本發(fā)明實施例涉及鰭式場效晶體管結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)通過各種技術(shù)節(jié)點(diǎn)使諸如金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)的半導(dǎo)體器件規(guī)?？s小時，器件堆積密度和器件性能受到器件布局和隔離的挑戰(zhàn)。為了避免相鄰器件(單元)之間的泄露，標(biāo)準(zhǔn)單元布局采用形成在氧化硅限定(OD)區(qū)(諸如標(biāo)準(zhǔn)單元的有源區(qū))的邊緣的偽多晶硅(poly)片段，即，OD上多晶硅(PODE)。

隨著半導(dǎo)體IC工業(yè)在追求更高的器件密度、更高的性能和更低的成本的過程中進(jìn)入納米技術(shù)工藝節(jié)點(diǎn)，來自制造和設(shè)計的挑戰(zhàn)已經(jīng)引起了諸如鰭式場效應(yīng)晶體管(FinFET)的三維(3D)器件的發(fā)展。FinFET的優(yōu)勢包括減少短溝道效應(yīng)以及更高的電流。然而，傳統(tǒng)的FinFET器件和制造FinFET器件的方法還沒有在采用PODE隔離兩個相鄰器件(單元)方面完全令人滿意。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括：半導(dǎo)體襯底；位于所述半導(dǎo)體襯底上的停止層；位于所述停止層上的半導(dǎo)體鰭；以及位于所述半導(dǎo)體鰭上的彼此鄰近的兩個單元，所述半導(dǎo)體鰭在所述兩個單元共用的共同邊界處具有鰭隔離結(jié)構(gòu)，所述鰭隔離結(jié)構(gòu)具有從所述半導(dǎo)體鰭的頂部延伸至所述停止層的氣隙，其中，所述氣隙將所述半導(dǎo)體鰭分為所述半導(dǎo)體鰭的兩部分，所述鰭隔離結(jié)構(gòu)包括覆蓋所述氣隙的頂部的介電覆蓋層。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，還提供了一個半導(dǎo)體器件，包括：半導(dǎo)體 襯底：位于所述半導(dǎo)體襯底上的停止層；以及位于所述停止層上的半導(dǎo)體鰭，所述半導(dǎo)體鰭的兩個相對端的每個端均具有鰭隔離結(jié)構(gòu)，所述鰭隔離結(jié)構(gòu)具有從所述半導(dǎo)體鰭的頂部延伸至所述停止層的氣隙，其中，所述氣隙將所述半導(dǎo)體鰭分為所述半導(dǎo)體鰭的兩部分，所述鰭隔離結(jié)構(gòu)包括覆蓋所述氣隙的頂部的介電覆蓋層。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述半導(dǎo)體鰭的所述兩部分以基本上在從5nm至50nm的范圍內(nèi)的距離隔開。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述停止層具有基本上在從1nm至50nm的范圍內(nèi)的厚度。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述氣隙具有位于所述停止層上的第一氣隙以及位于所述第一氣隙之上的第二氣隙，以及所述第一氣隙的底部的寬度大于所述第二氣隙的底部的寬度。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述氣隙從所述半導(dǎo)體鰭的頂部穿過所述停止層延伸至所述半導(dǎo)體襯底的部分。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述氣隙具有被圓弧面環(huán)繞的平坦的底面，以及所述氣隙的所述平坦的底面的寬度小于所述介電覆蓋層的頂部的寬度。

根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，還提供了一種用于形成半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括：在半導(dǎo)體襯底上形成停止層；在所述停止層上形成半導(dǎo)體鰭；在所述半導(dǎo)體鰭上形成彼此鄰近的兩個單元；在所述半導(dǎo)體鰭的位于所述兩個單元共用的共同邊界處的頂部上形成柵極導(dǎo)體；形成外圍地環(huán)繞所述柵極導(dǎo)體的柵極間隔件；蝕刻所述柵極導(dǎo)體和所述半導(dǎo)體鰭以形成從所述半導(dǎo)體鰭的頂部延伸至所述停止層的氣隙，從而將所述半導(dǎo)體鰭分為所述半導(dǎo)體鰭的兩部分；以及在所述氣隙內(nèi)沉積介電覆蓋層以覆蓋所述氣隙的頂部。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時，從以下詳細(xì)描述可最佳理解本發(fā)明的各個方面。應(yīng)當(dāng)注意，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實踐，各個部件并非按比例繪制。事實上，為了清楚討論，各個部件的尺寸可以任意增大或減小。

圖1A是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的示出半導(dǎo)體器件的示意性三維圖。

圖1B是圖1A中示出的半導(dǎo)體器件的示意性頂視圖。

圖1C至圖1F是沿著圖1A中的線A1-A1’觀察到的示出了用于半導(dǎo)體器件的各種類型的鰭隔離結(jié)構(gòu)示意性截面圖。

圖2A和圖2B是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的示出了用于制造半導(dǎo)體器件的方法的中間階段的示意性三維圖。

圖2C到圖2G是圖2B沿著線B1-B1’觀察到的示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的中間階段的示意性截面圖。

圖2F’和圖2G’是沿著圖2B中的線B1-B1’觀察到的示出了根據(jù)本發(fā)明的特定實施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的中間階段的示意性截面圖。

圖3是根據(jù)本本發(fā)明的一些實施例的示出了制造半導(dǎo)體器件的方法的流程圖。

具體實施方式

下列公開提供了許多用于實現(xiàn)所提供主題的不同特征的不同實施例或?qū)嵗?。下面將描述元件和布置的特定實例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然這些僅僅是實例并不旨在限定本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接觸的實施例，也可以包括在第一部件和第二部件之間形成額外的部件使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實施例。

