半导体结构切割方法以及由此形成的结构技术

本发明专利技术描述了切割栅极结构的方法以及形成的结构。在一个实施例中，结构包括有源区上方的第一和第二栅极结构以及栅极切割填充结构。第一和第二栅极结构平行延伸。有源区包括横向地设置在第一和第二栅极结构之间的源极/漏极区。栅极切割填充结构具有第一和第二主要部分以及中间部分。第一和第二主要部分分别邻接第一和第二栅极结构。中间部分在第一和第二主要部分之间横向地延伸。第一和第二主要部分沿着第一和第二栅极结构的纵向中线的第一和第二宽度中的每一个分别大于中间部分的第三宽度，其中，该第三宽度在第一和第二栅极结构之间的中间并且平行于第一栅极结构的纵向中线。本发明专利技术还提供了半导体结构的切割方法以及由此形成的半导体结构。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构切割方法以及由此形成的结构
本专利技术的实施例一般地涉及半导体
，更具体地涉及半导体结构的切割方法以及由此形成的半导体结构。
技术介绍
随着半导体工业已经进入纳米技术工艺节点以追求更高的器件密度、更高的性能和更低的成本，来自制造和设计问题的挑战已经导致三维设计的发展，例如，鳍式场效应晶体管(FinFET)。FinFET器件通常包括具有高纵横比的半导体鳍，并且其中形成有沟道和源极/漏极区。利用沟道增大的表面区域的优点，在鳍式结构的上方并且沿着鳍式结构的侧面形成栅极(例如，栅极包裹着鳍式结构)，以产生更快、更可靠以及更好控制的半导体晶体管器件。然而，随着按比例缩小，呈现出新的挑战。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，提供了一种半导体结构，包括：第一有源区，位于衬底上，所述第一有源区包括第一源极/漏极区；第一栅极结构，位于所述第一有源区上方；第二栅极结构，位于所述第一有源区上方，所述第一栅极结构平行于所述第二栅极结构纵向地延伸，所述第一源极/漏极区横向地设置在所述第一栅极结构与所述第二栅极结构之间；以及栅极切割填充结构，具有邻接所述第一栅极结构的第一主要部分、具有邻接所述第二栅极结构的第二主要部分、并且具有从所述第一主要部分横向地延伸至所述第二主要部分的第一中间部分，所述第一主要部分具有第一宽度，所述第一宽度沿着所述第一栅极结构的纵向中线，所述第二主要部分具有第二宽度，所述第二宽度沿着所述第二栅极结构的纵向中线，所述第一中间部分具有第三宽度，所述第三宽度介于所述第一栅极结构与所述第二栅极结构之间的中间并且平行于所述第一栅极结构的纵向中线，所述第一宽度大于所述第三宽度，所述第二宽度大于所述第三宽度。根据本专利技术的另一方面，提供了一种切割半导体结构的方法，包括：在衬底上的第一有源区和第二有源区上方形成第一栅极结构和第二栅极结构，所述第一栅极结构在所述第一有源区和所述第二有源区上方纵向地延伸，所述第二栅极结构在所述第一有源区和所述第二有源区上方纵向地延伸，介电层横向地设置在所述第一栅极结构和所述第二栅极结构之间并且位于所述第一有源区与所述第二有源区的上方；在所述第一有源区和所述第二有源区之间形成横向设置的切割开口，所述切割开口具有至少通过所述第一栅极结构的栅电极的第一主要部分、具有至少通过所述第二栅极结构的栅电极的第二主要部分、并且具有从所述第一主要部分横向地延伸到所述第二主要部分并且位于所述介电层中的中间部分，所述第一主要部分具有第一宽度，所述第一宽度沿着所述第一栅极结构的纵向中线，所述第二主要部分具有第二宽度，所述第二宽度沿着所述第二栅极结构的纵向中线，所述中间部分具有第三宽度，所述第三宽度介于所述第一栅极结构和所述第二栅极结构之间的中间并且平行于所述第一栅极结构的纵向中线，所述第一宽度大于所述第三宽度，所述第二宽度大于所述第三宽度；以及在所述切割开口中形成栅极切割填充结构。