半导体结构及其制造方法技术

本发明专利技术揭露一种半导体结构及其制造方法。一种具有不同栅极间距的半导体结构的非对称临界多间距布局，以减轻栅极间的寄生电容，从而改善截止频率。半导体结构可以包括鳍片于基板上。半导体结构还可以包括形成在鳍片上并被第一间隔分隔的第一栅极结构和第二栅极结构。半导体结构还可以包括在第一栅极结构与第二栅极结构之间的鳍片上形成的第三栅极结构。第三栅极结构可以与第一栅极结构分隔第二间隔并与第二栅极结构分隔大于第二间隔的第三间隔。半导体结构还包括形成在第一栅极结构与第三栅极结构之间的源极区域和形成在第三栅极结构与第二栅极结构之间的漏极区域。

Semiconductor Structure and Its Manufacturing Method

The invention discloses a semiconductor structure and a manufacturing method thereof. An asymmetric critical multi-spacing layout of semiconductor structures with different gate spacing is proposed to reduce parasitic capacitance between gates and improve the cut-off frequency. Semiconductor structures may include fins on a substrate. A semiconductor structure may also include a first gate structure formed on a fin and separated by a first interval and a second gate structure. The semiconductor structure may also include a third gate structure formed on a fin between the first gate structure and the second gate structure. The third gate structure can be separated from the first gate structure by a second interval and a third interval larger than the second interval by a second gate structure. The semiconductor structure also includes a source region formed between the first gate structure and the third gate structure and a drain region formed between the third gate structure and the second gate structure.