此處所使用的術(shù)語只用于描述具體的實施例，不用于限制附加權(quán)利要求。例如，除非另有限制，單一形式的術(shù)語“一”或“這”也可以表示復(fù)數(shù)形式。而且，本發(fā)明在各個實例中可重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)僅是為了簡明和清楚，其自身并不表示所論述的各個實施例和/或配置之間的關(guān)系。此外，為了便于描述，本文中可以使用諸如“底部”、“頂部”等空間關(guān)系術(shù)語以描述如圖所示的一個元件或部件與另一元件(多個元件)或部件(多個部件)的關(guān)系。空間相對術(shù)語旨在包括除了附圖中所示的方位之外，在使用中或操作中的器件的不同方位。裝置可以以其他方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位)，并且在本文中使用的空間關(guān)系描述符可同樣地作相應(yīng)地解釋。

本發(fā)明的一些實施例涉及鰭式場效應(yīng)晶體管(FinFET)器件，在鰭式場效應(yīng)晶體管(FinFET)器件之間設(shè)置鰭隔離結(jié)構(gòu)作為PODE以用于防止相鄰器件(單元)之間的泄露。PODE有助于達(dá)到更好的器件性能和更好的多晶硅輪廓控制。鰭隔離結(jié)構(gòu)具有位于半導(dǎo)體鰭中的氣隙以隔離兩個相鄰的單元以及具有覆蓋氣隙的頂部的介電覆蓋層以用于隨后的諸如金屬著陸(metal landing)的工藝。氣隙具有非常低的介電常數(shù)，并且是極好的電絕緣體。由于氣隙形成于半導(dǎo)體鰭之內(nèi)，不需要額外的區(qū)域來形成鰭隔離結(jié)構(gòu)，因此可以縮小器件的尺寸。

參照圖1A和圖1B，圖1A是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的半導(dǎo)體器件100的示意性三維圖，以及圖1B是圖1A中示出的半導(dǎo)體器件100的示意性頂視圖。半導(dǎo)體器件100包括半導(dǎo)體襯底110，位于半導(dǎo)體襯底110上的停止層112，位于停止層112上的半導(dǎo)體鰭120，橫跨半導(dǎo)體鰭120的柵極結(jié)構(gòu)130a和130b以及橫跨半導(dǎo)體鰭120的偽柵極結(jié)構(gòu)140a、140b和140c。將半導(dǎo)體襯底110限定為作為包括半導(dǎo)體材料的任意結(jié)構(gòu)，包括但不限于塊狀硅、半導(dǎo)體晶圓或硅鍺襯底。也可以使用包含III族、IV族和Ⅴ族元素的其他半導(dǎo)體材料。停止層112包括但不限于SiGeO_x、SiGe、SiO_x、SiP或SiPO_x，其中x大于0。停止層112具有從約1nm至約50nm的范圍內(nèi)的厚度。半導(dǎo)鰭120從半導(dǎo)體襯底110突出。為了形成半導(dǎo)體鰭120，可以在半導(dǎo)體襯底110上形成半導(dǎo)體層，并蝕刻半導(dǎo)體層以暴露停止層112。由于蝕刻在停止層112頂部停止，半導(dǎo)體鰭120的厚度大致等于半導(dǎo)體層的厚度，因此，可以很好的控制半導(dǎo)體層的厚度。因此，鑒于電路設(shè)計的要求，可以很好地控制半導(dǎo)體鰭120的高度以及因此很好地控制FinFET(半導(dǎo)體襯底100)的溝道寬度，從而獲得良好的器件性能。

此處提及的柵極結(jié)構(gòu)130a和柵極結(jié)構(gòu)130b可以被稱為功能或操作柵極。如圖1B所示，將單元A和鄰近單元A的單元B設(shè)置在半導(dǎo)體鰭120上。在加工過程中，將偽柵極結(jié)構(gòu)140a和偽柵極結(jié)構(gòu)140b用于覆蓋和保護(hù)單元A的半導(dǎo)體鰭120的端，偽柵極結(jié)構(gòu)140b和偽柵極結(jié)構(gòu)140c用于 覆蓋和保護(hù)單元B的半導(dǎo)體鰭120的端，從而在加工過程中提供額外的可靠性。也就是說，偽柵極結(jié)構(gòu)140a，偽柵極結(jié)構(gòu)140b和偽柵極結(jié)構(gòu)140c沒有作為用于FinFET器件的柵極而電連接，并且在電路中不具有功能。偽柵極結(jié)構(gòu)140a，偽柵極結(jié)構(gòu)140b和偽柵極結(jié)構(gòu)140c的每個具有鰭隔離結(jié)構(gòu)150。單元A和單元B被偽柵極結(jié)構(gòu)140b的鰭隔離結(jié)構(gòu)150隔開，柵極結(jié)構(gòu)140b充當(dāng)PODE以防止單元A和單元B之間的泄露。在一些實施例中，另一個單元可以通過偽柵極結(jié)構(gòu)140a連接到單元A，以及另一個單元可以通過偽柵極結(jié)構(gòu)140c連接到單元B。

需要指出的是，本發(fā)明的實施例也適用于僅僅單元A或者單元B，也就是說，適用于僅具有單元A或者僅具有單元B的半導(dǎo)體鰭，在半導(dǎo)體鰭的相對的兩端分別具有鰭隔離結(jié)構(gòu)。

