(57)【要約】  半導体デバイスは、複数の第１のソース／ドレインと、第１のソース／ドレインの上に形成される複数の第１のソース／ドレイン（Ｓ／Ｄ）コンタクトとを含む。デバイスは、複数の第１の誘電体キャップも含む。複数の第１の誘電体キャップの各々は、それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトの上に配置されて、それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトの上部部分及び側部部分の少なくとも一部を覆う。このデバイスは、階段状構成を形成するように複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの上に互い違いに配置される複数の第２のソース／ドレイン及び複数の第２のＳ／Ｄコンタクトも含む。複数の第２の誘電体キャップが複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの上に形成される。複数の第２の誘電体キャップの各々は、それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトの上に配置されて、それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトの上部部分及び側部部分の少なくとも一部を覆う。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイスであって、
複数の第１のソース／ドレイン（Ｓ／Ｄ）コンタクト及び複数の第１のソース／ドレインであって、前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの各々は、それぞれの第１のソース／ドレインの上に形成され、且つ上部部分、底部部分及び側部部分を有するバー形状を有し、それにより、前記底部部分は、前記それぞれの第１のソース／ドレインを覆う、複数の第１のソース／ドレイン（Ｓ／Ｄ）コンタクト及び複数の第１のソース／ドレインと、
前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの上に形成される複数の第１の誘電体キャップであって、前記複数の第１の誘電体キャップの各々は、それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトの上に配置されて、前記それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分及び前記側部部分の少なくとも一部を覆う、複数の第１の誘電体キャップと、
前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの上に配置される複数の第２のＳ／Ｄコンタクト及び複数の第２のソース／ドレインであって、前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの各々は、それぞれの第２のＳ／Ｄの上に形成され、且つ上部部分、底部部分及び側部部分を有するバー形状を有し、それにより、前記底部部分は、前記それぞれの第２のソース／ドレインを覆い、前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトは、前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの上に互い違いに配置されて階段状構成を形成する、複数の第２のＳ／Ｄコンタクト及び複数の第２のソース／ドレインと、
前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの上に形成される複数の第２の誘電体キャップであって、前記複数の第２の誘電体キャップの各々は、それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトの上に配置されて、前記それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分及び前記側部部分の少なくとも一部を覆う、複数の第２の誘電体キャップと
を含む半導体デバイス。
【請求項２】
前記第１の誘電体キャップは、前記第１のＳ／Ｄコンタクトの前記側部部分を完全に覆う、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項３】
前記第２の誘電体キャップは、前記第２のＳ／Ｄコンタクトの前記側部部分を完全に覆う、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項４】
前記第１の誘電体キャップは、前記第１のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分上に配置される底部層と、前記第１のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分及び前記側部部分を覆うように前記底部層上に形成される上部層とを含む、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項５】
前記第２の誘電体キャップは、前記第２のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分上に配置される底部層と、前記第２のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分及び前記側部部分を覆うように前記底部層上に形成される上部層とを含む、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項６】
基板に埋め込まれ、且つ階段状構成を形成するように前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの下に配置される複数のパワーレールを更に含み、
前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの少なくとも１つは、第１のビア・トゥ・レール構造を通して前記複数のパワーレールの第１のパワーレールに接続され、及び
前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの少なくとも１つは、第２のビア・トゥ・レール構造を通して前記複数のパワーレールの第２のパワーレールに接続される、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項７】
前記複数のパワーレールの上に形成される複数の第３の誘電体キャップであって、前記複数の第３の誘電体キャップの各々は、それぞれのパワーレールの上に形成され、前記第１のビア・トゥ・レール構造は、前記第３の誘電体キャップを通過し、前記第２のビア・トゥ・レール構造は、前記第３の誘電体キャップを通過する、複数の第３の誘電体キャップ
を更に含む、請求項６に記載の半導体デバイス。
【請求項８】
複数のビア・トゥ・ドレイン構造であって、前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクト及び前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトは、階段状であり、それにより、前記複数のビア・トゥ・ドレイン構造の少なくとも１つは、第１の誘電体キャップを通過して前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの１つに接続し、及び前記複数のビア・トゥ・ドレイン構造の少なくとも別の１つは、第２の誘電体キャップを通過して前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの１つに接続する、複数のビア・トゥ・ドレイン構造と、
複数の金属線であって、前記複数のビア・トゥ・ドレイン構造と電気的に結合される、複数の金属線と
を更に含む、請求項６に記載の半導体デバイス。
【請求項９】
前記複数の第１の誘電体キャップの各々は、前記それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトを、隣接する第１のＳ／Ｄコンタクト、隣接するビア・トゥ・ドレイン構造、隣接する第１のビア・トゥ・レール構造及び隣接する第２のビア・トゥ・レール構造の少なくとも１つから分離するように構成される、請求項８に記載の半導体デバイス。
【請求項１０】
前記複数の第２の誘電体キャップの各々は、前記それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトを、隣接する第２のＳ／Ｄコンタクト、隣接するビア・トゥ・ドレイン構造及び隣接する第２のビア・トゥ・レール構造の少なくとも１つから分離するように構成される、請求項８に記載の半導体デバイス。
【請求項１１】
パワーレールの長さ方向に沿って形成される第１のチャネル領域と、
前記パワーレールの前記長さ方向に沿って形成される第２のチャネル領域と、
複数のゲート構造と
を更に含み、
前記複数のゲート構造は、前記第１のチャネル領域及び前記第２のチャネル領域を取り囲み、
前記複数の第１のソース／ドレインは、前記第１のチャネル構造を取り囲み、
前記複数の第２のソース／ドレインは、前記第２のチャネル構造を取り囲み、
前記複数のゲート構造及び前記複数の第１のソース／ドレインは、複数の低Ｋスペーサーによって互いから離間され、且つ交互に配置され、及び
前記複数のゲート構造及び前記複数の第２のソース／ドレインは、前記複数の低Ｋスペーサーによって互いから離間され、且つ交互に配置される、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項１２】
半導体デバイスを製造するための方法であって、
半導体構造を形成するステップであって、前記半導体構造は、第１のチャネル構造、第２のチャネル構造及び基板内に埋め込まれた複数のパワーレールを含み、前記複数のパワーレールは、前記第１のチャネル構造の下に配置されて階段状構成を形成し、前記第２のチャネル構造は、前記第１のチャネル構造の上に形成され、前記第１及び第２のチャネル構造は、前記複数のパワーレールの長さ方向に沿って延びる、ステップと、
複数の第１のソース／ドレインを形成するステップであって、前記複数の第１のソース／ドレインは、前記第１のチャネル構造を取り囲み、且つ第１の誘電体層内に埋め込まれる、ステップと、
複数の第１のソース／ドレイン（Ｓ／Ｄ）コンタクトを形成するステップであって、前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの各々は、それぞれの第１のソース／ドレインの上に形成され、且つ上部部分、底部部分及び側部部分を有するバー形状を有し、それにより、前記底部部分は、前記それぞれの第１のソース／ドレインを覆う、ステップと、
前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの上に複数の第１の誘電体キャップを形成するステップであって、前記複数の第１の誘電体キャップの各々は、それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトの上に配置されて、前記それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分及び前記側部部分の少なくとも一部を覆う、ステップと、
複数の第２のソース／ドレインを形成するステップであって、前記複数の第２のソース／ドレインは、前記複数の第１のソース／ドレインの上に配置され、且つ前記第２のチャネル構造を取り囲み、且つ第２の誘電体層内に埋め込まれる、ステップと、
複数の第２のソース／ドレイン（Ｓ／Ｄ）コンタクトを形成するステップであって、前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの各々は、それぞれの第２のソース／ドレインの上に形成され、且つ上部部分、底部部分及び側部部分を有するバー形状を有し、それにより、前記底部部分は、前記それぞれの第２のソース／ドレインを覆い、前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトは、前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの上に互い違いに配置されて階段状構成を形成する、ステップと、
前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの上に複数の第２の誘電体キャップを形成するステップであって、前記複数の第２の誘電体キャップの各々は、それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトの上に配置されて、前記それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分及び前記側部部分の少なくとも一部を覆う、ステップと
を含む方法。
【請求項１３】
前記複数の第１のソース／ドレイン（Ｓ／Ｄ）コンタクトを形成するステップは、
前記第１の誘電体層内に複数の第１のデュアルダマシン開口部を形成して、前記複数の第１のソース／ドレイン及び前記複数のパワーレールの少なくとも１つを露出させるステップと、
前記第１のデュアルダマシン開口部内の前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクト及び少なくとも第１のビア・トゥ・レール構造を形成するステップであって、前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの各々は、それぞれの第１のソース／ドレインの上に形成され、且つ上部部分、底部部分及び側部部分を有するバー形状を有し、それにより、前記底部部分は、前記それぞれの第１のソース／ドレインを覆い、前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの少なくとも１つは、前記第１のビア・トゥ・レール構造を通して複数のパワーレールの１つに接続される、ステップと
を更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの上に前記複数の第１の誘電体キャップを形成するステップは、
前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分の上に複数の底部誘電体層を形成するステップであって、前記複数の底部誘電体層の各々は、それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分上に配置される、ステップと、
前記複数のデュアルダマシン開口部を第３の誘電体層で充填するステップと、
前記第１の誘電体層及び前記第３の誘電体層をくぼませて、前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分及び側部部分を露出させるステップと、
前記複数の底部誘電体層の上に複数の上部誘電体層を形成するステップであって、前記複数の上部誘電体層の各々は、それぞれの底部層の上に配置されて、前記それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分及び前記側部部分を覆う、ステップと
を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記複数の第２のソース／ドレイン（Ｓ／Ｄ）コンタクトを形成するステップは、
前記第２の誘電体層内に複数の第２のデュアルダマシン開口部を形成して、前記複数の第２のソース／ドレイン及び前記複数のパワーレールの少なくとも１つを露出させるステップと、
前記第２のデュアルダマシン開口部内の前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクト及び少なくとも第２のビア・トゥ・レール構造を形成するステップであって、前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの各々は、それぞれの第２のソース／ドレインの上に形成され、且つ上部部分、底部部分及び側部部分を有するバー形状を有し、それにより、前記底部部分は、前記それぞれの第２のソース／ドレインを覆い、前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの少なくとも１つは、前記第２のビア・トゥ・レール構造を通して複数のパワーレールの１つに接続される、ステップと
を更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの上に前記複数の第２の誘電体キャップを形成するステップは、
前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分の上に複数の底部誘電体層を形成するステップであって、前記複数の底部誘電体層の各々は、それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分上に配置される、ステップと、
前記第２の誘電体層をくぼませて、前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの前記側部部分を露出させるステップと、
前記複数の底部誘電体層の上に複数の上部誘電体層を形成するステップであって、前記複数の上部誘電体層の各々は、それぞれの底部層の上に配置されて、前記それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分及び前記側部部分を覆う、ステップと
を更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
