鳍式场效应晶体管器件及其形成方法技术

本公开涉及鳍式场效应晶体管器件及其形成方法。一种形成半导体器件的方法，包括：在突出于衬底上方的鳍上方形成第一虚设栅极结构和第二虚设栅极结构，其中，第一虚设栅极结构和第二虚设栅极结构被电介质层围绕；分别用第一金属栅极和第二金属栅极替代第一虚设栅极结构和第二虚设栅极结构，其中，替代包括：移除第一虚设栅极结构和第二虚设栅极结构以在电介质层中分别形成第一凹槽和第二凹槽；在第一凹槽和第二凹槽中形成栅极电介质层；在第二凹槽中的栅极电介质层上方依次形成N型功函数层和帽盖层，而不在第一凹槽中形成；以及用导电材料填充第一凹槽和第二凹槽。材料填充第一凹槽和第二凹槽。材料填充第一凹槽和第二凹槽。

【技术实现步骤摘要】
鳍式场效应晶体管器件及其形成方法


[0001]本公开涉及鳍式场效应晶体管器件及其形成方法。

技术介绍

[0002]由于各种电子元件(例如，晶体管、二极管、电阻器、电容器等)的集成密度持续提高，半导体工业经历了快速增长。在大部分情况下，集成密度的这种提高来自最小特征尺寸的重复减少，这允许将更多元件集成到给定区域中。
[0003]鳍式场效应晶体管(FinFET)器件正变得普遍用于集成电路中。FinFET器件具有三维结构，其包括从衬底突出的半导体鳍。被配置为控制FinFET器件的导电沟道内的电荷载流子的流动的栅极结构环绕半导体鳍。例如，在三栅极FinFET器件中，栅极结构环绕半导体鳍的三个侧面，从而在半导体鳍的三个侧面上形成导电沟道。

