[发明专利]制造鳍状半导体器件结构的方法

说明书

技术领域

一般而言，本发明在此描述的实施例是关于半导体器件及相关的制造工艺，且特别是关于以可靠的方式形成鳍状半导体器件，如鳍式场效应晶体管(FinFET)器件的方法。

背景技术

晶体管，如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，是在绝大多数的半导体器件的核心组成部分。一些半导体集成电路，如高性能处理器或处理单元，可以包括有数十亿个晶体管。对于这样的器件，降低晶体管的尺寸，从而增加晶体管密度，传统上在半导体制造产业中一直是高度优先事项。

FinFET是一种晶体管，可使用非常小规模的工艺制造。图1是FinFET 10的简化透视图，其形成在半导体晶片衬底12上。FinFET以使用一个或多个鳍14而命名，其由衬底12的半导体材料形成。如图1所示，每个鳍14在FinFET 10的源极区16和漏极区18之间延伸。FinFET10还包括形成在上方并横跨鳍14的栅极结构20。与栅极结构20接触的鳍14的表面区域决定FinFET 10的有效渠道。适用于产生FinFET的半导体材料包括但不限于硅，锗，硅锗合金，和如砷化镓，砷化铟镓，磷化铟之III-V族材料。

发明内容

本发明提供一种制造鳍状半导体器件结构的方法。该方法由半导体材料层形成半导体鳍状结构，然后沉积绝缘材料覆盖半导体鳍状结构，使绝缘材料充填毗邻半导体鳍状结构的空间。该方法由沉积的绝缘材料产生平坦表面，使得该平坦表面与半导体鳍状结构的上表面相连。然后，该方法制造覆盖该平坦表面的伪栅极结构，该伪栅极结构横向覆盖半导体鳍状结构。该方法形成毗邻伪栅极结构的侧壁的间隔物，去除伪栅极结构而让该间隔物实质完整，以自我对准间隔物的方式，选择性地蚀刻间隔物之间定义的区域下方的一些沉积绝缘材料。

本发明也提供另一种制造鳍状半导体器件结构的方法。该方法首先提供具有大块的半导体材料的衬底，由大块半导体材料形成半导体鳍状结构。该方法接着沉积覆盖半导体鳍状结构的绝缘材料，使得绝缘材料充填毗邻半导体鳍状结构的空间。该方法平坦化沉积的绝缘材料和半导体鳍状结构以产生平坦表面，执行更换栅极程序，以形成横向覆盖半导体鳍状结构的栅极结构。

本发明还提供又一种制造鳍状半导体器件结构的方法。该方法提供具有大块半导体材料的衬底，由大块半导体材料形成多个半导体鳍状结构，在大块半导体材料中产生隔离沟槽。隔离沟槽位于多个半导体鳍状结构之间。该方法接着以绝缘材料充填隔离沟槽并覆盖多个半导体鳍状结构，由沉积的绝缘材料产生平坦表面，执行更换栅极程序，以形成横向覆盖多个半导体鳍状结构的栅极结构。

此发明内容是以简化形式介绍以下在实施方式中要进一步描述的挑选出的概念。此发明内容并非意图识别本发明的关键特征或必要特征，亦非意图用作为决定本发明的范围。

附图说明

通过配合下列图式参考实施方式和权利要求书而可完整了解本发明，其中相同的组件符号表示图式中相似的组件。

图1是有多个鳍的传统的FinFET的简化透视图；及

图2-23是各种截面和顶视图，说明鳍状半导体器件结构和其制造过程。

具体实施方式

下列实施方式在本质上仅为例示，并非用来限制本发明的实施例或这些实施例的应用和使用。如在此所使用者，用语“例示”意指“用作为范例、例子或说明”。在此所描述并作为例示的任何实作不需被解读为相较于其它实作为较佳或有利者。再者，本发明无意受到前述技术领域、背景技术、发明内容或下列实施方式中提到的任何明示或暗示的理论所限制。

下列描述中的某些用语仅用作参考，而非意图限制。举例而言，例如“上方”、“下方”、“之上”和“之下”指的是附图中的参考方向。可使用例如“正面”、“背面”、“后方”、“侧方”、“外侧”和“内侧”来描述在一致却任意的参考架构内的特征或组件的定位及/或位置，其通过参考描述所讨论的组件的文字与相关附图而变得清楚。这类用语可包含特别是以上所提到的字、其衍生字和类似输入的字。