本發(fā)明實施例涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體器件是在半導(dǎo)體晶圓襯底上制造的小型電子組件。使用多種制造技術(shù)，可以制成這些器件并且使這些器件連接在一起以形成集成電路?？梢栽谝粋€芯片上發(fā)現(xiàn)許多集成電路，并且能夠在電子應(yīng)用的操作中實施一組有用的功能。這些電子應(yīng)用的實例為移動電話、個人電腦和個人游戲器件。這些流行器件的尺寸將意味著，在芯片上形成的組件變小。

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：至少一個半導(dǎo)體鰭，包括至少一個凹進部分和至少一個溝道部分；柵電極，存在于所述半導(dǎo)體鰭的至少所述溝道部分上；至少一個柵極間隔件，存在于所述柵電極的至少一個側(cè)壁上；以及柵極電介質(zhì)，至少存在于所述半導(dǎo)體鰭的所述溝道部分和所述柵電極之間，其中，所述柵極電介質(zhì)比所述半導(dǎo)體鰭的所述溝道部分的至少一個端面延伸更遠。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，還提供了一種半導(dǎo)體器件，包括：至少一個半導(dǎo)體鰭，包括至少一個凹進部分和至少一個溝道部分；柵電極，存在于所述半導(dǎo)體鰭的至少所述溝道部分上；至少一個柵極間隔件，存在于所述柵電極的至少一個側(cè)壁上；柵極電介質(zhì)，至少存在于所述半導(dǎo)體鰭的所述溝道部分和所述柵電極之間，其中，所述半導(dǎo)體鰭、所述柵極電介質(zhì)和所述柵極間隔件的組合將凹槽限定在所述半導(dǎo)體鰭、所述柵極電介質(zhì)和所述柵極間隔件的組合中，所述凹槽具有第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域具有比所述第二區(qū)域的寬度大的寬度；以及至少一個外延結(jié)構(gòu)，存在于所述半導(dǎo)體鰭的所述凹進部分上并且至少部分地存在于所述凹槽中以與所述半導(dǎo)體鰭的所述溝道部分接觸。

根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，還提供了一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括：在襯底上形成半導(dǎo)體鰭；形成柵極電介質(zhì)以覆蓋所述半導(dǎo)體鰭；在所述柵極電介質(zhì)和所述半導(dǎo)體鰭上形成偽柵極；在所述偽柵極的至少一個側(cè)壁上形成至少一個柵極間隔件；去除所述半導(dǎo)體鰭的未由所述偽柵極和所述柵極間隔件覆蓋的至少部分以及去除所述柵極電介質(zhì)的未由所述偽柵極和所述柵極間隔件覆蓋的至少部分并且在所述柵極間隔件和所述半導(dǎo)體鰭之間形成第一凹槽；以及去除所述半導(dǎo)體鰭的由所述柵極電介質(zhì)覆蓋的至少另一部分以在所述柵極電介質(zhì)和所述半導(dǎo)體鰭之間形成第二凹槽。

附圖說明

當結(jié)合附圖進行閱讀時，從以下詳細描述可最佳理解本發(fā)明的各個方面。應(yīng)該指出，根據(jù)工業(yè)中的標準實踐，各個部件未按比例繪制。實際上，為了清楚的討論，各個部件的尺寸可以任意地增大或減小。

圖1a至圖8a是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的處于各個階段的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的立體圖。

圖1b至圖8b是沿著圖1a至圖8a中的線b-b截取的相應(yīng)的截面圖。

圖1c至圖8c是沿著圖1b至圖8b中的線c-c截取的相應(yīng)的截面圖。

圖5d和圖5e是根據(jù)本發(fā)明的一些其他實施例的處于圖5c的階段的半導(dǎo)體器件的截面圖。

具體實施方式

以下公開內(nèi)容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?。下面描述了組件和布置的具體實例以簡化本發(fā)明。當然，這些僅僅是實例，而不旨在限制本發(fā)明。例如，以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接觸形成的實施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成額外的部件，從而使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實例。此外，本發(fā)明可在各個實施例中重復(fù)參考標號和/或字符。該重復(fù)是為了簡單和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的各個實施例和/或配置之間的關(guān)系。

而且，為便于描述，在此可以使用諸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空間相對術(shù)語，以描述如圖所示的一個元件或部件與另一個(或另一些)原件或部件的關(guān)系。除了圖中所示的方位外，空間相對術(shù)語旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。裝置可以以其他方式定向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位上)，而本文使用的空間相對描述符可以同樣地作出相應(yīng)的解釋。

