[发明专利]切割金属栅极的方法、半导体器件及其形成方法

说明书

一种形成半导体器件的方法包括形成栅极堆叠件，其中，栅极堆叠件包括栅极电介质和位于栅极电介质上方的金属栅电极。在栅极堆叠件的相对侧上形成层间电介质。平坦化栅极堆叠件和层间电介质。该方法还包括在栅极堆叠件上形成抑制膜，其中，暴露层间电介质的至少部分；在层间电介质上选择性地沉积介电硬掩模，其中，抑制膜防止在其上形成介电硬掩模；并且进行蚀刻以去除栅极堆叠件的部分，其中，介电硬掩模用作相应的蚀刻掩模的部分。本发明的实施例还提供了切割金属栅极的方法和半导体器件。

技术领域

本发明的实施例一般地涉及半导体技术领域，更具体地，涉及切割金属栅极的方法、半导体器件及其形成方法。

背景技术

金属氧化物半导体(MOS)器件是集成电路中的基建元件。现有的MOS器件通常具有栅电极，其中，栅电极具有使用诸如离子注入或热扩散的掺杂操作而掺杂有p型或n型杂质的多晶硅。栅电极的功函数可以调整为硅的带边缘(band-edge)。对于n型金属氧化物半导体(NMOS)器件，功函数可以调整为接近硅的导带。对于p型金属氧化物半导体(PMOS)器件，功函数可以调整为接近硅的价带。可以通过选择适当的杂质实现调整多晶硅栅电极的功函数。

具有多晶硅栅电极的MOS器件表现出载流子耗尽效应，其中，载流子耗尽效应也称为多晶硅耗尽效应。当施加的电场从接近栅极电介质的栅极区清除载流子时，发生多晶硅耗尽效应，从而形成耗尽层。在n掺杂的多晶硅层中，耗尽层包括离子化的非移动供体位点，其中，在p掺杂的多晶硅层中，耗尽层包括离子化的非移动受体位点。耗尽效应导致有效栅极电介质厚度的增加，从而使得在半导体的表面处更难创建反型层(inversion layer)。

可以通过形成金属栅电极或金属硅化物栅电极来解决多晶硅耗尽问题，其中，用于NMOS器件和PMOS器件的金属栅极也可以具有带边缘功函数。由于NMOS器件和PMOS器件对功函数具有不同的要求，所以使用双栅极CMOS器件。

在形成金属栅电极时，首先形成长的伪栅极，然后对其进行蚀刻，从而使得长的伪栅极的部分彼此分离。然后将介电材料填充到由长的伪栅极的蚀刻部分留下的开口中。然后抛光介电材料，留下介电材料的位于伪栅极的剩余部分之间的部分。然后用金属栅极替换伪栅极的分离部分。由于伪栅极可以由多晶硅形成，因此该工艺可以称为多晶硅切割工艺。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种形成半导体器件的方法，包括：形成在多个半导体鳍上方延伸的伪栅极堆叠件；形成栅极间隔件，其中，所述伪栅极堆叠件位于所述栅极间隔件之间；形成接触蚀刻停止层和层间电介质，其中，所述伪栅极堆叠件和所述栅极间隔件位于所述接触蚀刻停止层和所述层间电介质中；用替换栅极堆叠件替换所述伪栅极堆叠件，其中，所述替换栅极堆叠件包括第一部分和第二部分，以及将所述第一部分连接至所述第二部分的第三部分；选择性地形成位于所述层间电介质上方并与所述层间电介质接触的介电硬掩模，其中，所述替换栅极堆叠件直接位于所述介电硬掩模的第一开口下方；蚀刻所述替换栅极堆叠件的第三部分以在所述栅极间隔件之间形成第二开口，其中，所述第二开口将所述替换栅极堆叠件的第一部分与所述替换栅极堆叠件的第二部分分离；以及将介电材料填充到所述第二开口中。

根据本发明的另一方面，提供了一种形成半导体器件的方法，包括：形成包括栅极电介质和位于所述栅极电介质上方的金属栅电极的栅极堆叠件；在所述栅极堆叠件的相对侧上形成层间电介质；平坦化所述栅极堆叠件和所述层间电介质；在所述栅极堆叠件上形成抑制膜，其中，暴露所述层间电介质的至少部分；在所述层间电介质上选择性地沉积介电硬掩模，其中，所述抑制膜防止所述介电硬掩模形成在其上；以及进行蚀刻以去除所述栅极堆叠件的部分，其中，所述介电硬掩模用作相应的蚀刻掩模的部分。