複数のゲート構造を形成するステップを更に含み、
前記複数のゲート構造は、前記第１のチャネル領域及び前記第２のチャネル領域を取り囲み、
前記複数のゲート構造及び前記複数の第１のソース／ドレインは、複数の低Ｋスペーサーによって互いから離間され、且つ交互に配置され、及び
前記複数のゲート構造及び前記複数の第２のソース／ドレインは、前記複数の低Ｋスペーサーによって互いから離間され、且つ交互に配置される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
半導体デバイスであって、
基板と、
前記基板内に埋め込まれた複数のパワーレールと、
階段状構成を形成するように前記複数のパワーレールの上に形成される複数の第１のソース／ドレインと、
前記複数の第１のソース／ドレインの上に形成される複数の第１のソース／ドレイン（Ｓ／Ｄ）コンタクトであって、前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの各々は、それぞれの第１のソース／ドレインの上に形成され、且つ上部部分、底部部分及び側部部分を有するバー形状を有し、それにより、前記底部部分は、前記それぞれの第１のソース／ドレインを覆う、複数の第１のソース／ドレイン（Ｓ／Ｄ）コンタクトと、
前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの上に形成される複数の第１の誘電体キャップであって、前記複数の第１の誘電体キャップの各々は、それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトの上に配置されて、前記それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトを、隣接する第１のＳ／Ｄコンタクト、隣接するビア・トゥ・ドレイン構造、隣接する第１のビア・トゥ・レール構造及び隣接する第２のビア・トゥ・レール構造の少なくとも１つから分離するように、前記それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分及び前記側部部分の少なくとも一部を覆う、複数の第１の誘電体キャップと、
階段状構成を形成するように前記複数の第１のソース／ドレインの上に形成される複数の第２のソース／ドレインと、
前記複数の第２のソース／ドレインの上に形成される複数の第２のソース／ドレイン（Ｓ／Ｄ）コンタクトであって、前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの各々は、それぞれの第２のソース／ドレインの上に形成され、且つ上部部分、底部部分及び側部部分を有するバー形状を有し、それにより、前記底部部分は、前記それぞれの第２のソース／ドレインを覆い、前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトは、前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの上に互い違いに配置されて階段状構成を形成する、複数の第２のソース／ドレイン（Ｓ／Ｄ）コンタクトと、
前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの上に形成される複数の第２の誘電体キャップであって、前記複数の第２の誘電体キャップの各々は、それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトの上に配置されて、前記それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトを、隣接する第２のＳ／Ｄコンタクト、隣接するビア・トゥ・ドレイン構造及び隣接する第２のビア・トゥ・レール構造の少なくとも１つから分離するように、前記それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分及び前記側部部分の少なくとも一部を覆う、複数の第２の誘電体キャップと
を含み、
前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの少なくとも１つは、第１のビア・トゥ・レール構造を通して前記複数のパワーレールの第１のパワーレールに接続され、及び前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの少なくとも１つは、第２のビア・トゥ・レール構造を通して前記複数のパワーレールの第２のパワーレールに接続される、半導体デバイス。
【請求項１９】
複数のビア・トゥ・ドレイン構造であって、前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクト及び前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトは、階段状であり、それにより、前記複数のビア・トゥ・ドレイン構造の少なくとも１つは、前記第１の誘電体キャップを通過して前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの１つに接続し、及び前記複数のビア・トゥ・ドレイン構造の少なくとも別の１つは、前記第２の誘電体キャップを通過して前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの１つに接続する、複数のビア・トゥ・ドレイン構造と、
複数の金属線であって、前記複数のビア・トゥ・ドレイン構造と電気的に結合される、複数の金属線と
を更に含む、請求項１８に記載の半導体デバイス。
【請求項２０】
前記パワーレールの長さ方向に沿って形成される第１のチャネル領域と、
前記パワーレールの前記長さ方向に沿って形成される第２のチャネル領域と、
複数のゲート構造と
を更に含み、
前記複数のゲート構造は、前記第１のチャネル領域及び前記第２のチャネル領域を取り囲み、
前記複数の第１のソース／ドレインは、前記第１のチャネル構造を取り囲み、
前記複数の第２のソース／ドレインは、前記第２のチャネル構造を取り囲み、
前記複数のゲート構造及び前記複数の第１のソース／ドレインは、複数の低Ｋスペーサーによって互いから離間され、且つ交互に配置され、及び
前記複数のゲート構造及び前記複数の第２のソース／ドレインは、前記複数の低Ｋスペーサーによって互いから離間され、且つ交互に配置される、請求項１８に記載の半導体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年３月１９日に出願された米国仮特許出願第６２／６４５，１０２号明細書の利益を主張するものであり、この仮特許出願の内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、所与の基板又はウェハ上での材料のパターン形成、堆積及び除去のためのシステム及びプロセスを含む半導体微細加工に関する。
【背景技術】
【０００３】
本開示は、集積回路並びに集積回路のためのトランジスタ及びトランジスタ部品などの半導体デバイスを製造する方法に関する。（特に微小スケールでの）半導体デバイスの製造では、様々な製造プロセスが実行され、成膜堆積、エッチングマスク生成、パターン形成、材料のエッチング及び除去並びにドーピング処理などを繰り返し実施して基板上に所望の半導体デバイス素子を形成する。歴史的に、微細加工により、トランジスタは、１つの平面内に作成され、その上に配線／メタライゼーションが形成され、従って、トランジスタは、２次元（２Ｄ）回路又は２Ｄ製作として特徴付けられている。微細化の取り組みにより、２Ｄ回路内の単位面積当たりのトランジスタ数は、大幅に増加したものの、微細化が１桁のナノメートルの半導体デバイス製造ノードに入るにつれて、微細化の取り組みは、より大きい課題に直面している。半導体デバイス製造業者は、トランジスタが互いの上に積層される３次元（３Ｄ）半導体デバイスに対する要望を表明してきた。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示で公開する技術は、３次元論理デバイス内に多層（階段状）ソース／ドレインコンタクトを生成するための自己整合技術を提供することにより、３Ｄ半導体回路の製造を促進する。
【０００５】
本明細書に記載するような様々な製造ステップの順序は、明確にするために提示されるものであることに留意されたい。一般に、これらのステップは、任意の適切な順序で実行できる。加えて、本明細書における様々な特徴、技術、構成などのそれぞれは、本開示の異なる箇所で考察され得るが、それらの概念のそれぞれは、互いに独立して又は互いと組み合わせて実行され得ることが意図されている。従って、本開示は、多くの異なる態様で具現化及び検討することができる。
【０００６】
この要約のセクションは、本開示又は特許請求される本発明の全ての実施形態及び／又は付加的に新規な態様を指定するものではないことが理解されるべきである。代わりに、この要約は、異なる実施形態及び従来の技術に対する新規性の対応する点の予備的な考察のみを提供する。本開示及び実施形態の更なる詳細及び／又は可能性のある観点は、以下で更に考察するように、詳細な説明のセクション及び本開示の対応する図に向けられるべきである。
【０００７】
本開示は、相補型電界効果トランジスタ（ＣＦＥＴ）デバイスを組み込んでおり、このＣＦＥＴデバイスでは、ＮＭＯＳ又はＰＭＯＳソース及びドレイン電極／コンタクトの一部又は全部は、ＣＦＥＴ設計において互いに垂直に積層される。個々のＮＭＯＳ及びＰＭＯＳソース及びドレイン（Ｓ／Ｄ）電極（コンタクト）は、互いに対して互い違いになっているか又は階段状であり、それにより、ＮＭＯＳ  Ｓ／Ｄコンタクト又はＰＭＯＳ  Ｓ／Ｄコンタクトのいずれかへのアクセスは、ＢＥＯＬ内のルーティングトラック（即ちルーティング金属線）の一部によって可能である。ＮＭＯＳ及びＰＭＯＳ  Ｓ／Ｄ電極（コンタクト）のそのような互い違いの又は階段状の構成を導入することにより、ＢＥＯＬ内の共通のルーティングトラックへのアクセスをもたらすことができる。従って、上側金属層から接続する任意のビア・トゥ・ドレインは、上側又は下側Ｓ／Ｄ電極（コンタクト）のいずれかにアクセスすることができる。
【０００８】
本開示は、ビア・トゥ・ドレイン構造と層状のＳ／Ｄコンタクト（即ち疲れたＮＭＯＳ  Ｓ／Ｄコンタクト及びＰＭＯＳ  Ｓ／Ｄコンタクト）との間に自己整合接続を生成する方法を含む。この方法は、ビア・トゥ・ドレイン構造が他の層状のＳ／Ｄコンタクトのいずれかを意図せず短絡させることを防止する。物理的なセル高さの制限、積層された上側及び下側のＳ／Ｄコンタクトの互い違いの性質並びに下側Ｓ／Ｄコンタクトの限られた接触面積のため、ＢＥＯＬ金属線とターゲットＳ／Ｄコンタクトとの間を接続するビア・トゥ・ドレイン構造は、隣接する層状のＳ／Ｄコンタクトと容易に短絡する可能性がある。本開示は、ビア・トゥ・ソース構造をターゲットＳ／Ｄコンタクトに自己整合させるように導く新規の構造を提供する。
【０００９】
本開示では、２つの層状のＳ／Ｄコンタクトが例として示される。しかしながら、所与の標準セル内の層状のＳ／Ｄコンタクトの数は、３つ以上であり得る。例えば、６Ｔ  ＳＲＡＭ標準セルの場合、３つの積層されたＳ／Ｄ電極が導入される。本明細書で使用される「標準セル」とは、「従来の」と均等ではなく、所与の論理機能を提供するデバイス及び相互接続の群又はユニットを指すことに留意されたい。従って、本明細書で開示する標準セルは、新規である。
【００１０】
本開示の一態様によれば、半導体デバイスが提供される。半導体デバイスは、複数の第１のソース／ドレイン（Ｓ／Ｄ）コンタクト及び複数の第１のソース／ドレインを含む。複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの各々は、それぞれの第１のソース／ドレインの上に形成され、且つ上部部分、底部部分及び側部部分を有するバー形状を有し、それにより、底部部分は、それぞれの第１のソース／ドレインを覆う。この半導体デバイスは、複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの上に形成される複数の第１の誘電体キャップも含む。複数の第１の誘電体キャップの各々は、それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトの上に配置されて、それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトの上部部分及び側部部分の少なくとも一部を覆う。
【００１１】
開示するデバイスでは、複数の第２のＳ／Ｄコンタクト及び複数の第２のソース／ドレインは、階段状構成を形成するように複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの上に配置される。複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの各々は、それぞれの第２のＳ／Ｄの上に形成され、且つ上部部分、底部部分及び側部部分を有するバー形状を有し、それにより、底部部分は、それぞれの第２のソース／ドレインを覆う。このデバイスは、複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの上に形成される複数の第２の誘電体キャップを更に含む。複数の第２の誘電体キャップの各々は、それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトの上に配置されて、それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトの上部部分及び側部部分の少なくとも一部を覆う。
【００１２】
一部の実施形態で、第１の誘電体キャップは、第１のＳ／Ｄコンタクトの側部部分を完全に覆い得る。同様に、第２の誘電体キャップは、第２のＳ／Ｄコンタクトの側部部分を完全に覆い得る。
【００１３】
一部の実施形態では、第１の誘電体キャップは、第１のＳ／Ｄコンタクトの上部部分上に配置される底部層と、第１のＳ／Ｄコンタクトの上部部分及び側部部分を覆うように底部層上に形成される上部層とを含む。一部の実施形態では、第２の誘電体キャップは、第２のＳ／Ｄコンタクトの上部部分上に配置される底部層と、第２のＳ／Ｄコンタクトの上部部分及び側部部分を覆うように底部層上に形成される上部層とを含む。
【００１４】
この半導体デバイスは、基板に埋め込まれ、且つ階段状構成を形成するように複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの下に配置される複数のパワーレールを含む。一部の実施形態では、複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの少なくとも１つは、第１のビア・トゥ・レール構造を通して複数のパワーレールの第１のパワーレールに接続され、及び複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの少なくとも１つは、第２のビア・トゥ・レール構造を通して複数のパワーレールの第２のパワーレールに接続される。
【００１５】
この半導体デバイスは、複数のパワーレールの上に形成される複数の第３の誘電体キャップも含む。複数の第３の誘電体キャップの各々は、それぞれのパワーレールの上に形成される。従って、第１のビア・トゥ・レール構造は、第３の誘電体キャップを通過し、及び第２のビア・トゥ・レール構造は、第３の誘電体キャップを通過する。
【００１６】
この半導体デバイスは、複数のビア・トゥ・ドレイン構造を更に含む。一部の実施形態では、複数の第１のＳ／Ｄコンタクト及び複数の第２のＳ／Ｄコンタクトは、階段状であり、それにより、複数のビア・トゥ・ドレイン構造の少なくとも１つは、第１の誘電体キャップを通過して複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの１つに接続し、及び複数のビア・トゥ・ドレイン構造の少なくとも別の１つは、第２の誘電体キャップを通過して複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの１つに接続する。この半導体デバイスは、複数の金属線も有する。複数の金属線は、複数のビア・トゥ・ドレイン構造と電気的に結合される。
【００１７】
一部の実施形態では、複数の第１の誘電体キャップの各々は、それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトを、隣接する第１のＳ／Ｄコンタクト、隣接するビア・トゥ・ドレイン構造、隣接する第１のビア・トゥ・レール構造及び隣接する第２のビア・トゥ・レール構造の少なくとも１つから分離するように構成される。一部の実施形態では、複数の第２の誘電体キャップの各々は、それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトを、隣接する第２のＳ／Ｄコンタクト、隣接するビア・トゥ・ドレイン構造及び隣接する第２のビア・トゥ・レール構造の少なくとも１つから分離するように構成される。
【００１８】
この半導体デバイスは、パワーレールの長さ方向に沿って形成される第１のチャネル領域と、パワーレールの長さ方向に沿って形成される第２のチャネル領域と、複数のゲート構造とを更に含む。一部の実施形態では、複数のゲート構造は、第１のチャネル領域及び第２のチャネル領域を取り囲む。更に、複数の第１のソース／ドレインは、第１のチャネル構造を取り囲み、及び複数の第２のソース／ドレインは、第２のチャネル構造を取り囲む。複数のゲート構造及び複数の第１のソース／ドレインは、複数の低Ｋスペーサーによって互いから離間され、且つ交互に配置され、及び複数のゲート構造及び複数の第２のソース／ドレインは、複数の低Ｋスペーサーによって互いから離間され、且つ交互に配置される。
