[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

本公开涉及半导体器件及其制造方法。在栅极替换工艺中，形成虚设栅极和相邻结构；在栅极替换工艺中，形成虚设栅极和相邻结构，例如源极/漏极区域。使用定向蚀刻来至少部分地去除虚设栅极，以去除一些但并非全部的虚设栅极以形成沟槽。虚设栅极的一部分保留并保护相邻结构。然后可以在沟槽中形成栅极电极。可以采用两步骤工艺，首先使用各向同性蚀刻，然后进行定向蚀刻。

技术领域

本公开涉及半导体器件及其制造方法。

背景技术

在制造诸如FinFET或其他晶体管之类的半导体器件时，通常采用“后栅极”工艺，其中首先形成虚设栅极结构，并且随后用金属栅极代替该虚设栅极结构。在用以去除虚设结构的蚀刻工艺期间可能损坏周围的结构，例如源极/漏极区域。因此，需要改进的蚀刻工艺和由此产生的结构。

发明内容

根据本公开的一个实施例，提供了一种制造半导体器件的方法，包括：形成虚设栅极和相邻结构；使用定向蚀刻，去除一些但并非全部的所述虚设栅极以形成沟槽，其中，所述虚设栅极的一部分保留并保护所述相邻结构；以及在所述沟槽中形成栅极电极。

根据本公开的另一实施例，提供了一种制造半导体器件的方法，包括：形成从半导体衬底延伸的鳍；在所述鳍之上沉积虚设栅极材料；对所述虚设栅极材料进行图案化以形成在所述鳍的顶部之上并沿着所述鳍的侧壁延伸的虚设栅极；在所述虚设栅极上沉积间隔件材料，并且对所述间隔件材料进行图案化以在所述虚设栅极的相应侧壁上形成间隔件；使用所述虚设栅极和所述间隔件作为掩模，蚀刻所述鳍的部分以形成鳍凹槽；利用源极/漏极区域来填充各个鳍凹槽；沉积电介质层以围绕所述虚设栅极、所述源极/漏极区域和所述鳍；各向同性地蚀刻所述虚设栅极以去除所述虚设栅极的顶部部分并留下所述虚设栅极的底部部分；各向异性地蚀刻所述虚设栅极的底部部分以部分地去除所述虚设栅极的底部部分并留下所述虚设栅极的残余部分；以及在所述虚设栅极的残余部分上形成金属栅极电极。

根据本公开的又一实施例，提供了一种半导体器件，包括：鳍，所述鳍从衬底向上延伸；隔离材料，所述隔离材料形成在所述鳍之上；栅极，在所述隔离材料中的沟槽内并包括栅极电介质，所述栅极在所述鳍的顶部和侧壁之上延伸；以及多晶硅材料，所述多晶硅材料沿着所述沟槽的底部部分延伸，所述多晶硅材料位于所述栅极电介质和所述衬底之间。

附图说明

在结合附图阅读时，可以从下面的具体实施方式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，各种特征的尺寸可被任意增大或减小。

图1、图2、图3A-3B、图4、图5A-5B、图6A-6D、图7A-7B、图8A-8D和图9A-9B示出了使用两步去除工艺以去除虚设栅极堆叠而形成器件(例如，晶体管)的示例性方法中的中间步骤以及所得器件。

图10是示出如本文所公开的示例性方法中的相关步骤的流程图。

具体实施方式

下面的公开内容提供了用于实现本所提供主题的不同特征的许多不同的实施例或示例。下文描述了组件和布置的具体示例以简化本公开。当然，这些仅是示例而不是限制性的。例如，在下面的说明中，在第二特征上方或之上形成第一特征可以包括以直接接触的方式形成第一特征和第二特征的实施例，并且还可以包括可以在第一特征和第二特征之间形成附加特征，使得第一特征和第二特征可以不直接接触的实施例。此外，本公开可以在各个示例中重复参考标号和/或字母。这种重复是为了简单性和清楚性的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。

此外，本文中可能使用了空间相关术语(例如，“下方”、“之下”、“低于”、“以上”、“上部”等)，以易于描述图中所示的一个元件或特征相对于另外(一个或多个)元件或(一个或多个)特征的关系。这些空间相关术语旨在涵盖器件在使用或工作中除了图中所示朝向之外的不同朝向。装置可能以其他方式定向(旋转90度或处于其他朝向)，并且本文中所用的空间相关描述符同样可能被相应地解释。