CN113540034B 半导体装置及其形成方法 （台湾积体电路制造股份有限公司）

US2016020294A1,201US2020105931A1,2020.0半导体装置包含与栅极介电质接触的介电保护2一介电保护层，与该栅极介电质接触，该介电保护层包含在一对源极/漏极接触件，与设置于该半导体鳍状物的两侧的所移除横跨一半导体鳍状物的一虚置栅极结构以形在该栅极沟槽的一下部内形成一栅极结构，该栅极结构包沿着该栅极沟槽的一上部的内侧壁以及该金属栅极的顶表面上方沉积一毯覆介电质，移除该毯覆介电质的一部分至该栅极沟槽中313.如权利要求7所述的半导体装置的形成方法，其中，该介电保护层包含选自由铪、铅的金属氧化物或硅酸盐以及前述金属氧化物或硅酸盐的组合所组形成一对源极/漏极接触件，该对源极/漏极接触件与设置于该半形成一栅极接触件，该栅极接触件延伸穿过该介电保护层的一第保护层的一第一部分与该对源极/漏极接触件形成一虚置栅极结构以横跨一半导体鳍状物的一在该半导体鳍状物的两侧形成源极区/漏极区，该源极区/漏极区移除该虚置栅极结构以形成被栅极间隔物围绕在该栅极沟槽的一下部内形成一栅极结构，该栅极结构包沿着该栅极沟槽的一上部的内侧壁以及该金属栅极的顶表面上方沉积一毯覆介电质，移除该毯覆介电质的一部分至该栅极沟槽中形成一栅极接触件，该栅极接触件延伸穿过该介电保4保护层的一第一部分与该对源极/漏极接触件5[0003]鳍式场效晶体管(FinField-EffectTransistor，FinFET)装置变得逐渐普遍使环绕(wraparound)鳍状物的栅极结构，栅极结构配置用以控制鳍式场效晶体管装置的导[0005]根据另一些实施例，提供一种半导体装置的形成方法，此方法包含：移除横跨除虚置栅极结构以形成被栅极间隔物围绕的栅极沟槽；在栅极沟槽的下部内形成栅极结上方的第二部分；形成一对源极/漏极接触件，源极/漏极接触件与源极区/漏极区电性连6[0008]图1显示根据一些实施例中的鳍式场效晶体管(FinField-EffectTransistor，显示根据一些实施例中由图2的方法所制造的示例性鳍式场效晶体管装置于各个制程阶段78(respectivesides)形成源极区/漏极区。接着，在源极区/漏极区上方形成层间介电以覆盖(overlay)主动栅极结构的顶表面，并至少部分地沿着栅极沟槽的上部的内侧壁延[0064]通过上述方法形成的用于鳍式场效晶体管装置的栅极接触件可以较不受到短路特征的接触件可能不慎被桥接，此可能是由于相邻的装置特征之间的距离越来越小所造介电保护层也可以确保应电性隔离的两个相邻接触件保体管装置100包含基底102以及突出于基底102上方的鳍状物104。隔离区106形成在鳍状物[0066]图2显示根据本公开一个或多个实施例中形成非平面式晶体管装置的方法200的动栅极结构可以设置在栅极沟槽的下部中。方法200接续进行操作220，沉积毯覆介电质9个主动栅极结构以及源极区/漏极区形成至少一装置300的一部分的剖面图。鳍式场效晶体管装置300实质上类似于图1所示的鳍式场效晶至图6显示鳍式场效晶体管装置300沿着剖面B-B(如图1所示)的剖面图；图7至图17显示鳍经掺杂的(例如，以p型或n型掺质(dopant)进行掺杂)或未经掺杂的。基底302可以是晶圆体管装置300可以包含任意数量的鳍状物。在一些实施例中，可使用例如光微影上方形成遮罩层，例如垫氧化物层(padoxidelayer)406以及覆盖于其上的垫氮化物层(thermaloxidation)制程所形成。垫氧化物层406可以作为基底302与覆盖于其上的垫氮(carbonitride)等或前述的组合形成。例如，可以使用低压化学气相沉积(low-pressurechemicalvapordeposition，LPCVD)或等离子体增强化学气相沉积(plasmaenhanced[0072]图案化的遮罩410接着可用于图案化基底302被暴露的部分以形成沟槽(或开口)制程将鳍状物404图案化，包含双重图案化(double-patterning)或多重图案化(multi-patterning)制程。