從本發(fā)明的一個或多個實施例的改進的器件的實例是半導(dǎo)體器件。例如，這種器件是鰭式場效應(yīng)晶體管(finfet)器件。以下發(fā)明將繼續(xù)以finfet為實例說明本發(fā)明的各個實施例。然而，應(yīng)該明白，本發(fā)明不應(yīng)限制為特定的器件類型。

圖1a至圖8a是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的處于各個階段的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的立體圖，圖1b至圖8b是沿著圖1a至圖8a中的線b-b截取的相應(yīng)的截面圖，并且圖1c至圖8c是沿著圖1b至圖8b中的線c-c截取的相應(yīng)的截面圖。參照圖1a、圖1b和圖1c。提供了襯底110。在一些實施例中，襯底110包括硅。可選地，襯底110可以包括鍺、硅鍺、砷化鎵或其他適當?shù)陌雽?dǎo)體材料。同樣可選地，襯底110可以包括外延層。例如，襯底110可以具有位于塊狀半導(dǎo)體上面的外延層。此外，襯底110可以是應(yīng)變的以用于性能增強。例如，外延層可以包括與塊狀半導(dǎo)體不同的半導(dǎo)體材料(諸如位于塊狀硅上面的硅鍺層或位于塊狀硅鍺上面的硅層)?？梢酝ㄟ^選擇性外延生長(seg)形成這種應(yīng)變的襯底。此外，襯底110可以包括絕緣體上半導(dǎo)體(soi)結(jié)構(gòu)。同樣可選地，諸如，襯底110可以包括通過注氧(simox)技術(shù)、晶圓接合、seg或其他適當?shù)姆椒ㄐ纬傻难诼窠殡妼?諸如埋氧(box)層)。

在襯底110上形成至少一個半導(dǎo)體鰭112。在一些實施例中，半導(dǎo)體鰭112包括硅。應(yīng)該注意，圖1a中半導(dǎo)體鰭112的數(shù)量是說明性的，并且不應(yīng)限制本發(fā)明所要求的范圍。本領(lǐng)域中一個普通技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況選擇用于半導(dǎo)體鰭112的合適的數(shù)量。

例如，可以通過圖案化并且使用光刻技術(shù)蝕刻襯底110來形成半導(dǎo)體鰭112。在一些實施例中，光刻膠材料層(未示出)沉積在襯底110上方。根據(jù)期望的圖案(在這種情況下為半導(dǎo)體鰭112)輻照光刻膠材料層并且顯影以去除部分光刻膠材料。剩余的光刻膠材料保護下面的材料免受隨后工藝步驟(諸如蝕刻)的影響。應(yīng)該注意，諸如氧化物或氮化硅掩模的其他掩模也可以用于蝕刻工藝。

在圖1a中，在襯底110上形成多個隔離結(jié)構(gòu)120?？梢允褂谜杷嵋阴?teos)和氧氣作為前體通過化學汽相沉積(cvd)技術(shù)形成隔離結(jié)構(gòu)120(用作半導(dǎo)體鰭120周圍的淺溝槽隔離(sti))。在一些其他實施例中，可以將離子(諸如氧、氮、碳等)注入至襯底110形成隔離結(jié)構(gòu)120。在又一些其他實施例中，隔離結(jié)構(gòu)120是soi晶圓的絕緣層。

形成柵極電介質(zhì)130以覆蓋半導(dǎo)體鰭112?？梢酝ㄟ^熱氧化、化學汽相沉積、濺射或已知的并且用于形成柵極電介質(zhì)的本領(lǐng)域中使用的其他方法來形成柵極電介質(zhì)130。根據(jù)介電層形成技術(shù)，柵極電介質(zhì)130的位于半導(dǎo)體鰭120的頂部上的厚度與柵極電介質(zhì)130的位于半導(dǎo)體鰭112的側(cè)壁(未示出)上的厚度可以不同。例如，柵極電介質(zhì)130可以包括高k介電材料(諸如金屬氧化物、金屬氮化物、金屬硅酸鹽、過渡金屬氧化物、過渡金屬氮化物、過渡金屬硅酸鹽、金屬氮氧化物、金屬鋁酸鹽、硅酸鋯、鋁酸鋯或他們的組合)。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)、鈦酸鍶(srtio3,sto)、鈦酸鋇(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)和他們的組合。柵極電介質(zhì)130可以具有諸如一層氧化硅(例如，界面層)和另一層高k材料的多層結(jié)構(gòu)。

在柵極電介質(zhì)130上形成偽層140?？梢酝ㄟ^化學汽相沉積(cvd)、通過濺射沉積或通過已知的并且用于沉積導(dǎo)電材料的本領(lǐng)域中使用的其他技術(shù)來沉積偽層140。偽層140可以包括多晶硅(多晶-si)或多晶硅鍺(多晶-sige)。例如，在一些實施例中，偽層140包括通過低壓化學汽相沉積(lpcvd)的未摻雜沉積的多晶硅。例如，也可以通過原位摻雜多晶硅的爐沉積來沉積多晶硅。可選地，偽層140可以包括其他合適的材料。此外，偽層140具有均勻或非均勻摻雜的摻雜的多晶硅。

通過合適的工藝在偽層140上形成合適的厚度的掩模層210。掩模層210覆蓋偽層140的部分而留下偽層140的其他部分未覆蓋。在一些實施例中，掩模層210是包括氧化硅的硬掩模層。在一些其他實施例中，掩模層210可以包括氮化硅(sin)、氮氧化硅(sion)、碳化硅(sic)、sioc、旋涂玻璃、低k膜、正硅酸乙酯(teos)、等離子體增強cvd氧化物(pe-氧化物)、高高寬比工藝(harp)形成的氧化物、無定形碳材料、正硅酸乙酯(teos)、其他合適的材料和/或他們的組合。氧化硅層可以使用諸如cvd、pvd或ald的方法形成并且可以具有在從約100埃至約500埃的范圍的厚度。在一些其他實施例中，掩模層210可以是光刻膠層。例如，通過旋涂將光刻膠層沉積在偽層140上，并且通過輻照、顯影、干燥、蝕刻和其他合適的工藝的方式形成預(yù)期的圖案。在一些實施例中，掩模層210包括設(shè)置在偽層140上的氮化硅層212和設(shè)置在氮化硅層212上的氧化物層214。

參照圖2a、圖2b和圖2c。實施去除(或蝕刻)工藝以去除偽層140的部分(而不是偽層140的預(yù)期的圖案(見圖1a、圖1b和圖1c))(即，未由掩模層210覆蓋的部分)以形成偽柵極142。在一些實施例中，可以實施多次這種蝕刻工藝。然而，圖案化工藝不被限制為使用光刻膠的光刻工藝或其他合適的工藝。因此，獲得了圖2a、圖2b和圖2c中所示的偽柵極142的圖案。由偽柵極142覆蓋的至少部分半導(dǎo)體鰭112稱為半導(dǎo)體鰭112的溝道部分114，并且半導(dǎo)體鰭112的未由偽柵極142覆蓋的其他部分稱為未覆蓋部分116。

參照圖3a、圖3b和圖3c。在偽柵極142和掩模層210的相對兩側(cè)上形成多個柵極間隔件150。在一些實施例中，至少一個柵極間隔件150包括單層或多層?？梢酝ㄟ^在先前形成的結(jié)構(gòu)上毯式沉積一個或多個介電層(未示出)來形成柵極間隔件150。介電層可以包括氮化硅(sin)、氮氧化物、碳化硅(sic)、氮氧化硅(sion)、氧化物等并且可以通過用于形成這樣的層的方法(諸如cvd、等離子體增強cvd、濺射和本領(lǐng)域中已知的其他方法)來形成。柵極間隔件150可以包括與偽層140具有不同蝕刻特性的不同的材料，從而使得柵極間隔件150可以用作用于去除偽柵極142(以下參照圖7a、圖7b和圖7c描述的)的掩模。之后，可以圖案化柵極間隔件150，諸如通過一種或多種蝕刻劑從結(jié)構(gòu)的水平面去除部分柵極間隔件150。

在一些實施例中，當一個或多個介電層(未示出)毯式沉積在先前形成的結(jié)構(gòu)上時，介電層可以覆蓋鰭結(jié)構(gòu)112的未覆蓋部分116。之后，圖案化介電層的這些部分以在半導(dǎo)體鰭112的未覆蓋部分116的相對兩側(cè)上形成鰭側(cè)壁結(jié)構(gòu)。然而，在一些其他實施例中，可以省略鰭側(cè)壁結(jié)構(gòu)。