因為偽柵極結(jié)構(gòu)140a、偽柵極結(jié)構(gòu)140b和偽柵極結(jié)構(gòu)140c具有相同的結(jié)構(gòu)，這里將偽柵極結(jié)構(gòu)140b作為實例以解釋鰭隔離結(jié)構(gòu)150的細(xì)節(jié)。如圖1B所示，半導(dǎo)體鰭120在偽柵極結(jié)構(gòu)140b處具有位于兩個單元A和B共用的共同邊界處的鰭隔離結(jié)構(gòu)150。參照圖1C，圖1C是圖1A沿著線A1-A1’觀察到的示出了半導(dǎo)體器件100的一種類型的鰭隔離結(jié)構(gòu)150的示意性截面圖。如圖1C所示，鰭隔離結(jié)構(gòu)150具有氣隙152，氣隙152將半導(dǎo)體鰭120分成半導(dǎo)體鰭120的兩部分120a和120b。氣隙152從半導(dǎo)體鰭120的兩部分120a和120b的頂部延伸至停止層112。氣隙152具有非常低的介電常數(shù)并且是極好的電絕緣體。因此，利用很小寬度的氣隙152可以避免單元A和單元B之間的泄露。在一些實施例中，將半導(dǎo)體鰭120的兩部分120a和120b以從約5nm到從約50nm的距離D1(氣隙152的寬度)隔開，本發(fā)明要求的范圍不限制于這個方面。由于氣隙152形成于半導(dǎo)體鰭120之內(nèi)，不需要額外的區(qū)域以形成鰭隔離結(jié)構(gòu)150，因此可以縮小器件的尺寸。

鰭隔離結(jié)構(gòu)150包括位于部分120a上的偽柵極介電層142a、位于部分120b上的偽柵極介電層142b、位于偽柵極介電層142a上的偽柵極間隔件144a、位于偽柵極介電層142b上的偽柵極間隔件144b以及夾在偽柵極間隔件144a和偽柵極間隔件144b之間的介電覆蓋層154?？梢詫⒔殡姼采w層154用作隨后的諸如金屬著陸的工藝的支撐。在隨后的工藝中，只要介電覆蓋層154強(qiáng)度足以支撐應(yīng)用的元件，僅僅需要相對很小的介電覆蓋層154的厚度T1。從而，可以將半導(dǎo)體鰭120的兩部分120a和120b之間的區(qū)域的介電常數(shù)盡可能的控制的比較小，這是因為氣隙152占據(jù)了兩部分120a和120b之間的大部分的區(qū)域。在一些實施例中，介電覆蓋層154具有從偽柵極間隔件144a和偽柵極間隔件144b的頂面向半導(dǎo)體襯底110延伸的厚度T1，其中，T1小于每個偽柵極間隔件144a和偽柵極間隔件144b的高度P1。介電覆蓋層154可包括氮化硅(SiN)、氮氧化物、碳化硅(SiC)、氮氧化硅(SiON)、氧化物等等。此外，介電覆蓋層154的頂面可以是平坦的并且與偽柵極間隔件144a和偽柵極間隔件144b的頂面共面，從而有利于隨后的工藝。

在一些實施例中，每個偽柵極間隔件144a和偽柵極間隔件144b包括諸如氮化硅、碳化硅、氮氧化硅、其他合適的材料和/或它們的組合的介電材料，但是本發(fā)明的實施例并不限于此。在一些實施例中，每個偽柵極介電層142a和偽柵極介電層142b可以由諸如氧化硅、氮化硅、低k電介質(zhì)(諸如摻雜碳的氧化物)、極低k電介質(zhì)(諸如多孔碳摻雜的二氧化硅)、聚合物(諸如聚酰亞胺)等或它們的組合的一種或多種合適的介電材料制成。在其他的實施例中，偽柵極電介質(zhì)142包括具有高(例如，大于3.9)介電常數(shù)(k值)的介電材料。該材料可以包括氮化硅，氮氧化物，諸如HfO₂、HfZrO_x、HfSiO_x、HfTiO_x、HfAlO_x的金屬氧化物等或它們的組合和它們的多層。

半導(dǎo)體器件100還進(jìn)一步包括位于半導(dǎo)體襯底110上的外延層122a和外延層122b。外延層122a位于半導(dǎo)體鰭120的兩部分120a和120b的一側(cè)，并且是單元A的源極/漏極部分。外延層122b位于半導(dǎo)體鰭120的兩部分120a和120b的另一側(cè)，并且是單元B的源極/漏極部分。可以通過實施注入工藝來注入適當(dāng)?shù)膿诫s劑以補(bǔ)充半導(dǎo)體鰭120中的摻雜劑來對外延層122a和外延層122b摻雜。在一些實施例中，可以通過在半導(dǎo)體鰭120中形成凹槽(未示出)以及在凹槽中外延生長材料以形成外延層122a和外延層122b?？梢酝ㄟ^或者上述的注入方法或者在材料生長過程中原位摻雜來對 外延層122a和外延層122b摻雜。半導(dǎo)體器件100可以進(jìn)一步包括分別位于外延層122a和外延層122b上的介電層146a和介電層146b，其中，介電層146a和介電層146b夾住偽柵極間隔件144a和偽柵極間隔件144b以及介電覆蓋層154。介電層146a和介電層146b可包括氮化硅(SiN)、碳化硅(SiC)、氮氧化硅(SiON)、氧化物等等。

