[發明專利]鰭式場效應晶體管器件及其形成方法

在審

• 申請號: 202011171719.3
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112750770A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 林士堯;高魁佑;林志翰;張銘慶;陳昭成
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L21/8234
• 分類號: H01L21/8234;H01L27/088
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 陳蒙

本公開涉及鰭式場效應晶體管器件及其形成方法。一種形成半導體器件的方法，包括：形成在襯底上方突出的鰭；在鰭的相反側形成隔離區域；在鰭上方形成虛設柵極；減小虛設柵極的靠近隔離區域的下部的厚度，其中，在減小該厚度之后，虛設柵極的下部的相反側壁之間的距離隨著虛設柵極向隔離區域延伸而減小；在減小該厚度之后，至少沿著虛設柵極的下部的相反側壁形成柵極填充材料；沿著虛設柵極的側壁并沿著柵極填充材料的側壁形成柵極間隔件；以及用金屬柵極替換虛設柵極。

技術領域

本公開總體涉及鰭式場效應晶體管器件及其形成方法。

背景技術

由于各種電子組件(例如，晶體管、二極管、電阻器、電容器等)的 集成密度的不斷提高，半導體工業經歷了快速的增長。大部分情況下，集 成密度的提高來自最小特征尺寸的不斷減小，這使得更多的組件可以集成 到給定區域中。

鰭式場效應晶體管(FinFET)器件正變得普遍用于集成電路。FinFET 器件具有三維結構，包括從襯底突出的半導體鰭。被配置為控制FinFET 器件的導電溝道內的電荷載流子流的柵極結構環繞半導體鰭。例如，在三 柵極FinFET器件中，柵極結構環繞半導體鰭的三個側，從而在半導體鰭 的三個側形成導電溝道。

發明內容

根據本公開的一個實施例，提供了一種形成半導體器件的方法，所述 方法包括：形成在襯底上方突出的鰭；在所述鰭的相反側形成隔離區域； 在所述鰭上方形成虛設柵極；減小所述虛設柵極的靠近所述隔離區域的下 部的厚度，其中，在減小所述厚度之后，所述虛設柵極的下部的相反側壁 之間的距離隨著所述虛設柵極向所述隔離區域延伸而減小；在減小所述厚 度之后，至少沿著所述虛設柵極的下部的相反側壁形成柵極填充材料；沿 著所述虛設柵極的側壁并沿著所述柵極填充材料的側壁形成柵極間隔件； 以及用金屬柵極替換所述虛設柵極。

根據本公開的另一實施例，提供了一種形成半導體器件的方法，所述 方法包括：在鰭上方形成虛設柵極，其中，所述鰭在襯底上方突出并且介 于隔離區域之間；減薄所述虛設柵極的靠近所述隔離區域的下部，其中， 在所述減薄之后，所述虛設柵極的下部的厚度隨著所述虛設柵極向所述隔 離區域延伸而減小；在所述虛設柵極的下部上形成柵極填充材料；在所述 虛設柵極的相反側和所述柵極填充材料的相反側上形成柵極間隔件；在形成所述柵極間隔件之后，去除所述虛設柵極并且至少去除所述柵極填充材 料的一部分，以在所述柵極間隔件之間形成開口；以及在所述開口中形成 金屬柵極。

根據本公開的又一實施例，提供了一種半導體器件，包括：鰭，在襯 底上方突出；隔離區域，位于所述鰭的相反側；柵極結構，位于所述鰭上 方；柵極間隔件，沿著所述柵極結構的側壁；以及柵極填充材料，位于所 述柵極結構和所述柵極間隔件之間，其中，所述柵極填充材料的面向所述 柵極結構的側壁之間的距離隨著所述柵極填充材料向所述隔離區域延伸而 減小。

附圖說明

在結合附圖閱讀下面的具體實施方式時，可以從下面的具體實施方式 中最佳地理解本公開的各方面。注意，根據行業的標準做法，各種特征不 是按比例繪制的。事實上，為了討論的清楚起見，各種特征的尺寸可能被 任意增大或減小。

圖1示出了根據一些實施例的鰭式場效應晶體管(FinFET)器件的透 視圖。

圖2-圖4、圖5A、圖5B、圖6、圖7A-圖7D、圖8A、圖8B、圖9A、 圖9B、圖10A、圖10B、圖11A、圖11B、圖12A、圖12B、圖13A、圖 13B、圖14A、圖14B和圖15A-圖15C示出了根據實施例的各個制造階段 的FinFET器件100的截面圖。

圖16A、圖16B、圖17A、圖17B、圖18A、圖18B、圖19A和圖 19B示出了實施例中的各個制造階段的FinFET器件100A的截面圖。

圖20A、圖20B、圖21A和圖21B示出了實施例中的各個制造階段的 FinFET器件100B的截面圖。