根据本专利技术的又一方面，提供了一种切割半导体结构的方法，包括：在衬底上的第一有源区和第二有源区上方形成第一栅极结构和第二栅极结构，所述第一栅极结构在所述第一有源区和所述第二有源区上方纵向地延伸，所述第二栅极结构在所述第一有源区和所述第二有源区上方纵向地延伸，在所述第一栅极结构和所述第二栅极结构之间以及所述第一有源区和所述第二有源区上方横向地设置介电层；对所述第一栅极结构、所述第二栅极结构和介于所述第一有源区和所述第二有源区之间的所述介电层实施蚀刻工艺，以形成切割开口，所述蚀刻工艺至少蚀刻穿过所述第一栅极结构和所述第二栅极结构的栅电极，所述蚀刻工艺包括各向同性蚀刻，所述各向同性蚀刻以第一蚀刻速率蚀刻所述第一栅极结构和所述第二栅极结构的栅电极，所述各向同性蚀刻以第二蚀刻速率蚀刻所述介电层，所述第一蚀刻速率大于所述第二蚀刻速率；以及在所述切割开口中形成绝缘材料。附图说明当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳地理解本专利技术的各个方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增大或减小。图1、图2、图3A-图3B、图4A-图4C、图5A-图5E、图6A-图6E、图7A-图7E、图8A-图8E、图9A-图9E、图10A-图10E、图11A-图11E、图12A-图12E、图13A-图13E和图14A-图14E是根据一些实施例的在形成包括一个或多个鳍式场效应晶体管(FinFET)的半导体器件的示例性工艺中处于中间阶段的各个中间结构的各种视图。图15是根据一些实施例的示例性切割开口的顶视图。图16是根据一些实施例的用于示例性蚀刻工艺的具有掩模开口的示例性掩模的顶视图。图17是根据一些实施例的用于示例性蚀刻工艺的具有掩模开口的另一示例性掩模的顶视图。图18A-图18B和图19是根据一些实施例的在形成包括一个或多个FinFET的半导体器件的示例性工艺中处于中间阶段的各个中间结构的各种视图。图20是根据一些实施例的与导电部件未对准或者用导电部件覆盖的栅极切割填充结构的截面图。图21是根据一些实施例的包括空隙的栅极切割填充结构的截面图。图22是根据一些实施例的包括空隙的栅极切割填充结构的布局图。图23是根据一些实施例的包括空隙的另一栅极切割填充结构的布局图。图24是根据一些实施例的切割一个替代栅极结构的切割开口的顶视图。图25是根据一些实施例的切割三个替代栅极结构的切割开口的顶视图。具体实施方式以下公开内容提供了用于实现所提供的主题的不同特征的许多不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的特定实例以简化本专利技术。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本专利技术。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括以直接接触的方式形成第一部件和第二部件的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本专利技术可在各个实例中重复参考标号和/或字符。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身并不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。此外，为了便于描述，在本文中可以使用诸如“在...之下”、“在...下面”、“下部”、“在...之上”、“上部”等的空间相对术语来描述如图中所示的一个元件或部件与另一个(另一些)元件或部件的关系。除了图中所示的取向之外，空间相对术语旨在包含在使用或操作中的器件的不同取向。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，并且在本文中使用的空间相对描述符同样可以作出相应地解释。本文描述了切割诸如包括鳍式场效应晶体管(FinFET)的半导体器件中的栅极结构的方法以及由此形成的结构。通常，使用蚀刻工艺来切割栅极结构，例如替代栅极工艺中的替代栅极结构。蚀刻工艺可以包括各向异性蚀刻和各向同性蚀刻，并且各向同性蚀刻可以蚀刻栅极结构(例如，栅电极)的导电材料，其中，比周围介电层中的电介质材料(例如，层间电介质(ILD))更快地蚀刻栅极结构的导电材料。该蚀刻工艺可以形成通过栅极结构的导电材料的切割开口，其中，该切割开口具有在栅极结构的切割部分之间的宽度大于周围介电层中的切割开口的宽度的轮廓。