[发明专利]自对准的门极隔离

说明书

本发明涉及自对准的门极隔离，揭示鳍式场效晶体管(FinFET)及其制法包括自对准的门极隔离层。一种形成FinFET的方法包括：形成牺牲间隔体于鳍片侧壁上面，以及在牺牲间隔体之间的数个自对准位置处形成隔离层于毗邻鳍片之间。形成例如牺牲门极层的附加层于该隔离层上面，以及光刻及蚀刻技术用来切断或分段该附加层以在该隔离层上面界定一门极切断开口。用电介质材料回填该门极切断开口，以及回填的电介质与该隔离层合作以使相邻牺牲门极从而随后形成与各个装置关联的功能门极分离。

技术领域

本申请案大体涉及半导体装置，且更特别的是，涉及鳍式场效晶体管的制造方法。

背景技术

例如鳍式场效晶体管(FinFET)的全空乏装置为致能缩小下一代门极(gate)长度至14纳米及以下的候选者。鳍式场效晶体管(FinFET)为使晶体管通道在半导体衬底表面上隆起而不是使通道位在或略低于该表面的三维架构。用隆起的信道，门极可缠绕通道的侧面，这提供装置的改良静电控制。

FinFET的制造通常利用自对准工艺以使用选择性蚀刻技术在衬底表面上产生极薄的鳍片，例如，20纳米宽或更小。然后，沉积接触各鳍片的多个表面的门极结构以形成多门极架构。

使用门极最先(gate-first)或门极最后(gate-last)制造工艺可形成该门极结构。为了避免功能门极材料暴露于与此类工艺相关的热预算，例如取代金属门极(RMG)工艺的门极最后工艺使用在装置激活之后通常被功能门极取代的牺牲或虚拟门极，亦即，在鳍片的源极/漏极区的外延成长及/或掺杂物植入及相关驱入退火(drive-in anneal)之后。

在移除牺牲门极及形成功能门极之前，为了隔离毗邻装置，门极切断模块可用来切断牺牲门极层且在架构的选定区域内形成开口。与此一工艺联合，从开口移除的牺牲门极层材料换成另一蚀刻选择性电介质材料。不过，在先进节点，尽管近来的发展，在多个密集排列的鳍片中界定具有所欲关键尺寸(s)及对准精确度的门极切断开口仍然是个挑战。

发明内容

因此，提供一种用于高度准确及精确地界定在关键尺寸的牺牲门极结构的方法是有益的，特别是门极结构，其致能形成在先进节点的功能取代金属门极而不改变设计规则或以其他方式牺牲实体区域(real estate)。

揭示一种门极切断方案，与取代金属门极(RMG)加工流程结合，可用于制造鳍式场效晶体管(FinFET)，在此隔离层在毗邻鳍片之间自对准以形成门极切断区。通过形成自对准隔离层，可与传统光刻关联的限制无关地形成有所欲关键尺寸及对准的门极切断区。

根据本申请的具体实施例，一种形成半导体结构的方法包括：形成多个半导体鳍片于一半导体衬底上面，形成一间隔体层于该多个半导体鳍片的侧壁上面，在毗邻间隔体层之间的自对准位置处形成一隔离层，形成一第二层于该隔离层上面且于该半导体鳍片上面，在该第二层中蚀刻一开口以暴露该隔离层的一顶面，以及在该开口内形成一电介质层。

一种示范半导体结构包括：配置在一半导体衬底上面的多个半导体鳍片，设置于该衬底上面且于毗邻鳍片之间的一隔离层，以及设置于该隔离层上面的一电介质层，其中该隔离层在该衬底的一第一区内的一顶面低于邻近该隔离层的半导体鳍片的一顶面，以及该隔离层在该衬底的一第二区内的一顶面高于邻近该隔离层的半导体鳍片的一顶面。

附图说明

阅读时结合下列附图可充分明白以下本申请的特定具体实施例的详细说明，其中类似的结构用相同的附图标记表示，以及其中：

图1为FinFET装置的示意俯视平面图，其图示共享门极在直线A上的位置以及切断门极(cut gate)在直线B上的位置；

图1A根据各种不同具体实施例图示沿着图1共享门极的尺寸的横截面图，它是在鳍片显露蚀刻(fin revealing etch)以及形成间隔体层于鳍片侧壁上面且于设置在鳍片上面的鳍片硬掩模的侧壁上面后的中间制造阶段；