[发明专利]用于鳍状场效应晶体管的金属栅极和栅极接触件结构

说明书

技术领域

本发明总的来说涉及半导体领域，更具体地，涉及用于鳍状场效应晶体管的金属栅极和栅极接触件结构。

背景技术

由于集成电路（IC）尺寸减小的增长趋势以及对IC速度的日益苛刻的要求，晶体管需要在尺寸日益减小的情况下具有更高的驱动电流。因此，开发出了鳍状场效应晶体管（FinFET）。在典型的FinFET中，部分衬底被蚀刻掉以生成垂直的鳍状结构。这种垂直的鳍状结构被用于在横向上形成源极/漏极区，这会在鳍状物中形成沟道区。栅极沿垂直方向形成于鳍状物的沟道区域上以形成FinFET。随后，层间电介质（ILD）和多个互联层可以在FinFET上方形成。ILD包括栅极接触件，其通过多个互联层将栅极电连接至IC中的其他有源部件。

现有FinFET中的问题在于高接触阻抗。例如，典型的栅极可包括栅极介电层和覆盖栅极介电层的栅电极。FinFET中的栅电极包括功函金属层，当施加适当的偏置电压时，该功函金属层可使得FinFET在沟道区（即，鳍状物）中充电。遗憾的是，功函金属的接触阻抗相对较高。例如，栅极接触件还可包括覆盖接触件底面和侧壁的高阻抗扩散势垒层。功函金属和扩散势垒层的包含物是适当的FinFET功能性中的要素。然而，这些层的相对较高的接触阻抗组合并可在器件中产生不需要的高接触阻抗。

发明内容

根据本发明的一方面，提供一种集成电路（IC）结构，包括：衬底；位于所述衬底之上并连接于所述衬底的半导体带，其中，所述半导体带的顶部形成鳍状物；位于所述衬底之上的第一层间电介质（ILD），其中，所述鳍状物延伸进入所述第一ILD；位于所述第一ILD之上的第二ILD，其中，所述鳍状物不延伸进入所述第二ILD；衬垫，从所述第二ILD的顶面延伸进入所述第一ILD并位于所述鳍状物的顶面和侧壁之上；所述第一ILD中位于所述鳍状物之上的信号金属，其中，所述衬垫的一部分位于所述信号金属和所述鳍状物之间；以及所述第二ILD中位于所述信号金属之上并连接于所述信号金属的栅极接触件，其中，所述衬垫覆盖所述栅极接触件的侧壁，所述栅极接触件和所述信号金属形成连续金属区。

优选地，所述IC结构不包括单独的栅极接触势垒或者单独的功函金属。

优选地，所述的IC结构还包括位于所述衬垫之下并位于所述鳍状物的顶面和侧壁之上的栅极介电层。

优选地，所述的IC结构还包括位于所述栅极介电层和所述鳍状物之间的界面层。

优选地，所述的IC结构还包括在所述第一ILD和所述衬底之间设置在所述半导体带的相反侧上的第一介电区和第二介电区，其中，所述半导体带中形成所述鳍状物的部分延伸超出所述第一介电区和所述第二介电区。

优选地，所述衬垫由氮化钛、氮化钽、钛铝或它们的组合形成。

优选地，所述连续金属区由钨、铝、铜或它们的组合形成。

根据本发明的第二方面，本发明提供一种集成电路（IC）结构，包括：衬底，所述衬底的一部分向上延伸形成鳍状物；栅极介电层，位于所述鳍状物的顶面和侧壁之上；覆盖所述栅极介电层的衬垫；以及连续金属部件，位于覆盖所述栅极介电层的所述衬垫的一部分之上，所述衬垫从所述连续金属部件的顶面开始延伸并覆盖所述金属部件的侧壁，所述栅极介电层、所述衬垫和所述连续金属部件共同形成栅极、栅极接触势垒和栅极接触件。

优选地，所述栅极不包括单独的功函金属，并且所述栅极接触件不包括单独的栅极接触势垒。

优选地，所述的IC结构还包括位于所述鳍状物和所述栅极介电层之间的界面层。

优选地，所述衬垫由氮化钛、氮化钽或它们的组合形成。

优选地，所述连续金属部件由钨、铝、铜或它们的组合形成。

优选地，所述栅极介电层由氧化硅、氮化硅、具有高k值的介电材料或它们的组合形成。

根据本发明的第三方面，提供一种用于形成集成电路（IC）结构的方法，包括：蚀刻衬底以形成鳍状物；形成位于所述鳍状物的顶面和至少部分侧壁之上的栅极介电层；在所述栅极介电层上方形成伪栅极；在所述伪栅极上方形成层间电介质（ILD）；图案化所述ILD以在所述ILD中生成开口，以暴露部分所述伪栅极；移除所述伪栅极；形成覆盖所述开口的底面和侧壁的衬垫；以及由金属材料填充所述开口，其中所述栅极介电层、所述衬垫和所述金属材料共同形成栅极、栅极接触势垒和栅极接触件。

优选地，所述栅极介电层形成在介电层上方，并且所述方法还包括：在蚀刻所述衬底以形成鳍状物之后，在所述衬底之上于所述鳍状物的两侧形成所述介电层；以及使所述介电层凹进以暴露所述鳍状物。