具有3D沟道的半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种半导体器件，其包括具有在第一方向上纵向对准的第一鳍、第二鳍和第三鳍的基板。第一沟槽在第一鳍和第二鳍之间延伸，第二沟槽在第二鳍和第三鳍之间延伸。场绝缘材料的第一部分设置在第一沟槽中，场绝缘材料的第二部分设置在第二沟槽中。场绝缘材料的第二部分的上表面在第二沟槽中在第二鳍和第三鳍的最上表面下面的水平处凹进。第一虚设栅极设置在场绝缘材料的第一部分的上表面上，第二虚设栅极至少部分地延伸到第二沟槽中至场绝缘材料的第二部分的上表面。

【技术实现步骤摘要】
具有3D沟道的半导体器件及其制造方法
本专利技术构思涉及具有三维（3D)沟道的半导体器件和制造具有3D沟道的半导体器 件的方法。
技术介绍
已经开发了多种技术来增加半导体器件的集成度。一种当前的技术是提供多栅晶 体管结构，在该多栅晶体管结构中由基板形成鳍形(或纳米线形）硅主体，并且在硅主体的 表面上形成多个栅极以在硅主体内限定3D沟道区。 3D沟道有利于规模的减小，至少部分是因为不必增加栅极长度(或沟道长度)来实 现具有相对足够电流控制能力的晶体管。此外，能够有效地抑制其中晶体管的沟道区的电 势受到漏极电压影响的短沟道效应（SCE)。
技术实现思路
根据本专利技术构思的一方面，提供一种半导体器件，该半导体器件包括：基板，具有 第一和第二沟槽以及在第一方向上纵向对准的第一、第二和第三鳍，其中第一沟槽在第一 鳍和第二鳍之间延伸，第二沟槽在第二鳍和第三鳍之间延伸。该半导体器件还包括场绝缘 材料的第一部分和场绝缘材料的第二部分，场绝缘材料的第一部分设置在插置在第一鳍和 第二鳍之间的第一沟槽中，场绝缘材料的第二部分设置在插置在第二鳍和第三鳍之间的第 二沟槽中，其中场绝缘材料的第二部分的上表面在第二沟槽中在第二鳍和第三鳍的最上表 面下面的水平处凹进。该半导体器件还包括：多个有源栅极，设置在第一鳍、第二鳍和第三 鳍上；第一虚设栅极，设置在场绝缘材料的第一部分的上表面上；以及第二虚设栅极，至少 部分地延伸到第二沟槽中至场绝缘材料的第二部分的上表面。 第一沟槽的深度可以小于第二沟槽的深度，第一沟槽在第一方向上的宽度可以小 于第二沟槽在第一方向上的宽度。 半导体器件可以还包括跨过第二沟槽与第二虚设栅极相对的第三虚设栅极，其中 第三虚设栅极至少部分地延伸到第二沟槽中至场绝缘材料的第二部分的上表面。 第二虚设栅极的第一部分可以在与第二沟槽的边缘相邻的第二鳍的上表面上方 延伸，第二虚设栅极的第二部分可以沿着沟槽的侧壁延伸到场绝缘材料的第二部分的上表 面。此外，第二虚设栅极可以包括其中限定空间的第一金属层和占据该空间的第二金属层， 第二虚设栅极的第一部分和第二部分二者可以包括第一金属层和第二金属层。备选地，第 二虚设栅极的仅第一部分可以包括第一金属层和第二金属层二者，使得由第一金属层限定 的空间完全在第二鳍的上表面的水平之上。 第二虚设栅极可以包括在第二鳍的上表面上方的第一侧壁间隔物以及在第二沟 槽内在场绝缘材料的第二部分的上表面上方延伸的第二侧壁间隔物。 第二虚设栅极可以包括至少一个金属层，该至少一个金属层全部位于场绝缘材料 的第二部分的上表面上方。此外，第二虚设栅极可以包括其中限定空间的第一金属层和占 据该空间的第二金属层，第一金属层和第二金属层二者的全部可以位于场绝缘材料的第二 部分的上表面上方。 该半导体器件还可以包括在相邻有源栅极之间、在第一虚设栅极和一相邻有源栅 极之间、以及在第二虚设栅极与另一相邻有源栅极之间的源极/漏极区。此外，源极/漏极 区可以是压应力感生材料或张应力感生材料的其中之一的外延区。 根据本专利技术构思的另一方面，提供一种半导体器件，该半导体器件包括：基板，包 括第一有源区和第二有源区，第一有源区包括第一沟槽，第一有源区和第二有源区由插置 在其间的第二沟槽划界。该半导体器件还包括在第一方向上纵向对准的第一鳍、第二鳍和 第三鳍的多个平行的组，每个组的第一鳍和第二鳍包含在第一有源区中，每个组的第三鳍 包含在第二有源区中，其中第一沟槽在每个组的第一鳍和第二鳍之间延伸，第二沟槽在每 个组的第二鳍和第三鳍之间延伸。