在下文中，本發(fā)明的一些實施例進(jìn)一步提供了幾種類型的鰭隔離結(jié)構(gòu)150。參照圖1D，圖1D是圖1A沿著線A1-A1’觀察到的示意性截面圖，示出了半導(dǎo)體器件100的另一種類型的鰭隔離結(jié)構(gòu)150。如圖1D所示，鰭隔離結(jié)構(gòu)150具有位于停止層112上的第一氣隙152a以及位于第一氣隙152a上方的第二氣隙152b。第一氣隙152a具有梯形截面，以及第二氣隙152b具有矩形截面。也就是說，第一氣隙152a的底部的寬度D2比第二氣隙152b底部的寬度D1大。第二氣隙152b和介電覆蓋層154的高度H2與第一氣隙152a、第二氣隙152b和介電覆蓋層154的總高度H1的比在從約0.05到約1之間。第一氣隙152a和第二氣隙152b將半導(dǎo)體鰭120分成半導(dǎo)體鰭120的兩部分120a和120b。第一氣隙152a、第二氣隙152b以及介電覆蓋層154具有低的介電常數(shù)并且是極好的電絕緣體。因此，利用很小寬度的第一氣隙152a、第二氣隙152b以及介電覆蓋層154可以避免單元A和單元B之間的泄露。在一些實施例中，將半導(dǎo)體鰭120的兩部分120a和120b以從約5nm到從約50nm的距離D1(介電覆蓋層154的寬度)隔開，本發(fā)明要求的范圍不限制于這個方面。由于第一氣隙152a、第二氣隙152b以及介電覆蓋層154形成于半導(dǎo)體鰭120之內(nèi)，因此不需要額外的區(qū)域以形成鰭隔離結(jié)構(gòu)150，以及進(jìn)而可以縮小器件的尺寸。

參照圖1E，圖1E是圖1A沿著線A1-A1’觀察到的示意性截面圖，示出了用于半導(dǎo)體器件100的另一種類型的鰭隔離結(jié)構(gòu)150。如圖1E所示，鰭隔離結(jié)構(gòu)150具有氣隙152c，氣隙152c穿過停止層112延伸至半導(dǎo)體襯底110的部分內(nèi)一深度L1。深度L1與氣隙152c和介電覆蓋層154的高度H3的比率在從約0.05至約1的范圍內(nèi)。氣隙152c將半導(dǎo)體鰭120分成半導(dǎo)體鰭120的兩部分120a和120b。氣隙152c和介電覆蓋層154具有低的介電常數(shù)并且是極好的電絕緣體，因此，利用很小寬度的氣隙152c和介電 覆蓋層154可以避免單元A和單元B之間的泄露。在一些實施例中，將半導(dǎo)體鰭120的兩部分120a和120b以從約5nm到從約50nm的距離D1(介電覆蓋層154的寬度)隔開，本發(fā)明要求的范圍不限制于這個方面。由于氣隙152c和介電覆蓋層154形成于半導(dǎo)體鰭120之內(nèi)，不需要額外的區(qū)域來形成鰭隔離結(jié)構(gòu)150，因此可以縮小器件的尺寸。

參照圖1F，圖1F是圖1A沿著線A1-A1’觀察到的示意性截面圖，示出了半導(dǎo)體器件100的另一種類型的鰭隔離結(jié)構(gòu)150。如圖1F所示，鰭隔離結(jié)構(gòu)150具有氣隙152d，氣隙152d穿過停止層112延伸至半導(dǎo)體襯底110的部分內(nèi)一深度L2。氣隙152d具有被圓弧面環(huán)繞的平坦的底面，其中，氣隙152d的平坦的底面的寬度D3小于介電覆蓋層154的寬度D1。深度L2與氣隙152d和介電覆蓋層154的高度H4的比率在從約0.01至約1的范圍內(nèi)。氣隙152d將半導(dǎo)體鰭120分成半導(dǎo)體鰭120的兩部分120a和120b。氣隙152d和介電覆蓋層154具有低的介電常數(shù)并且是極好的電絕緣體。因此，利用很小寬度的氣隙152d和介電覆蓋層154可以避免單元A和單元B之間的泄露。在一些實施例中，將半導(dǎo)體鰭120的兩部分120a和120b以從約5nm到從約50nm的距離D1(介電覆蓋層154的寬度)隔開，本發(fā)明要求的范圍不限制于這個方面。由于氣隙152d和介電覆蓋層154形成于半導(dǎo)體鰭120之內(nèi)，因此不需要額外的區(qū)域以形成鰭隔離結(jié)構(gòu)150，從而可以縮小器件的尺寸。

參照圖2A到圖2G，圖2A和圖2B是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的示出了用于制造半導(dǎo)體器件200的方法的中間階段的示意性三維圖。圖2C到圖2G是圖2B沿著線B1-B1’觀察到的示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例用于制造半導(dǎo)體器件200的方法的中間階段示意性截面圖。

