[发明专利]具有3D沟道的半导体器件及其制造方法

说明书

本发明提供一种半导体器件，其包括具有在第一方向上纵向对准的第一鳍、第二鳍和第三鳍的基板。第一沟槽在第一鳍和第二鳍之间延伸，第二沟槽在第二鳍和第三鳍之间延伸。场绝缘材料的第一部分设置在第一沟槽中，场绝缘材料的第二部分设置在第二沟槽中。场绝缘材料的第二部分的上表面在第二沟槽中在第二鳍和第三鳍的最上表面下面的水平处凹进。第一虚设栅极设置在场绝缘材料的第一部分的上表面上，第二虚设栅极至少部分地延伸到第二沟槽中至场绝缘材料的第二部分的上表面。

本申请是申请日为2014年2月20日且发明名称为“具有3D沟道的半导体器件及其制造方法”的中国发明专利申请201410058492.X的分案申请。

技术领域

本发明构思涉及具有三维(3D)沟道的半导体器件和制造具有3D沟道的半导体器件的方法。

背景技术

已经开发了多种技术来增加半导体器件的集成度。一种当前的技术是提供多栅晶体管结构，在该多栅晶体管结构中由基板形成鳍形(或纳米线形)硅主体，并且在硅主体的表面上形成多个栅极以在硅主体内限定3D沟道区。

3D沟道有利于规模的减小，至少部分是因为不必增加栅极长度(或沟道长度)来实现具有相对足够电流控制能力的晶体管。此外，能够有效地抑制其中晶体管的沟道区的电势受到漏极电压影响的短沟道效应(SCE)。

发明内容

根据本发明构思的一方面，提供一种半导体器件，该半导体器件包括：基板，具有第一和第二沟槽以及在第一方向上纵向对准的第一、第二和第三鳍，其中第一沟槽在第一鳍和第二鳍之间延伸，第二沟槽在第二鳍和第三鳍之间延伸。该半导体器件还包括场绝缘材料的第一部分和场绝缘材料的第二部分，场绝缘材料的第一部分设置在插置在第一鳍和第二鳍之间的第一沟槽中，场绝缘材料的第二部分设置在插置在第二鳍和第三鳍之间的第二沟槽中，其中场绝缘材料的第二部分的上表面在第二沟槽中在第二鳍和第三鳍的最上表面下面的水平处凹进。该半导体器件还包括：多个有源栅极，设置在第一鳍、第二鳍和第三鳍上；第一虚设栅极，设置在场绝缘材料的第一部分的上表面上；以及第二虚设栅极，至少部分地延伸到第二沟槽中至场绝缘材料的第二部分的上表面。

第一沟槽的深度可以小于第二沟槽的深度，第一沟槽在第一方向上的宽度可以小于第二沟槽在第一方向上的宽度。

半导体器件可以还包括跨过第二沟槽与第二虚设栅极相对的第三虚设栅极，其中第三虚设栅极至少部分地延伸到第二沟槽中至场绝缘材料的第二部分的上表面。

第二虚设栅极的第一部分可以在与第二沟槽的边缘相邻的第二鳍的上表面上方延伸，第二虚设栅极的第二部分可以沿着沟槽的侧壁延伸到场绝缘材料的第二部分的上表面。此外，第二虚设栅极可以包括其中限定空间的第一金属层和占据该空间的第二金属层，第二虚设栅极的第一部分和第二部分二者可以包括第一金属层和第二金属层。备选地，第二虚设栅极的仅第一部分可以包括第一金属层和第二金属层二者，使得由第一金属层限定的空间完全在第二鳍的上表面的水平之上。

第二虚设栅极可以包括在第二鳍的上表面上方的第一侧壁间隔物以及在第二沟槽内在场绝缘材料的第二部分的上表面上方延伸的第二侧壁间隔物。

第二虚设栅极可以包括至少一个金属层，该至少一个金属层全部位于场绝缘材料的第二部分的上表面上方。此外，第二虚设栅极可以包括其中限定空间的第一金属层和占据该空间的第二金属层，第一金属层和第二金属层二者的全部可以位于场绝缘材料的第二部分的上表面上方。

该半导体器件还可以包括在相邻有源栅极之间、在第一虚设栅极和一相邻有源栅极之间、以及在第二虚设栅极与另一相邻有源栅极之间的源极/漏极区。此外，源极/漏极区可以是压应力感生材料或张应力感生材料的其中之一的外延区。