该半导体器件还包括场绝缘材料的第一部分和场绝缘材 料的第二部分，场绝缘材料的第一部分设置在插置在每个相应组的第一鳍和第二鳍之间的 第一沟槽中，场绝缘材料的第二部分设置在插置在每个相应组的第二鳍和第三鳍之间的第 二沟槽中，其中场绝缘材料的第二部分的上表面在第二沟槽中在每个相应组的第二鳍和第 三鳍的最上表面下面的水平处凹进。该半导体器件还包括：多个有源栅极，设置在每个组的 第一鳍、第二鳍和第三鳍上；第一虚设栅极，设置在相应的场绝缘材料的第一部分的上表面 上；第二虚设栅极，至少部分地延伸到第二沟槽中至与每个组的第二鳍相邻的相应的场绝 缘材料的第二部分的上表面；以及第三虚设栅极，至少部分地延伸到第二沟槽中至与每个 组的第三鳍相邻的相应的场绝缘材料的第二部分的上表面。 第一沟槽的深度可以小于第二沟槽的深度，第一沟槽在第一方向上的宽度可以小 于第二沟槽在第一方向上的宽度。 每个第二虚设栅极的第一部分可以在与第二沟槽的边缘相邻的相应的第二鳍的 上表面上方延伸，每个第二虚设栅极的第二部分可以沿着第二沟槽的侧壁延伸到场绝缘材 料的第二部分的上表面。此外，每个第三虚设栅极的第一部分可以在与第二沟槽的相对边 缘相邻的相应的第三鳍的上表面上方延伸，每个第三虚设栅极的第二部分可以沿着第二沟 槽的相对侧壁延伸到场绝缘材料的第二部分的上表面。另外，有源栅极以及第一、第二和第 三虚设栅极的每个可以包括其中限定空间的第一金属层和占据该空间的第二金属层。第二 虚设栅极和第三虚设栅极的第一部分和第二部分都可以包括第一金属层和第二金属层。备 选地，第二和第三虚设栅极的仅第一部分可以包括第一金属层和第二金属层二者，使得由 第一金属层限定的空间完全在相应的第二和第三鳍的上表面的水平之上。 每个第二虚设栅极可以包括在相应的第二鳍的上表面上方的第一侧壁间隔物以 及在第二沟槽内在场绝缘材料的第二部分的上表面上方延伸的第二侧壁间隔物。此外，每 个第三虚设栅极可以包括在相应的第三鳍的上表面上方的第三侧壁间隔物以及在第二沟 槽内在场绝缘材料的第二部分的上表面上方延伸的第四侧壁间隔物。 第二虚设栅极和第三虚设栅极的每个可以包括其中限定空间的第一金属层和占 据该空间的第二金属层，第一和第二金属层二者的全部可以位于场绝缘材料的第二部分的 上表面上方。 该半导体器件还可以包括在相邻有源栅极之间、在每个第一虚设栅极和一相邻有 源栅极之间、在每个第二虚设栅极与另一相邻有源栅极之间、以及在每个第三虚设栅极与 又一相邻有源栅极之间的源极/漏极区。此外，源极/漏极区可以是压应力感生材料或张 应力感生材料的其中之一的外延区。 根据本专利技术构思的又一方面，提供一种半导体器件，该半导体器件包括：基板，具 有沟槽；以及第一鳍和第二鳍，在第一方向上纵向对准，其中沟槽在第一鳍和第二鳍之间延 伸。半导体器件还包括设置在插置在第一鳍和第二鳍之间的沟槽中的一部分场绝缘材料， 其中该部分场绝缘材料的上表面设置在第一鳍和第二鳍的最上表面下面的水平处。该半导 体器件还包括：设置在第一鳍和第二鳍上的多个有源栅极；第一虚设栅极，至少部分地延 伸到沟槽中至该部分场绝缘材料的上表面；以及第二虚设栅极，跨过沟槽与第一虚设栅极 相对，第二虚设栅极至少部分地延伸到沟槽中至该部分场绝缘材料的上表面。 沟槽可以为第一和第二有源区划界，第一鳍可以在第一有源区中并且第二鳍可以 在第二有源区中。 第一虚设栅极的第一部分可以在与沟槽的边缘相邻的第一鳍的上表面上方延伸， 每个第一虚设栅极的第二部分可以沿着沟槽的侧壁延伸到该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：基板，具有第一沟槽和第二沟槽以及在第一方向上纵向对准的第一鳍、第二鳍和第三鳍，其中所述第一沟槽在所述第一鳍和所述第二鳍之间延伸，所述第二沟槽在所述第二鳍和所述第三鳍之间延伸；场绝缘材料的第一部分和场绝缘材料的第二部分，所述场绝缘材料的第一部分设置在插置在所述第一鳍和所述第二鳍之间的所述第一沟槽中，所述场绝缘材料的第二部分设置在插置在所述第二鳍和所述第三鳍之间的所述第二沟槽中，其中所述场绝缘材料的第二部分的上表面在所述第二沟槽中在所述第二鳍和所述第三鳍的最上表面下面的水平处凹进；多个有源栅极，设置在所述第一鳍、所述第二鳍和所述第三鳍上；第一虚设栅极，设置在所述场绝缘材料的第一部分的上表面上；以及第二虚设栅极，至少部分地延伸到所述第二沟槽中至所述场绝缘材料的第二部分的所述上表面。

