié)構(gòu)可以包括：第一接觸件和第二接觸 件，分別連接到第一柵電極和第四柵電極；第一連接結(jié)構(gòu)，具有第一接觸件和第二接觸件以 將第一柵電極和第四柵電極彼此電連接；以及第二連接結(jié)構(gòu)，將第二柵電極和第三柵電極 彼此連接。當(dāng)從平面圖觀看時(shí)，第一接觸件和第二接觸件中的至少一個接觸件的一個端部 可以覆蓋第一柵電極的雙側(cè)壁或與第一柵電極對應(yīng)的第四柵電極的雙側(cè)壁。
[0022] 在示例實(shí)施例中，當(dāng)從平面圖觀看時(shí)，第一柵電極可以在第一柵電極和第三柵電 極的延伸方向上與第三柵電極對齊，第二柵電極可以在第二柵電極和第四柵電極延伸的方 向上與第四柵電極對齊。
[0023] 在示例實(shí)施例中，第一柵電極和第三柵電極可以彼此分隔開，并且第一柵極切口 區(qū)置于第一柵電極與第三柵電極之間，第二柵電極和第四柵電極可以彼此分隔開，并且第 二柵極切口區(qū)置于第二柵電極與第四柵電極之間。當(dāng)從平面圖觀看時(shí)，第一接觸件的一部 分可以與第一柵極切口區(qū)疊置，第二接觸件的一部分可以與第二柵極切口區(qū)疊置。
[0024] 在示例實(shí)施例中，第一柵電極和第三柵電極可以彼此分隔開并且柵極切口區(qū)置于 第一柵電極與第三柵電極之間，柵極切口區(qū)可以從第一柵電極和第三柵電極之間延伸并位 于第二柵電極和第四柵電極之間。當(dāng)從平面圖觀看時(shí)，第一接觸件和第二接觸件中的每個 接觸件的一部分可以與柵極切口區(qū)疊置。
[0025] 在示例實(shí)施例中，第一接觸件和第二接觸件與第二連接結(jié)構(gòu)可以彼此豎直地分隔 開，并且第一連接結(jié)構(gòu)和第二連接結(jié)構(gòu)可以在第一柵電極與第四柵電極之間和第二柵電極 與第三柵電極之間的區(qū)域中彼此交叉。
[0026] 根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例，用于制造半導(dǎo)體裝置的方法可以包括以下步驟：在 基底中限定PM0SFET區(qū)和NM0SFET區(qū)；在基底上形成一對柵極結(jié)構(gòu)，所述一對柵極結(jié)構(gòu)與 PM0SFET區(qū)和NM0SFET區(qū)兩者交叉；通過將所述一對柵極結(jié)構(gòu)圖案化以形成位于PM0SFET 區(qū)與NM0SFET區(qū)之間的柵極切口區(qū)來形成第一柵電極、第二柵電極、第三柵電極和第四柵 電極，第一柵電極和第二柵電極位于PM0SFET區(qū)上，并且第三柵電極和第四柵電極位于 NM0SFET區(qū)上；以及形成分別連接到第一柵電極和第四柵電極的第一接觸件和第二接觸 件。當(dāng)從平面圖觀看時(shí)，第一接觸件和第二接觸件中的每個接觸件的一部分可以與柵極切 口區(qū)疊置。
[0027] 在示例實(shí)施例中，所述方法還可以包括以下步驟：在基底上形成接觸區(qū)。形成第一 接觸件和第二接觸件的步驟可以包括在接觸區(qū)中形成第一接觸件和第二接觸件。每個接觸 區(qū)的一部分可以在布局圖上與柵極切口區(qū)疊置。
[0028] 在示例實(shí)施例中，所述方法還可以包括以下步驟：形成包括第一接觸件和第二接 觸件的第一連接結(jié)構(gòu)以及形成將第二柵電極和第三柵電極彼此連接的第二連接結(jié)構(gòu)。第一 連接結(jié)構(gòu)可以將第一柵電極和第四柵電極彼此電連接。當(dāng)從平面圖觀看時(shí)，第一連接結(jié)構(gòu) 和第二連接結(jié)構(gòu)可以在第一柵電極與第四柵電極之間和第二柵電極與第三柵電極之間的 區(qū)域中彼此交叉。
