半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种半导体器件及其制造方法，其可提高高集成度集成电路器件中的多栅极晶体管的操作性能。该半导体器件包括在半导体衬底的第一区上突出并且沿着第一方向延伸的第一有源鳍单元。第一有源鳍单元包括具有左轮廓和右轮廓的至少一个第一有源鳍，所述左轮廓和右轮廓关于在垂直于第一方向的切割表面上垂直于半导体衬底的顶表面的第一中心线彼此对称。第二有源鳍单元在半导体衬底的第二区上突出，并且包括两个第二有源鳍，每个第二有源鳍具有左轮廓和右轮廓，所述左轮廓和右轮廓关于在所述切割表面上垂直于半导体衬底的顶表面的第二中心线彼此不对称。

【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4月2日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2015-0046860的利益，该韩国专利申请的公开以引用方式全文并入本文中。
本文中示例性地描述的实施例涉及半导体器件，并且更具体地说，涉及包括有源鳍的半导体器件及其制造方法。
技术介绍
近年来，半导体器件的缩小快速地发展。另外，由于半导体器件不仅需要高操作速度而且需要精确操作，已多方面地进行研究以优化包括在半导体器件中的晶体管的结构。具体地说，提出了多栅极晶体管作为用于增大集成电路(IC)器件的密度的缩放技术。在多栅极晶体管中，有源鳍形成在衬底上，并且栅极形成在有源鳍上。由于多栅极晶体管使用三维(3D)沟道，因此容易缩放多栅极晶体管。另外，即使栅极长度不增大，也可提高电流控制能力。此外，可有效地抑制由于漏极电压可影响沟道区的电势的短沟道效应(SCE)。
技术实现思路
本文中示例性地描述的实施例针对一种具有提高高集成度集成电路(IC)器件中的多栅极晶体管的操作性能的结构的半导体器件、以及一种制造该半导体器件的方法。根据一个实施例，提供了一种包括半导体衬底的半导体器件。第一有源鳍单元在半导体衬底的第一区上突出，并且沿着第一方向延伸。第一有源鳍单元包括至少一个第一有源鳍，它们中的每一个具有
关于第一中心线彼此对称的左轮廓和右轮廓，所述第一中心线在垂直于第一方向的切割表面上垂直于半导体衬底的顶表面。第二有源鳍单元在半导体衬底的第二区上突出，并且沿着第一方向延伸。第二有源鳍单元包括两个第二有源鳍，它们中的每一个具有关于在所述切割表面上垂直于半导体衬底的顶表面的第二中心线彼此不对称的左轮廓和右轮廓。第一有源鳍和第二有源鳍中的每一个包括由器件隔离层包围的下有源鳍和从器件隔离层突出的上有源鳍。将第一中心线和第二中心线中的每一个限定为与下有源鳍的在半导体衬底的顶表面以上的相同高度处的左点和右点大致等距地布置的直线。根据另一实施例，提供了一种包括半导体衬底的半导体器件。第一有源鳍单元在半导体衬底的第一区上突出，并且沿着第一方向延伸。第一有源鳍单元包括一个第一有源鳍，该第一有源鳍具有关于第一中心线对称的左轮廓和右轮廓，所述第一中心线在垂直于第一方向的切割表面上垂直于半导体衬底的顶表面。第二有源鳍单元在半导体衬底的第二区上突出，并且沿着第一方向延伸。第二有源鳍单元包括两个第二有源鳍，它们中的每一个具有关于在所述切割表面上垂直于半导体衬底的顶表面的第二中心线不对称的左轮廓和右轮廓。第三有源鳍单元在半导体衬底的第三区上突出，并且沿着第一方向延伸。第三有源鳍单元包括至少一个第三有源鳍，它们中的每一个具有关于在所述切割表面上垂直于半导体衬底的顶表面的第三中心线对称的左轮廓和右轮廓。第一有源鳍、第二有源鳍和第三有源鳍中的每一个包括由器件隔离层包围的下有源鳍和从器件隔离层突出的上有源鳍。将第一中心线、第二中心线和第三中心线中的每一个限定为与下有源鳍的在半导体衬底的顶表面以上的相同高度处的左点和右点大致等距地布置的直线。根据另一实施例，提供了一种制造半导体器件的方法。所述方法包括：在半导体衬底上形成多个牺牲层图案。所述牺牲层图案沿着第一方向延伸，并且沿着垂直于第一方向的第二方向布置。在牺牲层图案中的每一个的两个侧壁上布置间隔件，然后去除牺牲层图案。通过利用间隔件作为掩模蚀刻半导体衬底来形成多个第一沟槽和多个
