[发明专利]半导体装置的制造方法

说明书

半导体装置的制造方法包含在第一鳍片上方形成金属栅极结构，金属栅极结构被第一介电材料环绕，以及在第一介电材料上方形成盖层，金属栅极结构与盖层之间的蚀刻选择性超过预定的临界值。半导体装置的制造方法也包含在第一鳍片和第一介电材料上方形成图案化的硬掩模层，其中图案化的硬掩模层的开口将金属栅极结构的一部分和盖层的一部分暴露出来。半导体装置的制造方法还包含移除由图案化的硬掩模层的开口暴露出的金属栅极结构的一部分。

技术领域

本公开实施例涉及半导体装置制造技术，特别涉及鳍式场效晶体管装置及其制造方法。

背景技术

半导体产业因为持续增进各种电子元件(例如晶体管、二极管、电阻器、电容器等)的集成(integration)密度，已经历了快速成长。在大部分情况下，这种在集成密度上的增进来自于不断地缩减最小部件(feature)的尺寸，这使得更多的元件可以被整合至指定的面积内。

在集成电路中越来越广泛地使用鳍式场效晶体管(Fin Field-EffectTransistor，FinFET)装置。鳍式场效晶体管装置具有三维的(three-dimensional)结构，其包含从基底突出的半导体鳍。栅极结构配置为控制鳍式场效晶体管装置的导电沟道内的电荷载体的流动，且栅极结构环绕半导体鳍。举例来说，在三栅极(tri-gate)鳍式场效晶体管装置中，栅极结构环绕半导体鳍的三个侧边，藉此在半导体鳍的三个侧边上形成导电沟道。

发明内容

根据本公开的一些实施例，提供半导体装置的制造方法。此方法包含形成第一介电材料于虚设栅极结构周围，用金属栅极结构置换虚设栅极结构，在第一介电材料的顶面上方形成掩模层，其中掩模层的蚀刻速率比金属栅极结构的蚀刻速率慢，在金属栅极结构和掩模层上方形成图案化的硬掩模层，其中图案化的硬掩模层将金属栅极结构的一部分和掩模层的至少一部分暴露出来，移除由图案化的硬掩模层暴露出的金属栅极结构的这部分，藉此在金属栅极结构中形成开口，以及使用第二介电材料填充开口。

根据本公开的一些实施例，提供半导体装置的制造方法。此方法包含在鳍片上方形成金属栅极结构，其中金属栅极结构被第一介电材料环绕，在第一介电材料上方形成盖层，其中金属栅极结构与盖层之间的蚀刻选择性超过预定的临界值，在金属栅极结构和盖层上方形成图案化的硬掩模层，其中图案化的硬掩模层的开口暴露出金属栅极结构的一部分和盖层的一部分，以及移除由图案化的硬掩模层的开口暴露出的金属栅极结构的这部分。

根据本公开的一些实施例，提供鳍式场效晶体管装置的制造方法。此方法包含形成第一鳍片和第二鳍片，第一鳍片大抵上平行于第二鳍片，在第一鳍片和第二鳍片上方形成虚设栅极，虚设栅极具有栅极间隔物，形成层间介电层(ILD)于虚设栅极周围，用金属栅极置换虚设栅极，在层间介电层的上表面上方形成盖层，盖层的第一蚀刻速率比金属栅极的第二蚀刻速率慢，在盖层上方形成硬掩模层，将硬掩模层图案化，以在第一鳍片和第二鳍片之间形成第一开口，第一开口将金属栅极和盖层暴露出来，以及移除由硬掩模层的第一开口暴露出的金属栅极的一部分。

附图说明

通过以下的详细描述配合所附附图，可以更加理解本公开实施例的内容。需强调的是，根据产业上的标准惯例，许多部件(feature)并未按照比例绘制。事实上，为了能清楚地讨论，各种部件的尺寸可能被任意地增加或减少。

图1是根据一些实施例的鳍式场效晶体管(FinFET)的透视示意图。

图2-图18B是根据一些实施例绘示在制造鳍式场效晶体管装置的各个阶段的各种示意图(例如剖面示意图、平面示意图)。

图19-图24是根据一些实施例绘示在制造鳍式场效晶体管装置的各个阶段的剖面示意图。

图25-图29是根据一些实施例绘示在制造鳍式场效晶体管装置的各个阶段的剖面示意图。

图30是根据一些实施例绘示制造半导体装置的方法的流程图。