[发明专利]半导体器件及其形成方法

权利要求书

1.一种用于形成半导体器件的方法，包括：

形成半导体鳍；

在所述半导体鳍上方形成牺牲栅极结构，其中，所述牺牲栅极结构包括牺牲栅极介电层和牺牲栅电极；

在所述牺牲栅极结构的侧面上形成侧壁间隔件；

在所述牺牲栅极结构的相对侧上对所述半导体鳍进行凹进蚀刻；

在所述牺牲栅极结构的相对侧上形成源极/漏极区域；

在所述源极/漏极区域上沉积接触蚀刻停止层(CESL)；

在所述接触蚀刻停止层上沉积层间介电(ILD)层；

去除所述牺牲栅电极，以形成栅极腔；

回蚀刻部分所述侧壁间隔件至第一层级，其中，所述接触蚀刻停止层暴露于所述栅极腔；

在暴露于所述栅极腔的所述接触蚀刻停止层上沉积栅极介电层；

在所述栅极介电层上方形成功函金属层；

回蚀刻所述功函金属层至第二层级；

在所述功函金属层上形成顶部导电层；以及

形成自对准接触件(SAC)层。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在所述功函金属层上沉积导电填充层；以及

回蚀刻所述导电填充层至所述第二层级，其中，所述顶部导电层形成在所述导电填充层和所述功函金属层上。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括：

在所述导电填充层上沉积介电填充层，其中，所述介电填充层填充所述栅极腔。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述自对准接触件层沉积在所述接触蚀刻停止层和所述介电填充层之间。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第二层级低于所述第一层级。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：

调整所述牺牲栅电极的轮廓，从而使得邻近所述半导体鳍的顶面的所述牺牲栅电极的下部比靠近所述第一层级的所述牺牲栅电极窄。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，调整所述轮廓包括在所述牺牲栅极结构的形成期间调整钝化气体与蚀刻气体的比率。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述侧壁间隔件包括低k介电材料。

9.一种用于形成半导体器件的方法，包括：

沿第一方向形成多个半导体鳍，其中，所述多个半导体鳍从浅沟槽隔离(STI)层延伸；

在所述多个半导体鳍和所述浅沟槽隔离层上方沉积牺牲栅极介电层；

在所述牺牲栅极介电层上沉积牺牲栅电极层；

在所述牺牲栅电极层上沿第二方向形成第一栅极掩模和第二栅极掩模，其中，所述第一栅极掩模沿所述第一方向具有第一栅极长度，所述第二栅极掩模沿所述第一方向具有第二栅极长度，并且所述第一栅极掩模短于所述第二栅极掩模；

使用所述第一栅极掩模和所述第二栅极掩模蚀刻所述牺牲栅电极层，以形成第一牺牲栅极结构和第二牺牲栅极结构，其中，蚀刻所述牺牲栅电极层包括：

从蚀刻气体和钝化气体生成等离子体；以及

调整所述蚀刻气体和所述钝化气体的比率以调整所述第一牺牲栅极结构和所述第二牺牲栅极结构的轮廓；

在所述牺牲栅极结构的侧面上形成侧壁间隔件；

在所述第一牺牲栅极结构和所述第二牺牲栅极结构的相对侧上对所述半导体鳍进行凹进蚀刻；

在所述第一牺牲栅极结构和所述第二牺牲栅极结构的相对侧上形成源极/漏极区域；

在所述源极/漏极区域上沉积接触蚀刻停止层(CESL)；

在所述接触蚀刻停止层上沉积层间介电(ILD)层；

去除所述牺牲栅电极层，以形成栅极腔；

回蚀刻所述侧壁间隔件的部分；以及

在回蚀刻所述侧壁间隔件之后形成第一替换栅极结构和第二替换栅极结构。

10.一种半导体器件，包括：

第一半导体鳍；

第一栅极结构，形成在所述半导体鳍上方，其中，所述第一栅极结构包括：

第一对侧壁间隔件；

第一栅介电层，位于所述第一对侧壁间隔件和所述第一半导体鳍上；

第一功函金属层，形成在所述第一栅极介电层上；以及

第一顶部导电层，位于所述第一功函金属层上；

第二半导体鳍；以及

第二栅极结构，形成在所述第二半导体鳍上方，其中，所述第二栅极结构包括：

第二对侧壁间隔件；

第二栅介电层，位于所述第二对侧壁间隔件和所述第二半导体鳍上；

第二功函金属层，位于所述第二栅极介电层上；

导电填充层，位于所述第二功函金属层上；以及

第二顶部导电层，位于所述第二功函金属层和所述导电填充层上。