JP-2026514687-A - 裏面給電用の絶縁モジュール
Abstract
ゲートオールアラウンド電界効果トランジスタの一部を形成する方法は、シャロートレンチアイソレーション(STI)によって分離された基板の一部分に形成されたコンタクトトレンチの底部に選択的キャップ層を形成するために選択的堆積プロセスを実行することであって、コンタクトトレンチは各々が延長領域を有するS/Dエピタキシャル(エピ)層と界面を形成する、選択的堆積プロセス実行することと、コンタクトトレンチの側壁をエッチングするために基板傾斜エッチング処理を実行して、コンタクトトレンチの上面限界寸法(CD)を拡大することと、前記コンタクトトレンチの内部で前記基板を等方的にエッチングするために、基板選択的除去プラズマ(SRP)エッチングプロセスを実行することと、前記コンタクトトレンチを誘電体層で充填するために、凹部充填プロセスを実行することと、前記コンタクトトレンチの内部で誘電体層間の前記基板を部分的に除去してILD凹部を形成するために、層間誘電体(ILD)凹部プロセスを実行することと、前記ILD凹部の内部の前記基板を部分的に除去するために、基板等方性エッチングプロセスを実行することとを含む方法である。 【選択図】図2
Inventors
- キム, ギョンハ
- バスカー, ヴィーララガーヴァン エス.
- リー, ビョン チャン
- ヨー, アンドリュー
Assignees
- アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド
Dates
- Publication Date
- 20260513
- Application Date
- 20240702
- Priority Date
- 20230817
Claims (20)
- ゲートオールアラウンド電界効果トランジスタ(GAA FET)の一部分を形成する方法であって、 シャロートレンチアイソレーション(STI)によって分離された基板の部分の内部に形成されたコンタクトトレンチの底部に選択的キャップ層を形成するために選択的堆積プロセスを実行することであって、前記コンタクトトレンチは各々が、延長領域を有するS/Dエピタキシャル(エピ)層と界面を形成する、選択的堆積プロセスを実行することと、 前記コンタクトトレンチの側壁をエッチングするために基板傾斜エッチングプロセスを実行して、前記コンタクトトレンチの上部限界寸法(CD)を拡大することと、 前記コンタクトトレンチの内部で前記基板を等方的にエッチングするために、基板選択的除去プラズマ(SRP)エッチングプロセスを実行することと、 前記コンタクトトレンチを誘電体層で充填するために、凹部充填プロセスを実行することと、 前記コンタクトトレンチの内部で誘電体層間の前記基板を部分的に除去してILD凹部を形成するために、層間誘電体(ILD)凹部プロセスを実行することと、 前記ILD凹部の内部の前記基板を部分的に除去するために、基板等方性エッチングプロセスを実行することと、 前記ILD凹部の内部にILDを形成するために、ILD形成プロセスを実行することと を含む方法。
- 前記基板がケイ素(Si)を含み、 前記STIが酸化ケイ素(SiO 2 )を含み、 前記延長領域が、低濃度ドープされたケイ素(Si)又はシリコンゲルマニウム(SiGe)を含み、 前記ILDが、酸化ケイ素(SiO 2 )、酸窒化ケイ素(SiON)、酸化アルミニウム、又は(Al 2 O 3 )を含む、 請求項1に記載の方法。
- 前記選択的キャップ層及び前記誘電体層は各々が、窒化ケイ素(Si 3 N 4 )、酸化ケイ素(SiO 2 )、オキシ炭化ケイ素(SiOC)、シリコン酸素炭素窒化物(SiOCN)、又はアモルファスカーボン(a-C)を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記選択的キャップ層は各々が、2nmと50nmとの間の厚さを有する、請求項3に記載の方法。
