半导体装置的形成方法制造方法及图纸

本公开涉及一种半导体装置的形成方法。该方法包括蚀刻栅极结构以形成沟槽延伸至栅极结构中，其中沟槽的侧壁包括金属氧化物材料；对沟槽的侧壁进行侧壁处理制程，其中侧壁处理制程的结果为移除金属氧化物材料；以及将第一介电材料填入沟槽以形成介电区，其中介电区接触栅极结构的侧壁。

Forming method of semiconductor device

【技术实现步骤摘要】
半导体装置的形成方法
本专利技术实施例关于半导体装置的形成方法，更特别关于修复鳍状场效晶体管装置的金属栅极沟槽的侧壁损伤。
技术介绍
集成电路材料与设计的技术进展使每一代的集成电路均比前一代具有更小且更复杂的电路。在集成电路演进中，功能密度(比如单位芯片面积的内连线装置数目)通常随着几何尺寸缩小而增加。尺寸缩小的制程通常有利于增加产能并降低相关成本。尺寸缩小亦增加形成与处理集成电路的复杂度。为实现这些进展，形成与处理集成电路的方法亦需类似发展。举例来说，可导入鳍状场效晶体管以取代平面晶体管。目前正在发展鳍状场效晶体管结构与其制作方法。
技术实现思路
本专利技术一实施例提供的半导体装置的形成方法包括：蚀刻栅极结构以形成沟槽延伸至栅极结构中，其中沟槽的侧壁包括金属氧化物材料；对沟槽的侧壁进行侧壁处理制程，其中侧壁处理制程的结果为移除金属氧化物材料；以及将第一介电材料填入沟槽以形成介电区，其中介电区接触栅极结构的侧壁。本专利技术一实施例提供的半导体装置的形成方法包括：形成第一鳍状物与第二鳍状物于基板上，其中第一鳍状物与第二鳍状物隔有隔离区；形成栅极结构以延伸于第一鳍状物与第二鳍状物上；蚀刻栅极结构以形成沟槽延伸至栅极结构之中以及第一鳍状物与第二鳍状物之间；对沟槽侧壁进行侧壁处理制程，以将金属氧化物材料转换成金属材料；以及将第一介电材料填入沟槽以形成第一介电区，其中第一介电区接触栅极结构的侧壁。本专利技术一实施例提供的半导体装置的形成方法包括：形成第一鳍状物与第二鳍状物于基板上，其中第一鳍状物与第二鳍状物隔有隔离区；形成栅极结构以延伸于第一鳍状物与第二鳍状物上；蚀刻栅极结构以形成沟槽延伸至栅极结构中；对沟槽的侧壁进行第一等离子体辅助原子层沉积制程，以移除沟槽的侧壁上的金属氧化物材料；以及进行第二等离子体辅助原子层沉积制程，将介电材料填入沟槽以形成介电区，其中第一等离子体辅助原子层沉积制程与第二等离子体辅助原子层沉积制程是完成于相同腔室中。附图说明图1是一些实施例中，鳍状场效晶体管的透视图。图2至图39是一实施例中，在制作的多种阶段形成鳍状场效晶体管装置中的金属栅极切点的多种附图。附图标记说明：A-A、B-B、C-C参考剖面30鳍状场效晶体管32、50基板34隔离区36鳍状物38栅极介电层40栅极42、44、80源极/漏极区52垫氧化物层56垫氮化物层58、70遮罩60半导体带61、141沟槽62隔离区64半导体鳍状物65轻掺杂漏极区66虚置栅极介电层67三层结构68虚置栅极填充层69、125开口72光刻胶73硬遮罩层75虚置栅极结构87间隔物89凹陷90层间介电层94功函数层96栅极介电层97金属栅极98栅极填充层100鳍状场效晶体管装置122第一硬遮罩层124第二硬遮罩层142第一介电层144第二介电层221阶状物具体实施方式下述内容提供的不同实施例或例子可实施本专利技术实施例的不同结构。特定构件与排列的实施例是用以简化本公开而非局限本专利技术。举例来说，形成第一构件于第二构件上的叙述包含两者直接接触，或两者之间隔有其他额外构件而非直接接触。此外，本专利技术的多种实例可重复采用相同标号以求简洁，但多种实施例及/或设置中具有相同标号的元件并不必然具有相同的对应关系。此外，空间性的相对用语如“下方”、“其下”、“下侧”、“上方”、“上侧”、或类似用语可用于简化说明某一元件与另一元件在图示中的相对关是。空间性的相对用语可延伸至以其他方向使用的元件，而非局限于图示方向。元件亦可转动90°或其他角度，因此方向性用语仅用以说明图示中的方向。