【００１９】
本開示の別の態様によれば、半導体デバイスを製造するための方法が提供される。開示する方法では、半導体構造が形成される。半導体構造は、第１のチャネル構造、第２のチャネル構造及び基板に埋め込まれている複数のパワーレールを含む。複数のパワーレールは、第１のチャネル構造の下に配置されて階段状構成を形成し、及び第２のチャネル構造は、第１のチャネル構造の上に形成される。第１及び第２のチャネル構造は、複数のパワーレールの長さ方向に沿って延びる。
【００２０】
その後、複数の第１のソース／ドレインは、第１のチャネル構造を取り囲むように形成され、且つ第１の誘電体層内に埋め込まれる。更に、複数の第１のソース／ドレイン（Ｓ／Ｄ）コンタクトは、この複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの各々がそれぞれの第１のソース／ドレインの上に形成されるように形成される。複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの各々は、上部部分、底部部分及び側部部分を有するバー形状を有し、それにより、底部部分は、それぞれの第１のソース／ドレインを覆う。
【００２１】
開示する方法では、複数の第１の誘電体キャップは、複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの上に形成される。複数の第１の誘電体キャップの各々は、それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトの上に配置されて、それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトの上部部分及び側部部分の少なくとも一部を覆う。更に、複数の第２のソース／ドレインが形成される。複数の第２のソース／ドレインは、複数の第１のソース／ドレインの上に配置され、第２のチャネル構造を取り囲み、且つ第２の誘電体層内に埋め込まれる。
【００２２】
その後、複数の第２のソース／ドレイン（Ｓ／Ｄ）コンタクトは、この複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの各々がそれぞれの第２のソース／ドレインの上に配置されるように形成される。複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの各々は、上部部分、底部部分及び側部部分を有するバー形状を有し、それにより、底部部分は、それぞれの第２のソース／ドレインを覆う。複数の第２のＳ／Ｄコンタクトは、階段状構成を形成するように複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの上に互い違いに配置される。
【００２３】
更に、複数の第２の誘電体キャップは、複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの上に形成される。複数の第２の誘電体キャップの各々は、それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトの上に配置されて、それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトの上部部分及び側部部分の少なくとも一部を覆う。
【００２４】
更に別の実施形態では、半導体デバイスが提供される。半導体デバイスは、基板、基板内に埋め込まれた複数のパワーレール及び複数のパワーレールの上に形成される複数の第１のソース／ドレインを含む。開示するデバイスでは、複数の第１のソース／ドレイン（Ｓ／Ｄ）コンタクトは、複数の第１のソース／ドレインの上に形成される。複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの各々は、それぞれの第１のソース／ドレインの上に形成され、且つ上部部分、底部部分及び側部部分を有するバー形状を有し、それにより、底部部分は、それぞれの第１のソース／ドレインを覆う。
【００２５】
この半導体デバイスは、複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの上に形成される複数の第１の誘電体キャップも含む。複数の第１の誘電体キャップの各々は、それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトの上に配置されて、それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトを、隣接する第１のＳ／Ｄコンタクト、隣接するビア・トゥ・ドレイン構造、隣接する第１のビア・トゥ・レール構造及び隣接する第２のビア・トゥ・レール構造の少なくとも１つから分離するように、それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトの上部部分及び側部部分の少なくとも一部を覆う。
【００２６】
開示する半導体デバイスでは、複数の第２のソース／ドレインは、階段状構成を形成するように複数の第１のソース／ドレインの上に形成される。更に、複数の第２のソース／ドレイン（Ｓ／Ｄ）コンタクトは、複数の第２のソース／ドレインの上に形成される。複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの各々は、それぞれの第２のソース／ドレインの上に形成され、且つ上部部分、底部部分及び側部部分を有するバー形状を有し、それにより、底部部分は、それぞれの第２のソース／ドレインを覆う。
【００２７】
この半導体デバイスは、複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの上に形成される複数の第２の誘電体キャップを更に含む。複数の第２の誘電体キャップの各々は、それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトの上に配置されて、それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトを、隣接する第２のＳ／Ｄコンタクト、隣接するビア・トゥ・ドレイン構造及び隣接する第２のビア・トゥ・レール構造の少なくとも１つから分離するように、それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトの上部部分及び側部部分の少なくとも一部を覆う。
【００２８】
開示するデバイスでは、複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの少なくとも１つは、第１のビア・トゥ・レール構造を通して複数のパワーレールの第１のパワーレールに接続され、及び複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの少なくとも１つは、第２のビア・トゥ・レール構造を通して複数のパワーレールの第２のパワーレールに接続される。
【００２９】
関連する例と比べて、開示する半導体デバイスは、幾つかの利点を得る。第１に、ＮＭＯＳ  Ｓ／Ｄコンタクト、ＰＭＯＳ  Ｓ／Ｄコンタクト及びパワーレールを階段状構成に互い違いに配置することにより、半導体デバイスの総面積を低減しながら、ＢＯＥＬのルーティングトラック（金属線）へのアクセスを提供することができる。第２に、Ｓ／Ｄコンタクトの側部部分（側面）に誘電体キャップを導入することにより、選択的エッチングの確立を通して、製造中、ターゲットＳ／Ｄコンタクト又はターゲットパワーレールの上にビア・トゥ・ドレイン構造又はビア・トゥ・レール構造の自己整合パターンを実現することができ、Ｓ／Ｄコンタクトの側部部分に配置された誘電体キャップは、Ｓ／Ｄコンタクトの位置を定めるために使用される誘電体層に対して異なるエッチング選択性を有し、並びに金属ゲートの上の誘電体キャップ及び低ｋゲートスペーサーに対してエッチング選択性を有することができる。第３に、Ｓ／Ｄコンタクトの上部部分及び側部部分上に導入された誘電体キャップは、Ｓ／Ｄコンタクトと、隣接するコンタクトとの間、又はＳ／Ｄコンタクトと、隣接するビア・トゥ・ドレイン構造との間、又はＳ／Ｄコンタクトと、隣接するビア・トゥ・レール構造との間の寄生容量を効果的に減らすことができる。
【００３０】
上記の段落は、全般的な序文として提供されており、添付の特許請求の範囲を限定することを意図されていない。記載する実施形態は、更なる利点と共に、添付図面に関連して解釈される以下の詳細な説明を参照することによって最もよく理解される。
【００３１】
本開示の態様は、添付の図面と共に読まれると、以下の詳細な説明から最もよく理解される。業界の標準的な慣行に従い、様々な特徴が縮尺通りに描かれていないことに留意されたい。実際に、様々な特徴の寸法は、説明を明確にするために任意に拡大又は縮小される場合がある。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１Ａ】幾つかの実施形態による、階段状構成の半導体デバイスの概略図である。
【図１Ｂ】幾つかの実施形態による、階段状構成の半導体デバイスの別の概略図である。
【図２Ａ】幾つかの実施形態による、３Ｄ  ＣＦＥＴデバイスの断面図である。
【図２Ｂ】幾つかの実施形態による、３Ｄ  ＣＦＥＴデバイスの別の断面図である。
【図３】幾つかの実施形態による、関連する３Ｄ  ＣＦＥＴデバイスの断面図である。
【図４Ａ】幾つかの実施形態による、関連する３Ｄ  ＣＦＥＴデバイスの拡大断面図である。
【図４Ｂ】幾つかの実施形態による、関連する３Ｄ  ＣＦＥＴデバイスの別の拡大断面図である。
【図５Ａ】幾つかの実施形態による、３Ｄ  ＣＦＥＴデバイスの拡大断面図である。
【図５Ｂ】幾つかの実施形態による、３Ｄ  ＣＦＥＴデバイスの別の拡大断面図である。
【図６Ａ】幾つかの実施形態による、３Ｄ  ＣＦＥＴデバイスの概略回路図である。
【図６Ｂ】幾つかの実施形態による、３Ｄ  ＣＦＥＴデバイスの概略レイアウト図である。
【図７Ａ−７Ｃ】幾つかの実施形態による、３Ｄ  ＣＦＥＴデバイスを製造する様々な中間ステップの断面図である。
【図８Ａ−８Ｃ】幾つかの実施形態による、３Ｄ  ＣＦＥＴデバイスを製造する様々な中間ステップの断面図である。
【図９Ａ−９Ｃ】幾つかの実施形態による、３Ｄ  ＣＦＥＴデバイスを製造する様々な中間ステップの断面図である。
【図１０Ａ−１０Ｃ】幾つかの実施形態による、３Ｄ  ＣＦＥＴデバイスを製造する様々な中間ステップの断面図である。
【図１１Ａ−１１Ｃ】幾つかの実施形態による、３Ｄ  ＣＦＥＴデバイスを製造する様々な中間ステップの断面図である。
【図１２Ａ−１２Ｃ】幾つかの実施形態による、３Ｄ  ＣＦＥＴデバイスを製造する様々な中間ステップの断面図である。
【図１３Ａ−１３Ｃ】幾つかの実施形態による、３Ｄ  ＣＦＥＴデバイスを製造する様々な中間ステップの断面図である。
【図１４Ａ−１４Ｃ】幾つかの実施形態による、３Ｄ  ＣＦＥＴデバイスを製造する様々な中間ステップの断面図である。
【図１５Ａ−１５Ｃ】幾つかの実施形態による、３Ｄ  ＣＦＥＴデバイスを製造する様々な中間ステップの断面図である。
【図１６Ａ−１６Ｃ】幾つかの実施形態による、３Ｄ  ＣＦＥＴデバイスを製造する様々な中間ステップの断面図である。
【図１７Ａ−１７Ｃ】幾つかの実施形態による、３Ｄ  ＣＦＥＴデバイスを製造する様々な中間ステップの断面図である。
【図１８Ａ−１８Ｃ】幾つかの実施形態による、３Ｄ  ＣＦＥＴデバイスを製造する様々な中間ステップの断面図である。
【図１９】幾つかの実施形態による、３Ｄ  ＣＦＥＴデバイスを製造するためのプロセスのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下の本開示は、提供される主題の異なる特徴を実装するための多くの異なる実施形態又は実施例を提供する。本開示を単純にするために、構成要素及び配置の特定の例について以下に説明する。当然のことながら、これらは、単なる例に過ぎず、限定することを意図するものではない。加えて、本開示は、様々な例において参照番号及び／又は文字を繰り返し得る。この繰り返しは、単純化及び明確化を目的とするものであり、それ自体、考察された様々な実施形態及び／又は構成間の関係を決定付けるものではない。
【００３４】
更に、本明細書では、「下」、「下方」、「より下」、「上方」、「より上」などの空間的に相対的な用語を、説明を簡単にするために使用して、図に示すような別の要素又は特徴に対する１つの要素又は特徴の関係を説明し得る。空間的に相対的な用語は、図示の向きに加えて、使用中又は動作中の装置の様々な向きを包含することを意図する。装置は、他に方向付けられ（９０度又は他の方向に回転され）、本明細書で使用される空間的に相対的な記述子もそれに応じて解釈され得る。
【００３５】
本明細書の全体を通して「一実施形態」又は「実施形態」に言及することは、その実施形態に関して記載する特定の特徴、構造、材料又は特性が少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味するが、それらが全ての実施形態にあることを示さない。従って、本明細書の様々な箇所で「一実施形態では」という語句が登場することは、必ずしも同じ実施形態に言及しているわけではない。更に、特定の特徴、構造、材料又は特性は、１つ以上の実施形態において任意の適切な様式で組み合わされ得る。
【００３６】
本開示は、相補型ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）デバイスなどの３Ｄデバイス内の回路設計及び対応する製造方法を含む。相補型ＦＥＴデバイス（ＣＦＥＴ）は、３次元的に積層された論理標準セルであり、このセルでは、ＮＭＯＳ又はＰＭＯＳのいずれかがその補完物の上に配置される。そのような構造により、論理セルをそれ自体の中に「折り重ねる」ことにより、論理標準セルの面積縮小及びルーティング混雑の改善が可能になる。
【００３７】
相補型ＦＥＴは、ＮＭＯＳ  Ｓ／Ｄ、ＰＭＯＳ  Ｓ／Ｄ及びゲートを横方向の構成から積層型の構成に分布させることにより、面積縮小の利点をもたらす。相補型ＦＥＴ論理標準セルの別の可能な利点は、共通のルーティング線からの下側の又は上側のＳ／Ｄコンタクトのいずれかへのアクセスを可能にするために、Ｓ／Ｄコンタクトを互い違いに又は階段状に配置できることである。そのような階段状構成は、ｎＦＥＴからｐＦＥＴへの交差を生成するために必要になる追加のメタライゼーションに取って代わるものであり、なぜなら、階段状構成は、デバイス内に実装できるからである。
【００３８】
図１Ａ及び図１Ｂは、階段状構成の半導体デバイスの概略図である。図１Ａは、ＣＦＥＴデバイス内の下側及び上側の電極（又はＳ／Ｄコンタクト）の両方と、金属層（即ちＭ０）との階段状接続を表すことができる。図１Ｂは、ＣＦＥＴデバイス内の下側及び上側の電極（又はＳ／Ｄコンタクト）の両方と、金属層（即ちＭ０）との階段状接続の別の表現を提供する。図１Ａ及び図１Ｂの実施形態では、下側電極は、ＮＭＯＳソース／ドレインの上に形成されるＮＭＯＳ  Ｓ／Ｄコンタクトであり得、上部電極は、ＰＭＯＳソース／ドレイン上に配置されるＰＭＯＳ  Ｓ／Ｄコンタクトであり得る。ＣＦＥＴデバイスの利点の１つは、ＣＦＥＴデバイス内でコンタクトが互いに対して互い違いに配置される態様に基づいて、任意の外側の金属トラック（即ち素子Ａ、Ｂ又はＣ）がＮＭＯＳ又はＰＭＯＳ  Ｓ／Ｄコンタクトのいずれかと接触できることである。内部ビア・トゥ・ドレイン構造（即ちＶＤ（下側）又はＶＤ（上側））の各々は、それぞれのターゲットＳ／Ｄコンタクトのみへ接続することが好ましく、何らかのパターンの誤配置は、ＶＤ（下側）が上側のＳ／Ｄ電極と接触することにつながり得る。
【００３９】
上側及び下側のＳ／Ｄドレインコンタクト（又は電極）の互い違いの性質により、ＣＦＥＴデバイスの内部ルーティング性質が可能になり、なぜなら、金属ルーティング線（即ち図１ではＭ０）は、ＮＭＯＳ又はＰＭＯＳ  Ｓ／Ｄコンタクトのいずれかに接続できるからである。ＣＦＥＴデバイスと比較すると、ＦＩＮＦＥＴデバイスなどの関連例では、標準セル内にＮＭＯＳとＰＭＯＳを接続するために追加の金属層が必要になり得る。従って、上側及び下側のＳ／Ｄドレインコンタクトの互い違いの性質により、金属の密集が更に低減される。
【００４０】
しかしながら、Ｓ／Ｄコンタクトの互い違いの構成は、金属ルーティングトラック（又はルーティング線）と上側及び下側のＳ／Ｄコンタクトとの間に正確なビア・トゥ・ドレイン（ＶＤ）接続を生成するという課題をもたらす。金属ルーティングトラックと下側Ｓ／Ｄコンタクトとの間の位置合わせ不良により、上側Ｓ／Ｄコンタクトと意図せず接続し得、それにより、設計通りにＮＭＯＳ  Ｓ／Ｄに接続する代わりにＰＭＯＳ  Ｓ／Ｄに接続し得る。部分的な位置合わせ不良であっても、著しい副次的影響が出ることがあり得る。例えば、図１に示すように、図１のＶＤ（上側）などのビア・トゥ・ドレイン構造が上側Ｓ／Ｄ電極に接続するように設計されていても、このビア・トゥ・ドレイン構造が上側Ｓ／Ｄ電極と部分的にのみ接触していると、上側コンタクトの側壁に沿って更に下に進み、下側Ｓ／Ｄ電極と別の部分的な接触を形成する。その結果、そのような位置合わせ不良により、ＣＦＥＴデバイス内にインバーターが形成されることになる。
【００４１】