- 前記S/Dエピ層が、p型ドーパントがドープされたエピタキシャル成長シリコンゲルマニウム(SiGe)、又はn型ドーパントがドープされたエピタキシャル成長シリコン(Si)を含む、 請求項1に記載の方法。
- 前記コンタクトトレンチの内部の前記誘電体層を部分的に除去するために、コンタクト凹部プロセスを実行することと、 前記コンタクトトレンチの前記底部に界面を形成し、前記コンタクトトレンチの露出した内面上にコンタクトライナを形成するために、コンタクトライナ形成プロセスを実行することと、 前記コンタクトトレンチを金属充填材料で充填するために、コンタクトメタライゼーションプロセスを実行することと、 過充填された前記金属充填材料を除去して金属コンタクトを形成するために、コンタクト金属化学機械研磨(CMP)プロセスを実行することと をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記金属コンタクトが、タングステン(W)、ルテニウム(Ru)、モリブデン(Mo)、銅(Cu)、コバルト(Co)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、銀(Ag)、金(Au)、イリジウム(Ir)、タンタル(Ta)、白金(Pt)、これらの導電性酸化物若しくは窒化物、又はこれらの任意の組み合わせを含む、請求項6に記載の方法。
- 前記界面が、ケイ化チタン(TiSi、TiSi 2 )、ケイ化ニッケル(NiSi、Ni 2 Si)、ケイ化モリブデン(MoSi、MoSi 2 )、ケイ化コバルト(CoSi 2 )、ケイ化タンタル(TaSi 2 )、又はこれらの任意の組み合わせを含み、 前記コンタクトライナが、窒化チタン(TiN)、窒化タンタル(TaN)、チタンアルミニウムカーバイド(TiAlC)、又はタングステン(W)のバリア層と、窒化ケイ素(Si 3 N 4 )、酸化ケイ素(SiO 2 )、酸窒化ケイ素(SiON)、酸化アルミニウム(Al 2 O 3 )、シリコン酸素炭素窒化物(SiOCN)、又はこれらの任意の組み合わせのスペーサとを含む、 請求項6に記載の方法。
- ゲートオールアラウンド電界効果トランジスタ(GAA FET)の一部分を形成する方法であって、 シャロートレンチアイソレーション(STI)によって分離された基板の部分の内部のコンタクトトレンチの底部に選択的キャップ層を形成するために選択的堆積プロセスを実行することであって、前記コンタクトトレンチは各々が、延長領域を有するS/Dエピタキシャル(エピ)層と界面を形成する、選択的堆積プロセスを実行することと、 前記コンタクトトレンチの側壁をエッチングするために基板傾斜エッチングプロセスを実行して、前記コンタクトトレンチの上部限界寸法(CD)を拡大することと、 前記コンタクトトレンチの内部で前記基板を等方的にエッチングするために、基板選択的除去プラズマ(SRP)エッチングプロセスを実行することと、 前記コンタクトトレンチを誘電体層で充填するために、凹部充填プロセスを実行することと、 前記コンタクトトレンチの内部で前記誘電体層間の前記基板を部分的に除去してILD凹部を形成するために、層間誘電体(ILD)凹部プロセスを実行することと、 前記ILD凹部の内部の前記基板を部分的に除去するために、基板等方性エッチングプロセスを実行することと、 前記ILD凹部の内部にILDを形成するために、ILD形成プロセスを実行することと、 前記コンタクトトレンチの内部の前記誘電体層を部分的に除去するために、コンタクト凹部プロセスを実行することと、 前記コンタクトトレンチの前記底部に界面を形成し、前記コンタクトトレンチの露出した内面上にコンタクトライナを形成するために、コンタクトライナ形成プロセスを実行することと、 前記コンタクトトレンチを金属充填材料で充填するために、コンタクトメタライゼーションプロセスを実行することと、 過充填された前記金属充填材料を除去して金属コンタクトを形成するために、コンタクト金属化学機械研磨(CMP)プロセスを実行することと を含む方法。