參照圖4a、圖4b和圖4c。去除(或凹進)半導(dǎo)體鰭112的未覆蓋部分116(見圖3a、圖3b和圖3c)和設(shè)置在其上的部分柵極電介質(zhì)130以在襯底110中形成溝槽t。可以去除材料的任何合適的量。剩余的半導(dǎo)體鰭112包括溝道部分114和凹進部分118，其中，在凹進部分118上分別形成溝槽t。

在圖4a、圖4b和圖4c中，過蝕刻柵極電介質(zhì)130和半導(dǎo)體鰭112，從而使得半導(dǎo)體鰭112的溝道部分114和剩余的柵極電介質(zhì)130從柵極間隔件150向內(nèi)收縮橫向距離d1(見圖4c)。在柵極間隔件150、柵極電介質(zhì)130和半導(dǎo)體鰭112之間形成至少一個凹槽r1。也就是說，柵極間隔件150存在于凹槽r1上。在一些實施例中，至少一個柵極間隔件150具有寬度w1，并且距離d1小于寬度w1。換句話說，柵極電介質(zhì)130與至少一個柵極間隔件150接觸并且留下柵極間隔件150的至少一個內(nèi)壁152的至少部分未覆蓋，其中，內(nèi)壁152是面向半導(dǎo)體鰭112的表面。同樣，柵極電介質(zhì)130比柵電極142的側(cè)壁143延伸更遠。柵極間隔件150仍存在于柵極電介質(zhì)130的部分上。此外，凹槽r1具有寬度w2。此外，在圖4b和圖4c中，半導(dǎo)體鰭112的溝道部分114的面向凹進部分118的端面115a和柵極電介質(zhì)130的面向半導(dǎo)體鰭112的凹進部分118的端面132基本連續(xù)。在下文中使用的術(shù)語“基本”可以用于修改任何定量表示(這可能允許沒有造成相關(guān)的基本功能改變的變化)。

參照圖5a、圖5b和圖5c。去除(或蝕刻)半導(dǎo)體鰭112的溝道區(qū)域114的至少另一部分，以形成位于柵極電介質(zhì)130下方的另一凹槽r2。換句話說，半導(dǎo)體鰭112的溝道區(qū)域114進一步向內(nèi)收縮橫向距離d2?；蛘撸雽?dǎo)體鰭112的凹進部分118在柵極電介質(zhì)130下面延伸橫向距離d2。凹槽r2具有寬度w3，并且凹槽r1的寬度w2大于凹槽r2的寬度w3。從另一角度解釋，半導(dǎo)體鰭112、柵極電介質(zhì)130和柵極間隔件150的組合限定了其中的凹槽r。凹槽r具有第一區(qū)域(即，第一凹槽r1)和第二區(qū)域(即，第二凹槽r2)。第一區(qū)域的寬度w2大于第二區(qū)域的寬度w3。此外，在圖4a(圖4b、圖4c)至圖5a(圖5b、圖5c)的去除工藝之后，半導(dǎo)體鰭112的溝道區(qū)域114從柵極間隔件150的側(cè)壁154向內(nèi)收縮橫向距離d3。橫向距離d3等于橫向距離d1和橫向距離d2的總和?；蛘?，半導(dǎo)體鰭112的凹進部分118從至少一個柵極間隔件150的側(cè)壁154延伸橫向距離d3?；蛘撸雽?dǎo)體鰭112的溝道部分114的端面115a與柵極間隔件150的側(cè)壁154分隔開橫向距離d3。因此，半導(dǎo)體鰭112的溝道部分114的端面115a和柵極電介質(zhì)130的端面132是不連續(xù)的。換句話說，半導(dǎo)體鰭112的溝道部分114的端面115a、柵極電介質(zhì)130的端面132和柵極電介質(zhì)130的內(nèi)壁134形成了階梯輪廓。

去除工藝可以包括干蝕刻工藝、濕蝕刻工藝和/或他們的組合。去除工藝也可以包括選擇性濕蝕刻或選擇性干蝕刻。濕蝕刻溶液包括四甲基氫氧化銨(tmah)、hf/hno3/ch3cooh溶液或其他合適的溶液。可以調(diào)節(jié)干蝕刻工藝和濕蝕刻工藝的蝕刻參數(shù)(諸如使用的蝕刻劑、蝕刻溫度、蝕刻溶液濃度、蝕刻壓力、源功率、rf偏置電壓、rf偏置功率、蝕刻劑流率和其他合適的參數(shù))。例如，濕蝕刻溶液可以包括nh4oh、koh(氫氧化鉀)、hf(氫氟酸)、tmah(四甲基氫氧化銨)、其他合適的濕蝕刻溶液或他們的組合。干蝕刻工藝包括使用氯基化學的偏置等離子體蝕刻工藝。其他干蝕刻氣體包括cf4、nf3、sf6和he。也可以使用諸如drie(深反應(yīng)離子蝕刻)的機制實施各向異性的干蝕刻。