３次元ＣＦＥＴデバイスは、ＮＭＯＳ及びＰＭＯＳの活性領域の垂直積層によるサイズ低減という利点だけでなく、垂直積層構成を通して実現することができるルーティング上の利点も得る。ルーティング上の利点により、対応するデバイスのルーティングトラック（金属線）の著しい削減をもたらすことができる。更に、開示する３Ｄ  ＣＦＥＴデバイスでは、埋め込み型パワーレール構造が提供され、複数のパワーレール（即ち図１のＶＳＳ及びＶＤＤ）が基板内に埋め込まれ、ＮＭＯＳ及びＰＭＯＳ活性領域の下に配置される（パワーレールを埋める）。埋め込み型パワーレール構造は、更なる利点をもたらすことができる。従来の微細加工技術によれば、パワーレールは、ＮＭＯＳ及びＰＭＯＳ活性領域の上に配置され、ＢＥＯＬ（配線工程）内の著しい空間を占有し得る。パワーレールがＣＦＥＴデバイスのＢＥＯＬ内に配置されると、エラーの可能性が高くなることが予期される。そのような構成は、主に３トラック又は４トラックのセル高さを有し、これは、ルーティングトラックと、意図する（又はターゲットとする）Ｓ／Ｄ電極との間に接続を形成する際の適切な位置合わせのために非常に僅かなマージンのみがあることを意味する。
【００４２】
例えば、ＢＥＯＬルーティングトラックを１２ｎｍのハーフピッチ前後に縮小することができる、所与のファウンドリーＮ５デバイス（即ち５ｎｍ論理デバイス）の場合、電気的短絡を防止するために、ビア・トゥ・ドレイン構造と、隣接するＳ／Ｄコンタクトとの間及び隣接する標準セルからのＳ／Ｄコンタクト間に最小の間隔が必要である。最小の距離は、電気的制約によって決定され得、同様に数ナノメートルほどに小さくすることができる。Ｎ５デバイスのそのような寸法を使用することは、ＢＥＯＬ内の金属ルーティング線（即ち図１のＭ０）とＳ／Ｄコンタクト（即ち図１の上側電極、下側電極）の１つとの間の接触を形成するように意図された１２ｎｍのビア・トゥ・ドレイン構造の場合、それらのＳ／ＤコンタクトがＢＥＯＬへの最大の可能なアクセスポイントを形成しているのであれば、３ｎｍ未満の縁部配置許容誤差が必要であることを意味する。オーバーレイ制御、ＣＤ均一性、ピッチウォーキング（ＢＥＯＬルーティングトラックが何らかの複数のパターニングプロセスによって定義される場合）など、現在のリソグラフィプロセスのプロセスばらつきを考慮に入れた場合、そのような３ｎｍの許容誤差は、ウェハ全体にわたって必要とされる数十億個の接続にわたって物理的に可能ではない。結果として、誤ったＳ／Ｄコンタクトに接続するビア・トゥ・ドレイン構造（即ち図１のＶＤ（上側）若しくはＶＤ（下側））又は複数の層状のＳ／Ｄコンタクトと意図せず接触するビア・トゥ・ドレイン構造のいずれかによって引き起こされる、デバイス製造の観点からの著しい歩留まりの低下が起こり得る。
【００４３】
従って、本明細書で特定するように、正しいソース及びドレインコンタクトへＢＥＯＬ金属ルーティングトラックを自己整合させる方法は、デバイスの作製を成功させるために必要である。この自己整合の方法には、ビア・トゥ・ドレイン構造を下方の正しい層状のＳ／Ｄコンタクトまで導く機能並びにＳ／Ｄコンタクトと金属ゲートキャップとの間及びＳ／Ｄコンタクトと低ｋゲートスペーサーとの間の追加の自己整合を提供する機能が含まれる。そのような課題を解決することに加えて、本開示は、自己整合統合フローの要素を組み込むことができる。そのようなフローは、ビア・トゥ・ドレイン構造と、隣接するＳ／Ｄコンタクトとの間又はビア・トゥ・ドレイン構造と、隣接するセルとの間に固定の又は控えめな距離を提供することができる。
【００４４】
図２Ａ及び図２Ｂは、３Ｄ  ＣＦＥＴデバイス１００の断面図である。図２Ａに示すように、デバイス１００は、複数の底部ソース／ドレイン１０２ａ〜１０２ｃ及び複数の上部ソース／ドレイン１０４ａ〜１０４ｃを含むことができる。底部ソース／ドレイン１０２及び上部ソース／ドレイン１０４は、プリメタル誘電体（ＰＭＤ）層１３２内に配置され、上部ソース／ドレイン１０４は、底部ソース／ドレイン１０２の上に互い違いに配置される。一実施形態では、底部ソース／ドレインは、ＮＭＯＳソース／ドレインであり得、上部ソース／ドレインは、ＰＭＯＳソース／ドレインであり得る。別の実施形態では、回路設計に基づいて、底部ソース／ドレインは、ＰＭＯＳソース／ドレインであり得、上部ソース／ドレインは、ＮＭＯＳソース／ドレインであり得る。デバイス１００は、複数の底部Ｓ／Ｄコンタクト１０６ａ〜１０６ｃ及び複数の上部Ｓ／Ｄコンタクト１０８ａ〜１０８ｃを含むことができる。複数の上部Ｓ／Ｄコンタクトは、階段状構成を形成するように複数の底部Ｓ／Ｄコンタクトの上に互い違いに配置される。上部Ｓ／Ｄコンタクト及び底部Ｓ／Ｄコンタクトは、タングステン、コバルト、銅、ルテニウム等から作製され得る。底部Ｓ／Ｄコンタクト１０６の各々は、それぞれの底部ソース／ドレイン１０２の上に形成され、且つ上部部分、底部部分及び側部部分（側面）を有することができ、それにより、底部部分は、それぞれの底部ソース／ドレイン１０２を覆う。例えば、図２Ａに示すように、底部Ｓ／Ｄコンタクト１０６ａは、底部Ｓ／Ｄ１０２ａの上に形成され、及び底部Ｓ／Ｄコンタクト１０６ａの底部部分は、底部Ｓ／Ｄ１０２ａを覆う。同様に、上部Ｓ／Ｄコンタクト１０８の各々は、それぞれの上部ソース／ドレイン１０４の上に形成され、且つ上部部分、底部部分及び側部部分（側面）を有することができ、それにより、底部部分は、それぞれの上部ソース／ドレインを覆う。
【００４５】
デバイス１００は、複数の底部Ｓ／Ｄコンタクト１０６ａ〜１０６ｃの上に形成される複数の底部誘電体キャップ１１０ａ〜１１０ｃを含むことができる。底部誘電体キャップの各々は、それぞれの底部Ｓ／Ｄコンタクトの上に配置されて、それぞれの底部Ｓ／Ｄコンタクトの上部部分及び側部部分の少なくとも一部を覆う。例えば、図２Ａに示すように、底部誘電体キャップ１１０ａは、底部Ｓ／Ｄコンタクト１０６ａの上に配置される。底部誘電体キャップ１１０ａは、底部Ｓ／Ｄコンタクト１０６ａの上部部分及び側部部分の少なくとも一部を覆う。デバイス１００は、複数の上部Ｓ／Ｄコンタクト１０８ａ〜１０８ｃの上に形成される複数の上部誘電体キャップ１１２ａ〜１１２ｃも含むことができる。上部誘電体キャップの各々は、それぞれの上部Ｓ／Ｄコンタクトの上に配置されて、それぞれの上部Ｓ／Ｄコンタクトの上部部分及び側部部分の少なくとも一部を覆うことができる。例えば、図２Ａに示すように、上部誘電体キャップ１１２ａは、上部Ｓ／Ｄコンタクト１０８ａの上に配置される。上部誘電体キャップ１１２ａは、上部Ｓ／Ｄコンタクト１０８ａの上部部分及び側部部分の一部を覆う。
【００４６】
デバイス１００は、複数の底部Ｓ／Ｄコンタクトの下に形成され、且つ基板１０１内に埋め込まれた複数のパワーレール１１４ａ〜１１４ｄも含む。パワーレール１１４及び底部ソース／ドレイン１０２は、階段状構成で互い違いに配置することもできる。パワーレールは、図１Ａ〜図１Ｂに示したＶＤＤ又はＶＳＳであり得る。更に、複数のビア・トゥ・レール構造をデバイス１００内に含めることができる。例えば、２つのビア・トゥ・レール構造１１６ａ〜１１６ｂが図２Ａに示されている。ビア・トゥ・レール構造は、上部又は底部Ｓ／Ｄコンタクトとパワーレールとを接続するように構成される。例えば、図２Ａに示すように、ビア・トゥ・レール構造１１６ａは、上部Ｓ／Ｄコンタクト１０８ａとパワーレール１１４ｂとを接続する。ビア・トゥ・レール構造１１６ｂは、底部Ｓ／Ｄコンタクト１０６ｂとパワーレール１１４ｃとを接続する。デバイス１００は、パワーレール１１４の上に形成される複数のレール誘電体キャップ１２０ａ〜１２０ｃを含むことができる。図２Ａに示すように、レール誘電体キャップの各々は、それぞれのパワーレールの上に配置され得る。例えば、レール誘電体キャップ１２０ｂは、パワーレール１１４ｂの上に形成される。更に、図２Ａに示すように、ビア・トゥ・レール構造は、レール誘電体キャップを通過してパワーレールに接続することができる。
【００４７】
デバイス１００は、複数のビア・トゥ・ドレイン構造１１８ａ〜１１８ｃを含むことができる。ビア・トゥ・ドレイン構造は、底部又は上部Ｓ／Ｄコンタクトと初期金属層（即ち図１Ａ及び図１ＢのＭ０層）１２２ａ〜１２２ｃとを接続するように構成される。例えば、ビア・トゥ・ドレイン構造１１８ａは、底部Ｓ／Ｄコンタクト１０６ａと初期金属層１２２ａとを接続し、及びビア・トゥ・ドレイン構造１１８ｂは、上部Ｓ／Ｄコンタクト１０８ｂと初期金属層１２２ｂとを接続する。ビア・トゥ・ドレイン構造は、底部又は上部誘電体キャップを通過して底部又は上部Ｓ／Ｄコンタクトにそれぞれ接続できることに留意されたい。例えば、ビア・トゥ・ドレイン構造１１８ａは、底部誘電体キャップ１１０ａを通過して底部Ｓ／Ｄコンタクト１０６ａに接続することができる。
【００４８】
図２Ａに示すように、３Ｄ相補型ＦＥＴデバイス１００（ＣＦＥＴとも呼ばれる）のための、電極とも呼ばれる層状のＳ／Ｄコンタクト１０６及び１０８は、従来のＦＩＮＦＥＴデバイスのＳ／Ｄコンタクトと異なるバー形状の構造を有することができる。従来のＦＩＮＦＥＴデバイスのＳ／Ｄコンタクトは、従来の単一点のビアである。バー形状のＳ／Ｄコンタクトを使用すると、横方向に積層できるために有利である。互いに横方向に積層されたＮＭＯＳ及びＰＭＯＳ  Ｓ／Ｄコンタクトに基づいて、Ｓ／Ｄコンタクトは、金属トラック線（即ち１２２ａ〜１２２ｃ）からプルアップ若しくはプルダウンすることができるか、又はパワーレール（即ち１１４ｂ若しくは１１４Ｃ）に接続することができる。本明細書でのＣＦＥＴデバイス（又は他の３Ｄデバイス）内のパワーレールは、ＢＥＯＬ内に配置する（従来のＦＩＮＦＥＴ標準セル設計などと共に）ことができるか、又はパワーレールは、デバイスのバルクシリコン内に埋め込むことができ、それにより、トラック高さ低減縮小を通した大幅な面積縮小という利点をもたらすことができる。本明細書での所与の金属Ｓ／Ｄコンタクトは、対応する標準セル設計に更なる柔軟性をもたせるために、可能な限り多くの金属ルーティングトラックへの接続を提供することができる。本明細書での互い違いの構成により、層状になったコンタクトは、互いに対して複数の向きで互い違いになって、最も底部のＳ／Ｄ金属コンタクトに最大２ピンまでの接続を提供することができる。上述のように、本明細書で使用される「標準セル」とは、「従来の」と均等ではなく、所与の論理機能を提供するデバイス及び相互接続の群又はユニットを指す。従って、本明細書で開示する標準セルは、新規である。
【００４９】
引き続き図２Ａを参照すると、ＮＭＯＳ及びＰＭＯＳ  Ｓ／Ｄコンタクトは、互いに対して互い違いになっているか又は階段状であり、それにより、ＮＭＯＳ  Ｓ／Ｄコンタクト又はＰＭＯＳ  Ｓ／Ｄコンタクトのいずれかへのアクセスは、ＢＥＯＬ内のルーティングトラック（即ちルーティング金属線）の一部によって可能である。ＮＭＯＳ及びＰＭＯＳ  Ｓ／Ｄ電極／コンタクトのそのような互い違いの又は階段状の構成を導入することにより、ＢＥＯＬ内の共通のルーティングトラックへのアクセスをもたらすことができる。従って、上側金属層から接続する任意のビア・トゥ・ドレインは、上側又は下側Ｓ／Ｄ電極／コンタクトのいずれかにアクセスすることができる。
【００５０】
開示するデバイス１００では、Ｓ／Ｄコンタクトの側部部分上に形成された誘電体キャップにより、Ｓ／Ｄコンタクトが、隣接する構成要素を短絡させることを効果的に防止することができる。例えば、底部Ｓ／Ｄコンタクト１０６ａの側部部分上に形成された底部誘電体キャップ１１０ａは、底部Ｓ／Ｄコンタクト１０６ａを隣接するビア・トゥ・レール構造１１６ａから分離することができる。同様に、上部Ｓ／Ｄコンタクト１０８ａの側部部分上に形成された上部誘電体キャップ１１２ａは、上部Ｓ／Ｄコンタクト１０８ａが、隣接するビア・トゥ・ドレイン構造１１８ａ又は隣接する上部Ｓ／Ｄコンタクト１０８ｂを短絡させることを防止することができる。
【００５１】
Ｓ／Ｄコンタクトの上部部分及び側部部分上に形成された誘電体キャップは、Ｓ／Ｄコンタクトと、隣接するコンタクトとの間、又はＳ／Ｄコンタクトと、隣接するビア・トゥ・ドレイン構造との間、又はＳ／Ｄコンタクトと、隣接するビア・トゥ・レール構造との間の寄生容量を更に効果的に減らすことができる。
【００５２】
図２Ｂは、異なる断面位置からのデバイス１００の別の断面図を示す。図２Ｂに示すように、デバイス１００は、底部チャネル領域１２４を含むことができる。底部チャネル領域１２４は、２つのナノシート１２４ａ及び１２４ｂを更に含むことができる。底部チャネル領域１２４は、パワーレール１１４の長さ方向に沿って形成され、複数の低ｋゲートスペーサー１２８を通して突き出ることができる。デバイス１００は、上部チャネル領域１２６も有することができる。上部チャネル領域１２６は、２つのナノシート１２６ａ及び１２６ｂを含むことができる。一実施形態では、底部チャネル領域は、ＮＭＯＳチャネル領域であり得、上部チャネル領域は、ＰＭＯＳチャネル領域であり得る。別の実施形態では、回路設計に従い、底部チャネル領域は、ＰＭＯＳチャネル領域であり得、上部チャネル領域は、ＮＭＯＳチャネル領域であり得る。一部の実施形態では、底部及び上部チャネル領域は、ナノワイヤ、ナノシート又はナノリングを含み得る。
【００５３】
引き続き図２Ｂを参照すると、デバイス１００は、複数のゲート構造１３０を有することができる。図２Ｂに示すように、複数のゲート構造１３０は、底部チャネル領域１２４及び上部チャネル領域１２６を取り囲むことができる。複数のゲート誘電体キャップ１３１が複数のゲート構造１３０の上に形成され、且つ２つの低ｋゲートスペーサー１２８間に配置され得る。図２Ｂでは、複数のＳ／Ｄ領域は、低ｋゲートスペーサー１２８間に形成され得る。Ｓ／Ｄ領域は、底部及び上部ソース／ドレイン１０２及び１０４を含み得る。Ｓ／Ｄ領域及びゲート構造１３０は、交互に配置され、且つ低ｋゲートスペーサー１２８によって互いから離間される。更に、Ｓ／Ｄ領域では、複数の底部ソース／ドレイン１０２ａが底部チャネル領域１２４を取り囲み、複数の上部ソース／ドレイン１０４ａが上部チャネル領域１２６を取り囲む。
【００５４】
図２Ａに示すように、複数のゲート構造１３０及び複数の底部ソース／ドレイン１０２ａは、複数の低ｋゲートスペーサー１２８によって互いから離間され、且つ交互に配置される。同様に、複数のゲート構造１３０及び複数の上部ソース／ドレイン１０４ａは、複数の低ｋゲートスペーサー１２８によって互いから離間され、且つ交互に配置される。
【００５５】
本開示では、自己整合は、エッチング選択性と、層状のＳ／Ｄコンタクトの各々の上に堆積されたフィルム又はキャップを含むフィルムマトリックスとを通して実現することができ、積層されたＳ／Ｄコンタクトの上に配置された誘電体キャップ（即ち図２Ａの１１０及び１１２）は、これらのＳ／Ｄコンタクトの位置を定めるのに使用されるプリメタル誘電体（即ち１３２）に対して異なるエッチング選択性を有し、並びに金属ゲート（即ちゲート構造１３０）の上のゲート誘電体キャップ（即ち１３１）及び低ｋゲートスペーサー（即ち１２８）に対して異なるエッチング選択性を有し得る。更に、エッチング選択キャップ（即ち１３４）を使用して、底部及び上部ソース／ドレイン並びに底部及び上部Ｓ／Ｄコンタクトを含むＳ／Ｄ領域、金属ゲートを覆っているゲート誘電体キャップ並びに低ｋゲートスペーサー間に初期エッチング選択性を提供して、初期ｃｏｎｔａｃｔ−ｏｖｅｒ−ａｃｔｉｖｅ−ｇａｔｅ（ＣＯＡＧ）自己整合ストラテジーを可能にすることができる。
【００５６】
本開示では、Ｓ／Ｄコンタクトの側部部分に沿って誘電体キャップを選択的に堆積させるために、Ｓ／Ｄ領域内のプリメタル誘電体（即ち１３２）をＳ／Ｄコンタクトのメタライゼーション後にくぼませて、Ｓ／Ｄコンタクトの側部部分を露出させることができ、その後、誘電体キャップをＳ／Ｄコンタクトの垂直な側面（側部部分）に沿って堆積させることができる。Ｓ／Ｄコンタクトの側部部分に沿って形成された誘電体キャップは、自己整合のための更なる手段を提供することができ、Ｓ／Ｄコンタクトと、隣接するビア・トゥ・ドレイン構造との間に適切な誘電体の離隔を提供することができる。
【００５７】
Ｓ／Ｄコンタクトの横方向の面（側部部分）に沿った誘電体の選択的な堆積により、プリメタル誘電体（ＰＭＤ）層１３２内に固定のチャネルを提供することができ、これは、Ｓ／Ｄ領域内の任意のビア・トゥ・ドレイン構造又はビア・トゥ・レール構造のパターン転写を導くことができる。Ｓ／Ｄコンタクトの横方向の面に沿った誘電体キャップの選択的な堆積により、選択的堆積／原子層堆積を通して、原子スケールの精度で固定の距離を提供することもできる。そのような距離により、ビア・トゥ・ドレイン構造若しくはビア・トゥ・レール構造が、隣接するＳ／Ｄコンタクトに意図せず近接することに関連した寄生容量又は電気的短絡を効果的に低減することができる。
【００５８】
一部の実施形態では、底部及び上部誘電体キャップは、Ｓ／Ｄコンタクトの上部部分上に配置される第１の層と、Ｓ／Ｄコンタクトの上部部分及び側部部分を覆うように第１の層の上に形成される第２の層とを含み得る。第１の層は、ＡｌＯなどの金属酸化物材料から作製され得る。第１の層は、ＳｉＯ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＯＣ、ＳＩＣＮ、ＳｉＯＣＮ、有機系材料等からも作製され得る。第１の層は、更に、タングステン、ルテニウム、コバルト、銅、金属含有ライナー材料（ＴａＮ、ＴｉＮ、Ｔａ及びＴｉなど）から作製される金属フィルムであり得る。第２の層は、ＳｉＯ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＯＣ、ＳＩＣＮ、ＳｉＯＣＮ、有機系材料等を含み得る。
【００５９】
本開示では、更なる自己整合を、エッチング選択キャップ（即ち１３４）、金属ゲートのゲート誘電体キャップ（即ち１３１）、低ｋゲートスペーサー（即ち１２８）及び積層されたＳ／Ｄコンタクトが配置される全般的なＳ／Ｄ領域で使用される誘電体材料（即ちＰＭＤ１３２）に基づいて実現することもできる。この更なる自己整合は、ナノファブリケーションを支援し、それにより、任意のビア・トゥ・ドレイン構造は、ゲート構造１３０に意図せず接触する代わりに、意図した（ターゲットとする）Ｓ／Ｄコンタクトのみと接触することができ、そうでなければ、ビア・トゥ・ドレイン構造のパターンがマスクパターンからＳ／Ｄ領域内のＰＭＤ１３２に転写される際及び／又はＳ／Ｄコンタクトの上の誘電体キャップのいずれかがナノファブリケーション中にビア・トゥ・ドレイン構造と接続するように開かれる際、低ｋゲートスペーサー１２８に何らかの損傷を引き起こし得る。
