半导体器件和制造半导体器件的方法技术

本发明专利技术提供了一种半导体器件以及制造半导体器件的方法。所述半导体器件包括半导体衬底上的至少一个第一栅极结构和至少一个第二栅极结构。所述至少一个第一栅极结构具有在第一方向上延伸的平坦上表面和在垂直于第一方向的第二方向上的第一宽度。所述至少一个第二栅极结构具有在第一方向上延伸的凸上表面和在第二方向上的第二宽度，第二宽度大于第一宽度。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求于2015年3月17日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2015-0036761的权益，该申请的公开以引用方式并入本文中。
本专利技术构思的示例实施例涉及一种半导体器件，具体地，涉及一种包括栅极结构的半导体器件和制造该半导体器件的方法。
技术介绍
利用多晶硅的金属氧化物半导体(MOS)晶体管广泛已知作为栅电极的示例。多晶硅在相对高温下比大多数金属更耐用，从而多晶硅以及源极和漏极区可在相对高温下退火。多晶硅可在完成栅极图案化之后用于形成自对准源极和漏极结构。然而，因为多晶硅与大多数金属材料相比具有相对高的电阻，所以多晶硅栅电极的操作速度比金属栅电极的操作速度更慢。作为补偿多晶硅的相对高的电阻的方法，可使用将多晶硅栅电极替换为金属栅电极的方法。可利用置换金属栅极(RMG)工艺执行这种方法。在多晶硅存在于半导体衬底上时，可执行相对高温的工艺，然后，可通过去除多晶硅并将其替换为金属来形成金属栅极。
技术实现思路
本专利技术构思的示例实施例提供了一种具有改进的操作性能的半导体器件以及一种制造该半导体器件的方法。根据本专利技术构思的示例实施例，一种半导体器件包括：半导体衬底上的至少一个第一栅极结构，所述至少一个第一栅极结构具有在
第一方向上延伸的平坦上表面，并且具有在垂直于第一方向的第二方向上的第一宽度；以及半导体衬底上的至少一个第二栅极结构，所述至少一个第二栅极结构具有在第一方向上延伸的凸上表面，并且具有在第二方向上的第二宽度，第二宽度大于第一宽度。根据本专利技术构思的示例实施例，一种半导体器件包括：半导体衬底，其限定了第一区和第二区；至少第一鳍和第二鳍，其从半导体衬底突出，所述至少第一鳍和第二鳍在第一方向上延伸；至少一个第一栅极结构，其位于半导体衬底的第一区上，并且覆盖第一鳍的上表面和侧表面，所述至少一个第一栅极结构具有在垂直于第一方向的第二方向上延伸的平坦上表面并且具有在第一方向上的第一宽度；以及至少一个第二栅极结构，其位于半导体衬底的第二区上，并且覆盖第二鳍的上表面和侧表面，所述至少一个第二栅极结构具有在垂直于第一方向的第二方向上延伸的凸上表面并且具有在第一方向上的大于第一宽度的第二宽度。根据本专利技术构思的示例实施例，一种制造半导体器件的方法，所述方法包括步骤：在半导体衬底上形成在第一方向上延伸的多个伪栅极结构，所述多个伪栅极结构中的每一个包括伪栅极绝缘膜和伪栅电极；在所述多个伪栅极结构的侧壁上形成间隔件；形成覆盖半导体衬底的层间绝缘膜；将层间绝缘膜平面化，以使得所述多个伪栅极结构的上表面暴露出来；去除所述多个伪栅极结构；在层间绝缘膜上和在半导体衬底的去除了所述多个伪栅极结构的部分上形成第一绝缘膜和金属膜；以及通过将第一绝缘膜和金属膜平面化以暴露出层间绝缘膜的上表面来形成多个栅极结构，所述多个栅极结构中的每一个包括栅极绝缘膜和金属栅电极，所述多个栅极结构包括：至少一个第一栅极结构，其具有平坦上表面，所述至少一个第一栅极结构具有在垂直于第一方向的第二方向上的第一宽度，以及至少一个第二栅极结构，其具有凸上表面，所述至少一个第二栅极结构具有在第二方向上的大于第一宽度的第二宽度。根据本专利技术构思的示例实施例，一种制造半导体器件的方法，所述方法包括步骤：蚀刻半导体衬底的一部分以形成沟槽；在沟槽之
间形成从半导体衬底突出的突起结构，所述突起结构在第一方向上延伸；通过将沟槽的一部分填充绝缘材料来形成器件隔离膜；形成对应于突起结构的上部的至少一个鳍，所述至少一个鳍从器件隔离膜突出；以及形成覆盖半导体衬底、器件隔离膜和所述至少一个鳍的一部分的多个栅极结构，所述多个栅极结构在垂直于第一方向的第二方向上延伸，并且所述多个栅极结构中的每一个包括栅极绝缘膜和金属栅电极，所述多个栅极结构包括：至少一个第一栅极结构，其具有平坦上表面，所述至少一个第一栅极结构具有在第一方向上的第一宽度，以及至少一个第二栅极结构，其具有凸上表面，所述至少一个第二栅极结构具有在第一方向上的大于第一宽度的第二宽度。