【技术特征摘要】
2013.08.22 KR 10-2013-00994021. 一种半导体器件，包括： 基板，具有第一沟槽和第二沟槽以及在第一方向上纵向对准的第一鳍、第二鳍和第三 鳍，其中所述第一沟槽在所述第一鳍和所述第二鳍之间延伸，所述第二沟槽在所述第二鳍 和所述第三鳍之间延伸； 场绝缘材料的第一部分和场绝缘材料的第二部分，所述场绝缘材料的第一部分设置 在插置在所述第一鳍和所述第二鳍之间的所述第一沟槽中，所述场绝缘材料的第二部分设 置在插置在所述第二鳍和所述第三鳍之间的所述第二沟槽中，其中所述场绝缘材料的第二 部分的上表面在所述第二沟槽中在所述第二鳍和所述第三鳍的最上表面下面的水平处凹 进； 多个有源栅极，设置在所述第一鳍、所述第二鳍和所述第三鳍上； 第一虚设栅极，设置在所述场绝缘材料的第一部分的上表面上；以及 第二虚设栅极，至少部分地延伸到所述第二沟槽中至所述场绝缘材料的第二部分的所 述上表面。2. 根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述第一沟槽的深度小于所述第二沟槽的 深度。3. 根据权利要求2所述的半导体器件，其中所述第一沟槽在所述第一方向上的宽度小 于所述第二沟槽在所述第一方向上的宽度。4. 根据权利要求1所述的半导体器件，还包括跨过所述第二沟槽与所述第二虚设栅极 相对的第三虚设栅极，所述第三虚设栅极至少部分地延伸到所述第二沟槽中至所述场绝缘 材料的第二部分的所述上表面。5. 根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述第二虚设栅极的第一部分在与所述第 二沟槽的边缘相邻的所述第二鳍的上表面上方延伸，所述第二虚设栅极的第二部分沿着所 述第二沟槽的侧壁延伸到所述场绝缘材料的第二部分的所述上表面。6. 根据权利要求5所述的半导体器件，其中所述第二虚设栅极包括其中限定空间的第 一金属层以及占据所述空间的第二金属层，以及 其中所述第二虚设栅极的所述第一部分和所述第二部分二者包括所述第一金属层和 所述第二金属层。7. 根据权利要求5所述的半导体器件，其中所述第二虚设栅极包括其中限定空间的第 一金属层和占据所述空间的第二金属层，以及 其中所述第二虚设栅极的仅所述第一部分包括所述第一金属层和所述第二金属层二 者，使得由所述第一金属层限定的所述空间完全在所述第二鳍的所述上表面的水平之上。8. 根据权利要求5所述的半导体器件，其中所述第二虚设栅极包括在所述第二鳍的所 述上表面上方的第一侧壁间隔物以及在所述第二沟槽内在所述场绝缘材料的第二部分的 所述上表面上方延伸的第二侧壁间隔物。9. 根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述第二虚设栅极包括至少一个金属层， 所述至少一个金属层的全部位于所述场绝缘材料的第二部分的所述上表面上方。10. 根据权利要求9所述的半导体器件，其中所述第二虚设栅极包括其中限定空间的 第一金属层和占据所述空间的第二金属层，所述第一金属层和第二金属层二者的全部位于 所述场绝缘材料的第二部分的所述上表面上方。11. 根据权利要求1所述的半导体器件，还包括在相邻有源栅极之间、在所述第一虚设 栅极与一相邻有源栅极之间、以及在所述第二虚设栅极与另一相邻有源栅极之间的源极/ 漏极区。12. 根据权利要求11所述的半导体器件，其中所述源极/漏极区是压应力感生材料或 张应力感生材料的其中之一的外延区。13. -种半导体器件，包括： 基板，包括第一有源区和第二有源区，所述第一有源区包括第一沟槽，所述第一有源区 和所述第二有源区由插置在其间的第二沟槽划界； 在第一方向上纵向对准的第一鳍、第二鳍和第三鳍的多个平行的组，每个组的所述第 一鳍和所述第二鳍包含在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪秀宪，姜熙秀，金炫助，沈相必，郑熙暾，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR