[发明专利]半导体装置的制造方法

说明书

半导体装置的制造方法包括于多个鳍片之上形成虚置栅极。接着，移除虚置栅极的第一部分以形成第一沟槽，第一沟槽露出第一混合鳍片以及第二混合鳍片的第一部分。半导体装置的制造方法还包括以第一介电材料填充第一沟槽，第一介电材料设置于第一混合鳍片以及第二混合鳍片的第一部分之上。接着，移除虚置栅极的第二部分以形成第二沟槽，且以金属层填充第二沟槽。半导体装置的制造方法还包括回蚀刻金属层，其中在回蚀刻金属层的步骤之后，金属层的第一顶表面定义出第一平面，第二混合鳍片的第二部分的第二顶表面定义出第二平面，且第一平面设置于第二平面下方。

技术领域

本发明实施例涉及一种半导体装置及其制造方法，特别涉及一种多栅极装置及其制造方法。

背景技术

电子产业对较小且快速的电子装置的需求不断增长，这些电子装置同时能够支持许多日益复杂且精密的功能。因此，半导体产业中出现制造低成本、高性能与低功率的集成电路的持续趋势。至今，通过微缩化半导体集成电路尺寸(例如，最小部件尺寸)而改善生产效率并降低相关成本，从而在很大的程度上实现了这些目标。然而，此微缩化也增加了半导体工艺的复杂度。因此，欲实现半导体集成电路及装置的持续演进需要在半导体工艺与技术方面具有相似的进展。

近来，为了通过提升栅极-通道耦合、降低关闭电流以及减少短通道效应(shortchannel effects,SCEs)改善栅极控制而导入多栅极装置。一种所导入的多栅极装置为鳍状场效晶体管(fin field-effect transistor,FinFET)。鳍状场效晶体管因鳍状结构而得名，鳍状结构从其形成之处的基板延伸而出且用以形成场效晶体管通道。另一个多栅极装置是全绕式栅极(gate-all-around,GAA)晶体管，一部分是为了解决与鳍状场效晶体管性能相关的问题而导入。全绕式栅极装置因栅极结构而得名，栅极结构延伸且完全包覆通道，进而比场效晶体管提供更好的静电控制。场效晶体管与全绕式栅极装置相容于常规的互补式金属氧化物半导体工艺，且它们的三维立体结构使其得以快速的微缩化并同时维持栅极控制以及减缓短通道效应。

为了持续对先进技术节点中的多栅极装置(例如，鳍状场效晶体管与全绕式栅极装置)提供所欲的微缩化及增加的密度，需要持续缩小单元(cell)高度及接触多晶硅栅极节距(contacted poly pitch,CPP，或栅极节距)。在至少一些现有的实施方式中，利用光学微影工艺定义作为部分的金属栅极隔离工艺而形成的切割金属栅极(cut metal gate,CMG)区域，且切割金属栅极区域会造成较差的图案对准(例如，叠对控制(overlaycontrol))与减损的临界尺寸均匀度(critical dimension uniformity,CDU)。同样地，至少一些现有的实施使用光学微影工艺来进行对装置微缩化有所局限的主动区隔离工艺。因此，对单元高度与接触多晶硅栅极节距进行微缩化仍是一项挑战。因此，现有技术并非在所有方面被证实完全令人满意。

发明内容

本发明实施例提供一种半导体装置的制造方法。半导体装置的制造方法包括：于多个鳍片之上形成虚置栅极；移除虚置栅极的第一部分以形成第一沟槽，第一沟槽露出鳍片的第一混合鳍片以及鳍片的第二混合鳍片的第一部分；以第一介电材料填充第一沟槽，其中第一介电材料设置于第一混合鳍片之上以及第二混合鳍片的第一部分之上；移除虚置栅极的第二部分以形成第二沟槽；以金属层填充第二沟槽；以及回蚀刻金属层，其中在回蚀刻金属层的步骤之后，金属层的第一顶表面定义出第一平面，第二混合鳍片的第二部分的第二顶表面定义出第二平面，且第一平面设置于第二平面下方。

本发明实施例亦提供一种半导体装置的制造方法。半导体装置的制造方法包括：于虚置栅极的切割金属栅极区之中形成第一氮化物层与第二氮化物层，其中第一氮化物层至少部分地与第一混合鳍片重叠，且其中第二氮化物层至少部分地与第二混合鳍片重叠；蚀刻主动区隔离区域中的沟槽，且以介电层填充沟槽，主动区隔离区域位于第一氮化物层与第二氮化物层之间；移除第一氮化物层与第二氮化物层，且部分地移除虚置栅极位于主动区隔离区域以外的部分；以及于栅极连接区域中形成金属栅极层，其中第一混合鳍片与第二混合鳍片的至少其中一者的上部延伸至金属栅极层之上。