通常，双重图案化或多重图案化制程结合光微影以及自对准(self-案化，使用自对准制程在经图案化的牺牲层旁边(alongside)形成间隔物，接着移除牺牲并且可以通过高密度等离子体化学气相沉积(highdensityplasmachemicalvapor氧化物也可以用于减少鳍状物404与隔离区之间的界面处的晶体缺陷。衬层氧化物(例如，氧化硅)可以是通过基底302的表面层的热氧化(thermaloxidation)所形成的热氧化物，[0077]图3至图5显示形成一个或多个鳍状物(例如404)的实施例，然而也可以在各种不外延材料的基底302图案化以形成包含外延材料的[0080]在成长外延材料或外延结构(例如，异质外延结构或同质可以在成长期间原位(insitu)掺杂成长的材料或结构，其可免于之前以及后续的布植图案转移至栅极层以及介电层，以分别形成虚置栅极604以及下方的虚置栅极介电质602。虚置栅极604以及虚置栅极介电质602覆盖鳍状物404的一部分(例如，通道区)。虚置栅极鳍状物404的材料的热氧化以形成虚置栅极介电质602，因此虚置栅极介电质602可以形成[0085]图7至图17显示鳍式场效晶体管装置300沿着如图1所示的剖面A-A(沿着鳍状物的面图，其中鳍式场效晶体管装置300包含形成在鳍状物404中的多个轻掺杂漏极(LDD)区以及图案化例如光阻的遮罩，以覆盖鳍式场效晶体管装置300要被保护而不受到等离子体掺杂制程影响的区域。等离子体掺杂制程可以在鳍状物404中布植N型或P型杂质磷)以形成用于N型装置的轻掺杂漏极区700。在一些实施例中，轻掺杂漏极区700邻接一覆盖的部分)，轻掺杂漏极区700的一部分可以延伸于虚置栅极结构600下方并且延伸至[0089]图7(以及接续的图式)所绘示的栅极间隔物702的形状以及形成方法仅为非限制的方法，例如金属有机气相沉积(metal-organicCVD，MOCVD)、分子束外延(molecular的鳍状物的源极区/漏极区800可以合并(merge)以形成连续的外延源极区/漏极区(未绘场效晶体管时，源极区/漏极区800可以包含碳化硅(siliconcarbide，SiC)、磷化硅(siliconphosphorous，SiP)、磷掺杂的碳化硅(phosphorous-dopedsiliconcarbon，要被保护而不受到布植制程影响的区域。源极区/漏极区800可以具有浓度范围为大约1×型晶体管的源极区/漏极区800中，可以将N型杂质(例如磷或砷)布植至N型晶体管的源极合适的材料形成，使用合适的方法例如化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积[0095]之后进行示例的栅极后制制程(gate-lastprocess)(有时称为栅极替换制程)，以主动栅极结构(也可以称作是取代栅极结构或金属栅极结构)取代每个虚置栅极结构600[0096]对应于图2的操作216，图10为多个制程阶段之一中的鳍式场效晶体管装置300的[0098]对应于图2的操作218，图11为多个制程阶段之一中的鳍式场效晶体管装置300的主动栅极结构1100A形成在栅极沟槽1000A的下部；且主动栅极结构1100B形成在栅极沟槽区域(1000A_1)填充有主动栅极结构1100A，且被栅极间隔物702的上部(在左手边)围绕的栅极沟槽1000A的第二区域(1000A_2)可以保持被暴露出的；以及被栅极间隔物702的下部(在右手边)围绕的栅极沟槽1000B的第一区域(1000B_1)填充有主动栅极结构1100B，且被栅极间隔物702的上部(在右手边)围绕的栅极沟槽1000B的第二区域(1000B_2)可以保持被区域1000_1，栅极沟槽的第二区域1000A_2以及1000B_2有时可以统称为第二区域1000_2，并且主动栅极结构1100A以及1100B有时可以统称为主动栅极结构1100。在一些实施例中，物404的顶表面以及侧壁上、在栅极间隔物702的顶表面和侧壁上以及在介电层904的顶表介电层1102的厚度可以在大约8埃(A)至大约20埃之间。它合适的P型功函数材料或前述的组合。可以被包含在N型装置的栅极结构中的示例性N型[0103]对应于图2的操作220，图12为多个制程阶段之一中的鳍式场效晶体管装置300的1200顺应地形成在鳍式场效晶体管装置300上方。