[0029] 在示例實(shí)施例中，形成第一柵電極、第二柵電極、第三柵電極和第四柵電極的步驟 可以包括：通過形成與所述一對柵極結(jié)構(gòu)中的一個柵極結(jié)構(gòu)交叉的第一柵極切口區(qū)以及形 成與所述一對柵極結(jié)構(gòu)中的另一個柵極結(jié)構(gòu)交叉的第二柵極切口區(qū)來形成柵極切口區(qū)?？?以通過第一柵極切口區(qū)來限定位于PM0SFET區(qū)上的第一柵電極和位于NM0SFET區(qū)上的第三 柵電極。可以通過第二柵極切口區(qū)來限定位于PM0SFET區(qū)上的第二柵電極和位于NM0SFET 區(qū)上的第四柵電極。
[0030] 在示例實(shí)施例中，單個柵極切口區(qū)可以延伸成與所述一對柵極結(jié)構(gòu)均交叉。
[0031] 在示例實(shí)施例中，形成第一柵電極至第四柵電極的步驟可以包括：去除所述一對 柵極結(jié)構(gòu)中的每個柵極結(jié)構(gòu)的位于柵極切口區(qū)上的部分；形成覆蓋柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁的分隔 件；形成由分隔件限定的溝槽；以及在每個溝槽中形成柵極絕緣圖案和柵極線。
[0032] 在示例實(shí)施例中，所述方法還可以包括以下步驟：在PM0SFET區(qū)和NM0SFET區(qū)中形 成器件隔離層以限定有源部分。所述一對柵極結(jié)構(gòu)可以與有源部分交叉。
[0033] 根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例，半導(dǎo)體裝置包括位于基底上的邏輯單元。邏輯單元 包括第一柵電極至第四柵電極。第一柵電極和第三柵電極在第一方向上彼此分隔開。第一 柵電極和第二柵電極在與第一方向交叉的第二方向上彼此分隔開。第四柵電極在第二方向 上與第三柵電極分隔開。第四柵電極在第一方向上與第二柵電極分隔開。第一接觸件電連 接到第一柵電極。第一接觸件在第一柵電極與第三柵電極之間延伸。第一接觸件在第一方 向上與第三柵電極分隔開。第二接觸件電連接到第四柵電極。第二接觸件在第二柵電極與 第四柵電極之間延伸。第二接觸件在第一方向上與第二柵電極分隔開。
[0034] 在示例實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體裝置還可以包括沿第二方向延伸的第一連接接觸 件。第一連接接觸件可以將第二柵電極連接到第三柵電極。第一連接接觸件可以在第一方 向上與第一接觸件分隔開，并且在第一方向上與第二接觸件分隔開。第一連接接觸件可以 在第一接觸件與第二接觸件之間延伸。
[0035] 在示例實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體裝置還可以包括將第一柵電極電連接到第四柵電極 的第一連接線。第一連接線可以在與第一方向和第二方向不同的方向上從第一柵電極延伸 到第四柵電極。第一連接線可以在第一接觸件和第二接觸件上方延伸。所述半導(dǎo)體裝置還 可以包括沿第二方向延伸的第一連接接觸件。第一連接接觸件可以將第二柵電極連接到第 三柵電極。第一連接接觸件可以在第一方向上與第一接觸件分隔開并且在第一方向上與第 二接觸件分隔開。第一連接接觸件可以在第一接觸件與第二接觸件之間延伸。第一連接線 可以在第一連接接觸件之上延伸。第一連接接觸件可以與第一柵電極、第四柵電極和第一 連接線電絕緣。
[0036] 在示例實(shí)施例中，基底可以包括PM0SFET區(qū)和NM