图1是一例中，鳍状场效晶体管30的透视图。鳍状场效晶体管30包括基板32，其具有鳍状物36。基板32具有隔离区34形成其上，而鳍状物36凸起于相邻的隔离区34之间并高于隔离区34。栅极介电层38沿着鳍状物36的侧壁与上表面，而栅极40位于栅极介电层38上。源极/漏极区42与44位于栅极介电层38与栅极40的两侧上的鳍状物中。图1亦显示后续附图所用的参考剖面。参考剖面B-B沿着鳍状场效晶体管30的栅极40的纵轴延伸。参考剖面A-A垂直于参考剖面B-B，并沿着鳍状物36的纵轴且在源极/漏极区42与44之间的电流方向中。参考剖面C-C平行于参考剖面A-A，且在鳍状物36之外。后续附图将参考这些参考剖面以清楚说明。图2至图39是一些实施例中，鳍状场效晶体管装置100在多种制作阶段中的多种附图。鳍状场效晶体管装置100与图1中的鳍状场效晶体管30类似，差别在于多个鳍状物与多个栅极结构。为了参考，图2至图39的剖视图的每一者均标示对应的参考剖面。图2是基板50沿着参考剖面B-B的剖视图。基板50可为半导体基板，比如基体半导体、绝缘层上半导体基板、或类似物，其可掺杂(如掺杂p型或n行掺质)或未掺杂。基板50可为晶圆如硅晶圆。一般而言，绝缘层上半导体基板包括半导体材料层形成于绝缘层上。举例来说，绝缘层可为埋置氧化物层、氧化硅层、或类似物。提供绝缘层于基板上，而基板通常为硅基板或玻璃基板。亦可采用其他基板如多层基板或组成渐变基板。在一些实施例中，基板50的半导体材料可包含硅、锗、半导体化合物(如碳化硅、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟、锑化铟、或类似物)、半导体合金(如)硅锗、磷砷化镓、砷化铝铟、砷化铝镓、砷化镓铟、磷化镓铟、磷砷化镓铟、或类似物)、另一种半导体材料、或上述的组合。如图3所示，可采用光微影与蚀刻技术图案化图2所示的基板50。举例来说，可形成遮罩于基板50上，而遮罩可为垫氧化物层52与上方的垫氮化物层56。垫氧化物层52可为薄膜，其包含热氧化制程所形成的氧化硅。垫氧化物层52可作为基板50与上方的垫氮化物层56之间的粘着层，且可作为蚀刻垫氮化物层56时的蚀刻停止层。在一些实施例中，垫氮化物层56的组成为氮化硅、氮氧化硅、碳氮化硅、类似物、或上述的组合。垫氮化物层56的形成方法可采用低压化学气相沉积制程、等离子体辅助化学气相沉积制程、或另一制程。遮罩层的图案化方法可采用光微影技术。一般而言，光微影技术采用光刻胶材料(未图示)，其沉积、照射(曝光)、与显影光刻胶材料，以移除光刻胶材料的一部分。保留的光刻胶材料可保护下方材料(如此例的遮罩层)免于后续的制程步骤如蚀刻。在此例中，光刻胶材料用于图案化垫氧化物层52与垫氮化物层56，以形成图案化的遮罩58。如图3所示，图案化的遮罩58包含图案化的垫氧化物层52与图案化的垫氮化物层56。接着采用图案化的遮罩58图案化基板50的露出部分以形成沟槽61，进而定义相邻沟槽61之间的半导体带60，如图3所示。在一些实施例中，半导体带60的形成方法为蚀刻沟槽61于基板50中，且蚀刻方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置的形成方法，包括：/n蚀刻一栅极结构以形成一沟槽延伸至该栅极结构中，其中该沟槽的侧壁包括一金属氧化物材料；/n对该沟槽的侧壁进行一侧壁处理制程，其中该侧壁处理制程的结果为移除该金属氧化物材料；以及/n将一第一介电材料填入该沟槽以形成一介电区，其中该介电区接触该栅极结构的侧壁。/n

【技术特征摘要】
20181130 US 62/774,017;20191112 US 16/680,7551.一种半导体装置的形成方法，包括：
蚀刻一栅极结构以形...

【专利技术属性】
技术研发人员：李隽毅，陈亭纲，王捷平，柯宏宪，林嘉慧，黄泰钧，
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