根据本专利技术构思的示例实施例，一种半导体器件包括：半导体衬底，其包括第一区和第二区；以及半导体衬底上的至少两个栅极结构，所述至少两个栅极结构包括：第一区中的至少一个第一栅极结构，所述至少一个第一栅极结构具有在第一方向上延伸的平坦上表面，并且具有在垂直于第一方向的第二方向上的第一宽度，以及第二区中的第二栅极结构，该第二栅极结构具有在第一方向上延伸的凸上表面，并且具有在第二方向上的第二宽度，所述第二宽度是第一宽度的至少两倍。附图说明通过以下结合附图进行的详细描述，将更加清楚地理解本专利技术构思的示例实施例，其中：图1是示出根据示例实施例的半导体器件的示意性平面图；图2是沿着图1的半导体器件的线I-I'截取的剖视图；图3是示出图2的半导体器件的部分M1的放大图；图4至图8是示出根据示例实施例的对应于图2的半导体器件的剖视图的半导体器件的剖视图；图9是示出根据示例实施例的半导体器件的透视图；图10是沿着图9的半导体器件的线II-II'截取的剖视图；图11是沿着图9的半导体器件的线III-III'和IV-IV'截取的
剖视图；图12是示出图10的半导体器件的部分M2的放大图；图13是示出根据示例实施例的对应于图10的半导体器件的剖视图的半导体器件的剖视图；图14和图15是分别示出根据示例实施例的对应于图10和图11的半导体器件的剖视图的半导体器件的剖视图；图16和图17分别是用于描述根据示例实施例的半导体器件的电路图和布局图；图18和图19是分别示出包括根据示例实施例的半导体器件的电子系统的框图；图20和图21是示出可应用于根据示例实施例的半导体器件的示例电子系统的示意图；图22A至图22F是用于描述根据示例实施例的制造图1至图3的半导体器件的方法的剖视图；图23A和图23B是用于描述根据示例实施例的制造图4的半导体器件的方法的剖视图；图24A至图24D是用于描述根据示例实施例的制造图8的半导体器件的方法的剖视图；图25A至图25G是用于描述根据示例实施例的制造图9至图12的半导体器件的方法的剖视图，其对应于沿着图9的半导体器件的线II-II'截取的剖视图；以及图26A至图26G是用于描述根据示例实施例的制造图9至图12的半导体器件的方法的剖视图，其对应于沿着图9的半导体器件的线III-III'和IV-IV'截取的剖视图。具体实施方式现在，将参照示出了本专利技术构思的元件的附图在下文中更加完全地描述本专利技术构思。然而，本专利技术构思可按照许多不同形式实现并且不应理解为限于本文阐述的示例实施例。相反，提供这些实施例以使得本公开将是
彻底和完整的，并且将把本专利技术构思的范围完全传递给本领域普通技术人员之一。应该理解，当将一个元件称作“位于”另一元件“上”时，所述一个元件可直接位于所述另一元件上，或者也可在它们之间存在中间元件。相似地，应该理解，当将一个元件称作“连接至”另一元件时，所述一个元件可“直接连接至”所述另一元件，或者也可在它们之间存在中间元件。为了便于描述和清楚起见，会夸大附图中的元件的结构或大小，并且省略了附图中的与具体实施方式无关的部件。相同的附图标记始终指代相同的元件。本文使用的术语仅是为了描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：半导体衬底上的至少一个第一栅极结构，所述至少一个第一栅极结构具有在第一方向上延伸的平坦上表面，并且具有在垂直于第一方向的第二方向上的第一宽度；以及半导体衬底上的至少一个第二栅极结构，所述至少一个第二栅极结构具有在第一方向上延伸的凸上表面，并且具有在第二方向上的第二宽度，所述第二宽度大于所述第一宽度。

【技术特征摘要】
2015.03.17 KR 10-2015-00367611.一种半导体器件，包括：半导体衬底上的至少一个第一栅极结构，所述至少一个第一栅极结构具有在第一方向上延伸的平坦上表面，并且具有在垂直于第一方向的第二方向上的第一宽度；以及半导体衬底上的至少一个第二栅极结构，所述至少一个第二栅极结构具有在第一方向上延伸的凸上表面，并且具有在第二方向上的第二宽度，所述第二宽度大于所述第一宽度。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述至少一个第二栅极结构的上表面在第三方向上的高度在中心部分处比在所述至少一个第二栅极结构在第二方向上的边缘部分处更高。3.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括：半导体衬底上的层间绝缘膜，所述层间绝缘膜在第二方向上邻近于所述至少一个第二栅极结构的侧表面，其中，所述层间绝缘膜的上表面在第三方向上的高度随着在第二方向上与所述至少一个第二栅极结构的侧表面的距离的增大而减小。