【００６０】
ソース及びドレインコンタクトの上に誘電体キャップを形成するために使用されるキャップ材料は、全てのＳ／Ｄコンタクトにわたって同じ材料であり得るか、又はより良好な自己整合をもたらすために、意図的に、異なるエッチング選択性を有する異なる誘電体材料のものであり得る。例えば、上述のように、誘電体キャップは、第１の層及び第２の層を含み得る。第１及び第２の層は、同じ材料から作製され得るか、又は異なる材料から作製され得る。誘電体キャップを任意選択的に使用して、金属ゲート（ゲート構造）の上のゲート誘電体キャップ／低ｋゲートスペーサーとＳ／Ｄコンタクトとの間の何らかの初期自己整合を提供する場合、材料の選択は、Ｓ／Ｄコンタクトの上に使用される誘電体キャップと類似のものであるか、又はナノファブリケーションの自己整合能力を更に高めるために異なり得る。同様の材料選択の選択肢をエッチング選択キャップ（即ち１３４）に当てはめて、全般的な自己整合を高めることができる。
【００６１】
Ｓ／Ｄコンタクトの上の誘電体キャップは、複数の方法を通して形成することができる。一例では、選択的堆積を適用して、Ｓ／Ｄコンタクトの露出した上面（上部部分）上に直接的に誘電体キャップを堆積させることができる。例えば、東京エレクトロンは、銅、タングステン、コバルト、ルテニウム及びそれらの合金などの導電性材料の表面上に直接的に誘電体フィルムを選択的に堆積させるためのプロセスを把握している。別の例では、Ｓ／Ｄコンタクトの真上に配置される誘電体キャップは、底部充填プロセスに基づいて形成され得、このプロセスでは、リソグラフィ／エッチングプロセスの組み合わせによって形成された、開いているコンタクトトレンチ／ホール内における誘電体材料の堆積物は、コンタクトトレンチ／ホールの側壁に沿ってよりコンフォーマルな堆積物を有するが、コンタクトトレンチ／ホールの底部においてはるかに多くの充填物を有する。誘電体の底部充填後、コンタクトトレンチ／ホールの側壁に沿ったコンフォーマルな堆積物は、エッチングプロセスによって等方的に除去することができる。更に別の例では、誘電体キャップ材料でコンタクトトレンチ／ホール内を完全に充填することができ、その後、等方性又は異方性のエッチングプロセスを適用してキャップを所望の厚さまで後退させることができる。
【００６２】
一部の実施形態では、Ｓ／Ｄコンタクトの上に堆積された誘電体キャップは、覆い被さるＳ／Ｄ金属コンタクト間の定量的な誘電体分離としても機能することができる。そのようなプロセスは、上側Ｓ／Ｄコンタクトのトレンチパターンを形成する間、エッチング停止ポイントとして機能するように底部誘電体キャップを使用することを含み、従って互い違いのコンタクト間に定量化可能な分離マージンを確保することができる。
【００６３】
図３は、関連する３Ｄ  ＣＦＥＴデバイス２００の断面図である。３Ｄ  ＣＦＥＴデバイス１００と比較すると、ＣＦＥＴデバイス２００内に形成される誘電体キャップ２１０及び２１２は、ソース／ドレインコンタクト２０６及び２０８の上部部分のみを覆う。
【００６４】
上述のように、ＣＦＥＴデバイス２００の主な利点は、面積縮小の可能性である。ＦＩＮＦＥＴデバイスでは、ＦＩＮＦＥＴデバイス内の別々の場所に２つの活性領域が存在するように強制される。しかしながら、ＣＦＥＴデバイス２００では、相補的な積層により、２つの活性領域（即ち底部Ｓ／Ｄ２０２及び上部Ｓ／Ｄ２０４）を互いに積層することができる。第２の利点は、ＣＦＥＴデバイス２００のチャネル領域がナノワイヤ、ナノシート又はナノリングによって画定されるため、チップ・オーバー・チップ・スケーリングが可能であるということである。従って、チップ・オーバー・チップ・スケーリングは、著しく増加したスケーリングパスを提供する。第３の利点は、Ｓ／Ｄコンタクト（即ち２０６及び２０８）を互い違いに配置することができ、それにより、Ｓ／ＤコンタクトがＢＥＯＬ内の複数のルーティングトラックに接続することができ、それにより、従来のファウンドリーＮ７タイプのデバイスで使用される最大で６つのルーティングトラックを組み込むことから、３つ又は４つのルーティングトラック程の少なさにまで減らし、デバイスを小さくすることが可能になることである。
【００６５】
トラック高さに基づく面積縮小に関連した課題の１つは、ＣＦＥＴデバイス２００のソース及びドレイン領域内の空間の混雑である。デバイス１００と同様に、Ｓ／Ｄ領域は、低ｋゲートスペーサー間に配置される。単一のＮＭＯＳ及びＰＭＯＳ領域のみが互いに垂直に積層される単純なＣＦＥＴデバイスの場合でも、Ｖｄｄ／ＶｓｓパワーレールをそれぞれＮＭＯＳ  Ｓ／Ｄコンタクト及びＰＭＯＳ  Ｓ／Ｄコンタクトに接続するために、且つＮＭＯＳ及びＰＭＯＳ  Ｓ／ＤコンタクトをＢＥＯＬ内の相互接続金属層に接続するために、複数の接続が依然として必要になり得る。接続の経路及びＳ／Ｄコンタクトの寸法は、重要であり、且つこの経路及び寸法が望ましくない寄生容量を課さないように縮小する必要がある。更に、経路及び寸法は、デバイス内で過剰な抵抗を引き起こさないように十分に小さくする必要があり、また本明細書のＣＦＥＴデバイスによって提供されるセル高さの利点を達成するために互いから最小の距離だけ離れている。
【００６６】
図４Ａ〜図４Ｂは、Ｓ／Ｄ領域内のＣＦＥＴデバイス２００の拡大断面図である。図４Ａ及び図４Ｂは、２つの異なるＳ／Ｄ領域から得られる２つの断面を提供する。これらの断面は、ＣＦＥＴデバイス２００の３つの横に並んだＣＦＥＴ標準セルを含む。図４Ａ及び図４Ｂ内の各ラベルは、ＣＦＥＴデバイス２００内の２つの構成要素間の様々な配置離隔距離に対応する。例えば、図４Ａに示すように、Ｐは、ビア・トゥ・ドレイン構造と、隣接するビア・トゥ・ドレイン構造などの隣接する標準セルとの間の離隔距離である。Ｑは、上側層状Ｓ／Ｄコンタクト（即ちＰＭＯＳ  Ｓ／Ｄコンタクト）と、隣接する標準セル内の下側層状Ｓ／Ｄコンタクト（即ちＮＭＯＳ  Ｓ／Ｄコンタクト）に接続するビア・トゥ・ドレイン構造との間の離隔距離である。Ｒは、２つの隣接する標準セル内の２つの下側層状Ｓ／Ｄコンタクトの離隔距離である。Ｓは、上側及び下側の層状Ｓ／Ｄコンタクト間の配置である。図４Ｂでは、Ｔは、下側層状Ｓ／Ｄコンタクトと、上側Ｓ／Ｄコンタクトとターゲットの電源レールとを接続するビア・トゥ・レール構造などの内部「タップ」ビアとの間の離隔距離であり得る。離隔距離Ｔは、同じ標準セル内又は２つの隣接する標準セル間に形成され得る。Ｕは、２つの隣接する標準セル間の２つの上側層状Ｓ／Ｄコンタクト間の離隔距離である。
【００６７】
引き続き図４Ａ〜図４Ｂを参照すると、任意の２つの構成要素間の誤配置は、ＣＦＥＴデバイス２００内に意図しない接続を引き起こし得る。従って、ビア・トゥ・ドレイン構造とＳ／Ｄコンタクトとの間又はビア・トゥ・レール構造とパワーレールとの間の自己整合を提供する解決策が必要である。自己整合により、ビア・トゥ・ドレイン構造又はビア・トゥ・レール構造が、ターゲットではない構成要素と接続することを防止することができる。
【００６８】
図５Ａ〜図５Ｂは、Ｓ／Ｄ領域内のデバイス１００の拡大断面図である。図５Ａ〜図５Ｂは、図４Ａ〜図４Ｂと同様の断面を示すが、Ｓ／Ｄコンタクトの上面上にのみエッチング選択誘電体キャップを配置する代わりに、プリメタル誘電体（ＰＭＤ）層（即ち図２Ａの１３２）を、層状のＳ／Ｄコンタクトが金属化された後に僅かにくぼませて、Ｓ／Ｄコンタクトの横方向の面を露出させる。次いで、選択的堆積プロセスを使用して、Ｓ／Ｄコンタクトの上部及び側壁の両方に沿って誘電体キャップを形成することができる。図５Ａ〜図５Ｂの構造は、ＣＦＥＴデバイス１００又は他の３Ｄデバイスに自己整合機能を提供する。
【００６９】
図５Ａ〜図５Ｂは、ビア・トゥ・ドレイン構造又はビア・トゥ・レール構造が、ターゲットではない構成要素と接続することを防止することができる自己整合戦略を示す。第１に、Ｓ／Ｄコンタクトの上に形成される誘電体キャップは、ＰＭＤなどの隣接する誘電体フィルムと異なるフィルム組成及びエッチング選択性を含むことができる。異なるフィルム組成及びエッチング選択性は、デバイス１００のナノファブリケーション中、上側（上部）又は下側（底部）Ｓ／Ｄコンタクトのいずれかを開くのに役立ち得る。第２に、Ｓ／Ｄコンタクトの側部部分を覆う誘電体キャップを導入することにより、別の自己整合機能を実現することができる。上述のように、Ｓ／Ｄコンタクトの側部部分を覆う誘電体キャップは、Ｓ／Ｄ金属コンタクトのメタライゼーション後、Ｓ／Ｄ領域内のプリメタル誘電体（ＰＭＤ）層をくぼませることにより実装することができる。Ｓ／Ｄ領域内でのＰＭＤ層のくぼみにより、バー形状を有することができるＳ／Ｄコンタクトの側部部分を露出させることができる。その後、誘電体キャップをＳ／Ｄコンタクトの側部部分に沿って選択的に堆積させることができる。図５Ａ〜図５Ｂに示すように、Ｓ／Ｄコンタクトの側部部分に沿って形成された誘電体キャップは、「チャネル」を効果的に形成することができ、このチャネルでは、任意の接触していないＳ／Ｄコンタクトとの望ましくない接続を引き起こすことなく、ＰＭＤ層内にビア・トゥ・ドレイン構造又は内部ビア・トゥ・レール構造を形成することができる。更に、形成されたチャネルは、ビア・トゥ・ドレイン構造又はビア・トゥ・レール構造が、隣接するＳ／Ｄコンタクトに接続することを防止するための固定の距離を提供し、次いで、これは、デバイス１００内の寄生制御のためのマージンを提供する。
【００７０】
図６Ａは、デバイス１００の概略回路図であり得る。図６Ｂは、デバイス１００の対応する概略レイアウト図であり得る。図６Ａは、アンド・オア・インバーター（ＡＯＩ）回路３００を開示する。回路３００は、３つのＰＭＯＳトランジスタＰ１〜Ｐ３及び３つのＮＭＯＳトランジスタＮ１〜Ｎ３を含むことができる。図６Ａに示すように、Ｐ１のソース領域及びＰ２のソース領域は、共通のＶｄｄ電圧に接続され、Ｎ３のソース領域は、Ｖｓｓ電圧に接続されている。動作中、第１の入力電圧Ａ１がＰ１及びＮ２に印加され、第２の入力電圧Ａ１がＰ２及びＮ１に印加される。第３のゲート電圧ＢがＰ３及びＮ３に印加される。回路３００におけるＺＮは、出力電圧であり得る。図６Ｂは、回路３００の対応するレイアウト図であり、６１０〜６１６は、ＰＭＯＳ  Ｓ／Ｄコンタクトに対応し、６１８〜６２４は、ＮＭＯＳ  Ｓ／Ｄコンタクトに対応し、６２６〜６３０は、３つの入力信号が印加されるゲート構造に対応する。Ｖｓｓ及びＶｄｄパワーレールは、バルクシリコン中に埋め込むことができるため、デバイス１００は、３トラックセル高さとして機能することができる。図６Ａ及び図６Ｂは、デバイス１００の例示的な回路構造に過ぎないことに留意されたい。デバイス１００は、アプリケーション要件に基づいて、他の適切な回路構造を含み得る。
【００７１】
図７〜図１８は、３Ｄ  ＣＦＥＴデバイス１００を製造する様々な中間ステップの断面図である。簡単にするために、デバイス１００は、４トラックセル高さとして示すことができ、Ｓ／Ｄコンタクトと、ビア・トゥ・ドレイン構造と、ビア・トゥ・レール構造との間の全ての重要な離隔距離は、４トラックセル高さに基づいている。更に、底部チャネル領域は、３つの横並びのナノシート又はナノワイヤを含むことができる。また、上部チャネル領域も３つの横並びのナノシート又はナノワイヤを含むことができる。しかしながら、底部及び上部チャネル領域は、回路設計に基づいて、任意の数のナノシート又はナノワイヤを含むことができる。
【００７２】
図７〜図１８は、ＣＦＥＴデバイス１００を製造する例示的なプロセスフローを説明するに過ぎないことに留意されたい。この例示的なフローには、ビア・トゥ・ドレイン構造を通してＢＥＯＬルーティングトラックと層状のＳ／Ｄコンタクトとを接続する自己整合機能を組み込んだデバイス１００を製造する方法が含まれる。開示するプロセスフローでは、金属上誘電体選択堆積プロセスは、任意の特定の特徴部を封入するのに使用できる横方向に面した及び上部に面したスペーサー（又はキャップ）を設けることにより、実質的に任意の３次元デバイスの自己整合を可能にすることができる。本明細書の技術によって包含され且つ有効にされる多数の変形形態及び他の３Ｄデバイスがあることに留意されたい。
【００７３】
図７Ａに示すように、半導体構造７００を形成することができる。半導体構造７００は、複数の底部チャネル領域１２４、１２５及び１２７を含むことができる。底部チャネル構造の各々は、３つのナノシートを更に含むことができる。半導体構造７００は、底部チャネル構造の上に形成される複数の上部チャネル領域１２６、１３６及び１３８も含み、これらの上部チャネル構造の各々は、３つのナノシートを含む。図７Ａの実施形態では、底部チャネル構造は、ＮＭＯＳチャネル構造であり得、上部チャネル構造は、ＰＭＯＳチャネル構造である。ＮＭＯＳチャネル構造及びＰＭＯＳチャネル構造の両方は、Ｓｉ、ＳｉＧｅ又はＧｅから作製することができる。半導体構造７００は、複数の置換ゲート１４０を含む。複数の低ｋゲートスペーサー１２８が置換ゲート１４０の側壁に沿って形成される。置換ゲートは、将来的なステップにおいて、高ｋ／金属ゲートによって置き換えることができる。
【００７４】
引き続き図７Ａを参照すると、ＮＭＯＳ及びＰＭＯＳチャネル構造は、低ｋゲートスペーサー１２８及び置換ゲート１４０を通して突き出ることができる。半導体構造７００は、基板１０１に埋め込まれた複数のパワーレール１１４ａ〜１１４ｄを更に含む。複数のパワーレールをＮＭＯＳチャネル構造の下に配置して、ＮＭＯＳチャネル構造とパワーレールとの間に階段状構成を形成することができる。パワーレールをＶｄｄ又はＶｓｓ入力電圧と電気的に結合することができる。ＮＭＯＳ及びＰＭＯＳチャネル構造は、パワーレールの長さ方向に沿って延びる。半導体構造７００は、置換ゲートの上に複数の窒化物キャップ１４４を含むこともできる。複数の窒化物キャップ１４４の各々は、それぞれの置換ゲート１４０の上に配置することができる。
【００７５】
図７Ｂでは、第１のＰＭＤ層１３２ａは、半導体構造７００内の低ｋスペーサー間に形成されたギャップ１４２に底部充填されて、底部ＮＭＯＳチャネル構造を覆い、上部ＰＭＯＳチャネル構造を露出させることができる。一例では、第１のＰＭＤ層１３２ａ層は、ＳｉＯ、ＴＥＯＳ酸化物、ＳｉＨ４酸化物、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＵＳＧ、ＳＯＤ等から作製することができる。別の例では、第１のＰＭＤ層を、任意選択的にギャップ１４２を完全に充填するように堆積させ得る。ＣＭＰプロセスなどの後続の平坦化プロセスを適用して、第１のＰＭＤ層１３２ａを窒化物キャップ１４４まで平坦化し、次いでエッチングプロセスを適用して、底部ＮＭＯＳチャネル構造が第１のＰＭＤによって覆われ上部ＰＭＯＳチャネル構造が露出するように、第１のＰＭＤ層１３２ａを目標とする高さまで後退させることができる。一部の実施形態では、堆積／ＣＭＰ／凹部エッチングプロセスに比べて底部充填プロセスが好ましく、なぜなら、底部充填プロセスは、はるかに高い精度で実施できるからである。堆積／ＣＭＰ／凹部エッチングプロセスは、３つの異なるステップからばらつきを持ち込み得る。
【００７６】
図７Ｃでは、ＰＭＯＳシリコンナノシートのみが露出されると、ＰＭＯＳシリコンナノシートは、ＴＥＬ  ＣＥＲＴＡＳエッチングプロセス（気相エッチング）などのエッチングプロセスによってくぼませられ、その後、エッチング選択性窒化物フィルム１４６でキャップされ得る。別の例では、ＰＭＯＳシリコンナノシートは、従来の原子層堆積を使用することにより窒化物層で覆われ、その後、ＰＭＯＳチャネルに栓をする（キャップする）ために、スペーサーオープンエッチングを通してくぼませられ得る。
【００７７】
図８Ａでは、次いで第１のＰＭＤ層１３２ａを除去して、下側の（底部の）層状ＮＭＯＳナノ構造（即ちナノシート、ナノワイヤ）を露出させることができる。従って、複数のギャップ１４８を半導体構造７００内に形成することができる。図８Ｂでは、底部ナノシートが露出されると、エピタキシャル成長プロセスを通して、複数の底部ソース／ドレイン１０２ａ〜１０２ｃを形成することができる。底部ＮＭＯＳソース／ドレイン１０２ａ〜１０２ｃは、リンがドープされたシリコンから作製することができる。底部ＮＭＯＳソース及びドレインは、底部チャネル構造を取り囲み、且つ低ｋスペーサー間に配置することができる。一部の実施形態では、Ｔｉ層の後続の原子層堆積を実行して、ソース及びドレインの表面上にＴｉＳｉ層を形成し得る。半導体構造７００の残りの領域に残存するＴｉ層は、選択的エッチングプロセスを通してソース及びドレインの表面上にＴｉＳｉ層を形成した後に除去することができる。図８Ｃでは、第２のＰＭＤ層１３２ｂをギャップ１４８に充填し、ＣＭＰプロセスを通して平坦化することができ、窒化物キャップ１４４がＣＭＰプロセスの停止層として機能することができる。
【００７８】