如圖2A所示，提供了半導(dǎo)體襯底210，通過諸如注入或原子層沉積(ALD)在襯底210上形成停止層212。然后，在停止層212上外延生長Si層(未示出)，采用光刻工藝圖案化和蝕刻硅層以形成半導(dǎo)體鰭220。將半導(dǎo)體襯底210限定為包括半導(dǎo)體材料的任意結(jié)構(gòu)，包括但不限于，塊狀硅、半導(dǎo)體晶圓或硅鍺襯底。也可以使用包含III族、IV族和Ⅴ族元素的其他半導(dǎo)體材料?？梢杂玫幌抻赟iGeO_x、SiGe、SiO_x、SiP或SiPO_x形成停止層212，其中x大于0。停止層212具有從約1nm至約50nm的范圍內(nèi)的厚度。在一些實施例中，在Si層上方沉積光刻膠材料的層(未示出)，以及根據(jù)想期望的圖案輻照(曝光)和顯影光刻膠材料的層以去除光刻膠材料的部分。剩余的光刻膠材料保護(hù)下面的材料免于諸如蝕刻的后續(xù)的工藝操作的損壞。應(yīng)當(dāng)注意的是，諸如氧化物掩?；虻柩谀５钠渌谀Ｒ部梢杂迷谖g刻工藝中。在外延生長工藝期間可以利用掩?？刂瓢雽?dǎo)體鰭220的形狀。

如圖2B所示，形成柵極結(jié)構(gòu)230a、230b、230c、230d和230e以橫越半導(dǎo)體鰭220，其中、柵極結(jié)構(gòu)230b和柵極結(jié)構(gòu)230d是功能或操作柵極結(jié)構(gòu)，以及隨后柵極結(jié)構(gòu)230a、230c和230e被加工以變成偽柵極結(jié)構(gòu)。將單元A和鄰近單元A的單元B限定在半導(dǎo)體鰭220上。在加工過程中、偽柵極結(jié)構(gòu)(柵極結(jié)構(gòu)230a和柵極結(jié)構(gòu)230c)用于覆蓋和保護(hù)單元A的半導(dǎo)體鰭220的端，偽柵極結(jié)構(gòu)(柵極結(jié)構(gòu)230c和柵極結(jié)構(gòu)230e)用于覆蓋和保護(hù)單元B的半導(dǎo)體鰭220的端，從而在加工過程中提供額外的可靠性。也就是說、隨后對(偽)柵極結(jié)構(gòu)230a、230c和230e處理使其不具有電路功能。這時，柵極結(jié)構(gòu)230a、230b、230c、230d和230e具有相同的結(jié)構(gòu)、因此、這里將柵極結(jié)構(gòu)230c作為一個實例以展示它們的細(xì)節(jié)。

如圖2C所示，在半導(dǎo)體鰭220上形成柵極電介質(zhì)242。例如，防止電子損耗的柵極電介質(zhì)242可包括諸如金屬氧化物、金屬氮化物、金屬硅鹽酸、過渡金屬氧化物、過渡金屬氮化物、過渡金屬硅鹽酸、金屬的氮氧化物、金屬鋁酸鹽、硅酸鋯、鋁酸鋯或它們的組合的高k介電材料。一些實施例可以包括氧化鉿(HfO₂)、氧化鉿硅(HfSiO)、氮氧化鉿硅(HfSiON)、氧化鉿鉭(HfTaO)、氧化鉿鈦(HfTiO)、氧化鉿鋯(HfZrO)、氧化鑭(LaO)、氧化鋯(ZrO)、氧化鈦(TiO)、氧化鉭(Ta₂O₅)、氧化釔(Y₂O₃)、氧化鍶鈦(SrTiO₃,STO)、氧化鋇鈦(BaTiO₃,BTO)、氧化鋇鋯(BaZrO)、氧化鉿鑭(HfLaO)、氧化鑭硅(LaSiO)、氧化鋁硅(AlSiO)、氧化鋁(Al₂O₃)、氮化硅(Si₃N₄)、氮氧化硅(SiON)和它們的組合。柵極電介質(zhì)242可具有多層結(jié)構(gòu)、例如一個氧化硅層(即、界面層)和另外一個高k材料層。柵極電介質(zhì)242可使用化學(xué)汽相沉積(CVD)、物理汽相沉積(PVD)、原子層沉積(ALD)、熱氧化、臭氧氧化、其他合適的工藝或它們的組合形成。

如圖2C所示，在柵極電介質(zhì)242上形成柵極導(dǎo)體248和柵極間隔件244，其中，柵極間隔件244外圍地環(huán)繞柵極導(dǎo)體248。柵極導(dǎo)體248可以由導(dǎo)電材料形成以及可以選自包括多晶硅(多晶Si)、多晶硅鍺(多晶-SiGe)、金屬氮化物、金屬硅化物、金屬氧化物、金屬及這些的組合等組成的組來。金屬氮化物的實例包括氮化鎢、氮化鉬、氮化鈦和氮化鉭或它們的組合。金屬硅化物的實例包括硅化鎢、硅化鈦、硅化鈷、硅化鎳、硅化鉑、硅化鉺以及它們的組合。金屬氧化物的實例包括氧化釕、氧化銦錫或它們的組合。金屬的實例包括鎢、鈦、鋁、銅、鉬、鎳、鉑等。柵極導(dǎo)體248可以通過化學(xué)汽相沉積(CVD)、濺射沉積或者本領(lǐng)域已知和使用的用于沉積導(dǎo)電材料的其他技術(shù)來沉積。