- 前記基板がケイ素(Si)を含み、 前記STIが酸化ケイ素(SiO 2 )を含み、 前記延長領域が、低濃度ドープされたケイ素(Si)又はシリコンゲルマニウム(SiGe)を含み、 前記ILDが、酸化ケイ素(SiO 2 )、酸窒化ケイ素(SiON)、酸化アルミニウム、又は(Al 2 O 3 )を含む、 請求項9に記載の方法。
- 前記選択的キャップ層及び前記誘電体層は各々が、窒化ケイ素(Si 3 N 4 )、酸化ケイ素(SiO 2 )、オキシ炭化ケイ素(SiOC)、シリコン酸素炭素窒化物(SiOCN)、又はアモルファスカーボン(a-C)を含む、請求項9に記載の方法。
- 前記選択的キャップ層は各々が、2nmと50nmとの間の厚さを有する、請求項11に記載の方法。
- 前記S/Dエピ層が、p型ドーパントがドープされたエピタキシャル成長シリコンゲルマニウム(SiGe)、又はn型ドーパントがドープされたエピタキシャル成長シリコン(Si)を含む、請求項9に記載の方法。
- 前記金属コンタクトが、タングステン(W)、ルテニウム(Ru)、モリブデン(Mo)、銅(Cu)、コバルト(Co)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、銀(Ag)、金(Au)、イリジウム(Ir)、タンタル(Ta)、白金(Pt)、これらの導電性酸化物若しくは窒化物、又はこれらの任意の組み合わせを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記界面が、ケイ化チタン(TiSi、TiSi 2 )、ケイ化ニッケル(NiSi、Ni 2 Si)、ケイ化モリブデン(MoSi、MoSi 2 )、ケイ化コバルト(CoSi 2 )、ケイ化タンタル(TaSi 2 )、又はこれらの任意の組み合わせを含み、 前記コンタクトライナが、窒化チタン(TiN)、窒化タンタル(TaN)、チタンアルミニウムカーバイド(TiAlC)、又はタングステン(W)のバリア層と、窒化ケイ素(Si 3 N 4 )、酸化ケイ素(SiO 2 )、酸窒化ケイ素(SiON)、酸化アルミニウム(Al 2 O 3 )、シリコン酸素炭素窒化物(SiOCN)、又はこれらの任意の組み合わせのスペーサとを含む、 請求項9に記載の方法。
- ゲートオールアラウンド電界効果トランジスタ(GAA FET)の一部分を形成する半導体構造であって、 基板上に形成された層間誘電体(ILD)に埋め込まれたチャネル層であって、第1の方向に延びるチャネル層と、 前記ILDに埋め込まれた金属ゲートであって、前記第1の方向に延びる金属ゲートと、 前記チャネル層の両側の延長領域とS/Dエピタキシャル層を介して、前記チャネル層をS/Dコンタクトと電気的に接続するソース/ドレイン(S/D)エピタキシャル(エピ)層と、 前記基板の内部に形成されたシャロートレンチアイソレーション(STI)と、 前記STI間に形成された金属コンタクト及び誘電体層であって、前記第1の方向に直交する第2の方向に延びており、前記金属コンタクトが、前記延長領域を介して前記S/Dエピ層に電気的に接続されている、金属コンタクト及び前記誘電体層と、 前記誘電体層と前記延長領域との間に界面を形成する前記ILDの底部隅部に形成された延長保護層と を備える半導体構造。
- 前記延長保護層がケイ素(Si)を含む、請求項16に記載の半導体構造。
- 前記チャネル層が、ケイ素(Si)、ゲルマニウム(Ge)、シリコンゲルマニウム(SiGe)、又はインジウムガリウム亜鉛酸化物(IGZO)を含み、 前記金属ゲートが、タングステン(W)、ルテニウム(Ru)、モリブデン(Mo)、銅(Cu)、コバルト(Co)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、銀(Ag)、金(Au)、イリジウム(Ir)、タンタル(Ta)、白金(Pt)、これらの導電性酸化物若しくは窒化物、又はこれらの任意の組み合わせを含む、 請求項16に記載の半導体構造。