4.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括：间隔件，其包围所述至少一个第二栅极结构的侧表面，其中，所述至少一个第二栅极结构的上表面在第三方向上的高度在中心部分处比在所述至少一个第二栅极结构在第二方向上邻近所述间隔件的侧表面处更高，并且其中，所述间隔件的上表面在第三方向上的高度随着在第二方向上与所述至少一个第二栅极结构的侧表面的距离的增大而持续减小。5.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述至少一个第二栅极结构的第二宽度是所述至少一个第一栅极结构的第一宽度的至少两倍。6.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述至少一个第一栅极结构是彼此邻近的多个第一栅极结构，所述半导体器件还包括：层间绝缘膜，其位于所述多个第一栅极结构中彼此邻近的两个第一栅极结构之间，所述层间绝缘膜的平坦上表面与所述两个第一栅极结构的上表面在同一平面内。7.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括：半导体衬底上的层间绝缘膜，所述至少一个第一栅极结构和所述至少一个第二栅极结构填充所述层间绝缘膜中的沟槽，其中，所述至少一个第一栅极结构包括第一栅极绝缘膜以及在所述第一栅极绝缘膜上的第一金属栅电极膜，并且所述至少一个第二栅极结构包括第二栅极绝缘膜以及在所述第二栅极绝缘膜上的第二金属栅电极膜，并且其中，所述第一金属栅电极膜的上表面是平坦的，所述第二金属栅电极膜的上表面是凸的。8.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括：至少一个鳍，其从半导体衬底突出，所述至少一个鳍在垂直于第一方向的第二方向上延伸，其中，所述至少一个第一栅极结构和所述至少一个第二栅极结构延伸以覆盖所述至少一个鳍的一部分。9.根据权利要求8所述的半导体器件，还包括：层间绝缘膜，其邻近所述至少一个第二栅极结构的侧表面，并且覆盖所述至少一个鳍的未被所述至少一个第二栅极结构覆盖的部分，其中，所述至少一个第二栅极结构的上表面在第三方向上的高度在中心部分处比在所述至少一个第二栅极结构在第二方向上邻近所述层间绝缘膜的侧表面处更高，并且其中，所述层间绝缘膜的上表面随着在第二方向上与所述至少一个第二栅极结构的侧表面的距离的增大而减小。10.根据权利要求8所述的半导体器件，其中，所述至少一个第一栅极结构是彼此邻近的多个第一栅极结构，所述半导体器件还包括：层间绝缘膜，其邻近所述多个第一栅极结构的侧表面，并且覆盖所述至少一个鳍的未被所述多个第一栅极结构覆盖的部分，所述层间绝缘膜的平坦上表面与所述多个第一栅极结构中的两个邻近的第一栅极结构的上表面在同一平面内。11.根据权利要求8所述的半导体器件，其中，所述至少一个第一栅极结构构成单元区的晶体管，所述至少一个第二栅极结构构成逻辑区和周边区之一的晶体管。12.一种半导体器件，包括：半导体衬底，其限定了第一区和第二区；至少第一鳍和第二鳍，其从所述半导体衬底突出，所述至少第一鳍和第二鳍在第一方向上延伸；至少一个第一栅极结构，其位于所述半导体衬底的第一区上，并且覆盖所述第一鳍的上表面和侧表面，所述至少一个第一栅极结构具有在垂直于第一方向的第二方向上延伸的平坦上表面并且具有在第一方向上的第一宽度；以及至少一个第二栅极结构，其位于所述半导体衬底的第二区上，并且覆盖所述第二鳍的上表面和侧表面，所述至少一个第二栅极结构具有在垂直于第一方向的第二方向上延伸的凸上表面并且具有在第一方向上的大于所述第一宽度的第二宽度。13.根据权利要求12所述的半导体器件，其中，所述至少一个第二栅极结构的上表面在第三方向上的高度在中心部分处比在所述至少一个第二栅极结构在第一方向上的边缘部分处更高。14.根据权利要求12所述的半导体器件，还包括：层间绝缘膜，其邻近所述至少一个第二栅极结构的侧表面，所述层间绝缘膜覆盖所述半导体衬底和所述第二鳍，其中，所述至少一个第二栅极结构的上表面在第三方向上的高度在中心部分处比在所述至少一个第二栅极结构在第一方向上朝着所述层间绝缘膜以邻近所述层间绝缘膜的侧表面处更高，并且其中，所述层间绝缘膜的上表面在第三方向上的...

【专利技术属性】
技术研发人员：金柱然，姜尚廷，安智焕，
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