図９及び図１０では、底部Ｓ／Ｄコンタクト及びビア・トゥ・レール構造を形成することができる。底部Ｓ／Ｄコンタクト及びビア・トゥ・レール構造を形成するために幾つかの方式を適用することができる。一例では、デュアルダマシン方式（構造）を使用することができ、この方式では、ＢＥＯＬ内の初期金属層（即ち図２Ａの１２２）の形成と同様に、底部Ｓ／Ｄコンタクトを形成することができる。デュアルダマシン構造は、バー形状のコンタクト及びビアを含むことができる。ビアは、埋め込まれたパワーレールと底部Ｓ／Ｄコンタクトとの間に接続を提供するためのビア・トゥ・レール構造として機能することができる。デュアルダマシン方式では、Ｓ／Ｄコンタクト開口部及びビア開口部を含むデュアルダマシン開口部を、エッチングプロセスを通してハードマスクスタックからＰＭＤ層にパターンを転写することによって形成することができる。デュアルダマシン開口部は、ＥＵＶ直接プリント、ＥＵＶ  ＬＥＬＥ（リソグラフィ／エッチング／リソグラフィ／エッチング）、スペーサー支援ＬＥＬＥ及び複数のパターニング（即ちＳＡＤＰ／ＳＡＱＰ（Ｓｅｌｆ−ａｌｉｇｎｅｄ  ｄｏｕｂｌｅ／ｑｕａｄ  ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ））などの複数のオプションの技術を通して、従来の方式又は自己整合ブロッキング方式を使用することにより形成することができる。
【００７９】
図９Ａに示すように、ＴｉＮ／ＴｉＯハードマスク層１５０及びＴＥＯＳ層１５２を含む第１のハードマスクスタックを形成し、パターン形成することができる。第１のハードマスクスタック上に形成されたパターンを使用して、Ｓ／Ｄコンタクト開口部を形成することができる。図９Ｂでは、スピンオンカーボン層１５４、ＳｉＯＮ層１５６及びフォトレジスト層１５８を含む第２のハードマスクスタックを第１のハードマスクスタック上に形成し、パターン形成することができる。第２のハードマスクスタック上に形成されたパターンを使用して、ビア・トゥ・レール開口部を形成することができる。図９Ｃでは、ドライエッチングプロセスなどの第１のエッチングプロセスを適用して、ビア・トゥ・レール開口部のパターンを第２のハードマスクから第２のＰＭＤ層１３２ｂに転写することができる。第１のエッチングプロセス後、第２のＰＭＤ層１３２ｂ内に複数のビア・トゥ・レール開口部１６０を形成することができる。一実施形態では、ビア・トゥ・レール開口部１６０は、パワーレールのレール誘電体キャップ１２０上で停止し得る。別の実施形態では、ビア・トゥ・レール開口部１６０は、パワーレールを露出させるように、パワーレールのレール誘電体キャップ１２０を通過し得る。
【００８０】
図１０Ａでは、第２のエッチングプロセスを適用して第１のハードマスクスタックのパターンをＰＭＤ層に転写して、複数のＳ／Ｄコンタクト開口部を形成することができる。第２のエッチングプロセスが完了すると、ＴＥＯＳ層１５２、スピンオンカーボン層１５４、ＳｉＯＮ層１５６及びフォトレジスト層１５８は、第２のエッチングプロセスによって消滅し得、ＴｉＮ／ＴｉＯハードマスク層１５０のみが残る。デュアルダマシン方式において示されるように、底部Ｓ／Ｄコンタクト開口部のパターンは、所与のハードマスク（即ち１５０、１５２）に記憶され得、このハードマスクは、その後、スピンオンカーボン材料（即ち１５４、１５６及び１５８）を用いて充填される。ビア・トゥ・レール開口部のパターンをこのスピンオンカーボン材料内に形成し、次いでＰＭＤ層に転写することができる。開示するデュアルダマシンプロセスは、ビア・トゥ・ドレイン構造と埋め込まれたパワーレールとの間の初期トップダウン自己整合をもたらす。ビア・トゥ・ドレイン構造と埋め込まれたパワーレールとの間の自己整合は、埋め込まれたパワーレールの表面上に直接的に堆積されたレール誘電体キャップ（即ち１２０）を通して実現することができ、レール誘電体キャップのエッチング選択性は、ＰＭＤ層の酸化物と比べて異なっている。
【００８１】
引き続き図１０Ａを参照すると、第２のＰＭＤ層１３２ｂの酸化物と、底部ＮＭＯＳソース及びドレイン１０２の表面上に形成されたＴｉＳｉ又はＴｉＳｉの上に堆積された任意のコンタクトエッチング停止層（ＣＥＳＬ）ライナーとの間に最大の選択性を提供するために、第２のエッチングプロセスは、直線の酸化物エッチングであり得、底部ＮＭＯＳソース及びドレイン１０２に到達すると、原子層又は準原子層エッチングがこれに続き得る。ビア・トゥ・レール開口部１６０は、第２のエッチングプロセスが完了すると、パワーレールのレール誘電体キャップ１２０を通過できることに留意されたい。
【００８２】
図１０Ｂでは、底部Ｓ／Ｄコンタクト開口部１６２及びビア・トゥ・レール開口部１６０は、コンタクト（導電性）材料を用いて底部充填され得る。コンタクト材料は、タングステン、コバルト、銅、ルテニウム等であり得る。コンタクト材料の選択は、後続のプロセスステップで導入することができる１つ又は複数の熱的プロセスに依存し得る。Ｓ／Ｄドーパントの活性化及び高ｋアニーリングなど、引き続いて導入される熱的プロセスにより、コンタクト材料の選択は、一般的にルテニウムなどの金属に限定される。一部の実施形態では、コンタクト材料が堆積される前にライナー材料を堆積させ得る。ライナー材料は、最適な充填機能をもたらすために例えばＴａＮであり得る。
【００８３】
引き続き図１０Ｂを参照すると、底部Ｓ／Ｄコンタクト開口部内に堆積した過剰なルテニウムをエッチング除去して、所望の厚さにすることができる。エッチング除去プロセスが完了すると、バー形状を有する底部ＮＭＯＳ  Ｓ／Ｄコンタクト１０６及び溝形状を有する１１６ｂなどのビア・トゥ・レール構造を形成することができる。ビア・トゥ・レール構造は、底部Ｓ／Ｄコンタクトと、ターゲットのパワーレールとを接続することができる。バー形状の底部ＮＭＯＳ  Ｓ／Ｄコンタクトは、上部部分（面）、底部部分（面）及び２つの側部部分（面）を有し得る。更に、底部ＮＭＯＳ  Ｓ／Ｄコンタクトの上面上に形成されたＴａＮライナーをエッチング除去プロセスによって除去することができる。従って、底部Ｓ／Ｄコンタクトの上部部分は、ライナー材料なしのルテニウムを含む。
【００８４】
図１０Ｃでは、底部ＮＭＯＳ  Ｓ／Ｄコンタクトの上部部分の上に底部誘電体キャップの第１の層１１０’を選択的に堆積させることができる。第１の層１１０’は、ＡｌＯなどの金属酸化物材料から作製され得る。第１の層は、ＳｉＯ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＯＣ、ＳＩＣＮ、ＳｉＯＣＮ、有機系材料等からも作製され得る。第１の層は、タングステン、ルテニウム、コバルト、銅、金属含有ライナー材料（ＴａＮ、ＴｉＮ、Ｔａ及びＴｉなど）から作製される金属フィルムであり得る。図１０Ｃの実施形態では、第１の層１１０’は、ＡｌＯであり、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセス、化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセス、拡散プロセス又は他の適切な堆積プロセスを通して形成することができる。別の実施形態では、第１の層１１０’は、充填／ＣＭＰ／凹部エッチング又は溝への直接的な底部充填などの他の手段によって堆積され得る。
【００８５】
図１１Ａでは、次いで底部Ｓ／Ｄコンタクト開口部１６２をＳｉＯなどの酸化物で充填し、完全な第２のＰＭＤ層１３２ｂを形成することができる。その後、第２のＰＭＤ層１３２ｂは、ＣＭＰプロセスを通して窒化物キャップ１４４まで下がって平坦化され得る。図１１Ｂでは、第２のＰＭＤ層１３２ｂは、第１の層１１０’を停止層として使用することにより、第３のエッチングプロセスを通して底部Ｓ／Ｄコンタクトの側部部分を露出させることができるように再度くぼませられ得る。一実施形態では、第３のエッチングプロセスは、第２のＰＭＤ層１３２ｂをくぼませ、底部Ｓ／Ｄコンタクトの側部部分に形成されたＴａＮライナーを露出させる。別の実施形態では、第３のエッチングプロセスは、底部Ｓ／Ｄコンタクトの側部部分からＴｉＮなどのライナー材料を更に除去し、ルテニウムなどのコンタクト材料を露出させることができる。図１１Ｃでは、底部誘電体キャップの第２の層１１０’’を第１の層１１０’の上に形成することができる。第２の層１１０’’は、底部Ｓ／Ｄコンタクトの側部部分を更に覆うことができる。第２の層は、ＳｉＯ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＯＣ、ＳＩＣＮ、ＳｉＯＣＮ、有機系材料等を含み得る。図１１Ｃに示すように、第２の層１１０’’が堆積されると、底部誘電体キャップ１１０が形成される。
【００８６】
図１２〜図１３は、上部Ｓ／Ｄコンタクト開口部及びビア・トゥ・レール開口部を含むデュアルダマシン開口部を形成するためのデュアルダマシン方式を提供する。上部Ｓ／Ｄコンタクト開口部及びビア・トゥ・レール開口部は、ハードマスクスタックのパターンをＰＭＤ層に転写することにより形成することができる。ハードマスクスタック内のパターンの形成及び転写は、（ａ）直接ＥＵＶ露光、（ｂ）ＥＵＶ  ＬＥＬＥ、（ｃ）スペーサー支援ＬＥＬＥ、（ｄ）直接ブロック／カット層又は統合自己整合ブロックプロセスを組み込んだＳＡＤＰ／ＳＡＱＰなどの複数のパターニングなどの様々な方法によって実施することができる。
【００８７】
図１２Ａに示すように、次いで、３つのナノシートを含む上部ＰＭＯＳチャネル領域を覆うエッチング選択性窒化物フィルム１４６を除去することができる。その後、ＳｉＧｅ：Ｂ上部ソース及びドレイン１０４をシリコンベースのナノシートからエピタキシャル成長させることができる。更に、ＴｉＳｉを選択的に形成するために、成長したＰＭＯＳソース及びドレインにＴｉの原子層堆積を適用することができる。半導体構造７００の残りの領域に残存するＴｉ層は、ＴｉＳｉの形成後に除去することができる。
【００８８】
図１２Ｂでは、第３のエッチングプロセスによって形成されたギャップ１６４を酸化物で充填して、ＰＭＤ層１３２を形成することができる。図１２Ｃでは、ＴｉＮ／ＴｉＯハードマスク層１６６及びＴＥＯＳ層１６８を含む第３のハードマスクスタックを形成し、パターン形成することができる。第３のハードマスクスタック上に形成されたパターンを使用して、上部Ｓ／Ｄコンタクト開口部を形成することができる。図１３Ａでは、スピンオンカーボン層１７０、ＳｉＯＮ層１７２及びフォトレジスト層１７４を含む第４のハードマスクスタックを第３のハードマスクスタック上に形成し、パターン形成することができる。第４のハードマスクスタック上に形成されたパターンを使用して、ビア・トゥ・レール開口部を形成することができる。図１３Ｂでは、ドライエッチングプロセスなどの第４のエッチングプロセスを適用して、ビア・トゥ・レール開口部のパターンを第４のハードマスクからＰＭＤ層１３２に転写することができる。第４のエッチングプロセス後、ＰＭＤ層内に複数のビア・トゥ・レール開口部１７６を形成することができる。一実施形態では、ビア・トゥ・レール開口部１７６は、パワーレールのレール誘電体キャップ１２０上で停止し得る。別の実施形態では、ビア・トゥ・レール開口部１７６は、パワーレールを露出させるように、パワーレールのレール誘電体キャップ１２０を通過し得る。
【００８９】
図１３Ｃでは、第５のエッチングプロセスを適用して第３のハードマスクスタックからＰＭＤ層１３２にパターンを転写して、複数の上部Ｓ／Ｄコンタクト開口部１７８を形成することができる。第５のエッチングプロセスが完了すると、ＴＥＯＳ層１６８、スピンオンカーボン層１７０、ＳｉＯＮ層１７２及びフォトレジスト層１７４は、第５のエッチングプロセスによって消滅し得、ＴｉＮ／ＴｉＯハードマスク層１６６のみが残る。
【００９０】
図１４Ａに示すように、上部Ｓ／Ｄコンタクト開口部１７８及びビア・トゥ・レール開口部１７６がＰＭＤ層１３２内に形成されると、上部Ｓ／Ｄコンタクト開口部１７８及びビア・トゥ・レール開口部１７６に金属層を堆積させることができる。一実施形態では、上部Ｓ／Ｄコンタクトの最終的な高さをよりよく制御し、且つビア・トゥ・レール開口部１７６を確実に完全に充填するために、ボトムアップ充填プロセスを適用し得る。Ｓ／Ｄコンタクトの最終的な高さのばらつきを制御し、更にステップの総数／費用／サイクル時間を減らしてプロセスをより経済的に有益なものにするために、底部充填プロセスの使用が有益であり得る。一実施形態では、金属層を堆積させる前に、ＴａＮなどのライナーを形成することができる。後に続いて等方性エッチングを適用して、上部Ｓ／Ｄコンタクト開口部の側壁に沿って形成された過剰な金属層を除去することができる。等方性エッチングが完了すると、上部ＰＭＯＳ  Ｓ／Ｄコンタクト１０８並びにビア・トゥ・レール構造１１６ａ及び１１６ｃが形成され得る。ビア・トゥ・レール構造は、上部Ｓ／Ｄコンタクトとターゲットのパワーレールを接続することができる。上部ＰＭＯＳ  Ｓ／Ｄコンタクト１０８は、上部部分、底部部分及び側部部分を有するバー形状を有することができる。等方性エッチングにより、上部ＰＭＯＳ  Ｓ／Ｄコンタクトの上部部分上に形成されたライナーを除去することもできる。
【００９１】
図１４Ｂでは、上部誘電体キャップ１１２の第１の層１１２’を上部Ｓ／Ｄコンタクトの上部部分上に選択的に堆積させることができる。別の例では、第１の層１１２’は、堆積／ＣＭＰ／凹部エッチングプロセスによって形成され得る。上部誘電体キャップ１１２の第１の層１１２’が所定の位置に配置されると、第１の層１１２’を停止層として使用することにより、第６のエッチングプロセスを通して上部Ｓ／Ｄコンタクトの側部部分を露出させることができるようにＰＭＤ層１３２を再度くぼませることができる。一実施形態では、第６のエッチングプロセスは、ＰＭＤ層をくぼませ、上部Ｓ／Ｄコンタクトの側部部分に形成されたＴａＮライナーを露出させる。別の実施形態では、第６のエッチングプロセスは、上部Ｓ／Ｄコンタクトの側部部分からＴａＮなどのライナー材料を更に除去し、ルテニウムなどの金属層を露出させることができる。一部の実施形態では、第６のエッチングプロセスは、上部Ｓ／Ｄコンタクトの最終的な深さをより高精度に規定するために、直接エッチングと、これに続く原子層エッチング又は準原子層エッチングとを含み得る。一部の実施形態では、第６のエッチングプロセスは、酸化物又は置換コンタクト材料の気相サイクリックエッチング（化学酸化物除去又は同様のプロセス）を組み込み得る。
【００９２】
図１５Ａでは、第２の層１１２’’を第１の層１１２’の上に形成することができる。第２の層は、上部Ｓ／Ｄコンタクトの側部部分を更に覆うことができる。第２の層は、ＳｉＯ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＯＣ、ＳＩＣＮ、ＳｉＯＣＮ、有機系材料等を含み得る。図１５Ａに示すように、第２の層１１２’’が堆積されると、上部誘電体キャップ１１２が形成される。
【００９３】
図１５Ｂでは、第６のエッチングプロセスによって形成されたギャップ１８０を酸化物で充填して、完全なＰＭＤ層１３２を形成することができる。一部の実施形態では、ＣＭＰプロセスなどの表面平坦化プロセスを適用して、窒化物キャップ１４４上の過剰な酸化物を除去し得る。図１５Ｃでは、ＣＭＰが終了すると、エッチング選択キャップ（即ち１３４）のための空間を作るために、ＰＭＤ層１３２を下方にくぼませ得る。一部の実施形態では、くぼませた後、ＰＭＤ層１３２の上面１３２’は、上部誘電体キャップ１１２の上方に配置され得る。エッチング選択キャップ（即ち１３４）は、エッチング選択グローバルＳ／Ｄ領域キャップとして機能することができ、これを適用して、ビア・トゥ・ドレイン構造とＳ／Ｄコンタクトとの間に自己整合をもたらすことができる。エッチング選択キャップは、ビア・トゥ・ドレイン構造が意図せず開いていること又は金属ゲートと短絡することを防止することができる。逆に、エッチング選択キャップは、ビア・トゥ・ゲート構造が意図せず開いていること又は層状Ｓ／Ｄコンタクトのいずれかと短絡することを防止することができる。
【００９４】
ＰＭＤ層１３２がエッチング選択キャップ１３４を堆積させるための空間を残してくぼませられると、置換ゲート１４０は、置換ゲートを除去すること及び高ｋ層に続いて金属ゲート層を堆積させることにより、高ｋ／金属ゲートに変換され得ることに留意されたい。
【００９５】
図１６Ａでは、ＰＭＤ層１３２のくぼんだ部分内にエッチング選択キャップ１３４を形成することができる。図１６Ｂでは、第１の酸化物層１８２及びハードマスク層１８４並びに第２の酸化物層１８６を含む第５のハードマスクスタックを形成し、パターン形成することができる。第５のハードマスクスタック上に形成されたパターンを使用して、初期金属層（即ちＭ０）開口部を形成することができる。図１６Ｂでは、スピンオンカーボン層１８８、ＳｉＯＮ層１９０及びフォトレジスト層１９２を含む第６のハードマスクスタックを第５のハードマスクスタック上に形成し、パターン形成することができる。第６のハードマスクスタック上に形成されたパターンを使用して、ビア・トゥ・ドレイン開口部を形成することができる。図１７Ａでは、ドライエッチングプロセスなどの第７のエッチングプロセスを適用して、ビア・トゥ・ドレイン開口部のパターンを第６のハードマスクから第１の酸化物層１８２に転写して、複数のビア・トゥ・ドレイン開口部１９４を形成することができる。ビア・トゥ・ドレイン開口部１９４は、エッチング選択キャップ１３４上で停止することができる。
【００９６】
図１７Ｂでは、スピンオンカーボン層１９６を第６のハードマスクスタックの表面上に堆積させることができる。スピンオンカーボン層１９６は、ビア・トゥ・ドレイン開口部１９４を充填することができる。更に、フォトリソグラフィプロセスを適用して、スピンオンカーボン層１９６上に複数のビアパターン１９７を形成することができる。その後、ビアパターン１９７は、エッチングプロセスを通して第１の酸化物層１８２に転写されて、複数のビア・トゥ・ドレイン開口部１９８を形成することができる。
【００９７】
図１７Ｃでは、スピンオンカーボン層１９６及び第６のハードマスクスタック（即ち１８８、１９０及び１９２）をエッチングプロセスによって除去することができ、また第８のエッチングプロセスを適用してビア・トゥ・ドレイン開口部１９４及び１９８を延ばすことができ、それにより、ビア・トゥ・ドレイン開口部１９４及び１９８は、エッチング選択キャップ１３４を通過することができる。一部の実施形態では、第８のエッチングプロセスが完了すると、第５のハードマスクスタック（即ち１８２、１８４及び１８６）のみが残る。