- 前記STIが酸化ケイ素(SiO 2 )を含み、 前記延長領域が、低濃度ドープされたケイ素(Si)又はシリコンゲルマニウム(SiGe)を含み、 前記ILDが、酸化ケイ素(SiO 2 )、酸窒化ケイ素(SiON)、酸化アルミニウム、又は(Al 2 O 3 )を含む、 請求項16に記載の半導体構造。
- 前記S/Dエピ層と前記金属コンタクトとの間の界面 をさらに含み、 前記界面が、ケイ化チタン(TiSi、TiSi 2 )、ケイ化ニッケル(NiSi、Ni 2 Si)、ケイ化モリブデン(MoSi、MoSi 2 )、ケイ化コバルト(CoSi 2 )、ケイ化タンタル(TaSi 2 )、又はこれらの任意の組み合わせといった金属シリサイドを含む、請求項16に記載の半導体構造。
Description
[0001]本出願は、2023年8月17日に出願された米国仮出願第63/533,352号及び2024年1月4日に出願された米国仮出願第63/617,418号の優先権を主張し、その各々が全体として参照により本明細書に組み込まれる。 [0002]本明細書に記載の実施形態は、概して、半導体デバイスの製造に関し、より具体的には、裏面給電用の分離モジュールの形成に関する。 [0003]従来、チップは、シリコンウエハの表側にトランジスタを備え、それらに給電し、それらの上に構築されデータ信号を送信する、すなわちチップの表側に電力を供給するすべての配線で構成される。3nm未満のスケーリングを可能にする重要な技術の1つに、チップ裏面への電力供給がある。この裏面給電により、電力がチップの裏面に移動する際に、チップの前面の信号と電力線との間で配線リソースを共有する必要がなくなる。裏面電力供給により、下層の前面インターコネクトからの電力供給トラックが不要になり、コスト削減につながる。裏面給電はまた、動作電圧Vdd及び共通接地電圧Vssのためのより広いライン、及び信号を運ぶより薄いラインなど、異なる金属層を最適に製造することを可能にする。 [0004]しかしながら、裏面給電は、チップの表側のトランジスタの性能に影響を与えることなく、狭い空間内のチップの裏面の絶縁モジュールによって互いに絶縁された電気コンタクトフィーチャをパターニングするなどの新しい課題を生み出す。 [0005]したがって、裏面給電におけるこのような課題を克服するための方法が必要とされている。 [0006]本開示の実施形態は、ゲートオールアラウンド電界効果トランジスタ(GAA FET)の一部を形成する方法を提供する。本方法は、シャロートレンチアイソレーション(STI)によって分離された基板の一部分の内部に形成されたコンタクトトレンチの底部に選択的キャップ層を形成するために選択的堆積プロセスを実行することであって、コンタクトトレンチは各々が、延長領域を有するS/Dエピタキシャル(エピ)層と界面を形成する、選択的堆積プロセスを実行することと、コンタクトトレンチの側壁をエッチングするために基板傾斜エッチングプロセスを実行して、コンタクトトレンチの面限界寸法(CD)を拡大することと、コンタクトトレンチの内部の基板を等方的にエッチングするために、基板選択的除去プラズマ(SRP)エッチングプロセスを実行することと、コンタクトトレンチを誘電体層で充填するために、凹部充填プロセスを実行することと、コンタクトトレンチの内部の誘電体層間の基板を部分的に除去してILD凹部を形成するための層間誘電体(ILD)凹部プロセスを実行することと、ILD凹部内の基板を部分的に除去するための基板等方性エッチングプロセスを実行することと、ILD凹部の内部にILDを形成するためのILD形成プロセスを実行することとを含む。 [0007]本開示の実施形態はまた、ゲートオールアラウンド電界効果トランジスタ(GAA FET)の一部を形成する方法を提供する。本方法は、シャロートレンチアイソレーション(STI)によって分離された基板の一部分の内部のコンタクトトレンチの底部に選択的キャップ層を形成するために選択的堆積プロセスを実行することであって、コンタクトトレンチは各々が、延長領域を有するS/Dエピタキシャル(エピ)層と界面を形成する、選択的堆積プロセスを実行することと、コンタクトトレンチの側壁をエッチングするための基板傾斜エッチング処理を実行して、コンタクトトレンチの上面限界寸法(CD)を拡大することと、コンタクトトレンチの内部で基板を等方的にエッチングするための基板選択的除去プラズマ(SRP)エッチングプロセスを実行することと、コンタクトトレンチを誘電体層で絨毯するための凹部充填プロセスを実行することと、コンタクトトレンチの内部で誘電体層間の基板を部分的に除去してILD凹部を形成するための層間誘電体(ILD)凹部プロセスを実行することと、ILD凹部の内部の基板を部分的に除去するための基板等方性エッチングプロセスを実行することと、ILD凹部の内部にILDを形成するためのILD形成プロセスを実行することと、コンタクトトレンチの内部の誘電体層を部分的に除去するためのコンタクト凹部プロセスを実行することと、コンタクトトレンチの底部に界面を形成し、コンタクトトレンチの露出した内面上にコンタクトライナを形成するための、コンタクトライナ形成プロセスを実行することと、コンタクトトレンチを金属充填材料で充填するためのコンタクトメタライゼーションプロセスを実行することと、過充填された金属充填材料を除去し、金属コンタクトを形成するための化学機械的研磨(CMP)プロセスを実行することとを含む。 [0008]本開示の実施形態は、ゲートオールアラウンド電界効果トランジスタ(GAA FET)の一部を形成する半導体構造をさらに提供する。半導体構造は、基板上に形成された層間誘電体(ILD)に埋め込まれたチャネル層であって、第1の方向に延びるチャネル層と、ILDに埋め込まれた金属ゲートであって、第1の方向に延びる金属ゲートと、チャネル層の両側のS/Dエピタキシャル層と、延長領域を介してチャネル層を電気的に接続するソース/ドレイン(S/D)エピタキシャル(エピ)層と、基板の内部に形成されたシャロートレンチアイソレーション(STI)と、第1の方向に直交する第2の方向に延びる誘電体層及び金属コンタクトであって、金属コンタクトが延長領域を介してS/Dエピ層に電気的に接続されている、誘電体層及び金属コンタクトと、延長領域を有する誘電体層と界面を形成するILDの底部隅部に形成された延長保護層とを含む。 [0009]本開示の上述の特徴を詳細に理解できるように、上記で簡単に要約された本開示のより具体的な説明は、実施形態を参照することによって得ることができる。そのうちの幾つかの実施形態は添付の図面で例示されている。しかし、添付の図面は例示的な実施形態のみを示しており、したがって本開示の範囲を限定するとみなすべきではなく、他の等しく有効な実施形態を許容し得ることに留意されたい。 本開示の1つ又は複数の実施形態に係るマルチチャンバ処理システムの概略上面図である。本構造の1つ又は複数の実施形態に係る、ゲートオールアラウンド電界効果トランジスタ(GAA FET)を形成し得る半導体構造の一部の等角図である。一実施形態による、ゲートオールアラウンド電界効果トランジスタ(GAA FET)の一部を形成する方法のプロセスフロー図を示す。一実施形態による、ゲートオールアラウンド電界効果トランジスタ(GAA FET)の一部を形成する方法のプロセスフロー図を示す。図4Aから図4B、図4C、図4D、図4E、図4F、図4G、図4H、図4I、図4J、図4K、及び図4Lは、図3A及び図3Bの方法の様々な状態に対応する半導体構造の一部の等角図である。一実施形態による、ゲートオールアラウンド電界効果トランジスタ(GAA FET)の一部を形成する方法のプロセスフロー図を示す。図5の方法の様々な状態に対応する半導体構造の一部の等角図である。 [0016]理解を容易にするために、複数の図に共通する同一の要素を指し示すのに、可能な場合には、同一の参照番号を使用した。一実施形態の要素及びフィーチャは、さらなる記載がなくとも、他の実施形態に有益に組み込まれ得ることが想定される。図及び以下の説明では、X軸、Y軸、及びZ軸を含む直交座標系が使用される。図面中の矢印によって表される方向は、便宜上、正の方向であると仮定される。