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及其制造方法
本专利技术实施例是有关一种半导体结构及其制造方法。
技术介绍
鳍式场效晶体管(finFET)与平面场效晶体管相比具有几个优点，例如(i)降低功耗、(ii)改进阈值电压控制、(iii)通道控制、以及(iv)漏电流特性。然而，由于鳍片和栅极之间的表面积，相较于平面场效晶体管，鳍式场效晶体管的寄生电容(例如源极/漏极(S/D)接触件和栅极结构之间)可能较大。寄生电容会对场效晶体管的截止频率(fT)产生不利影响，而截止频率为场效晶体管的频率响应设定了一个边界。
技术实现思路
根据本揭示内容的多个实施方式，是提供一种半导体结构，包括一基板、一第一栅极结构、一第二栅极结构、一第三栅极结构、一源极区域、以及一漏极区域。基板上设置有一或多个鳍片。第一栅极结构设置于一或多个鳍片上。第二栅极结构设置于一或多个鳍片上，并与第一栅极结构分隔至少一第一间隔。第三栅极结构设置于一或多个鳍片上，使得第二栅极结构位于第一栅极结构与第三栅极结构之间，其中第三栅极结构与第二栅极结构分隔至少一第二间隔，且第二间隔大于第一间隔。源极区域形成于第一栅极结构与第二栅极结构之间的一或多个鳍片的一部分中。漏极区域形成于第二栅极结构与第三栅极结构之间的一或多个鳍片的一部分中。根据本揭示内容的多个实施方式，是提供一种半导体结构，包括一第一栅极结构、一第二栅极结构、一第三栅极结构、一源极区域、以及一漏极区域。第一栅极结构和第二栅极结构分隔一第一间隔，并设置于一基板之上，基板上具有多个鳍片。第三栅极结构设置于第一栅极结构与第二栅极结构之间，其中第三栅极结构与第一栅极结构分隔一第二间隔，而与第二栅极结构分隔大于第二间隔的一第三间隔。源极区域形成于鳍片的一部分中且位于第二间隔中。漏极区域形成于鳍片的一部分中且位于第三间隔中。根据本揭示内容的多个实施方式，是提供一种制造半导体结构的方法，包括(i)提供一基板，基板上设置有至少一鳍片；(ii)形成一第一栅极结构于鳍片上；(iii)形成与第一栅极结构分隔一第一间隔的一第二栅极结构于鳍片上；(iv)形成一第三栅极结构于第一栅极结构与第二栅极结构之间的鳍片上，其中第三栅极结构与第一栅极结构分隔一第二间隔，并与第二栅极结构分隔大于第二间隔的一第三间隔；(v)形成一源极区域于鳍片的一部分中且位于第二间隔中；以及(vi)形成一漏极区域于鳍片的一部分中且位于第三间隔中。附图说明当结合附图阅读时，从以下详细描述中可以更好地理解本揭露的各个方面。应注意，依据工业中的标准实务，多个特征并未按比例绘制。实际上，多个特征的尺寸可任意增大或缩小，以便使论述明晰。图1为根据一些实施例的半导体装置结构的立体示意图；图2为根据一些实施例的鳍式场效晶体管(finFET)的剖面示意图；图3为根据一些实施例的具有三个栅极结构的布局实例的俯视示意图，且栅极结构具有对称栅极间距；图4为根据一些实施例的具有三个栅极结构的布局实例的俯视示意图，且栅极结构具有非对称栅极间距；图5为根据一些实施例的具有五个栅极结构的布局实例的俯视示意图，且栅极结构具有非对称栅极间距；图6为根据一些实施例的具有五个栅极结构的另一布局实例的俯视示意图，且栅极结构具有非对称栅极间距；图7为根据一些实施例的用于形成非对称栅极间距布局的制程流程图。具体实施方式以下揭示内容提供许多不同实施例或实例以用于实现所提供标的物的不同的特征。下文描述组件及排列的特定实例以简化本揭露。当然，这些仅仅为实例，并不旨在限制本揭露。举例而言，在随后描述中的在第二特征之上或在第二特征上形成第一特征可包括形成直接接触的第一特征和第二特征的实施例，还可以包括在第一特征和第二特征之间形成额外特征，从而使第一特征和第二特征不直接接触的实施例。另外，本揭露在各实例中可重复元件符号及/或字母。此重复是出于简化及清楚的目的，且本身不指示所论述各实施例及/或构造之间的关系。另外，空间相对用语，诸如“下方”、“以下”、“下部”、“上方”、“上部”及类似者，在此用于简化描述附图所示的一个元件或特征与另一元件(或多个元件)或特征(或多个特征)的关系。除附图中描绘的方向外，空间相对用语旨在包含于使用或操作中的装置的不同方向。装置可为不同的方向(旋转90度或在其他的方向)，并且在此使用的空间相关描述词也可相应地被解释。在本揭示内容中的缩写“FET”是指场效晶体管。FET的一种类型被称为“金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)”。金属氧化物半导体场效晶体管可以是建置在诸如半导体晶圆基板的平面内或平面上的平面结构。在半导体的制造进展中，已经使用所谓的“鳍片”的半导体材料的三维垂直结构来形成鳍式场效晶体管(finFET)。所谓“鳍式场效晶体管”是指形成在相对于晶圆的平面呈垂直的半导体鳍片(例如硅)之上的场效晶体管。鳍式场效晶体管与平面场效晶体管相比具有几个优点，例如降低功耗、改进阈值电压控制、通道控制、以及漏电流特性。然而，由于鳍片和栅极之间的表面积，相较于平面场效晶体管，鳍式场效晶体管的寄生电容(例如源极/漏极(S/D)接触件和栅极结构之间)可能较大。寄生电容会对场效晶体管的截止频率(fT)产生不利影响，而截止频率为场效晶体管的频率响应设定了一个边界。场效晶体管(FET)的截止频率(fT)可以根据以下方程式来描述：其中gm为晶体管的增益(gain)，而Cgg是栅极间的寄生电容。栅极间的寄生电容会受栅极间的间距的影响，例如相邻栅极之间的距离。为了扩大晶体管的截止频率并改善晶体管的频率响应，因此较小的栅极间的寄生电容是期望的。本揭示内容涉及具有非对称临界多间距(criticalpolypitch，CPP)布局的多个栅极装置，此非对称临界多间距布局减少了源极区域之上的栅极间的间距，并增加了漏极区域上的栅极间的间距以减小栅极间的寄生电容(Cgg)，从而改善晶体管的截止频率(fT)。举例来说，在三个栅极结构的情况中，一对相邻栅极之间的间距可以在共享的漏极区域上较大，而在共享的源极区域上较小。出于示例的目的，非对称临界多间距将被描述于鳍式场效晶体管的情况。基于本揭示内容，非对称临界多间距可不限于鳍式场效晶体管，而可应用于其他类型的晶体管，例如平面晶体管和晶体管的截止频率(fT)可能受栅极间距影响的任何其他类型的晶体管。另外，非对称临界多间距可适用于N型场效晶体管(n-typeFET，NFET)和P型场效晶体管(p-typeFET，PFET)。这些其他类型的晶体管仍在本揭示内容的精神和范围内。图1为可包括一或多个鳍式场效晶体管的鳍式场效晶体管结构100的立体示意图。作为示例而非限制的，鳍式场效晶体管结构100可包括基板110、形成于基板110上的多个鳍片120、以及设置在鳍片120之间的多个隔离结构130。一或多个栅极结构140可以沿着x方向形成于每个鳍片的侧壁表面150和顶表面160之上。在一些实施例中，可以存在多于一个的平行于栅极结构140的栅极结构(例如沿着y方向)。各栅极结构可以彼此分开一定距离或间隔。各栅极结构的间隔被称为“栅极间的间距”。在一些实施例中，栅极结构140可包括栅极介电质170和栅极电极180。为了便于说明，图1包括鳍式场效晶体管结构的选择部分，亦可以包括其他部分(未绘示)。例如，栅极介电质170本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体结构，其特征在于，包括：一基板，其上设置有一或多个鳍片；一第一栅极结构，其设置于该一或多个鳍片上；一第二栅极结构，其设置于该一或多个鳍片上，并与该第一栅极结构分隔至少一第一间隔；一第三栅极结构，其设置于该一或多个鳍片上，使得该第二栅极结构位于该第一栅极结构与该第三栅极结构之间，其中该第三栅极结构与该第二栅极结构分隔至少一第二间隔，且该第二间隔大于该第一间隔；一源极区域，其形成于该第一栅极结构与该第二栅极结构之间的该一或多个鳍片的一部分中；以及一漏极区域，其形成于该第二栅极结构与该第三栅极结构之间的该一或多个鳍片的一部分中。