在圖5c中，半導(dǎo)體鰭112的橫向距離d3大于柵極間隔件150的寬度w1。也就是說，溝道部分114的端面115a位于偽柵極142下方。此外，偽柵極142存在于半導(dǎo)體鰭112的凹進部分118的至少部分上。然而，本發(fā)明要求的范圍不限于這個方面。

圖5d和圖5e是根據(jù)本發(fā)明的一些其他實施例的處于圖5c的階段的半導(dǎo)體器件的截面圖。在圖5d中，半導(dǎo)體鰭112的橫向距離d3與柵極間隔件150的寬度w1基本相同。也就是說，溝道部分114的端面115a基本位于偽柵極142的側(cè)壁143下方。在圖5d中，半導(dǎo)體鰭112的橫向距離d3小于柵極間隔件150的寬度w1。也就是說，溝道部分114的端面115a位于柵極間隔件150下方。此外，柵極間隔件150存在于半導(dǎo)體鰭112的溝道部分114的至少部分上。橫向距離d2為約0.5埃至約100埃。基本上，該實施例落在本發(fā)明要求的范圍內(nèi)，并且柵極電介質(zhì)130比半導(dǎo)體鰭112的溝道部分114的至少一個端面115a延伸更遠。

參照圖6a、圖6b和圖6c。在半導(dǎo)體鰭112的至少一個溝槽t中形成至少一個外延結(jié)構(gòu)160。外延結(jié)構(gòu)160突出于溝槽t并且在柵極電介質(zhì)130下面延伸以與半導(dǎo)體鰭112的溝道部分114接觸。在一些實施例中，外延結(jié)構(gòu)160存在于柵極間隔件150的內(nèi)壁152上。在一些實施例中，外延結(jié)構(gòu)160存在于柵極電介質(zhì)130的內(nèi)壁134上。外延結(jié)構(gòu)160可以是n-型外延結(jié)構(gòu)或p-型外延結(jié)構(gòu)?？梢允褂靡环N或多種外延或外延的(epi)工藝形成外延結(jié)構(gòu)160，從而使得在半導(dǎo)體鰭112上形成晶體狀態(tài)的si部件、sige部件和/或其他合適的部件。在一些實施例中，外延結(jié)構(gòu)160的晶格常數(shù)與半導(dǎo)體鰭112的晶格常數(shù)不同，并且外延結(jié)構(gòu)160是應(yīng)變的或受到應(yīng)力的以增加半導(dǎo)體器件的載流子遷移率并且增強器件性能。外延結(jié)構(gòu)160可以包括半導(dǎo)體材料(諸如鍺(ge)或硅(si))；或化合物半導(dǎo)體材料(諸如砷化鎵(gaas)、砷化鋁鎵(algaas)、硅鍺(sige)、碳化硅(sic)或磷化鎵砷(gaasp))。

在一些實施例中，對于n-型外延結(jié)構(gòu)，外延結(jié)構(gòu)160可以包括sip、sic、sipc、si、iii-v化合物半導(dǎo)體材料或他們的組合，對于p-型外延結(jié)構(gòu)，外延結(jié)構(gòu)160可以包括sige、sigec、ge、si、iii-v化合物半導(dǎo)體材料或他們的組合。對于n-型外延結(jié)構(gòu)，外延結(jié)構(gòu)160可以具有非小平面(non-facetsurfaces)，并且對于p-型外延結(jié)構(gòu)，可以具有小平面(facetsurfaces)(見圖6a)。在n-型外延結(jié)構(gòu)的形成期間，可以用進行的外延摻雜諸如磷或砷的n-型雜質(zhì)。例如，當外延結(jié)構(gòu)160包括sic或si時，摻雜n-型雜質(zhì)。此外，在p-型外延結(jié)構(gòu)的形成期間，可以隨著外延的進行，摻雜諸如硼或bf2的p-型雜質(zhì)。例如，當外延結(jié)構(gòu)160包括sige時，摻雜p-型雜質(zhì)。外延工藝包括cvd沉積技術(shù)(例如，汽相外延(vpe)和/或超高真空cvd(uhv-cvd))、分子束外延和/或其他合適的工藝。外延工藝可以使用氣態(tài)和/或液態(tài)前體(與半導(dǎo)體鰭112的組分反應(yīng)(例如，硅))。因此，可以得到應(yīng)變的溝道以增加載流子遷移率并且增強器件性能?？梢栽粨诫s外延結(jié)構(gòu)160。如果沒有原位摻雜外延結(jié)構(gòu)160，則實施第二注入工藝(即，結(jié)注入工藝)以摻雜外延結(jié)構(gòu)160。可以實施一種或多種退火工藝以激活外延結(jié)構(gòu)160。退火工藝包括快速熱退火(rta)和/或激光退火工藝。