有源鳍。形成第一绝缘层以填充第一沟槽和覆盖有源鳍，并且随后将其平面化。通过利用覆盖第一绝缘层的预定区和有源鳍的光掩模图案来蚀刻第一绝缘层、有源鳍和半导体衬底，从而形成多个第二沟槽。通过第二沟槽限定包括一个第一有源鳍或者至少三个有源鳍的第一有源鳍单元和包括两个第二有源鳍的第二有源鳍单元。形成第二绝缘层以填充第二沟槽并覆盖有源鳍和第一绝缘层，然后将其平面化。通过蚀刻第一绝缘层和第二绝缘层的一些部分使有源鳍的上部突出。第一有源鳍单元的至少一个第一有源鳍突出，以使得第一有源鳍的左轮廓和右轮廓关于第一中心线彼此对称，所述第一中心线在垂直于第一方向的切割表面上垂直于半导体衬底的顶表面。第二有源鳍单元的所述两个第二有源鳍中的每一个突出，以使得第二有源鳍中的每一个的左轮廓和右轮廓关于在所述切割表面上垂直于半导体衬底的顶表面的第二中心线彼此不对称。根据另一实施例，提供了一种制造半导体器件的方法。所述方法包括：在半导体衬底上形成多个牺牲层图案。所述牺牲层图案沿着第一方向延伸，并且沿着垂直于第一方向的第二方向布置。在牺牲层图案中的每一个的两个侧壁上布置间隔件，然后去除牺牲层图案。通过利用间隔件作为掩模蚀刻半导体衬底来形成多个第一沟槽和多个有源鳍。形成第一绝缘层以填充第一沟槽和覆盖有源鳍，并且随后将其平面化。通过利用覆盖第一绝缘层的预定区和有源鳍的光掩模图案来蚀刻第一绝缘层、有源鳍和半导体衬底，从而形成多个第二沟槽。通过第二沟槽限定包括一个第一有源鳍的第一有源鳍单元、包括两个第二有源鳍的第二有源鳍单元和包括至少三个第三有源鳍的第三有源鳍单元。形成第二绝缘层以填充第二沟槽，并且覆盖有源鳍和第一绝缘层，然后将其平面化。通过蚀刻第一绝缘层和第二绝缘层的一些部分使有源鳍的上部突出。第一有源鳍单元的第一有源鳍突出以使得第一有源鳍的左轮廓和右轮廓关于在垂直于第一方向的切割表面上垂直于半导体衬底的顶表面的第一中心线彼此对称。第二有源鳍单元的所述两个第二有源鳍中的每一个突出以使得第二有源鳍中的每一个的左轮廓和右轮廓关于在所述切割表面上垂直于半导体衬底的顶
表面的第二中心线彼此不对称。第三有源鳍单元的第三有源鳍中的至少一个突出以使得所述至少一个第三有源鳍的左轮廓和右轮廓关于在所述切割表面上垂直于半导体衬底的顶表面的第三中心线彼此对称。附图说明将从以下结合附图的详细描述中更加清楚地理解本专利技术的示例性实施例，附图中：图1是根据示例性实施例的半导体器件的透视图；图2是沿着图1所示的半导体器件的线I-I'截取的剖视图；图3A和图3B是图2所示的半导体器件的区M1和M2的放大视图；图4A和图4B是图2所示的半导体器件的区M1和M2的放大视图；图4C是用于说明平均坡度的概念示图；图5A和图5B是图2所示的半导体器件的区M1和M2的放大视图；图5C是用于说明平均曲率的概念示图；图6A和图6B是图2所示的半导体器件的第一器件隔离层和外侧第二器件隔离层的放大视图；图7是图2所示的半导体器件的第一区的最外侧有源鳍的剖视图；图8是根据示例性实施例的半导体器件的剖视图，其对应于图2所示的半导体器件的剖视图；图9A至图9C是图8所示的半导体器件的区M3的放大视图；图10是根据示例性实施例的半导体器件的剖视图，其对应于图2所示的半导体器件的剖视图；图11是根据示例性实施例的半导体器件的透视图；图12A是沿着图11所示的半导体器件的部分II-II'截取的剖视图；图12B是沿着图11所示的半导体器件的部分III-III'截取的剖视图；图13A至图20B是根据示例性实施例的制造图1所示的半导体器件的工艺的平面视图和剖视图，其中图13A、图14A、图15A、图16A、图17A、图18A、图19A和图20A是图1所示的半导体器件的平面视图，而图13B、图14B、图15B、图