如圖2C所示，在停止層212上形成外延層222a和外延層222b。外延層222a形成于半導(dǎo)體鰭220的一側(cè)并且是單元A的源極/漏極部分。外延層222b形成于半導(dǎo)體鰭220的另一側(cè)并且是鄰近單元B的另一單元的源極/漏極部分?？梢酝ㄟ^實施注入工藝注入適當(dāng)?shù)膿诫s劑以在半導(dǎo)體鰭220中補(bǔ)充摻雜劑來摻雜外延層222a和122b。在一些實施例中，可以通過在半導(dǎo)體鰭120中形成凹槽(未示出)以及在凹槽中外延生長材料以形成外延層222a和外延層222b。可以通過如上述討論的注入方法或者隨著材料生長原位摻雜來摻雜外延層222a和外延層222b。可以在外延層222a和外延層222b上分別形成介電層246a和介電層246b，其中介電層246a和介電層246b夾住柵極間隔件244。介電層246a和介電層246b可以包括氮化硅(SiN)、氮氧化物、碳化硅(SiC)、氮氧化硅(SiON)、氧化物等以及可以通過用于形成層的諸如化學(xué)汽相沉積(CVD)、等離子體增強(qiáng)CVD、濺射以及本領(lǐng)域中已知的其他工藝來形成。

然后，當(dāng)柵極結(jié)構(gòu)230b和柵極結(jié)構(gòu)230d用作單元A和單元B的功能或操作柵極時，在隨后的工藝中將柵極結(jié)構(gòu)230a、柵極結(jié)構(gòu)230c和柵極結(jié)構(gòu)230e進(jìn)一步加工以形成偽柵極結(jié)構(gòu)，每個偽柵極結(jié)構(gòu)均用于分離單元A和單元B的鰭隔離結(jié)構(gòu)。

如圖2D所示，在柵極導(dǎo)體248、柵極間隔件244和介電層246a和介電層246b上方形成并圖案化光刻膠250。在一些實施例中、通過沉積、曝光和顯影光刻膠材料以形成光刻膠250。圖案化光刻膠250以暴露柵極導(dǎo)體248?？梢酝ㄟ^合適的濕蝕刻或干蝕刻工藝去除柵極導(dǎo)體248。例如、可以使用諸如氨水、稀釋的HF和/或其他合適的蝕刻劑的蝕刻溶液。去除光刻膠250以獲得如圖2E所示的結(jié)構(gòu)。

其后、如圖2F所示，通過使用柵極間隔件244作為掩模，蝕刻柵極電介質(zhì)242的暴露的部分和下面的半導(dǎo)體鰭220以形成氣隙(開口)252?？梢酝ㄟ^反應(yīng)離子蝕刻(RIE)工藝和/或其他蝕刻工藝蝕刻柵極電介質(zhì)242和半導(dǎo)體鰭220。用于形成氣隙(開口)252的方法的許多其他實施例可能是合適的。氣隙252將半導(dǎo)體鰭220分成半導(dǎo)體鰭220的兩部分220a和220b、并且氣隙252在停止層212上結(jié)束。其后，如圖2G所示，在偽柵極間隔件244a和為柵極間隔件244b之間形成介電覆蓋層254。介電覆蓋層254覆蓋氣隙252的頂部，并且用作諸如金屬著陸(metal landing)的隨后的工藝的支撐。在隨后的工藝中，只要介電覆蓋層254強(qiáng)度足以支撐應(yīng)用的元件，則介電覆蓋層254僅僅需要很小的厚度。從而、可以將半導(dǎo)體鰭220的兩部分220a和220b之間的區(qū)域的介電常數(shù)盡可能的控制的比較小，這是因為氣隙252占據(jù)了部分220a和部分220b之間大部分的區(qū)域。介電層覆蓋254可以包括氮化硅(SiN)、氮氧化物、碳化硅(SiC)、氮氧化硅(SiON)、氧化物等以及可以通過用于形成層的諸如化學(xué)汽相沉積(CVD)、等離子體增強(qiáng)CVD、濺射以及本領(lǐng)域中已知的其他工藝來形成。

參照圖2F’到圖2G’，圖2F’到圖2G’是圖2B沿著線B1-B1’觀察到的示出了根據(jù)本發(fā)明的特定實施例用于制造半導(dǎo)體器件的方法的中間階段的示意性截面圖。在特定實施例中，也蝕刻半導(dǎo)體鰭220下面的停止層212，氣隙252從半導(dǎo)體鰭的兩部分220a和220b的頂部穿過停止層212延伸至半導(dǎo)體襯底210。延伸至半導(dǎo)體襯底210內(nèi)的深度越大越能獲得在單元A和單元B之間的漏電流效應(yīng)方面的更高的性能。可以使用C_xF_y、NF_x、N₂、O₂、Cl₂、Ar、SF_x、C_xH_yF_z或HBr作為蝕刻劑來蝕刻停止層212，其中x和y大于0。

其后、如圖2G’所示，介電覆蓋層254填充氣隙252并且用作隨后的諸如金屬著陸(metal landing)的工藝的支撐。由于介電覆蓋層254和氣隙252具有低的介電常數(shù)并且是極好的電絕緣體，因此、利用很小寬度的介電覆蓋層154和氣隙152d可以避免單元A和單元B之間的泄露。在一些實施例中，將半導(dǎo)體鰭220的兩部分220a和220b以從約5nm到從約50nm的距離隔開。本發(fā)明要求的范圍不限制于這個方面。由于介電覆蓋層254和氣隙252形成于半導(dǎo)體鰭220之內(nèi)，因此不需要額外的區(qū)域以形成鰭隔離結(jié)構(gòu)，從而可以縮小器件的尺寸。

需要指出的是，形成的氣隙252可以具有不同的截面輪廓。在一些實施例中，如圖1D所示，氣隙252可以包括停止層212上的第一氣隙和第一氣隙之上的第二氣隙，其中，第一氣隙具有梯形橫截面且第二氣隙具有矩形橫截面。在特定的實施例中，如圖1F所示，氣隙252可以具有被圓弧面環(huán)繞的平坦的底面。