【技术特征摘要】
2017.09.28 US 62/564,636;2018.01.31 US 15/885,5961.一种半导体结构，其特征在于，包括：一基板，其上设置有一或多个鳍片；一第一栅极结构，其设置于该一或多个鳍片上；一第二栅极结构，其设置于该一或多个鳍片上，并与该第一栅极结构分隔至少一第一间隔；一第三栅极结构，其设置于该一或多个鳍片上，使得该第二栅极结构位于该第一栅极结构与该第三栅极结构之间，其中该第三栅极结构与该第二栅极结构分隔至少一第二间隔，且该第二间隔大于该第一间隔；一源极区域，其形成于该第一栅极结构与该第二栅极结构之间的该一或多个鳍片的一部分中；以及一漏极区域，其形成于该第二栅极结构与该第三栅极结构之间的该一或多个鳍片的一部分中。2.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，该第一栅极结构包括在该一或多个鳍片之上的一第一顶部、在该一或多个鳍片的一侧壁上的一第一侧部、以及在该一或多个鳍片之间的一隔离区域上的一第一底部；该第二栅极结构包括在该一或多个鳍片之上的一第二顶部、在该一或多个鳍片的一侧壁上的一第二侧部、以及在该一或多个鳍片之间的该隔离区域上的一第二底部；该第三栅极结构包括在该一或多个鳍片之上的一第三顶部、在该一或多个鳍片的一侧壁上的一第三侧部、以及在该一或多个鳍片之间的该隔离区域上的一第三底部；其中该第一顶部与该第二顶部分隔至少该第一间隔，而该第二顶部与该第三顶部分隔至少该第二间隔；其中该第一侧部与该第二侧部分隔至少该第一间隔，而该第二侧部与该第三侧部分隔至少该第二间隔；以及其中该第一底部与该第二底部分隔至少该第一间隔，而该第二底部与该第三底部分隔至少该第二间隔。3.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，该第一间隔和该第二间隔的一总和为110nm至300nm。4.如权利要求2所述的半导体结构，其特征在于，还包括：一第四栅极结构，其设置于该第三栅极结构旁的该一或多个鳍片上，并与该第三栅极结构分隔至少一第三间隔；一第五栅极结构，其设...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈维邦，郑志成，张简旭珂，郭廷晃，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71