技术实现思路

[0004]根据本公开的一个实施例，提供了一种形成半导体器件的方法，所述方法包括：在突出于衬底上方的鳍上方形成第一虚设栅极结构和第二虚设栅极结构；在所述第一虚设栅极结构和所述第二虚设栅极结构周围形成电介质层；移除所述第一虚设栅极结构和所述第二虚设栅极结构以在所述电介质层中分别形成第一凹槽和第二凹槽；在所述第一凹槽和所述第二凹槽中依次形成栅极电介质层、N型功函数层和帽盖层；在所述帽盖层上方形成经图案化的掩模层，其中，所述经图案化的掩模层的开口暴露所述第一凹槽中的所述帽盖层；使用第一湿法蚀刻工艺选择性地移除所述第一凹槽中的所述帽盖层以暴露所述第一凹槽中的所述N型功函数层；以及使用与所述第一湿法蚀刻工艺不同的第二湿法蚀刻工艺选择性地移除所述第一凹槽中的所述N型功函数层以暴露所述第一凹槽中的所述栅极电介质层。
[0005]根据本公开的另一实施例，提供了一种形成半导体器件的方法，所述方法包括：在突出于衬底上方的鳍上方形成第一虚设栅极结构和第二虚设栅极结构，其中，所述第一虚设栅极结构和所述第二虚设栅极结构被电介质层围绕；以及分别用第一金属栅极和第二金属栅极替代所述第一虚设栅极结构和所述第二虚设栅极结构，其中，所述替代包括：移除所述第一虚设栅极结构和所述第二虚设栅极结构以在所述电介质层中分别形成第一凹槽和第二凹槽；在所述第一凹槽和所述第二凹槽中形成栅极电介质层；在所述第二凹槽中的所述栅极电介质层上方依次形成N型功函数层和帽盖层，而不在所述第一凹槽中形成；以及用导电材料填充所述第一凹槽和所述第二凹槽。
[0006]根据本公开的又一实施例，提供了一种半导体器件，包括：鳍，位于衬底上方；第一金属栅极，位于所述鳍上方，其中，所述第一金属栅极包括：位于所述鳍上方的栅极电介质层、位于所述栅极电介质层上方并且与所述栅极电介质层接触的胶层、以及位于所述胶层上方并且与所述胶层接触的填充金属；以及第二金属栅极，位于所述鳍上方并且与所述第一金属栅极相邻，其中，所述第二金属栅极包括：位于所述鳍上方的所述栅极电介质层、位于所述栅极电介质层上方并且与所述栅极电介质层接触的N型功函数层、位于所述N型功函
数层上方并且与所述N型功函数层接触的帽盖层、位于所述帽盖层上方并且与所述帽盖层接触的所述胶层、以及位于所述胶层上方并且与所述胶层接触的所述填充金属。
附图说明
[0007]当结合附图阅读时，从以下详细描述中可以最好地理解本公开的各方面。应注意，根据工业中的标准实践，各种特征未按比例绘制。实际上，为了清楚讨论，可以任意增加或减小各种特征的尺寸。
[0008]图1示出了根据一些实施例的鳍式场效应晶体管(FinFET)器件的透视图。
[0009]图2-图6和图7A示出了根据实施例的在各个制造阶段的FinFET器件的横截面视图。
[0010]图7B和图7C示出了在一些实施例中的图7A所示的半导体器件的各种横截面视图。
[0011]图8-图19示出了根据实施例的在附加制造阶段的图7A的FinFET器件的横截面视图。
[0012]图20-图26示出了在实施例中的在各个制造阶段的半导体器件的横截面视图。
[0013]图27-图29示出了在实施例中的在各个制造阶段的半导体器件的横截面视图。
[0014]图30示出了在实施例中的半导体器件的横截面视图。
[0015]图31示出了根据一些实施例的制造半导体器件的方法的流程图。
具体实施方式
[0016]以下公开内容提供了用于实现本专利技术的不同特征的许多不同实施例或示例。以下描述组件和布置的具体示例以简化本公开。当然，这些仅仅是示例，而不是限制性的。例如，在以下描述中在第二特征上方或之上形成第一特征可以包括其中第一和第二特征以直接接触被形成的实施例，并且还可以包括其中可以在第一和第二特征之间形成附加特征，使得第一和第二特征可能不直接接触的实施例。
[0017]此外，本文可以使用空间相对术语(例如，“下”、“之下”、“下方”、“之上”、“上方”等)以便于描述，以描述一个元件或特征与如图所示的另一个(或多个)元件或特征的关系。除了图中所示的取向之外，空间相对术语旨在包括使用或操作中的设备的不同取向。装置可以以其他方式来定向(旋转90度或在其他取向上)，并且同样可以相应地解释本文所使用的空间相对描述符。在本文的整个讨论中，除非另有说明，否则不同附图中的相同或相似附图标记指代通过相同或相似形成方法形成的相同或相似组件。
[0018]在形成FinFET器件的背景下讨论本公开的实施例，并且具体地，在形成FinFET器件的功函数层的背景下讨论本公开的实施例。尽管使用FinFET器件作为示例讨论了所公开的实施例，但所公开的方法还可以用于其他类型的器件，例如，平面器件。
[0019]图1以透视图示出了FinFET 30的示例。FinFET 30包括衬底50和在衬底50上方突出的鳍64。在鳍64的相对侧上形成隔离区域62，并且鳍64在隔离区域62上方突出。栅极电介质66沿着鳍64的侧壁并且在鳍64的顶表面上方，并且栅极68在栅极电介质66上方。源极/漏极区域80在鳍64中并且在栅极电介质66和栅极68的相对侧上。图1进一步示出了在后面的图中使用的参考横截面。横截面B-B沿着FinFET 30的栅极68的纵向轴线延伸。横截面A-A垂直于横截面B-B并且沿着鳍64的纵向轴线，并且在例如源极/漏极区域80之间的电流流动的
方向上。截面C-C平行于截面B-B并且跨源极/漏极区域80。为清楚起见，后续附图参考这些参考截面。
[0020]图2-图6、图7A、图8-图19是根据实施例的处于各个制造阶段的FinFET器件100的横截面视图。FinFET器件100类似于图1中的FinFET30，但是具有多个鳍和多个栅极结构。图2-图5示出了沿着横截面B-B的FinFET器件100的横截面视图。图6、图7A和图8-图19示出了沿着横截面A-A的FinFET器件100的横截面视图。图7B和图7C示出了沿着横截面C-C的图7A的FinFET器件100的各种实施例截面图。
[0021]图2示出了衬底50的截面图。衬底50可以是半导体衬底，例如，体半导体、绝缘体上半导体(SOI)衬底等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种形成半导体器件的方法，所述方法包括：在突出于衬底上方的鳍上方形成第一虚设栅极结构和第二虚设栅极结构；在所述第一虚设栅极结构和所述第二虚设栅极结构周围形成电介质层；移除所述第一虚设栅极结构和所述第二虚设栅极结构以在所述电介质层中分别形成第一凹槽和第二凹槽；在所述第一凹槽和所述第二凹槽中依次形成栅极电介质层、N型功函数层和帽盖层；在所述帽盖层上方形成经图案化的掩模层，其中，所述经图案化的掩模层的开口暴露所述第一凹槽中的所述帽盖层；使用第一湿法蚀刻工艺选择性地移除所述第一凹槽中的所述帽盖层以暴露所述第一凹槽中的所述N型功函数层；以及使用与所述第一湿法蚀刻工艺不同的第二湿法蚀刻工艺选择性地移除所述第一凹槽中的所述N型功函数层以暴露所述第一凹槽中的所述栅极电介质层。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述栅极电介质层是由高K电介质材料形成的，所述N型功函数层是由钛铝碳形成的，并且所述帽盖层是使用氮化钛、硅、氧化硅、氧氮化硅、或其组合形成的。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一湿法蚀刻工艺是使用含氟化物的化学物质执行的。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述含氟化物的化学物质是氢氟酸和水的混合物。5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第二湿法蚀刻工艺是使用包括酸和氧化剂的化学物质执行的。6.根据权利要求5的方法，其中，所述酸是氯化氢，并且所述氧化剂是臭氧或过氧化氢。7.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第二湿法蚀刻工艺是使用包括碱和氧化剂的化学...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈玠玮，连建洲，林群能，江子昂，叶明熙，
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：