16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；第一有源鳍单元，其在所述半导体衬底的第一区上突出，并且沿着第一方向延伸，所述第一有源鳍单元包括至少一个第一有源鳍，每个第一有源鳍具有关于第一中心线彼此对称的左轮廓和右轮廓，所述第一中心线在垂直于所述第一方向的切割表面上垂直于所述半导体衬底的顶表面；以及第二有源鳍单元，其在所述半导体衬底的第二区上突出，并且沿着所述第一方向延伸，所述第二有源鳍单元包括两个第二有源鳍，每个第二有源鳍具有关于在所述切割表面上垂直于所述半导体衬底的顶表面的第二中心线彼此不对称的左轮廓和右轮廓，其中，所述第一有源鳍和所述第二有源鳍中的每一个包括由器件隔离层包围的下有源鳍和从所述器件隔离层突出的上有源鳍，并且其中，将所述第一中心线和所述第二中心线中的每一个限定为与所述下有源鳍的在所述半导体衬底的顶表面以上的相同高度处的左点和右点等距地布置的直线。

【技术特征摘要】
2015.04.02 KR 10-2015-00468601.一种半导体器件，包括：半导体衬底；第一有源鳍单元，其在所述半导体衬底的第一区上突出，并且沿着第一方向延伸，所述第一有源鳍单元包括至少一个第一有源鳍，每个第一有源鳍具有关于第一中心线彼此对称的左轮廓和右轮廓，所述第一中心线在垂直于所述第一方向的切割表面上垂直于所述半导体衬底的顶表面；以及第二有源鳍单元，其在所述半导体衬底的第二区上突出，并且沿着所述第一方向延伸，所述第二有源鳍单元包括两个第二有源鳍，每个第二有源鳍具有关于在所述切割表面上垂直于所述半导体衬底的顶表面的第二中心线彼此不对称的左轮廓和右轮廓，其中，所述第一有源鳍和所述第二有源鳍中的每一个包括由器件隔离层包围的下有源鳍和从所述器件隔离层突出的上有源鳍，并且其中，将所述第一中心线和所述第二中心线中的每一个限定为与所述下有源鳍的在所述半导体衬底的顶表面以上的相同高度处的左点和右点等距地布置的直线。2.根据权利要求1所述的器件，其中，所述第二有源鳍单元包括布置为沿着垂直于所述第一方向的第二方向彼此分离开的左边的第二有源鳍和右边的第二有源鳍，所述器件还包括：第一器件隔离层，其布置在左边的第二有源鳍与右边的第二有源鳍之间；以及第二器件隔离层，其与布置在左边的第二有源鳍的左侧和右边的第二有源鳍的右侧上的第一器件隔离层具有不同的结构。3.根据权利要求2所述的器件，其中，所述第一器件隔离层与各第二器件隔离层中的每一个相比具有沿着所述第二方向测量的更小的宽度。4.根据权利要求2所述的器件，其中，所述第一器件隔离层形成在第一沟槽中，并且各第二器件隔离层中的每一个形成在比所述第一沟槽更深的第二沟槽中。5.根据权利要求1所述的器件，其中，所述第一有源鳍单元包括一个第一有源鳍或者布置为沿着垂直于所述第一方向的第二方向彼此分离开的至少三个第一有源鳍，其中，当所述第一有源鳍单元包括一个第一有源鳍时，在所述第一有源鳍的左侧和右侧上分别形成第三器件隔离层，并且其中，当所述第一有源鳍单元包括至少三个第一有源鳍时，在布置在另两个第一有源鳍之间的一个第一有源鳍的左侧和右侧上布置第四器件隔离层。6.根据权利要求1所述的器件，其中，基于从所述器件隔离层突出的点的位置将第一有源鳍和第二有源鳍中的每一个确定为对称的或不对称的。7.根据权利要求1所述的器件，其中，基于所述下有源鳍与所述上有源鳍之间的连接部分的平均坡度将所述第一有源鳍和所述第二有源鳍中的每一个确定为对称的或不对称的，相对于所述半导体衬底的顶表面测量所述平均坡度。8.根据权利要求1所述的器件，其中，基于所述下有源鳍与所述上有源鳍之间的连接部分的平均曲率将所述第一有源鳍和所述第二有源鳍中的每一个确定为对称的或不对称的。9.根据权利要求1所述的器件，其中，所述第一有源鳍单元包括布置为沿着第二方向彼此分离开的至少三个第一有源鳍，并且当从切割表面观看时：各第一有源鳍中的最左边的第一有源鳍与各第二有源鳍中的左边的第二有源鳍具有相同的轮廓，并且各第一有源鳍中的最右边的第一有源鳍与各第二有源鳍中的右边的第二有源鳍具有相同的轮廓。