參照圖3和圖2A到圖2F,圖3是根據(jù)本本發(fā)明的一些實施例的示出了制造半導(dǎo)體器件200的方法的流程圖。方法從操作306開始、在該操作中、如圖2A所示，在半導(dǎo)體鰭220上形成停止層212。然后，在操作310中，如圖2A所示，在停止層212上形成半導(dǎo)體鰭220。在操作320中，如圖2B所示，在半導(dǎo)體鰭220上形成彼此鄰近的單元A和單元B。橫跨半導(dǎo)體鰭220形成柵極結(jié)構(gòu)230a、柵極結(jié)構(gòu)230b、柵極結(jié)構(gòu)230c、柵極結(jié)構(gòu)230d和柵極結(jié)構(gòu)230e。柵極結(jié)構(gòu)230b是單元A的功能或操作柵極，以及在操作350和操作360中，柵極結(jié)構(gòu)230a和柵極結(jié)構(gòu)230c將被加工以形成偽柵極結(jié)構(gòu)，偽柵極結(jié)構(gòu)用作PODE以用于在工藝過程中保護(hù)單元A的半導(dǎo)體鰭220的端。柵極結(jié)構(gòu)230d是單元B的功能或操作柵極，以及在操作350和操作360中柵極結(jié)構(gòu)230c和柵極結(jié)構(gòu)230e將被加工以形成偽柵極結(jié)構(gòu)，偽柵極結(jié)構(gòu)用作PODE以用于在工藝過程中保護(hù)單元B的半導(dǎo)體鰭220的端。柵極結(jié)構(gòu)230c用作PODE以防止單元A和單元B之間的泄露。

在操作330中，如圖2C所示，在半導(dǎo)體鰭220的位于兩個單元A和B共用的共同邊界處的頂部上形成柵極結(jié)構(gòu)230c的柵極導(dǎo)體248。在操作340中，如圖2C所示，在半導(dǎo)體鰭220上形成柵極間隔件244，柵極間隔件244 外圍地環(huán)繞柵極導(dǎo)體248。在操作350中，如圖2D到圖2F所示，蝕刻柵極導(dǎo)體248和半導(dǎo)體鰭220以形成氣隙252，從而將半導(dǎo)體鰭220分成半導(dǎo)體鰭的兩部分220a和220b。在一些實施例中，如圖2D和圖2E’到圖2F’所示，蝕刻柵極導(dǎo)體248、半導(dǎo)體鰭220、停止層212和一部分半導(dǎo)體襯底210以形成氣隙252。在操作360中，如圖2G到圖2G’所示，將介電覆蓋層254沉積到氣隙252內(nèi)以覆蓋氣隙252的頂部。介電層覆蓋254可以包括氮化硅(SiN)、氮氧化物、碳化硅(SiC)、氮氧化硅(SiON)、氧化物等以及可以通過用于形成層的諸如化學(xué)汽相沉積(CVD)、等離子體增強(qiáng)CVD、濺射以及本領(lǐng)域中已知的其他工藝來形成介電層覆蓋254。將介電覆蓋層254用作隨后的諸如金屬著陸(metal landing)的工藝的支撐。將具有介電覆蓋層254的氣隙252用于防止單元A和單元B之間的泄露。在操作370中，如圖2G所示，外延層222a和外延層222b形成在半導(dǎo)體鰭220的兩部分220a和220b的每個的一側(cè)處。外延層222a是單元A的源極/漏極部分，以及外延層222b是鄰近單元B的另外一個單元的源極/漏極部分。

根據(jù)本發(fā)明的實施例、本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體襯底、半導(dǎo)體襯底上的停止層、停止層上的半導(dǎo)體鰭以及半導(dǎo)體鰭上的互相鄰近的兩個單元、其中，半導(dǎo)體鰭在兩個單元共用的共同邊界處具有鰭隔離結(jié)構(gòu)。鰭隔離結(jié)構(gòu)具有從半導(dǎo)體鰭的頂部延伸至停止層的氣隙，其中氣隙將半導(dǎo)體鰭分為半導(dǎo)體鰭的兩部分。鰭隔離結(jié)構(gòu)包括覆蓋氣隙的頂部的介電覆蓋層。

根據(jù)本發(fā)明的另外一個實施例、本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體襯底、半導(dǎo)體襯底上的停止層以及停止層上的半導(dǎo)體鰭，其中半導(dǎo)體鰭的兩相對端的每個均具有鰭隔離結(jié)構(gòu)。鰭隔離結(jié)構(gòu)具有從半導(dǎo)體鰭的頂部延伸至停止層的氣隙，其中氣隙將半導(dǎo)體鰭分為半導(dǎo)體鰭的兩部分。鰭隔離結(jié)構(gòu)包括覆蓋氣隙的頂部的介電覆蓋層。