【００９８】
図１８Ａでは、第５のハードマスク内のパターンを下方のＰＭＤ層１３２に転写する第９のエッチングプロセスを適用することができる。第９のエッチングプロセス後、ビア・トゥ・ドレイン開口部１９４及び１９８は、ＰＭＤ層１３２中に更に延び、上部及び底部誘電体キャップで停止することができる。更に、第９のエッチングプロセス後、複数の初期金属層（即ちＭ０）開口部１９９を形成することができる。図１８Ｂでは、パンチプロセスを適用して、ビア・トゥ・ドレイン開口部１９４及び１９８を上部及び底部誘電体キャップを通過するように延ばすことができる。パンチプロセスが完了すると、第１の酸化物層１８２のみが残る。
【００９９】
図１８Ｃでは、タングステン又は銅などの金属層をビア・トゥ・ドレイン開口部１９４及び１９８並びに初期金属層開口部１９９内に形成することができる。後続の表面平坦化プロセスを適用して、過剰な金属層を除去することができる。表面平坦化プロセスが完了すると、デバイス１００と同一の半導体デバイスを形成することができる。
【０１００】
図１９は、３Ｄ  ＣＦＥＴデバイスを製造するためのプロセス１９００のフローチャートである。プロセス１９００は、ステップ１９０４で開始し、このステップでは半導体構造が形成される。半導体構造は、第１のチャネル構造、第２のチャネル構造及び複数のパワーレールを含むことができる。複数のパワーレールを第１のチャネル構造の下に配置して、階段状構成を形成することができる。第１のチャネル構造の上に第２のチャネル構造を形成することができる。第１及び第２のチャネル構造は、複数のパワーレールの長さ方向に沿って延びる。一部の実施形態では、ステップ１９０４は、図７Ａを参照して説明したように実施することができる。
【０１０１】
次いで、プロセス１９００は、ステップ１９０６に進み、このステップでは複数の第１のソース／ドレインを形成することができる。複数の第１のソース／ドレインは、第１のチャネル構造を取り囲むことができ、ＰＭＤ層などの第１の誘電体層内に埋め込まれ得る。一部の実施形態では、ステップ１９０６は、図７Ｂ〜図８Ｃを参照して説明したように実施することができる。
【０１０２】
プロセス１９００は、ステップ１９０８に進み、このステップでは複数の第１のソース／ドレイン（Ｓ／Ｄ）コンタクトを形成することができる。複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの各々は、それぞれの第１のソース／ドレインの上に形成され、且つ上部部分、底部部分及び側部部分を有するバー形状を有することができ、それにより、底部部分は、それぞれの第１のソース／ドレインを覆う。一部の実施形態では、ステップ１９０８は、図９Ａ〜図１０Ｂを参照して説明したように実施することができる。
【０１０３】
プロセス１９００のステップ１９１０では、複数の第１の誘電体キャップが複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの上に形成され得る。複数の第１の誘電体キャップの各々は、それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトの上に配置されて、それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトの上部部分及び側部部分の少なくとも一部を覆うことができる。一部の実施形態では、ステップ１９１０は、図１０Ｃ〜図１１Ｃを参照して説明したように実施することができる。
【０１０４】
次いで、プロセス１９００は、ステップ１９１２に進み、このステップでは複数の第２のソース／ドレインを形成することができ、第２のソース／ドレインの上に複数の第２のソース／ドレイン（Ｓ／Ｄ）コンタクトを形成することができる。複数の第２のソース／ドレインは、複数の第１のソース／ドレインの上に配置され、第２のチャネル構造を取り囲み、且つＰＭＤ層などの第２の誘電体層内に埋め込まれ得る。複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの各々は、それぞれの第２のソース／ドレインの上に形成され、且つ上部部分、底部部分及び側部部分を有するバー形状を有することができ、それにより、底部部分は、それぞれの第２のソース／ドレインを覆う。一部の実施形態では、ステップ１９１２は、図１２Ａ〜図１４Ａを参照して説明したように実施することができる。
【０１０５】
プロセス１９００は、ステップ１９１４に更に進み、このステップでは複数の第２の誘電体キャップを複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの上に形成することができる。複数の第２の誘電体キャップの各々は、それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトの上に配置されて、それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトの上部部分及び側部部分の少なくとも一部を覆うことができる。一部の実施形態では、ステップ１９１４は、図１４Ｂ〜図１５Ｂを参照して説明したように実施することができる。
【０１０６】
プロセス１９００は、初期金属層及び複数のビア・トゥ・ドレイン構造を形成するためのステップを更に含むことができる。一部の実施形態では、初期金属層及び複数のビア・トゥ・ドレイン構造を形成するステップは、図１５Ｃ〜図１８Ｃを参照して説明したように実施することができる。
【０１０７】
本開示では、Ｓ／Ｄコンタクトの側面に沿った側壁誘電体は、ビア・トゥ・ドレイン構造を誘導し、ビア・トゥ・ドレイン構造が下方の意図した（ターゲットの）層状Ｓ／Ｄコンタクトに転写される際、自己整合の追加の手段を提供する。各誘電体キャップが開かれ、接続が形成されると、全てのビア・トゥ・ドレイン構造及び初期金属層を同時に金属化することができる。プロセス１９００の例では、ビア・トゥ・ゲート構造を導入して、ゲート構造と初期金属層とを接続するのではなく、ゲート構造と第２の金属層とを接続することができる。ビア・トゥ・ゲート構造を初期金属層に接続することが必要である場合、スピンオン有機フィルムを使用したプラグプロセスを任意選択的に使用して、ビア・トゥ・ドレイン接続前又は後のいずれかでビア・トゥ・ゲート構造を実行することが可能である。
【０１０８】
プロセス１９００前、その間中及びその後に追加のステップを設けることができ、プロセス１９００の更なる実施形態のために、説明したステップの一部を置き換えるか、削除するか、又は異なる順序で実施することができることに留意されたい。後続のプロセスステップでは、半導体デバイス１００の上に様々な追加の相互接続構造（例えば、導電性ライン及び／又はビアを有するメタライゼーション層）が形成され得る。そのような相互接続構造は、半導体デバイス１００を他のコンタクト構造及び／又は能動デバイスと電気的に接続して、機能回路を形成する。パッシベーション層、入力／出力構造等などの更なるデバイス特徴部が形成されることもある。
【０１０９】
前述の説明では、処理システムの特定の形状及びそこで使用される様々な構成要素及びプロセスの説明など、特定の詳細を説明してきた。しかしながら、本明細書の技術は、これらの特定の詳細から逸脱する他の実施形態で実施することができ、そのような詳細は、説明のためのものであり、限定のためのものではないことを理解されたい。本明細書で開示される実施形態が添付の図面を参照して説明されてきた。同様に、説明の目的のため、詳細な理解を提供するために特定の番号、材料及び構成が示されてきた。それにもかかわらず、そのような特定の詳細なしに実施形態を実施することができる。実質的に同じ機能的構成を有する構成要素は、同様の参照記号によって示され、従って、任意の冗長な説明は、省略され得る。
【０１１０】
様々な実施形態の理解を支援するために、様々な技術が複数の個別の動作として説明されてきた。説明の順序は、これらの動作が必ず順序に依存することを意味すると解釈されるべきではない。実際に、これらの動作は、提示した順序で実行される必要はない。説明された動作は、説明された実施形態と異なる順序で実行され得る。追加の実施形態では、様々な追加の動作を実行することができ、且つ／又は説明した動作を省略することができる。
【０１１１】
本明細書で使用される「基板」又は「ターゲット基板」は、本発明に従って処理される物体を総称して指す。基板は、デバイス、特に半導体又は他の電子デバイスの任意の材料部分又は構造を含み得、例えば半導体ウェハ、レチクルなどのベース基板構造又は薄膜などのベース基板構造上若しくはそれに重なる層であり得る。従って、基板は、任意の特定のベース構造、下層又は上層、パターン付き又はパターンなしに限定されず、むしろ任意のそのような層若しくはベース構造並びに層及び／又はベース構造の任意の組み合わせを含むと考えられる。説明では、特定の種類の基板を参照している場合があるが、これは、説明のみを目的とするものである。
【０１１２】
また、当業者であれば、本発明の同じ目的をなおも達成しながら、上記で説明した技術の動作に対してなされる多くの変形形態が存在し得ることを理解するであろう。そのような変形形態は、本開示の範囲に包含されることが意図される。従って、本発明の実施形態の前述の説明は、限定することを意図したものではない。むしろ、本発明の実施形態に対する任意の限定は、以下の特許請求の範囲に提示される。
【図１Ａ】
2021524151.tif 000003
【図１Ｂ】
2021524151.tif 000004
【図２Ａ】
2021524151.tif 000005
【図２Ｂ】
2021524151.tif 000006
【図３】
2021524151.tif 000007
【図４Ａ】
2021524151.tif 000008
【図４Ｂ】
2021524151.tif 000009
【図５Ａ】
2021524151.tif 000010
【図５Ｂ】
2021524151.tif 000011
【図６Ａ】
2021524151.tif 000012
【図６Ｂ】
2021524151.tif 000013
【図７Ａ】
2021524151.tif 000014
【図７Ｂ】
2021524151.tif 000015
【図７Ｃ】
2021524151.tif 000016
【図８Ａ】
2021524151.tif 000017
【図８Ｂ】
2021524151.tif 000018
【図８Ｃ】
2021524151.tif 000019
【図９Ａ】
2021524151.tif 000020
【図９Ｂ】
2021524151.tif 000021
【図９Ｃ】
2021524151.tif 000022
【図１０Ａ】
2021524151.tif 000023
【図１０Ｂ】
2021524151.tif 000024
【図１０Ｃ】
2021524151.tif 000025
【図１１Ａ】
2021524151.tif 000026
【図１１Ｂ】
2021524151.tif 000027
【図１１Ｃ】
2021524151.tif 000028
【図１２Ａ】
2021524151.tif 000029
【図１２Ｂ】
2021524151.tif 000030
【図１２Ｃ】
2021524151.tif 000031
【図１３Ａ】
2021524151.tif 000032
【図１３Ｂ】
2021524151.tif 000033
【図１３Ｃ】
2021524151.tif 000034
【図１４Ａ】
2021524151.tif 000035
【図１４Ｂ】
2021524151.tif 000036
【図１４Ｃ】
2021524151.tif 000037
【図１５Ａ】
2021524151.tif 000038
【図１５Ｂ】
2021524151.tif 000039
【図１５Ｃ】
2021524151.tif 000040
【図１６Ａ】
2021524151.tif 000041
【図１６Ｂ】
2021524151.tif 000042
【図１６Ｃ】
2021524151.tif 000043
【図１７Ａ】
2021524151.tif 000044
【図１７Ｂ】
2021524151.tif 000045
【図１７Ｃ】
2021524151.tif 000046
【図１８Ａ】
2021524151.tif 000047
【図１８Ｂ】
2021524151.tif 000048
【図１８Ｃ】
2021524151.tif 000049
【図１９】
2021524151.tif 000050
【手続補正書】
【提出日】令和2年10月20日(2020.10.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイスであって、
複数の第１のソース／ドレイン（Ｓ／Ｄ）コンタクト及び複数の第１のソース／ドレインであって、前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの各々は、それぞれの第１のソース／ドレインの上に形成され、上部部分、底部部分及び側部部分を有するバー形状を有し、それにより、前記底部部分は、前記それぞれの第１のソース／ドレインを覆う、複数の第１のソース／ドレイン（Ｓ／Ｄ）コンタクト及び複数の第１のソース／ドレインと、
前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの上に形成された複数の第１の誘電体キャップであって、前記複数の第１の誘電体キャップの各々は、それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトの上に配置され、前記それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分及び前記側部部分の少なくとも一部を覆う、複数の第１の誘電体キャップと、
前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの上に配置された複数の第２のＳ／Ｄコンタクト及び複数の第２のソース／ドレインであって、前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの各々は、それぞれの第２のＳ／Ｄの上に形成され、上部部分、底部部分及び側部部分を有するバー形状を有し、それにより、前記底部部分は、前記それぞれの第２のソース／ドレインを覆い、前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトは、前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの上に互い違いに配置されて階段状構成を形成する、複数の第２のＳ／Ｄコンタクト及び複数の第２のソース／ドレインと、
前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの上に形成された複数の第２の誘電体キャップであって、前記複数の第２の誘電体キャップの各々は、それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトの上に配置され、前記それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分及び前記側部部分の少なくとも一部を覆う、複数の第２の誘電体キャップと、
を含む半導体デバイス。
【請求項２】
前記複数の第１の誘電体キャップの各々は、前記それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトの前記側部部分を完全に覆う、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項３】
前記複数の第２の誘電体キャップの各々は、前記それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトの前記側部部分を完全に覆う、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項４】
前記複数の第１の誘電体キャップの各々は、前記それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分上に配置された底部層と、前記それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分及び前記側部部分を覆うように前記底部層上に形成された上部層とを含む、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項５】
前記複数の第２の誘電体キャップの各々は、前記それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分上に配置された底部層と、前記それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分及び前記側部部分を覆うように前記底部層上に形成された上部層とを含む、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項６】
基板に埋め込まれ、階段状構成を形成するように前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの下に配置された、複数のパワーレールを更に含み、
前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの少なくとも１つは、第１のビア・トゥ・レール構造を通して前記複数のパワーレールの第１のパワーレールに接続され、及び
前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの少なくとも１つは、第２のビア・トゥ・レール構造を通して前記複数のパワーレールの第２のパワーレールに接続される、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項７】
