[發明專利]半導體裝置的制造方法

在審

• 申請號: 201711294959.0
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN108807182A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 黃明杰;章勛明;陳嘉仁;張銘慶;古淑瑗;黃泰鈞;王俊堯;李資良;徐志安
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 馮志云;張福根

半導體裝置的制造方法包含在第一鰭片上方形成金屬柵極結構，金屬柵極結構被第一介電材料環繞，以及在第一介電材料上方形成蓋層，金屬柵極結構與蓋層之間的蝕刻選擇性超過預定的臨界值。半導體裝置的制造方法也包含在第一鰭片和第一介電材料上方形成圖案化的硬掩模層，其中圖案化的硬掩模層的開口將金屬柵極結構的一部分和蓋層的一部分暴露出來。半導體裝置的制造方法還包含移除由圖案化的硬掩模層的開口暴露出的金屬柵極結構的一部分。

技術領域

本公開實施例涉及半導體裝置制造技術，特別涉及鰭式場效晶體管裝置及其制造方法。

背景技術

半導體產業因為持續增進各種電子元件(例如晶體管、二極管、電阻器、電容器等)的集成(integration)密度，已經歷了快速成長。在大部分情況下，這種在集成密度上的增進來自于不斷地縮減最小部件(feature)的尺寸，這使得更多的元件可以被整合至指定的面積內。

在集成電路中越來越廣泛地使用鰭式場效晶體管(Fin Field-EffectTransistor，FinFET)裝置。鰭式場效晶體管裝置具有三維的(three-dimensional)結構，其包含從基底突出的半導體鰭。柵極結構配置為控制鰭式場效晶體管裝置的導電溝道內的電荷載體的流動，且柵極結構環繞半導體鰭。舉例來說，在三柵極(tri-gate)鰭式場效晶體管裝置中，柵極結構環繞半導體鰭的三個側邊，藉此在半導體鰭的三個側邊上形成導電溝道。

發明內容

根據本公開的一些實施例，提供半導體裝置的制造方法。此方法包含形成第一介電材料于虛設柵極結構周圍，用金屬柵極結構置換虛設柵極結構，在第一介電材料的頂面上方形成掩模層，其中掩模層的蝕刻速率比金屬柵極結構的蝕刻速率慢，在金屬柵極結構和掩模層上方形成圖案化的硬掩模層，其中圖案化的硬掩模層將金屬柵極結構的一部分和掩模層的至少一部分暴露出來，移除由圖案化的硬掩模層暴露出的金屬柵極結構的這部分，藉此在金屬柵極結構中形成開口，以及使用第二介電材料填充開口。

根據本公開的一些實施例，提供半導體裝置的制造方法。此方法包含在鰭片上方形成金屬柵極結構，其中金屬柵極結構被第一介電材料環繞，在第一介電材料上方形成蓋層，其中金屬柵極結構與蓋層之間的蝕刻選擇性超過預定的臨界值，在金屬柵極結構和蓋層上方形成圖案化的硬掩模層，其中圖案化的硬掩模層的開口暴露出金屬柵極結構的一部分和蓋層的一部分，以及移除由圖案化的硬掩模層的開口暴露出的金屬柵極結構的這部分。

根據本公開的一些實施例，提供鰭式場效晶體管裝置的制造方法。此方法包含形成第一鰭片和第二鰭片，第一鰭片大抵上平行于第二鰭片，在第一鰭片和第二鰭片上方形成虛設柵極，虛設柵極具有柵極間隔物，形成層間介電層(ILD)于虛設柵極周圍，用金屬柵極置換虛設柵極，在層間介電層的上表面上方形成蓋層，蓋層的第一蝕刻速率比金屬柵極的第二蝕刻速率慢，在蓋層上方形成硬掩模層，將硬掩模層圖案化，以在第一鰭片和第二鰭片之間形成第一開口，第一開口將金屬柵極和蓋層暴露出來，以及移除由硬掩模層的第一開口暴露出的金屬柵極的一部分。

附圖說明

通過以下的詳細描述配合所附附圖，可以更加理解本公開實施例的內容。需強調的是，根據產業上的標準慣例，許多部件(feature)并未按照比例繪制。事實上，為了能清楚地討論，各種部件的尺寸可能被任意地增加或減少。

圖1是根據一些實施例的鰭式場效晶體管(FinFET)的透視示意圖。

圖2-圖18B是根據一些實施例繪示在制造鰭式場效晶體管裝置的各個階段的各種示意圖(例如剖面示意圖、平面示意圖)。

圖19-圖24是根據一些實施例繪示在制造鰭式場效晶體管裝置的各個階段的剖面示意圖。

圖25-圖29是根據一些實施例繪示在制造鰭式場效晶體管裝置的各個階段的剖面示意圖。

圖30是根據一些實施例繪示制造半導體裝置的方法的流程圖。