[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：形成突出于衬底上方的第一鳍和第二鳍；在第一鳍和第二鳍的相对侧上形成隔离区域；在第一鳍上方和第二鳍上方形成金属栅极，金属栅极被第一电介质层包围；在第一鳍与第二鳍之间的金属栅极中形成凹槽，其中，凹槽从金属栅极的远离衬底的上表面延伸到金属栅极中，其中，凹槽具有远离衬底的上部和位于上部与衬底之间的下部，其中，上部具有第一宽度，并且下部具有大于第一宽度的第二宽度，第一宽度和第二宽度沿着金属栅极的纵向方向进行测量。

技术领域

本发明涉及鳍式场效应晶体管器件及其形成方法。

背景技术

由于各种电子元件(例如，晶体管、二极管、电阻器、电容器等)的集成密度的不断改进，半导体工业经历了快速增长。在大多数情况下，集成密度的这种改进来自最小特征尺寸的重复减少，这允许将更多组件集成到给定区域中。

鳍式场效应晶体管(FinFET)器件正变得普遍用于集成电路中。FinFET器件具有三维结构，其包括从衬底突出的半导体鳍。栅极结构(该栅极结构被配置为控制FinFET器件的导电沟道内的电荷载流子的流动)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面，从而在半导体鳍的三个侧面上形成导电沟道。

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：形成突出于衬底上方的第一鳍和第二鳍；在所述第一鳍的相对侧上和所述第二鳍的相对侧上形成隔离区域；在所述第一鳍上方和所述第二鳍上方形成金属栅极，所述金属栅极被第一电介质层包围；以及在所述第一鳍与所述第二鳍之间的所述金属栅极中形成凹槽，其中，所述凹槽从所述金属栅极的远离所述衬底的上表面延伸到所述金属栅极中，其中，所述凹槽具有远离所述衬底的上部和位于所述上部与所述衬底之间的下部，其中，所述上部具有第一宽度，并且所述下部具有大于所述第一宽度的第二宽度，所述第一宽度和所述第二宽度沿着所述金属栅极的纵向方向进行测量。

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：在虚设栅极结构周围形成第一电介质层，所述虚设栅极结构被设置在第一鳍和第二鳍上方；用金属栅极结构来替换所述虚设栅极结构；在所述金属栅极结构和所述第一电介质层上方形成图案化掩模层，其中，所述图案化掩模层在所述金属栅极结构上方具有开口；执行刻蚀工艺以形成与所述图案化掩模层的开口对准的凹槽，其中，所述刻蚀工艺包括多个刻蚀循环，其中，所述多个刻蚀循环中的每个刻蚀循环包括：在所述凹槽中形成保护层；以及使用刻蚀剂来移除所述金属栅极结构的部分，其中，所述刻蚀剂对所述金属栅极结构的材料具有选择性；以及用第二电介质材料来填充所述凹槽。

根据本公开的又一实施例，提供了一种半导体器件，包括：第一鳍，位于衬底上方；第二鳍，位于所述衬底上方并且与所述第一鳍相邻；第一金属栅极，位于所述第一鳍上方；第二金属栅极，位于所述第二鳍上方，其中，所述第一金属栅极的第一纵向方向与所述第二金属栅极的第二纵向方向沿着相同的线；和电介质结构，被设置在所述第一金属栅极与所述第二金属栅极之间并且与所述第一金属栅极和所述第二金属栅极接触，所述电介质结构具有上部和下部，所述下部被设置在所述上部与所述衬底之间，其中，所述下部沿着所述第一纵向方向延伸超出所述上部的横向范围。

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个方面。应当注意，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是根据一些实施例的鳍式场效应晶体管(FinFET)的透视图。

图2-6、7A-7C、8A-8C、9-11、12A、12B、13A、13B、14A、14B、15A-15C和16A-16C示出了根据实施例的处于各个制造阶段的FinFET器件的各种视图(例如，横截面视图、平面视图)。