[发明专利]鳍式场效应晶体管器件及其形成方法

说明书

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：形成在衬底上方突出的鳍；在鳍的相反侧形成隔离区域；在鳍上方形成虚设栅极电极；去除虚设栅极电极的靠近隔离区域的下部，其中，在去除下部之后，在隔离区域与虚设栅极电极的面向隔离区域的下表面之间存在间隙；用栅极填充材料填充间隙；在填充间隙之后，沿着虚设栅极电极的侧壁并沿着栅极填充材料的侧壁形成栅极间隔件；以及用金属栅极替换虚设栅极电极和栅极填充材料。

技术领域

本公开总体涉及鳍式场效应晶体管器件及其形成方法。

背景技术

由于各种电子组件(例如，晶体管、二极管、电阻器、电容器等)的集成密度的不断提高，半导体工业经历了快速的增长。大部分情况下，集成密度的提高来自最小特征尺寸的不断减小，这使得更多的组件可以集成到给定区域中。

鳍式场效应晶体管(FinFET)器件正变得普遍用于集成电路。FinFET器件具有三维结构，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流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，从而在半导体鳍的三个侧上形成导电沟道。

发明内容

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：形成在衬底上方突出的鳍；在所述鳍的相反侧形成隔离区域；在所述鳍上方形成虚设栅极电极；去除所述虚设栅极电极的靠近所述隔离区域的下部，其中，在去除所述下部之后，在所述隔离区域与所述虚设栅极电极的面向所述隔离区域的下表面之间存在间隙；用栅极填充材料填充所述间隙；在填充所述间隙之后，沿着所述虚设栅极电极的侧壁并沿着所述栅极填充材料的侧壁形成栅极间隔件；以及用金属栅极替换所述虚设栅极电极和所述栅极填充材料。

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：在鳍上方形成虚设栅极电极，其中，所述鳍在衬底上方突出并介于隔离区域之间；通过去除所述虚设栅极电极的下部，减小所述虚设栅极电极的高度，其中，在减小所述高度之后，在所述虚设栅极电极与所述隔离区域之间存在间隙；在所述虚设栅极电极下方的所述间隙中形成栅极填充材料；在所述虚设栅极电极的相反侧和所述栅极填充材料的相反侧形成栅极间隔件；在形成所述栅极间隔件之后，去除所述虚设栅极电极并至少去除所述栅极填充材料的一部分，以在所述栅极间隔件之间形成开口；以及在所述开口中形成金属栅极。

根据本公开的又一实施例，提供了一种半导体器件，包括：鳍，在衬底上方突出；隔离区域，位于所述鳍的相反侧；栅极结构，位于所述鳍上方；栅极间隔件，沿着所述栅极结构的侧壁；以及栅极填充材料，位于所述栅极结构和所述栅极间隔件之间，其中，所述栅极填充材料的面向所述栅极结构的相反下侧壁之间的距离随着所述栅极填充材料朝向所述隔离区域延伸而减小。

附图说明

在结合附图阅读下面的具体实施方式时，可以从下面的具体实施方式中最佳地理解本公开的各方面。注意，根据行业的标准做法，各种特征不是按比例绘制的。事实上，为了讨论的清楚起见，各种特征的尺寸可能被任意增大或减小。

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。

图2-图4、图5A、图5B、图6、图7A-图7F、图8A、图8B、图9A、图9B、图10A、图10B、图11A、图11B、图12A、图12B、图13A、图13B、图14A、图14B、图15A、图15B和图15C示出了根据实施例的各个制造阶段的FinFET器件100的各个视图。

图16A、图16B、图17A、图17B、图18A、图18B、图19A、图19B和图19C示出了实施例中的各个制造阶段的FinFET器件100A的截面图。

图20A、图20B、图21A和图21B示出了实施例中的各个制造阶段的FinFET器件100B的截面图。