參照圖7a、圖7b和圖7c。去除圖6a的偽柵極142和掩模層210以形成開口145。由于柵極電介質(zhì)130接觸柵極間隔件150，并且半導(dǎo)體鰭112的溝道部分114從柵極電介質(zhì)130向內(nèi)收縮，因此，在這個工藝期間，即使部分地去除柵極電介質(zhì)130，開口145也沒有暴露半導(dǎo)體鰭112。因此，柵極電介質(zhì)130可以將在開口145中形成的柵電極180(見圖8a)與半導(dǎo)體鰭112隔離。在一些實施例中，在去除偽柵極142和掩模層210之前，在襯底110上的柵極間隔件150的外側(cè)處形成介電層170。介電層170包括氧化硅、氮氧化物或其他合適的材料。介電層170包括單層或多層。通過諸如cvd或ald的合適的技術(shù)形成介電層170。可以施加化學機械平坦(cmp)工藝以去除過量的介電層170并且暴露偽柵極142的頂面以進行隨后的偽柵極去除工藝。

在本發(fā)明中，采用了置換柵極(rpg)工藝方案。在一些實施例中，在rpg工藝方案中，在實施高熱預(yù)算工藝之后，首先形成偽多晶硅柵極并且之后由金屬柵極替換。在一些實施例中，去除偽柵極142(見圖7b)以形成開口145，柵極間隔件150作為開口145的側(cè)壁。在一些實施例中，去除偽柵極142而保留柵極電介質(zhì)130?？梢酝ㄟ^干蝕刻、濕蝕刻或干蝕刻和濕蝕刻的組合去除偽柵極142。例如，濕蝕刻工藝可以包括曝光于含氫氧根溶液(例如，氫氧化銨)、去離子水和/或其他合適的蝕刻溶液。

參照圖8a、圖8b和圖8c。在開口145中形成柵電極180。換句話說，柵極間隔件150設(shè)置在柵電極180的相對兩側(cè)上。在圖8c中，柵電極180覆蓋了外延結(jié)構(gòu)160的至少部分。形成的柵電極180也可以包括柵極介電層、覆蓋層、填充層和/或在金屬柵極堆疊件中期望的其他合適的層。包括在柵電極180中的功函金屬層可以是n-型或p-型功函層。示例性p-型功函金屬包括tin、tan、ru、mo、al、wn、zrsi2、mosi2、tasi2、nisi2、wn、其他合適的p-型功函材料或他們的組合。示例性n-型功函金屬包括ti、ag、taal、taalc、tialn、tac、tacn、tasin、mn、zr、其他合適的n-型功函材料或他們的組合。功函層可以包括多層?？梢酝ㄟ^cvd、pvd、電鍍和/或其他合適的工藝沉積功函層。在實施例中，形成的柵電極180是包括p-型功函層的p-型金屬柵極。在一些實施例中，包括在柵電極180中的覆蓋層可以包括難熔金屬和他們的氮化物(例如，tin、tan、w2n、tisin、tasin)。可以通過pvd、cvd、金屬有機化學汽相沉積(mocvd)和ald沉積覆蓋層。在一些實施例中，包括在柵電極180中的填充層可以包括鎢(w)?？梢酝ㄟ^ald、pvd、cvd或其他合適的工藝沉積金屬層。

