[发明专利]形成FinFET装置上的替代栅极结构及鳍片的方法以及装置

权利要求书

1.一种形成FinFET装置的方法，包括：

在半导体材料层上方形成图案化硬掩膜，该图案化硬掩膜具有与将要在该半导体材料层中形成的鳍片结构对应的图案；

在该图案化硬掩膜及该半导体材料层上方形成牺牲栅极结构；

在形成该牺牲栅极结构以后，邻近该牺牲栅极结构形成第一侧间隙壁；

邻近该第一侧间隙壁形成绝缘材料层；

执行至少一第一蚀刻制程以移除该第一侧间隙壁，从而在该绝缘材料层与该牺牲栅极结构之间定义间隙壁开口；

使用绝缘材料基本填充至少该间隙壁开口，以在该间隙壁开口中定义至少第二侧间隙壁；

执行至少一第二蚀刻制程以移除该牺牲栅极结构，从而定义位于该第二侧间隙壁之间的替代栅极开口；

通过该替代栅极开口执行至少一蚀刻制程，以通过将该替代栅极开口内暴露的该图案化硬掩膜用作蚀刻掩膜而在该半导体材料层中定义该鳍片结构；以及

围绕该鳍片结构的至少部分在该替代栅极开口中形成替代栅极结构。

2.如权利要求1所述的方法，其中，该半导体材料是SOI(绝缘体上硅)衬底的主动层。

3.如权利要求1所述的方法，其中，该半导体材料是形成于硅/锗(Si_xGe_1-x)层上的硅层。

4.如权利要求1所述的方法，其中，该替代栅极结构包括包含高k绝缘材料的栅极绝缘层以及包含至少一金属层的栅极电极。

5.如权利要求1所述的方法，其中，使用绝缘材料基本填充至少该间隙壁开口包括执行原子层沉积制程，以使用氮化硅或低k绝缘材料的绝缘材料基本填充至少该间隙壁开口，接着在该绝缘材料上执行等向性回蚀刻制程。

6.一种形成FinFET装置的方法，包括：

在半导体衬底上形成第一外延半导体材料层；

在该第一外延半导体材料层上形成第二外延半导体材料层，相对该衬底及该第二外延半导体材料层，该第一外延半导体材料层可选择性蚀刻；

在该第二外延半导体材料层上方形成图案化硬掩膜，该图案化硬掩膜具有与将要在该第二外延半导体材料层中形成的鳍片结构对应的图案；

在该图案化硬掩膜及该第二外延半导体材料层上方形成牺牲栅极结构；

在形成该牺牲栅极结构以后，邻近该牺牲栅极结构形成第一侧间隙壁；

邻近该第一侧间隙壁形成绝缘材料层；

执行至少一第一蚀刻制程以移除该第一侧间隙壁，从而在该绝缘材料层与该牺牲栅极结构之间定义间隙壁开口，以暴露该第二外延半导体材料层的上表面；

通过该间隙壁开口执行至少一第二蚀刻制程，以移除位于该间隙壁开口下方的区域中的该第一外延半导体材料层的至少部分，从而定义垂直位于该衬底与该第二外延半导体材料层之间的空间；

基本填充至少该间隙壁开口及该空间，以在该间隙壁开口中定义至少第二侧间隙壁；

执行至少一第三蚀刻制程以移除该牺牲栅极结构，从而定义位于该第二侧间隙壁之间的替代栅极开口；

通过该替代栅极开口执行至少一第四蚀刻制程，以通过将该替代栅极开口内暴露的该图案化硬掩膜用作蚀刻掩膜而在该第二外延半导体材料层中定义该鳍片结构；以及

围绕该鳍片结构的至少部分在该替代栅极开口中形成替代栅极结构。

7.如权利要求6所述的方法，其中，该衬底为硅，该第一外延半导体材料层为硅/锗(Si_xGe_1-x)，以及该第二外延半导体材料层为硅。

8.如权利要求6所述的方法，其中，该替代栅极结构包括包含高k绝缘材料的栅极绝缘层以及包含至少一金属层的栅极电极。

9.如权利要求6所述的方法，其中，基本填充至少该间隙壁开口以及该第二外延半导体材料层与该衬底之间的该空间包括执行原子层沉积制程，以使用由氮化硅或低k绝缘材料制成的绝缘材料基本填充至少该间隙壁开口以及该第二外延半导体材料层与该衬底之间的该空间，接着在该绝缘材料上执行等向性回蚀刻制程。