保护半导体鳍不受侵蚀的结构及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种保护半导体鳍不受侵蚀的电介质金属化合物衬层，其可在形成可去除栅极结构前沉积在半导体鳍上。在图案化可去除栅极结构和栅极间隙壁期间，电介质金属化合物衬层保护半导体鳍。电介质金属化合物衬层可在形成源极区域和漏极区域以及置换栅极结构前去除。作为选择，电介质金属化合物衬层可沉积在半导体鳍和栅极堆叠上，并且可在形成栅极间隙壁后去除。此外，电介质金属化合物衬层可沉积在半导体鳍和可去除栅极结构上，并且可在形成栅极间隙壁且去除可去除栅极结构后去除。在每个实施例中，在形成栅极间隙壁期间，电介质金属化合物衬层可保护半导体鳍。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体结构，特别涉及用于保护半导体鳍在工艺步骤期间不受侵蚀的结构及其制造方法。
技术介绍
在鳍型场效晶体管的制造过程中，半导体鳍可能受到很重的侵蚀，并且在用于形成栅极间隙壁的各向异性蚀刻工艺期间填充鳍之间的空间的绝缘层可能严重受损。半导体鳍的侵蚀可能导致很差地限定源极区和漏极区域且导致鳍型场效晶体管的器件性能的有害劣化。
技术实现思路
电介质金属化合物衬层可在形成可去除栅极结构前沉积在半导体鳍上。在图案化可去除栅极结构和栅极间隙壁期间，电介质金属化合物衬层保护半导体鳍。电介质金属化合物衬层可在形成源极和漏极区域和置换栅极结构前去除。作为选择，电介质金属化合物衬层可沉积在半导体鳍和栅极堆叠上，并且可在形成栅极间隙壁后去除。此外，电介质金属化合物衬层可沉积在半导体鳍和可去除栅极结构上，并且可在形成栅极间隙壁且去除可去除栅极结构后去除。在每个实施例中，在形成栅极间隙壁期间，电介质金属化合物衬层可保护半导体鳍。根据本专利技术的一个方面，一种半导体结构包括设置在基板上的半导体鳍以及栅极电介质和栅极电极的栅极堆叠。栅极堆叠跨越半导体鳍的一部分。半导体结构还包括横向围绕栅极堆叠的栅极间隙壁以及接触半导体鳍的顶表面和侧壁表面、栅极堆叠的侧壁的一部分以及栅极间隙壁的底表面的电介质金属化合物部分。根据本专利技术的另一个方面，提供形成半导体结构的方法。半导体鳍形成在基板上。电介质金属化合物衬层直接沉积在半导体鳍的表面上。跨越半导体鳍的可去除栅极结构形成在电介质金属化合物衬层之上。栅极间隙壁形成在电介质金属化合物衬层和可去除栅极结构上。电介质金属化合物衬层的部分在形成栅极间隙壁后去除。电介质金属化合物衬层在栅极间隙壁之下的留下部分构成电介质金属化合物部分。根据本专利技术的再一个方面，提供形成半导体结构的另一个方法。半导体鳍形成在基板上。然后形成跨越半导体鳍的栅极结构。电介质金属化合物衬层直接沉积在半导体鳍和栅极结构的表面上。栅极间隙壁形成在电介质金属化合物衬层上以及栅极结构周围。电介质金属化合物衬层的部分采用栅极间隙壁为蚀刻掩模而去除。电介质金属化合物衬层在栅极间隙壁之下的留下部分构成电介质金属化合物部分。附图说明图1A是根据本专利技术第一实施例在形成选择性电介质盖层和多个鳍限定掩模结构后第一示范性半导体结构的俯视图。图1B是第一示范性半导体结构沿着图1A的垂直平面B-B’剖取的垂直截面图。图1C是第一示范性半导体结构沿着图1A的垂直平面C-C’剖取的垂直截面图。图1D是第一示范性半导体结构沿着图1A的垂直平面D-D’剖取的垂直截面图。图2A是根据本专利技术第一实施例在将半导体材料层图案化为多个半导体鳍后第一示范性半导体结构的俯视图。图2B是第一示范性半导体结构沿着图2A的垂直平面B-B’剖取的垂直截面图。图2C是第一示范性半导体结构沿着图2A的垂直平面C-C’剖取的垂直截面图。图2D是第一示范性半导体结构沿着图2A的垂直平面D-D’剖取的垂直截面图。图3A是根据本专利技术第一实施例在形成电介质金属化合物衬层后第一示范性半导体结构的俯视图。图3B是第一示范性半导体结构沿着图3A的垂直平面B-B’剖取的垂直截面图。图3C是第一示范性半导体结构沿着图3A的垂直平面C-C’剖取的垂直截面图。图3D是第一示范性半导体结构沿着图3A的垂直平面D-D’剖取的垂直截面图。图4A是根据本专利技术第一实施例在形成可去除栅极结构后第一示范性半导体结构的俯视图。图4B是第一示范性半导体结构沿着图4A的垂直平面B-B’剖取的垂直截面图。图4C是第一示范性半导体结构沿着图4A的垂直平面C-C’剖取的垂直截面图。图4D是第一示范性半导体结构沿着图4A的垂直平面D-D’剖取的垂直截面图。图5A是根据本专利技术第一实施例在形成邻接电介质材料层后第一示范性半导体结构的俯视图。图5B是第一示范性半导体结构沿着图5A的垂直平面B-B’剖取的垂直截面图。图5C是第一示范性半导体结构沿着图5A的垂直平面C-C’剖取的垂直截面图。图5D第一示范性半导体结构沿着图5A的垂直平面D-D’剖取的垂直截面图。图6A是根据本专利技术第一实施例在形成栅极间隙壁后第一示范性半导体结构的俯视图。图6B是第一示范性半导体结构沿着图6A的垂直平面B-B’剖取的垂直截面图。