[發明專利]具有一致的鰭型場效晶體管柵極高度的結構及其形成方法

有效

• 申請號: 201310613212.2
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN103854988A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: W.科特;J.E.福爾特邁耶;B.A.卡恩;R.拉馬錢德蘭;T.E.斯坦達爾特;汪新慧
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/336;H01L29/423;H01L29/78
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 焦玉恒

技術領域

本發明總體上涉及集成電路，并且尤其涉及柵極高度一致的多個鰭型場效應晶體管（finFET）半導體器件。

背景技術

期望用半導體器件結構的尺寸一致性獲得最佳功能性。尺寸的變化可能影響諸如finFET器件的半導體器件的制造并且最終影響到其可靠性。用于制造finFET器件的典型工藝流程可能在柵極高度上產生大的變化。由于在跨芯片的圖案密度上的變化，柵極高度在單一芯片內變化顯著。高圖案密度區域可包括多個鰭，而低圖案密度區域可包括一個或兩個鰭。通常，低圖案密度區域中測得的柵極高度可能低于高圖案密度區域中測得的柵極高度。

典型地，先柵極（gate?first）工藝流程可包括在基板中形成鰭，沉積包括高k電介質和一個或多個柵極金屬的柵極堆疊，并且最終蝕刻成最后的柵極結構。可替代地，置換柵極（RG）工藝流程可包括利用冗余（dummy）柵極堆疊。柵極堆疊或冗余柵極堆疊的厚度可在高圖案密度區域和低圖案密度區域之間變化。本領域中可理解，有源區域可包括可形成一個或多個半導體器件的芯片區域，而非有源區域可包括沒有半導體器件的芯片區域。此外，有源區域比沒有鰭的非有源區域具有更高的圖案密度（例如，更多的鰭）。

發明內容

根據本發明的一個實施例，提供一種方法。該方法可包括：提供由半導體基板蝕刻成且由氧化物層和氮化物層覆蓋的多個鰭，該氧化物層設置在多個鰭和氮化物層之間，去除多個鰭的一部分以形成開口，在該開口的側壁上形成電介質間隔壁，用填充材料填充該開口，其中填充材料的頂表面與氮化物層的頂表面實質上齊平。該方法還可包括形成與多個鰭之一成一直線的深溝槽電容器，去除氮化物層以在多個鰭和填充材料之間形成間隙，其中填充材料具有在間隙之上延伸的凹形幾何形狀，以及去除該凹形幾何形狀并且導致多個鰭和填充材料之間的間隙加大。

根據另一個示范性實施例，提供一種結構。該結構可包括由半導體基板蝕刻成的第一多個鰭和第二多個鰭、與多個鰭之一設置成一直線且與其電連接的深溝槽電容器以及設置在半導體基板之上且在第一多個鰭和第二多個鰭之間的填充材料，其中填充材料不接觸第一多個鰭或第二多個鰭。

附圖說明

以下詳細描述將結合附圖得到更好理解，這些描述以示例且不旨在限制本發明于此的方式給出，其中：

圖1示出了根據示范性實施例的finFET器件在其制造的中間步驟中的截面圖。

圖1A示出了根據示范性實施例沿著圖1的截面A-A剖取的截面圖。

圖2示出了鰭的去除以形成根據示范性實施例的芯片的非有源區域。

圖2A示出了根據示范性實施例沿著圖2的截面A-A剖取的截面圖。

圖3示出了根據示范性實施例形成電介質間隔壁。

圖3A示出了根據示范性實施例沿著圖3的截面A-A剖取的截面圖。

圖4示出了根據示范性實施例沉積填充材料。

圖4A示出了根據示范性實施例沿著圖4的截面A-A剖取的截面圖。

圖5示出了根據示范性實施例形成與鰭成一直線（in?line?with）的深溝槽。

圖5A示出了根據示范性實施例沿著圖5的截面A-A剖取的截面圖。

圖6示出了根據示范性實施例形成深溝槽電容器。

圖6A示出了根據示范性實施例沿著圖6的截面A-A剖取的截面圖。

圖6B示出了根據示范性實施例沿著圖6的截面B-B剖取的截面圖。

圖7示出了根據示范性實施例形成電介質蓋層。

圖7A示出了根據示范性實施例沿著圖7的截面A-A剖取的截面圖。

圖7B示出了根據示范性實施例沿著圖7的截面B-B剖取的截面圖。

圖8示出了根據示范性實施例去除氮化物層。

圖8A示出了根據示范性實施例沿著圖8的截面A-A剖取的截面圖。

圖9示出了根據示范性實施例的最先蝕刻技術，用于去除填充材料中形成的凹形特征以符合氮化物層的去除，并且去除鰭的頂部上的氧化物層。

圖9A示出了根據示范性實施例沿著圖9的截面A-A剖取的截面圖。

圖10示出了根據示范性實施例的第二蝕刻技術，用于去除任何殘留氧化物層。

圖10A示出了根據示范性實施例沿著圖10的截面A-A剖取的截面圖。

圖11示出了根據示范性實施例形成柵極。

圖12示出了根據示范性實施例形成可選的氧化物層和可選的氮化物層。

圖12A示出了根據示范性實施例沿著圖12的截面A-A剖取的截面圖。