[發明專利]在FINFET器件上形成替代柵極結構的方法及其得到的器件

在審

• 申請號: 201510745195.7
• 申請日: 2015-11-05
• 公開（公告）號: CN105590865A
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 謝瑞龍;蔡秀雨
• 申請（專利權）人: 格羅方德半導體公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78;H01L21/8234;H01L27/088
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;王錦陽

1.一種在鰭式場效晶體管器件形成替代柵極結構的方法，其特征 在于，該方法包括:

在半導體襯底中形成多個溝槽，以便定義具有上表面及多個側表 面的鰭部；

形成犧牲柵極結構，該犧牲柵極結構包括:

具有密度小于1.8克/立方厘米的低密度氧化材料，位于該多 個溝槽中，并與該鰭部的該上表面和該側表面接觸，該低密度氧 化材料具有基本上是平坦的上表面，且其所在高度要高于該鰭部 的該上表面的高度；以及

犧牲柵極材料，位于該低密度氧化材料的該上表面上并與其 相接觸；

形成側壁間隔件，相鄰于包括該犧牲柵極材料及該低密度氧化材 料的該犧牲柵極結構；

執行第一蝕刻工藝以去除該犧牲柵極材料，以便由此暴露該低密 度氧化材料，該低密度氧化材料于整個該第一蝕刻工藝中維持在該鰭 部的該上表面和該側表面上的位置；

去除該暴露出的低密度氧化材料以便定義替代柵極孔，且從而暴 露出于該替代柵極孔內的該鰭部的該上表面和該側表面；以及

在該替代柵極孔中該鰭部的該暴露出的上表面和該側表面周圍形 成替代柵極結構。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在形成該犧牲柵極結 構之前，該方法更包括:

在該多個溝槽中形成絕緣材料層，使得該絕緣材料層的上表面的 高度要低于該鰭部的該上表面的高度；以及

在該絕緣材料層的該上表面上以及該鰭部的該上表面上方形成蝕 刻停止層。

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，在形成該犧牲柵極結 構之前，該方法更包括:

在位于該絕緣材料層上的該蝕刻停止層上方形成材料層，該材料 層具有上表面，其所在位置使得位于該鰭部的該上表面上方的該蝕刻 停止層暴露出來；以及

去除位在該鰭部的該上表面上方的該暴露出的該蝕刻停止層。

4.如權利要求2所述的方法，其特征在于，該材料層是OPL材料 或可流動氧化材料的其中一個。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，該犧牲柵極材料包括 多晶硅或非晶硅的其中一個。

6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，該替代柵極結構包括 高k柵絕緣材料以及至少一金屬層。

7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，該低密度氧化材料是 可流動氧化材料，其通過執行至少二道可流動氧化沉積工藝來形成。

8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，該低密度氧化材料是 可流動氧化材料，其通過執行單一道可流動氧化沉積工藝來形成。

9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，該低密度氧化材料是 可流動氧化材料，其通過去除先前形成的可流動氧化材料層，并接著 執行單一道可流動氧化沉積工藝來形成。

10.如權利要求1所述的方法，其特征在于，當由該器件的柵極寬 度方向得到的剖面觀察，該犧牲柵極材料基本上是具有基本上平均厚 度的平面結構。

11.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在形成該側壁間隔件 之后，該方法更包括:

在該多個溝槽中該間隔件的側向外圍形成絕緣材料凹層，使得該 絕緣材料凹層的凹陷上表面是處在低于該間隔件的上表面的高度以及 低于該犧牲柵極材料的上表面的高度；

在該絕緣材料凹層的該凹陷上表面、該間隔件的該上表面以及該 犧牲柵極材料的該上表面上形成絕緣保護層；

去除該絕緣保護層位在該間隔件上方及該犧牲柵極材料上方的部 分；以及

對在該絕緣材料凹層上方位置的該絕緣保護層的剩余部分，執行 該第一蝕刻工藝，其中，該絕緣保護層的該剩余部分在該第一蝕刻工 藝的執行過程中會保護該絕緣材料凹層。