图6C是第一示范性半导体结构沿着图6A的垂直平面C-C’剖取的垂直截面图。图6D是第一示范性半导体结构沿着图6A的垂直平面D-D’剖取的垂直截面图。图7A是根据本专利技术第一实施例在去除电介质金属化合物层的物理暴露部分后第一示范性半导体结构的俯视图。图7B是第一示范性半导体结构沿着图7A的垂直平面B-B’剖取的垂直截面图。图7C是第一示范性半导体结构沿着图7A的垂直平面C-C’剖取的垂直截面图。图7D是第一示范性半导体结构沿着图7A的垂直平面D-D’剖取的垂直截面图。图8A是根据本专利技术第一实施例在形成抬升源极区域和抬升漏极区域后第一示范性半导体结构的俯视图。图8B是第一示范性半导体结构沿着图8A的垂直平面B-B’剖取的垂直截面图。图8C是第一示范性半导体结构沿着图8A的垂直平面C-C’剖取的垂直截面图。图8D是第一示范性半导体结构沿着图8A的垂直平面D-D’剖取的垂直截面图。图9A是根据本专利技术第一实施例的在沉积平坦化电介质层并对其平坦化后第一示范性半导体结构的俯视图。图9B是第一示范性半导体结构沿着图9A的垂直平面B-B’剖取的垂直截面图。图9C是第一示范性半导体结构沿着图9A的垂直平面C-C’剖取的垂直截面图。图9D是第一示范性半导体结构沿着图9A的垂直平面D-D’剖取的垂直截面图。图10A是根据本专利技术第一实施例在去除可去除栅极结构后第一示范性半导体结构的俯视图。图10B是第一示范性半导体结构沿着图10A的垂直平面B-B’剖取的垂直截面图。图10C是第一示范性半导体结构沿着图10A的垂直平面C-C’剖取的垂直截面图。图10D是第一示范性半导体结构沿着图10A的垂直平面D-D’剖取的垂直截面图。图11A是根据本专利技术第一实施例在形成置换栅极结构和各种接触通孔结构后第一示范性半导体结构的俯视图。图11B是第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体结构，包括：半导体鳍，设置在基板上；栅极电介质和栅极电极的栅极堆叠，所述栅极堆叠跨越所述半导体鳍的一部分；栅极间隙壁，横向围绕所述栅极堆叠；以及电介质金属化合物部分，接触所述半导体鳍的顶表面和侧壁表面、所述栅极堆叠的侧壁的至少一部分以及所述栅极间隙壁的底表面。

【技术特征摘要】
2012.11.07 US 13/670,6741.一种半导体结构，包括：
半导体鳍，设置在基板上；
栅极电介质和栅极电极的栅极堆叠，所述栅极堆叠跨越所述半导体鳍的
一部分；
栅极间隙壁，横向围绕所述栅极堆叠；以及
电介质金属化合物部分，接触所述半导体鳍的顶表面和侧壁表面、所述
栅极堆叠的侧壁的至少一部分以及所述栅极间隙壁的底表面。
2.如权利要求1所述的半导体结构，其中所述栅极间隙壁接触所述栅极
堆叠的所述侧壁的另一部分。
3.如权利要求2所述的半导体结构，其中所述栅极电介质是U状栅极
电介质，接触所述栅极间隙壁的所有内侧壁和所述电介质金属化合物部分的
所有内侧壁。
4.如权利要求2所述的半导体结构，其中所述栅极电介质与所述电介质
金属化合物部分具有不同的成分或不同的厚度。
5.如权利要求2所述的半导体结构，其中所述电介质金属化合物部分的
外周边与所述栅极间隙壁的外周边实质上在垂直方向上一致，并且所述电介
质金属化合物部分的内周边与所述栅极间隙壁的内周边实质上在垂直方向
上一致。
6.如权利要求1所述的半导体结构，其中所述电介质金属化合物部分包
括：
垂直电介质金属化合物分支部分，与所述栅极堆叠接触；以及
水平电介质金属化合物分支部分，其接触所述半导体鳍，并且比所述垂
直电介质金属化合物分支部分从所述栅极堆叠横向延伸更远。
7.如权利要求6所述的半导体结构，其中所述垂直电介质金属化合物分
支部分与所述栅极堆叠的所有侧壁接触。
8.如权利要求6所述的半导体结构，其中所述栅极间隙壁与所述垂直电
介质金属化合物分支部分的外侧壁接触。
9.如权利要求6所述的半导体结构，其中所述栅极间隙壁的外周边与所
述水平电介质金属化合物分支部分的外周边实质上在垂直方向上一致。
10.如权利要求6所述的半导体结构，其中所述垂直电介质金属化合物
分支部分与所述栅极电极接触。
11.如权利要求6所述的半导体结构，其中所述栅极电介质是U状栅极
电介质，接触所述垂直电介质金属化合物分支部分的所有内侧壁。
12.一种形成半导体结构的方法，包括：
在基板上形成半导体鳍；
直接在所述半导体鳍的表面上沉积电介质金属化合物衬层；
在所述电介质金属化合物衬层之上形成跨越所述半导体鳍的可去除栅
极结构；
在所述电介质金属化合物衬层和所述可去除栅极结构上形成栅极间隙
壁；以及
在形成所述栅极间隙壁后去除所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：A卡基菲鲁兹，TN亚当，程慷果，S庞诺思，A雷兹尼塞克，R斯里尼瓦桑，蔡秀雨，谢瑞龙，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，格罗方德股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US