[發(fā)明專利]高柵極密度器件和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210036781.0
• 申請日: 2012-02-17
• 公開（公告）號: CN103137624A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝銘峰;張長昀;陳欣志
• 申請（專利權(quán)）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L27/092
• 分類號: H01L27/092;H01L21/8238
• 代理公司: 北京德恒律師事務(wù)所 11306
• 代理人: 陸鑫;房嶺梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及高柵極密度器件和方法。

背景技術(shù)

當(dāng)諸如金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)的半導(dǎo)體器件通過各技術(shù)節(jié)點(diǎn)減小尺寸時(shí)，為改進(jìn)器件性能已采用了多種方式，諸如使用高-K(HK)電介質(zhì)材料和金屬柵極(MG)電極結(jié)構(gòu)、應(yīng)變工程、3-D柵極晶體管和超薄體(UTB)絕緣上的半導(dǎo)體(SOI)結(jié)構(gòu)。例如，通過實(shí)施應(yīng)變的襯底技術(shù)，更好的器件性能通常可通過調(diào)節(jié)晶體管溝道內(nèi)的應(yīng)力來實(shí)現(xiàn)，這增強(qiáng)遷移率(例如，電子或空穴的遷移率)以及溝道內(nèi)的電導(dǎo)率。作為應(yīng)變技術(shù)的一個(gè)例子，外延硅鍺(SiGe)層或者硅磷(SiP)層分別形成在p型場效應(yīng)晶體管(PFET)器件或n型場效應(yīng)晶體管(PFET)器件中的源極區(qū)和漏極區(qū)。

隨著器件尺寸縮小以及器件密度增加，相鄰結(jié)構(gòu)的一致性可能受到影響。因此，盡管目前的方法總體上足以適合他們的預(yù)期目的，然而他們并不是在各個(gè)方面都令人完全滿意。例如，當(dāng)淺溝槽隔離(STI)在附近的硅鍺外延結(jié)構(gòu)形成之前形成時(shí)，最后得到的硅鍺外延結(jié)構(gòu)可能與遠(yuǎn)離STI的另一硅鍺外延結(jié)構(gòu)有很大區(qū)別。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，涉及具有隔離部件的半導(dǎo)體器件。示例性的半導(dǎo)體器件包括多個(gè)設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上的柵極結(jié)構(gòu)、在所述多個(gè)柵極結(jié)構(gòu)的各個(gè)側(cè)壁上形成的多個(gè)由電介質(zhì)材料制成的柵極側(cè)壁間隔件、設(shè)置在半導(dǎo)體襯底和柵極結(jié)構(gòu)上的層間電介質(zhì)(ILD)、嵌入半導(dǎo)體襯底并延伸至所述ILD的隔離部件以及設(shè)置在所述隔離部件的延伸部的側(cè)壁上的由電介質(zhì)材料制成的側(cè)壁間隔件。

在可選實(shí)施方式中，半導(dǎo)體器件進(jìn)一步包括靠近所述隔離部件和靠近所述柵極結(jié)構(gòu)的外延生長區(qū)。

在可選實(shí)施方式中，所述外延生長區(qū)彼此具有相同的形狀。

在可選實(shí)施方式中，所述外延生長區(qū)彼此具有相同的晶面。

在可選實(shí)施方式中，所述外延生長區(qū)包括硅鍺。

在可選實(shí)施方式中，所述隔離部件包括在所述隔離部件的上部上的側(cè)壁間隔件。

在可選實(shí)施方式中，所述隔離部件的輪廓與所述側(cè)壁間隔件的邊緣對準(zhǔn)。

在可選實(shí)施方式中，所述側(cè)壁間隔件包括氮化硅。

在可選實(shí)施方式中，所述隔離部件包括一種或多種電介質(zhì)材料。

在可選實(shí)施方式中，所述隔離部件的電介質(zhì)材料包括氧化硅襯里。

在可選實(shí)施方式中，所述隔離部件的電介質(zhì)材料包括在所述氧化硅襯里上方的氧化硅。

在本發(fā)明一方面的另一種實(shí)施方式中，半導(dǎo)體器件包括硅襯底；設(shè)置在襯底上的兩個(gè)高-k/金屬柵極(HK/MG)部件；形成在所述HK/MG部件的各個(gè)側(cè)壁上的多個(gè)電介質(zhì)材料的柵極間隔件；形成在所述兩個(gè)HK/MG部件間的多個(gè)外延生長硅鍺區(qū)，其中所述外延生長區(qū)彼此間具有相同的形狀和相同的晶面；設(shè)置在半導(dǎo)體襯底和HK/MG部件上的ILD；嵌入所述半導(dǎo)體襯底中并延伸至所述ILD的隔離部件以及設(shè)置在所述隔離部件的延伸部的側(cè)壁上的電介質(zhì)材料的側(cè)壁間隔件。

本發(fā)明的另一方面涉及使用“后隔離”方法形成半導(dǎo)體器件的方法。該方法包括提供半導(dǎo)體襯底，在所述襯底上形成多個(gè)偽柵極結(jié)構(gòu)，在偽柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上形成柵極側(cè)壁間隔件，在所述偽柵極結(jié)構(gòu)之間形成多個(gè)外延生長區(qū)，在形成多個(gè)外延生長區(qū)后去除所述偽柵極結(jié)構(gòu)中之一來形成隔離溝槽，用電介質(zhì)層填充所述隔離溝槽從而形成隔離部件，去除剩余的偽柵極結(jié)構(gòu)來形成柵極溝槽以及在所述柵極溝槽內(nèi)形成柵極結(jié)構(gòu)。

在可選實(shí)施方式中，所述隔離溝槽的上部具有與所述偽柵極結(jié)構(gòu)相似的輪廓。

在可選實(shí)施方式中，所述隔離溝槽蝕刻包括第一部分，所述第一部分為去除所述偽柵極部件并且暴露所述半導(dǎo)體襯底以形成所述隔離溝槽的上部。

在可選實(shí)施方式中，所述方法進(jìn)一步包括蝕刻的第二部分，所述第二部分為蝕刻所述半導(dǎo)體襯底從而形成所述隔離部件的下部。

在可選實(shí)施方式中，所述蝕刻的第二部分使所述側(cè)壁間隔件的邊緣自對準(zhǔn)。

在可選實(shí)施方式中，所述隔離溝槽形成有上部和下部，其中所述上部在所述ILD內(nèi)，所述下部在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)。

在可選實(shí)施方式中，所述隔離溝槽用多層電介質(zhì)層和氧化硅襯里填充。

在可選實(shí)施方式中，所述多層電介質(zhì)層中的一層為設(shè)置在所述氧化硅襯里上的氧化硅層。

附圖說明