如图所示，毯覆介电质1200覆盖介电层904的顶表面，沿着栅极间隔物702(未被主动栅极结构1100填充的栅极间隔物702)的内侧实质上薄的厚度(例如，大约1至20纳米(nm))的顺应层，此种内衬在栅极沟槽的第二区域1000_2中的顺应层可以沿着栅极间隔物702的内侧壁的上部延伸并覆盖主动栅极结构1100些实施例中，毯覆介电质1200以及栅极间隔物702可以具有不同的材料以在后续制程中提供蚀刻选择性。毯覆介电质1200可以通过高密度等离子体化学气相沉积(highdensity程等离子体系统中进行基于化学气相沉积(CVD-based)的材料沉积以及后固化(post钛(Ti)、铅(Pb)的金属氧化物或硅酸盐以及前述的组合。此种高介电常数的毯覆介电质[0105]对应于图2的操作222，图13为多个制程阶段之一中的鳍式场效晶体管装置300的1300可用于定义或者控制后续由毯覆介电质1200形成并接着被移除的介电保护层的高度，是无机聚合物，例如硅基(silicon-based)的聚合物像是旋转涂布玻璃(spin-onglass，膜、聚酰亚胺(polyimide)或氟化聚酰亚胺(fluorinatedpolyimide)、非晶型氟化碳[0107]对应于图2的操作224，图14为多个制程阶段之一中的鳍式场效晶体管装置300的904上方以及凹陷于栅极沟槽的第二区域1000_2中的部分。可以通过一个或多个蚀刻制程[0108]如图14的示例所示，毯覆介电质1200被暴露出的部分可以包含覆盖介电层904以度等离子体(HDP)蚀刻机中进行非等向性等离子体蚀刻，蚀刻气体例如包含四氟化碳(carbontetrafluoride，CF4)、三氟甲烷(trifluoromethane，CHF3)、氟甲烷(methylfluoride，CH3F)以及氮气(N2)。可以选择蚀刻制程1401的操作条件使得对牺牲层1300的材料的蚀刻速率比对毯覆介电质1200[0110]对应于图2的操作226，图15为多个制程阶段之一中的鳍式场效晶体管装置300的湿蚀刻剂以执行蚀刻制程1501，湿蚀刻剂可以包含稀氢氟酸(DHF)及/或胺衍生物(aminederivative)蚀刻剂(例如，NH4OH、NH3(CH3)OHglycol，EG)、二甘醇(diethyleneglycol，DEG)、1-(2-羟乙基)-2-吡咯烷酮(1-(2-刻剂1501可以保持在大约30℃至大约65℃之间的温度，例如大约50℃,持续大约30秒至大[0111]对应于图2的操作228，图16为多个制程阶段之一中的鳍式场效晶体管装置300的有内衬或者覆盖(例如，实体接触)主动栅极结构1000的顶表面的第一部分1600A以及与第一部分1600A的两端连接的第二部分1600B，其沿着第二区域1000_2的侧壁(或栅极间隔物[0113]对应于图2的操作230，图17为多个制程阶段之一中的鳍式场效晶体管装置300的而言，金属栅极1104)电性连接；且接触件1704贯穿层间介电质900以及接触蚀刻停止层极/漏极接触件1704之间的层间介电质900变薄或不慎被(导电材料，例如形成接触件1702(BPSG)、未经掺杂的硅酸盐玻璃(USG)等。因此，介电质1708有时也被称为层间介电质积(PECVD)或流动式化学气相沉积(FCVD)，沉积上述材料以填充栅极沟槽1000(具体而言，个或多个化学机械研磨制程以平坦化层间介电质900以及介电质1708，在化学机械研磨制护层包含在第二区域内的第一部分以及内衬金属栅极的顶表面的第二[0121]在一实施例中，前述栅极接触件至少通过介电保护层的第一部分与源极/漏极接[0122]在本公开的另一态样中，公开一种半导体装置的形成方法。方法包含移除横跨[0125]在一实施例中，前述移除牺牲层的剩余部分的步骤包含对牺牲层进行灰化[0131]在一实施例中，前述栅极接触件至少通过介电保护层的第一部分与源极/漏极接极结构以横跨半导体鳍状物的部分。方法包含沿着虚置栅极结构的侧壁形成栅极间隔物。的上部内的第一部分以及在金属栅极的顶表面上方的第二部分。方法包含形成一对源极/接触件延伸穿过介电保护层的第二部分以与金属栅极[0134]在一实施例中，前述栅极接触件至少通过介电保护层的第一部分与源极/漏极接制程以及结构并未悖离本公开的精神与范围，且他们能在不违背本公开的精神与范围之