在上述實施例中，由于柵極電介質(zhì)與柵極間隔件接觸，并且半導(dǎo)體鰭的凹進部分進一步在柵極電介質(zhì)下面延伸(或半導(dǎo)體鰭的溝道部分從柵極電介質(zhì)收縮)，因此當去除偽柵極時，柵電極沒有暴露半導(dǎo)體鰭的溝道層。相應(yīng)地，之后形成的(金屬)柵電極沒有與半導(dǎo)體鰭的溝道部分接觸。因此，柵極電介質(zhì)可以是柵電極和半導(dǎo)體鰭之間的良好隔離。

根據(jù)一些實施例，一種半導(dǎo)體器件包括至少一個半導(dǎo)體鰭、柵電極、至少一個柵極間隔件和柵極電介質(zhì)。半導(dǎo)體鰭包括至少一個凹進部分和至少一個溝道部分。柵電極存在于半導(dǎo)體鰭的至少溝道部分上。柵極間隔件存在于柵電極的至少側(cè)壁上。柵極電介質(zhì)至少存在于半導(dǎo)體鰭的溝道部分和柵電極之間。柵極電介質(zhì)比半導(dǎo)體鰭的溝道部分的至少一個端面延伸更遠。

根據(jù)一些實施例，一種半導(dǎo)體器件包括至少一個半導(dǎo)體鰭、柵電極、至少一個柵極間隔件、柵極電介質(zhì)和至少一個外延結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體鰭包括至少一個凹進部分和至少一個溝道部分。柵電極存在于半導(dǎo)體鰭的至少溝道部分上。柵極間隔件存在于柵電極的至少一個側(cè)壁上。柵極電介質(zhì)至少存在于半導(dǎo)體鰭的溝道部分和柵電極之間。半導(dǎo)體鰭、柵極電介質(zhì)和柵極間隔件的組合將凹槽限定在半導(dǎo)體鰭、柵極電介質(zhì)和柵極間隔件中。該凹槽具有第一區(qū)域和第二區(qū)域。第一區(qū)域的寬度大于第二區(qū)域的寬度。外延結(jié)構(gòu)存在于半導(dǎo)體鰭的凹進部分上并且至少部分地存在于凹槽中以與半導(dǎo)體鰭的溝道部分接觸。

根據(jù)一些實施例，一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法包括在襯底上形成半導(dǎo)體鰭。形成柵極電介質(zhì)以覆蓋半導(dǎo)體鰭。在柵極電介質(zhì)和半導(dǎo)體鰭上形成偽柵極。在偽柵極的至少一個側(cè)壁上形成至少一個柵極間隔件。去除半導(dǎo)體鰭的未由偽柵極和柵極間隔件覆蓋的至少部分和柵極電介質(zhì)的未由偽柵極和柵極間隔件覆蓋的至少部分并且在柵極間隔件和半導(dǎo)體鰭之間形成第一凹槽。去除半導(dǎo)體鰭的由柵極電介質(zhì)覆蓋的至少另一部分以在柵極電介質(zhì)和半導(dǎo)體鰭之間形成第二凹槽。

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：至少一個半導(dǎo)體鰭，包括至少一個凹進部分和至少一個溝道部分；柵電極，存在于所述半導(dǎo)體鰭的至少所述溝道部分上；至少一個柵極間隔件，存在于所述柵電極的至少一個側(cè)壁上；以及柵極電介質(zhì)，至少存在于所述半導(dǎo)體鰭的所述溝道部分和所述柵電極之間，其中，所述柵極電介質(zhì)比所述半導(dǎo)體鰭的所述溝道部分的至少一個端面延伸更遠。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述柵極電介質(zhì)比所述柵電極的所述至少一個側(cè)壁延伸更遠。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述半導(dǎo)體鰭的所述溝道部分的所述端面與所述柵極間隔件的至少一個側(cè)壁分隔開一橫向距離，并且所述柵極間隔件具有小于所述橫向距離的寬度。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述半導(dǎo)體鰭的所述溝道部分的所述端面與所述柵極間隔件的至少一個側(cè)壁分隔開一橫向距離，并且所述柵極間隔件具有大于所述橫向距離的寬度。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述半導(dǎo)體鰭的所述溝道部分的所述端面與所述柵極間隔件的至少一個側(cè)壁分隔開一橫向距離，并且所述柵極間隔件具有與所述橫向距離相同的寬度。