幾つかの実施形態で開示される要素は、具体的な記述がなくとも、他の実施形態で有益に利用され得ると想定される。 [0017]本明細書に記載された実施形態は、チップの裏面の延長領域(例えば、ドープされたシリコン(Si)又はシリコンゲルマニウム(SiGe))を保護しながら、チップの裏面の層間誘電体(ILD)内に埋め込まれた金属コンタクトを形成する方法を提供する。シリコン(Si)ウエハを裏面から延長領域に選択的にパターニングすることは不可能であるため、シリコン(Si)ウエハのエッチング中に任意の損傷から延長領域を保護するために、延長保護層(例えば、シリコン(Si))が延長領域の上に形成される。 [0018]図1は、本開示の1つ又は複数の実施形態に係るマルチチャンバ処理システム100の概略上面図である。処理システム100は、概して、ファクトリインターフェース102、ロードロックチャンバ104、106、それぞれの移送ロボット112、114を有する移送チャンバ108、110、保持チャンバ116、118、及び処理チャンバ120、122、124、126、128、130を含む。本明細書で詳述するように、処理システム100内の基板は、処理システム100の外部の周囲環境(例えば、工場内に存在し得る大気周囲環境)に基板を曝露することなく、様々なチャンバ内で処理され、様々なチャンバ間で移送され得る。例えば、基板は、処理システム100内の基板に対して実行される様々なプロセスの間に、低圧又は真空環境を破壊することなく、低圧(例えば、約300Torr以下)又は真空環境において維持される、様々なチャンバ内で処理され、また、様々なチャンバ間で移送され得る。したがって、処理システム100は、基板の一部の処理のための統合的解決法を提供することができる。 [0019]本明細書で提供される教示に従って適切に修正され得る処理システムの例は、カリフォルニア州サンタクララにあるApplied Materials,Inc.から市販されているEndura(登録商標)、Producer(登録商標)又はCentura(登録商標)統合処理システム、又は他の適切な処理システムを含む。他の処理システム(他の製造業者によるものを含む)が、本明細書に記載の態様から利益を得るように適合され得ることが想定される。 [0020]図1の図示の例では、ファクトリインターフェース102は、基板の移送を容易にするために、ドッキングステーション132及びファクトリインターフェースロボット134を含む。ドッキングステーション132は、一又は複数の前方開口型統一ポッド(FOUP)136を受容するように適合される。幾つかの例では、各ファクトリインターフェースロボット134は、概して、ファクトリインターフェース102からロードロックチャンバ104、106に基板を移送するように適合されたそれぞれのファクトリインターフェースロボット134の一端に配置されたブレード138を含む。 [0021]ロードロックチャンバ104、106は、ファクトリインターフェース102に連結されたそれぞれのポート140、142と、移送チャンバ108に連結されたそれぞれのポート144、146とを有する。移送チャンバ108はさらに、保持チャンバ116、118に連結されたそれぞれのポート148、150と、処理チャンバ120、122に連結されたそれぞれのポート152、154とを有する。同様に、移送チャンバ110は、保持チャンバ116、118に連結されたそれぞれのポート156、158と、処理チャンバ124、126、128、130に連結されたそれぞれのポート160、162、164、166とを有する。ポート144、146、148、150、152、154、156、158、160、162、164、166は、例えば、移送ロボット112、114によって基板を通過させ、それぞれのチャンバ間にガスが通過するのを防止するためにそれぞれのチャンバ間を密閉するためのスリットバルブを有するスリットバルブ開口部であり得る。概して、いずれのポートも基板を移送するために開いている。それ以外の場合、ポートは閉じられる。 [0022]ロードロックチャンバ