10.根据权利要求1所述的器件，还包括至少一个栅极结构，其覆盖所述半导体衬底、所述至少一个第一有源鳍和第二有源鳍的部分，并且沿着垂直于所述第一方向的第二方向延伸。11.一种半导体器件，包括：半导体衬底；第一有源鳍单元，其在所述半导体衬底的第一区上突出，并且沿着第一方向延伸，所述第一有源鳍单元包括一个第一有源鳍，该第一有源鳍具有关于第一中心线对称的左轮廓和右轮廓，所述第一中心线在垂直于所述第一方向的切割表面上垂直于所述半导体衬底的顶表面；第二有源鳍单元，其在所述半导体衬底的第二区上突出，并且沿着所述第一方向延伸，所述第二有源鳍单元包括两个第二有源鳍，每个第二有源鳍具有关于在所述切割表面上垂直于所述半导体衬底的顶表面的第二中心线不对称的左轮廓和右轮廓；以及第三有源鳍单元，其在所述半导体衬底的第三区上突出，并且沿着所述第一方向延伸，所述第三有源鳍单元包括至少一个第三有源鳍，每个第三有源鳍具有关于在所述切割表面上垂直于所述半导体衬底的顶表面的第三中心线对称的左轮廓和右轮廓，其中，所述第一有源鳍、所述第二有源鳍和所述第三有源鳍中的每一个包括由器件隔离层包围的下有源鳍和从所述器件隔离层突出的上有源鳍，并且其中，将所述第一中心线、所述第二中心线和所述第三中心线中的每一个限定为与所述下有源鳍的在所述半导体衬底的顶表面以上的相同高度处的左点和右点等距地布置的直线。12.根据权利要求11所述的器件，其中，所述第二有源鳍单元包括左边的第二有源鳍和右边的第二有源鳍，所述器件还包括：第一器件隔离层，其布置在所述第一有源鳍的左侧和右侧上；第二器件隔离层，其与布置在左边的第二有源鳍与右边的第二有源鳍之间的第一器件隔离层具有不同的结构，其中，所述第一器件隔离层进一步布置在左边的第二有源鳍的左侧和右边的第二有源鳍的右侧上，并且其中，所述第二器件隔离层进一步布置在所述第三有源鳍的左侧和右侧上。13.根据权利要求11所述的器件，其中，基于选自所述上有源鳍从所述器件隔离层突出的点的位置、所述下有源鳍与所述上有源鳍之间的连接部分相对于所述半导体衬底的顶表面测量的平均坡度、和所述连接部分的平均曲率中的至少一个将所述第一有源鳍、所述第二有源鳍和所述第三有源鳍中的每一个确定为对称的或不对称的。14.根据权利要求13所述的器件，其中，基于所述上有源鳍从所述器件隔离层突出的点的位置将所述第一有源鳍、所述第二有源鳍和所述第三有源鳍中的每一个确定为对称的或不对称的，其中，所述第一有源鳍的上有源鳍的左侧表面和右侧表面在所述半导体衬底的顶表面上方的第一位置从所述器件隔离层突出，其中，沿着垂直于所述第一方向的第二方向布置在所述第二有源鳍之间的第二有源鳍的上有源鳍的侧表面在所述半导体衬底的顶表面上方的第二位置从所述器件隔离层突出，上有源鳍中的左边的上有源鳍的左侧表面在所述半导体衬底的顶表面上方的第三位置从所述器件隔离层突出，上有源鳍中的右边的上有源鳍的右侧表面在第三位置从所述器件隔离层突出，其中，所述第三有源鳍的上有源鳍的左侧表面和右侧表面具有对称的结构，并且在所述半导体衬底的顶表面上方的第四位置从所述
\t器件隔离层突出，其中，所述第三位置等于所述第一位置，其中，所述第四位置等于所述第二位置，并且其中，所述第一位置比所述第二位置距离所述半导体衬底的顶表面更远。15.根据权利要求13所述的器件，其中，基于所述连接部分的平均坡度将所述第一有源鳍、所述第二有源鳍和所述第三有源鳍中的每一个确定为对称的或不对称的，其中，所述第一有源鳍、所述第二有源鳍和所述第三有源鳍中的每一个的下有源鳍具有第一平均坡度，其中，所述第一有源鳍的左连接部分和右连接部分中的每一个具有第二平均坡度，其中，沿着垂直于所述第一方向的第二方向介于...

【专利技术属性】
技术研发人员：金柱然，尹钟密，
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