周围介电层中的切割开口的较小宽度可以允许切割开口与外延源极/漏极区之间的较大距离，这可以降低损害外延源极/漏极区的风本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体结构，包括：第一有源区，位于衬底上，所述第一有源区包括第一源极/漏极区；第一栅极结构，位于所述第一有源区上方；第二栅极结构，位于所述第一有源区上方，所述第一栅极结构平行于所述第二栅极结构纵向地延伸，所述第一源极/漏极区横向地设置在所述第一栅极结构与所述第二栅极结构之间；以及栅极切割填充结构，具有邻接所述第一栅极结构的第一主要部分、具有邻接所述第二栅极结构的第二主要部分、并且具有从所述第一主要部分横向地延伸至所述第二主要部分的第一中间部分，所述第一主要部分具有第一宽度，所述第一宽度沿着所述第一栅极结构的纵向中线，所述第二主要部分具有第二宽度，所述第二宽度沿着所述第二栅极结构的纵向中线，所述第一中间部分具有第三宽度，所述第三宽度介于所述第一栅极结构与所述第二栅极结构之间的中间并且平行于所述第一栅极结构的纵向中线，所述第一宽度大于所述第三宽度，所述第二宽度大于所述第三宽度。

【技术特征摘要】
2017.11.29 US 62/591,898;2018.01.02 US 15/860,4921.一种半导体结构，包括：第一有源区，位于衬底上，所述第一有源区包括第一源极/漏极区；第一栅极结构，位于所述第一有源区上方；第二栅极结构，位于所述第一有源区上方，所述第一栅极结构平行于所述第二栅极结构纵向地延伸，所述第一源极/漏极区横向地设置在所述第一栅极结构与所述第二栅极结构之间；以及栅极切割填充结构，具有邻接所述第一栅极结构的第一主要部分、具有邻接所述第二栅极结构的第二主要部分、并且具有从所述第一主要部分横向地延伸至所述第二主要部分的第一中间部分，所述第一主要部分具有第一宽度，所述第一宽度沿着所述第一栅极结构的纵向中线，所述第二主要部分具有第二宽度，所述第二宽度沿着所述第二栅极结构的纵向中线，所述第一中间部分具有第三宽度，所述第三宽度介于所述第一栅极结构与所述第二栅极结构之间的中间并且平行于所述第一栅极结构的纵向中线，所述第一宽度大于所述第三宽度，所述第二宽度大于所述第三宽度。2.根据权利要求1所述的半导体结构，还包括介电层，位于所述第一源极/漏极区上方并且至少部分地设置在所述第一栅极结构和所述第二栅极结构之间，所述介电层的一部分设置在所述第一源极/漏极区和所述栅极切割填充结构之间。3.根据权利要求1所述的半导体结构，其中，所述第一主要部分的宽度随着所述第一主要部分横向远离所述第一宽度而减小；所述第二主要部分的宽度随着所述第二主要部分横向远离所述第二宽度而减小；以及所述第一中间部分的宽度随着所述第一中间部分横向远离所述第三宽度而减小。4.根据权利要求1所述的半导体结构，其中，所述第一主要部分、所述第二主要部分和所述第一中间部分的侧壁表面是凸形表面。5.根据权利要求1所述的半导体结构，其中，所述第一有源区包括所述衬底上的鳍，并且所述第一源极/漏极区是外延源极/漏极区。6.根据权利要求1所述的半导体结构，其中，所述栅极切割填充结构具有第四宽度，并且所述第四宽度位于所述第一主要部分和所述第一中间部分之间的界面处并且平行于所述第一栅极结构的纵向中线；所述第一宽度与所述第三宽度的比率在1.4:1至2.5:1的范围内；所述第一宽度与所述第四宽度的比率在1.5:1至2.5:1的范围内；以及所述第三宽度与所述第四宽度的比率在1.2:1至2:1的范围内。7.根据权利要求1所述的半导体结构，其中：所述第一栅极结构和所述第二栅极结构中的每一个均包括栅电极、位于所述栅电极下方的功函数调整层和位于所述功函数调整层下方的栅极电介质部分；所述第一主要部分横向地邻接所述第一栅极结构的栅电极、功函数调整层和栅极电介质部分；以及所...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪志昌，陈嘉仁，张铭庆，古淑瑗，萧怡瑄，杨宜伟，
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