前記複数のパワーレールの上に形成された複数の第３の誘電体キャップを更に含み、前記複数の第３の誘電体キャップの各々は、それぞれのパワーレールの上に形成され、前記第１のビア・トゥ・レール構造は、前記第１のビア・トゥ・レール上に形成された、前記第３の誘電体キャップの第１のものを通過し、前記第２のビア・トゥ・レール構造は、前記第２のビア・トゥ・レール上に形成された、前記第３の誘電体キャップの第２のものを通過する、請求項６に記載の半導体デバイス。
【請求項８】
更に、
複数のビア・トゥ・ドレイン構造であって、前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクト及び前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトは、階段状であり、それにより、前記複数のビア・トゥ・ドレイン構造の少なくとも１つは、第１の誘電体キャップを通過して前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの１つに接続し、前記複数のビア・トゥ・ドレイン構造の少なくとも別の１つは、第２の誘電体キャップを通過して前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの１つに接続する、複数のビア・トゥ・ドレイン構造と、
複数の金属線であって、前記複数のビア・トゥ・ドレイン構造と電気的に結合される、複数の金属線と、
を有する、請求項６に記載の半導体デバイス。
【請求項９】
前記複数の第１の誘電体キャップの各々は、前記それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトを、隣接する第１のＳ／Ｄコンタクト、隣接するビア・トゥ・ドレイン構造、隣接する第１のビア・トゥ・レール構造及び隣接する第２のビア・トゥ・レール構造の少なくとも１つから分離するように構成される、請求項８に記載の半導体デバイス。
【請求項１０】
前記複数の第２の誘電体キャップの各々は、前記それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトを、隣接する第２のＳ／Ｄコンタクト、隣接するビア・トゥ・ドレイン構造及び隣接する第２のビア・トゥ・レール構造の少なくとも１つから分離するように構成される、請求項８に記載の半導体デバイス。
【請求項１１】
更に、
前記パワーレールの一つの長さ方向に沿って形成された第１のチャネル構造と、
前記パワーレールの前記一つの前記長さ方向に沿って形成された第２のチャネル構造と、
複数のゲート構造と、
を含み、
前記複数のゲート構造は、前記第１のチャネル構造及び前記第２のチャネル構造を取り囲み、
前記複数の第１のソース／ドレインは、前記第１のチャネル構造を取り囲み、
前記複数の第２のソース／ドレインは、前記第２のチャネル構造を取り囲み、
前記複数のゲート構造及び前記複数の第１のソース／ドレインは、複数の低Ｋスペーサーによって互いから離間され、交互に配置され、
前記複数のゲート構造及び前記複数の第２のソース／ドレインは、前記複数の低Ｋスペーサーによって互いから離間され、交互に配置される、請求項６に記載の半導体デバイス。
【請求項１２】
半導体デバイスを製造するための方法であって、
半導体構造を形成するステップであって、前記半導体構造は、第１のチャネル構造、第２のチャネル構造、及び基板内に埋め込まれた複数のパワーレールを含み、該複数のパワーレールは、前記第１のチャネル構造の下に配置されて階段状構成を形成し、前記第２のチャネル構造は、前記第１のチャネル構造の上に形成され、前記第１及び第２のチャネル構造は、前記複数のパワーレールの長さ方向に沿って延びる、ステップと、
複数の第１のソース／ドレインを形成するステップであって、前記複数の第１のソース／ドレインは、前記第１のチャネル構造を取り囲み、第１の誘電体層内に埋め込まれる、ステップと、
複数の第１のソース／ドレイン（Ｓ／Ｄ）コンタクトを形成するステップであって、前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの各々は、それぞれの第１のソース／ドレインの上に形成され、上部部分、底部部分及び側部部分を有するバー形状を有し、それにより、前記底部部分は、前記それぞれの第１のソース／ドレインを覆う、ステップと、
前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの上に複数の第１の誘電体キャップを形成するステップであって、前記複数の第１の誘電体キャップの各々は、それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトの上に配置されて、前記それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分及び前記側部部分の少なくとも一部を覆う、ステップと、
複数の第２のソース／ドレインを形成するステップであって、前記複数の第２のソース／ドレインは、前記複数の第１のソース／ドレインの上に配置され、前記第２のチャネル構造を取り囲み、第２の誘電体層内に埋め込まれる、ステップと、
複数の第２のソース／ドレイン（Ｓ／Ｄ）コンタクトを形成するステップであって、前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの各々は、それぞれの第２のソース／ドレインの上に形成され、上部部分、底部部分及び側部部分を有するバー形状を有し、それにより、前記底部部分は、前記それぞれの第２のソース／ドレインを覆い、前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトは、前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの上に互い違いに配置されて階段状構成を形成する、ステップと、
前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの上に複数の第２の誘電体キャップを形成するステップであって、前記複数の第２の誘電体キャップの各々は、それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトの上に配置されて、前記それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分及び前記側部部分の少なくとも一部を覆う、ステップと、
を含む方法。
【請求項１３】
前記複数の第１のソース／ドレイン（Ｓ／Ｄ）コンタクトを形成するステップは、更に、
前記第１の誘電体層内に複数の第１のデュアルダマシン開口部を形成して、前記複数の第１のソース／ドレインと、前記複数のパワーレールの少なくとも１つとを露出させるステップと、
前記第１のデュアルダマシン開口部に、前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクト及び少なくとも第１のビア・トゥ・レール構造を形成するステップであって、前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの各々は、それぞれの第１のソース／ドレインの上に形成され、上部部分、底部部分及び側部部分を有するバー形状を有し、それにより、前記底部部分は、前記それぞれの第１のソース／ドレインを覆い、前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの少なくとも１つは、前記第１のビア・トゥ・レール構造を通して複数のパワーレールの１つに接続される、ステップと、
を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの上に前記複数の第１の誘電体キャップを形成するステップは、更に、
前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分の上に複数の底部誘電体層を形成するステップであって、前記複数の底部誘電体層の各々は、それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分上に配置される、ステップと、
前記複数の第１のデュアルダマシン開口部を第３の誘電体層で充填するステップと、
前記第１の誘電体層及び前記第３の誘電体層をくぼませて、前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分及び側部部分を露出させるステップと、
前記複数の底部誘電体層の上に複数の上部誘電体層を形成するステップであって、前記複数の上部誘電体層の各々は、それぞれの底部誘電体層の上に配置されて、前記それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分及び前記側部部分を覆う、ステップと、
を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記複数の第２のソース／ドレイン（Ｓ／Ｄ）コンタクトを形成するステップは、更に、
前記第２の誘電体層に複数の第２のデュアルダマシン開口部を形成して、前記複数の第２のソース／ドレイン及び前記複数のパワーレールの少なくとも１つを露出させるステップと、
前記第２のデュアルダマシン開口部に前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクト及び少なくとも第２のビア・トゥ・レール構造を形成するステップであって、前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの各々は、それぞれの第２のソース／ドレインの上に形成され、上部部分、底部部分及び側部部分を有するバー形状を有し、それにより、前記底部部分は、前記それぞれの第２のソース／ドレインを覆い、前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの少なくとも１つは、前記第２のビア・トゥ・レール構造を通して複数のパワーレールの１つに接続される、ステップと、
を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの上に前記複数の第２の誘電体キャップを形成するステップは、更に、
前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分の上に複数の底部誘電体層を形成するステップであって、前記複数の底部誘電体層の各々は、それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分上に配置される、ステップと、
前記第２の誘電体層をくぼませて、前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの前記側部部分を露出させるステップと、
前記複数の底部誘電体層の上に複数の上部誘電体層を形成するステップであって、前記複数の上部誘電体層の各々は、それぞれの底部層の上に配置されて、前記それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分及び前記側部部分を覆う、ステップと、
を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
更に、
複数のゲート構造を形成するステップを含み、
前記複数のゲート構造は、前記第１のチャネル構造及び前記第２のチャネル構造を取り囲み、
前記複数のゲート構造及び前記複数の第１のソース／ドレインは、複数の低Ｋスペーサーによって互いから離間され、交互に配置され、
前記複数のゲート構造及び前記複数の第２のソース／ドレインは、前記複数の低Ｋスペーサーによって互いから離間され、交互に配置される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
半導体デバイスであって、
基板と、
前記基板内に埋め込まれた複数のパワーレールと、
階段状構成を形成するように前記複数のパワーレールの上に形成された複数の第１のソース／ドレインと、
前記複数の第１のソース／ドレインの上に形成された複数の第１のソース／ドレイン（Ｓ／Ｄ）コンタクトであって、前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの各々は、それぞれの第１のソース／ドレインの上に形成され、上部部分、底部部分及び側部部分を有するバー形状を有し、それにより、前記底部部分は、前記それぞれの第１のソース／ドレインを覆う、複数の第１のソース／ドレイン（Ｓ／Ｄ）コンタクトと、
前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの上に形成された複数の第１の誘電体キャップであって、前記複数の第１の誘電体キャップの各々は、それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトの上に配置されて、前記それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトを、隣接する第１のＳ／Ｄコンタクト、隣接するビア・トゥ・ドレイン構造、隣接する第１のビア・トゥ・レール構造及び隣接する第２のビア・トゥ・レール構造の少なくとも１つから分離するように、前記それぞれの第１のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分及び前記側部部分の少なくとも一部を覆う、複数の第１の誘電体キャップと、
階段状構成を形成するように、前記複数の第１のソース／ドレインの上に形成された複数の第２のソース／ドレインと、
前記複数の第２のソース／ドレインの上に形成された複数の第２のソース／ドレイン（Ｓ／Ｄ）コンタクトであって、前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの各々は、それぞれの第２のソース／ドレインの上に形成され、上部部分、底部部分及び側部部分を有するバー形状を有し、それにより、前記底部部分は、前記それぞれの第２のソース／ドレインを覆い、前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトは、前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの上に互い違いに配置されて階段状構成を形成する、複数の第２のソース／ドレイン（Ｓ／Ｄ）コンタクトと、
前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの上に形成された複数の第２の誘電体キャップであって、前記複数の第２の誘電体キャップの各々は、それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトの上に配置されて、前記それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトを、隣接する第２のＳ／Ｄコンタクト、隣接するビア・トゥ・ドレイン構造及び隣接する第２のビア・トゥ・レール構造の少なくとも１つから分離するように、前記それぞれの第２のＳ／Ｄコンタクトの前記上部部分及び前記側部部分の少なくとも一部を覆う、複数の第２の誘電体キャップと、
を含み、
前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの少なくとも１つは、第１のビア・トゥ・レール構造を通して前記複数のパワーレールの第１のパワーレールに接続され、前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの少なくとも１つは、第２のビア・トゥ・レール構造を通して前記複数のパワーレールの第２のパワーレールに接続される、半導体デバイス。
【請求項１９】
更に、
複数のビア・トゥ・ドレイン構造であって、前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクト及び前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトは、階段状であり、それにより、前記複数のビア・トゥ・ドレイン構造の少なくとも１つは、前記第１の誘電体キャップの１つを通過して前記複数の第１のＳ／Ｄコンタクトの１つに接続し、前記複数のビア・トゥ・ドレイン構造の少なくとも別の１つは、前記第２の誘電体キャップを通過して前記複数の第２のＳ／Ｄコンタクトの１つに接続する、複数のビア・トゥ・ドレイン構造と、
複数の金属線であって、前記複数のビア・トゥ・ドレイン構造と電気的に結合される、複数の金属線と
を含む、請求項１８に記載の半導体デバイス。
【請求項２０】
更に、
前記パワーレールの一つの長さ方向に沿って形成された第１のチャネル構造と、
前記パワーレールの前記一つの前記長さ方向に沿って形成された第２のチャネル構造と、
複数のゲート構造と、
を含み、
前記複数のゲート構造は、前記第１のチャネル構造及び前記第２のチャネル構造を取り囲み、
前記複数の第１のソース／ドレインは、前記第１のチャネル構造を取り囲み、
前記複数の第２のソース／ドレインは、前記第２のチャネル構造を取り囲み、
前記複数のゲート構造及び前記複数の第１のソース／ドレインは、複数の低Ｋスペーサーによって互いから離間され、交互に配置され、
前記複数のゲート構造及び前記複数の第２のソース／ドレインは、前記複数の低Ｋスペーサーによって互いから離間され、交互に配置される、請求項１８に記載の半導体デバイス。
【国際調査報告】
2021524151.tif 000051
2021524151.tif 000052
2021524151.tif 000053