在上述半導(dǎo)體器件中，還包括存在于所述半導(dǎo)體鰭的所述凹進部分上并且與所述半導(dǎo)體鰭的所述溝道部分接觸的至少一個外延結(jié)構(gòu)。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述柵極電介質(zhì)具有相對的內(nèi)側(cè)壁，所述內(nèi)側(cè)壁和所述半導(dǎo)體鰭的所述溝道部分的所述端面限定凹槽，并且所述外延結(jié)構(gòu)至少部分地存在于所述凹槽中。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述半導(dǎo)體鰭的所述凹進部分、所述半導(dǎo)體鰭的所述溝道部分以及所述柵極電介質(zhì)限定凹槽，并且所述外延結(jié)構(gòu)至少部分地存在于所述凹槽中。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述半導(dǎo)體鰭、所述柵極電介質(zhì)和所述柵極間隔件的組合將凹槽限定在所述半導(dǎo)體鰭、所述柵極電介質(zhì)和所述柵極間隔件的組合中，所述凹槽具有第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域具有比所述第二區(qū)域的寬度大的寬度，并且所述外延結(jié)構(gòu)至少部分地存在于所述凹槽中。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，還提供了一種半導(dǎo)體器件，包括：至少一個半導(dǎo)體鰭，包括至少一個凹進部分和至少一個溝道部分；柵電極，存在于所述半導(dǎo)體鰭的至少所述溝道部分上；至少一個柵極間隔件，存在于所述柵電極的至少一個側(cè)壁上；柵極電介質(zhì)，至少存在于所述半導(dǎo)體鰭的所述溝道部分和所述柵電極之間，其中，所述半導(dǎo)體鰭、所述柵極電介質(zhì)和所述柵極間隔件的組合將凹槽限定在所述半導(dǎo)體鰭、所述柵極電介質(zhì)和所述柵極間隔件的組合中，所述凹槽具有第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域具有比所述第二區(qū)域的寬度大的寬度；以及至少一個外延結(jié)構(gòu)，存在于所述半導(dǎo)體鰭的所述凹進部分上并且至少部分地存在于所述凹槽中以與所述半導(dǎo)體鰭的所述溝道部分接觸。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述柵極間隔件與所述柵極電介質(zhì)接觸。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述柵極電介質(zhì)的端面與所述柵極間隔件的至少一個側(cè)壁分隔開一橫向距離，并且所述柵極間隔件具有大于所述橫向距離的寬度。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述外延結(jié)構(gòu)存在于所述柵極間隔件的至少一個內(nèi)壁上。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述外延結(jié)構(gòu)存在于所述柵極電介質(zhì)的至少一個內(nèi)壁上。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述柵電極還存在于所述半導(dǎo)體鰭的所述凹進部分的部分上。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述柵極間隔件存在于所述半導(dǎo)體鰭的所述溝道部分的部分上。

根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，還提供了一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括：在襯底上形成半導(dǎo)體鰭；形成柵極電介質(zhì)以覆蓋所述半導(dǎo)體鰭；在所述柵極電介質(zhì)和所述半導(dǎo)體鰭上形成偽柵極；在所述偽柵極的至少一個側(cè)壁上形成至少一個柵極間隔件；去除所述半導(dǎo)體鰭的未由所述偽柵極和所述柵極間隔件覆蓋的至少部分以及去除所述柵極電介質(zhì)的未由所述偽柵極和所述柵極間隔件覆蓋的至少部分并且在所述柵極間隔件和所述半導(dǎo)體鰭之間形成第一凹槽；以及去除所述半導(dǎo)體鰭的由所述柵極電介質(zhì)覆蓋的至少另一部分以在所述柵極電介質(zhì)和所述半導(dǎo)體鰭之間形成第二凹槽。

在上述方法中，還包括在所述半導(dǎo)體鰭上形成外延結(jié)構(gòu)，其中，在所述第二凹槽中形成所述外延結(jié)構(gòu)的至少部分。

在上述方法中，還包括：去除所述偽柵極以形成鄰近所述柵極間隔件的開口；以及在所述開口中形成柵電極。

在上述方法中，所述半導(dǎo)體鰭的所述另一部分的所述去除包括選擇性地蝕刻所述半導(dǎo)體鰭。

上面概述了若干實施例的特征，使得本領(lǐng)域人員可以更好地理解本發(fā)明的方面。本領(lǐng)域人員應(yīng)該理解，他們可以容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來設(shè)計或修改用于實施與本人所介紹實施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)勢的其他工藝和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該意識到，這種等同構(gòu)造并不背離本發(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，本文中他們可以做出多種變化、替換以及改變。