根據(jù)又另一個實施例、本發(fā)明公開了一種用于形成半導(dǎo)體器件的方法。在本方法中，在半導(dǎo)體襯底上形成停止層以及在停止層上形成半導(dǎo)體鰭。在半導(dǎo)體鰭上形成互相鄰近的兩個單元。在半導(dǎo)體鰭的位于兩個單元A和B共用的共同共同邊界處的頂部上形成柵極導(dǎo)體。形成柵極間隔件以外圍 地環(huán)繞柵極導(dǎo)體。蝕刻柵極導(dǎo)體和半導(dǎo)體鰭以形成從半導(dǎo)體鰭的頂部延伸至停止層的氣隙，從而將半導(dǎo)體鰭分為半導(dǎo)體鰭的兩部分。將介電覆蓋層沉積到氣隙內(nèi)以覆蓋氣隙的頂部。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括：半導(dǎo)體襯底；位于所述半導(dǎo)體襯底上的停止層；位于所述停止層上的半導(dǎo)體鰭；以及位于所述半導(dǎo)體鰭上的彼此鄰近的兩個單元，所述半導(dǎo)體鰭在所述兩個單元共用的共同邊界處具有鰭隔離結(jié)構(gòu)，所述鰭隔離結(jié)構(gòu)具有從所述半導(dǎo)體鰭的頂部延伸至所述停止層的氣隙，其中，所述氣隙將所述半導(dǎo)體鰭分為所述半導(dǎo)體鰭的兩部分，所述鰭隔離結(jié)構(gòu)包括覆蓋所述氣隙的頂部的介電覆蓋層。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述半導(dǎo)體鰭的所述兩部分以基本上在從5nm至50nm的范圍內(nèi)的距離隔開。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述介電覆蓋層包括氧化硅或氮化硅。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述停止層包括SiGeO_x、SiGe、SiO_x、SiP或SiPO_x，其中，x大于0。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述停止層具有基本上在從1nm至50nm的的范圍內(nèi)的厚度。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述氣隙具有位于所述停止層上的第一氣隙以及位于所述第一氣隙之上的第二氣隙，以及所述第一氣隙的底部的寬度大于所述第二氣隙的底部的寬度。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述氣隙從所述半導(dǎo)體鰭的頂部穿過所述停止層延伸至所述半導(dǎo)體襯底的部分。

在上述導(dǎo)體器件中，所述氣隙具有被圓弧面環(huán)繞的平坦的底面，以及所述氣隙的所述平坦的底面的寬度小于所述介電覆蓋層的頂部的寬度。

在上述導(dǎo)體器件中，所述鰭隔離結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括：兩個偽柵極間隔件，分別位于所述半導(dǎo)體鰭的所述兩部分上且夾住所述介電覆蓋層。

在上述導(dǎo)體器件中，所述氣隙在所述偽柵極間隔件的部分之間延伸。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，還提供了一個半導(dǎo)體器件，包括：半導(dǎo)體襯底：位于所述半導(dǎo)體襯底上的停止層；以及位于所述停止層上的半導(dǎo)體 鰭，所述半導(dǎo)體鰭的兩個相對端的每個端均具有鰭隔離結(jié)構(gòu)，所述鰭隔離結(jié)構(gòu)具有從所述半導(dǎo)體鰭的頂部延伸至所述停止層的氣隙，其中，所述氣隙將所述半導(dǎo)體鰭分為所述半導(dǎo)體鰭的兩部分，所述鰭隔離結(jié)構(gòu)包括覆蓋所述氣隙的頂部的介電覆蓋層。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述半導(dǎo)體鰭的所述兩部分以基本上在從5nm至50nm的范圍內(nèi)的距離隔開。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述停止層具有基本上在從1nm至50nm的范圍內(nèi)的厚度。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述氣隙具有位于所述停止層上的第一氣隙以及位于所述第一氣隙之上的第二氣隙，以及所述第一氣隙的底部的寬度大于所述第二氣隙的底部的寬度。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述氣隙從所述半導(dǎo)體鰭的頂部穿過所述停止層延伸至所述半導(dǎo)體襯底的部分。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述氣隙具有被圓弧面環(huán)繞的平坦的底面，以及所述氣隙的所述平坦的底面的寬度小于所述介電覆蓋層的頂部的寬度。

根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，還提供了一種用于形成半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括：在半導(dǎo)體襯底上形成停止層；在所述停止層上形成半導(dǎo)體鰭；在所述半導(dǎo)體鰭上形成彼此鄰近的兩個單元；在所述半導(dǎo)體鰭的位于所述兩個單元共用的共同邊界處的頂部上形成柵極導(dǎo)體；形成外圍地環(huán)繞所述柵極導(dǎo)體的柵極間隔件；蝕刻所述柵極導(dǎo)體和所述半導(dǎo)體鰭以形成從所述半導(dǎo)體鰭的頂部延伸至所述停止層的氣隙，從而將所述半導(dǎo)體鰭分為所述半導(dǎo)體鰭的兩部分；以及在所述氣隙內(nèi)沉積介電覆蓋層以覆蓋所述氣隙的頂部。

在上述方法中，在蝕刻所述柵極導(dǎo)體和所述半導(dǎo)體鰭的操作進(jìn)一步蝕刻所述停止層和部分所述半導(dǎo)體襯底。

在上述方法中，所述蝕刻的操作使用C_xF_y、NF_x、N₂、O₂、Cl₂、Ar、SF_x、C_xH_yF_z或HBr作為蝕刻劑來蝕刻所述停止層，其中，x和y大于0。

在上述方法中，通過注入或原子層沉積來實施形成所述停止層的操作。

上述內(nèi)容概括了幾個實施例的特征使得本領(lǐng)域技術(shù)人員可更好地理解 本公開的各個方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解、可以很容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來設(shè)計或更改其他的處理和結(jié)構(gòu)以用于達(dá)到與本發(fā)明所介紹實施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該意識到、這些等效結(jié)構(gòu)并不背離本發(fā)明的精神和范圍、并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下、可以進(jìn)行多種變化、替換以及改變。