[發(fā)明專利]半導體元件及其制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711262580.1
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN109873035B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設計）人: 林靜齡;梁文安;黃振銘
• 申請（專利權）人: 聯(lián)華電子股份有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336;H01L21/762
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳小雯

本發(fā)明公開一種半導體元件及其制作方法。該制作半導體元件的方法為，首先形成一鰭狀結(jié)構于一基底上，然后形成一第一柵極結(jié)構以及一第二柵極結(jié)構于鰭狀結(jié)構上以及一層間介電層環(huán)繞第一柵極結(jié)構以及第二柵極結(jié)構，將第一柵極結(jié)構以及第二柵極結(jié)構轉(zhuǎn)換為第一金屬柵極以及第二金屬柵極，形成一硬掩模于第一金屬柵極以及第二金屬柵極上，去除部分硬掩模、第二金屬柵極以及部分鰭狀結(jié)構以形成一開口，再形成一介電層于凹槽內(nèi)以形成一單擴散隔離結(jié)構。

技術領域

本發(fā)明涉及一種制作半導體元件的方法，尤其是涉及一種分隔鰭狀結(jié)構以形成單擴散隔離(single diffusion break,SDB)結(jié)構的方法。

背景技術

近年來，隨著場效晶體管(field effect transistors,FETs)元件尺寸持續(xù)地縮小，現(xiàn)有平面式(planar)場效晶體管元件的發(fā)展已面臨制作工藝上的極限。為了克服制作工藝限制，以非平面(non-planar)的場效晶體管元件，例如鰭狀場效晶體管(fin fieldeffect transistor,Fin FET)元件來取代平面晶體管元件已成為目前的主流發(fā)展趨勢。由于鰭狀場效晶體管元件的立體結(jié)構可增加柵極與鰭狀結(jié)構的接觸面積，因此，可進一步增加柵極對于載流子通道區(qū)域的控制，從而降低小尺寸元件面臨的漏極引發(fā)能帶降低(draininduced barrier lowering,DIBL)效應，并可以抑制短通道效應(short channel effect,SCE)。再者，由于鰭狀場效晶體管元件在同樣的柵極長度下會具有更寬的通道寬度，因而可獲得加倍的漏極驅(qū)動電流。甚而，晶體管元件的臨界電壓(threshold voltage)也可通過調(diào)整柵極的功函數(shù)而加以調(diào)控。

在現(xiàn)行的鰭狀場效晶體管元件制作工藝中，鰭狀結(jié)構周圍形成淺溝隔離后通常會以蝕刻方式去除部分鰭狀結(jié)構與淺溝隔離形成凹槽，然后填入絕緣物以形成單擴散隔離結(jié)構并將鰭狀結(jié)構分隔為兩部分。然而現(xiàn)今單擴散隔離結(jié)構與金屬柵極的制作工藝在搭配上仍存在許多問題，因此如何改良現(xiàn)有鰭狀場效晶體管制作工藝與架構即為現(xiàn)今一重要課題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明一實施利公開一種制作半導體元件的方法。首先形成一鰭狀結(jié)構于一基底上，然后形成一第一柵極結(jié)構以及一第二柵極結(jié)構于鰭狀結(jié)構上以及一層間介電層環(huán)繞第一柵極結(jié)構以及第二柵極結(jié)構，將第一柵極結(jié)構以及第二柵極結(jié)構轉(zhuǎn)換為第一金屬柵極以及第二金屬柵極，形成一硬掩模于第一金屬柵極以及第二金屬柵極上，去除部分硬掩模、第二金屬柵極以及部分鰭狀結(jié)構以形成一開口，再形成一介電層于凹槽內(nèi)以形成一單擴散隔離結(jié)構。

本發(fā)明另一實施利公開一種半導體元件，其主要包含一鰭狀結(jié)構設于基底上、一柵極結(jié)構設于鰭狀結(jié)構上以及一層間介電層環(huán)繞柵極結(jié)構以及一單擴散隔離結(jié)構設于層間介電層以及鰭狀結(jié)構內(nèi)。其中單擴散隔離結(jié)構又細部包含一下半部以及一上半部設于下半部上，其中上半部以及下半部包含不同寬度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例制作一半導體元件的上視圖；

圖2為圖1中沿著切線AA'的剖面示意圖；

圖3至圖10為接續(xù)圖2制作一半導體元件的方法示意圖；

圖11為本發(fā)明一實施利的半導體元件的結(jié)構示意圖。

主要元件符號說明

12 基底 14 鰭狀結(jié)構

16 淺溝隔離 18 柵極結(jié)構

20 柵極結(jié)構 22 柵極結(jié)構

24 柵極結(jié)構 26 柵極介電層

28 柵極材料層 30 間隙壁