半導(dǎo)體器件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件及其制造方法。半導(dǎo)體器件的制造方法包括：提供有源鰭和包括設(shè)置在有源鰭上的第一溝槽的場絕緣膜；通過執(zhí)行設(shè)置在第一溝槽的側(cè)壁和下部上的場絕緣膜的第一蝕刻而形成第二溝槽；通過執(zhí)行設(shè)置在第二溝槽的側(cè)壁和下部上的場絕緣膜的第二蝕刻而在場絕緣膜中形成第一區(qū)域和第二區(qū)域，第一區(qū)域鄰近有源鰭設(shè)置并具有第一厚度，第二區(qū)域相比于第一區(qū)域與有源鰭間隔開設(shè)置并具有比第一厚度厚的第二厚度；以及在有源鰭和場絕緣膜上形成柵極結(jié)構(gòu)。
【專利說明】半導(dǎo)體器件及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近來，已經(jīng)開發(fā)了能夠在低電壓下執(zhí)行高速操作的諸如場效應(yīng)晶體管的半導(dǎo)體器 件，并且已經(jīng)開發(fā)了表現(xiàn)出提高的集成度的半導(dǎo)體器件的制造工藝。半導(dǎo)體器件的提高的 集成度會導(dǎo)致在場效應(yīng)晶體管中出現(xiàn)短溝道效應(yīng)。為了克服這種效應(yīng)，已經(jīng)開發(fā)了鰭型場 效應(yīng)晶體管（FinFET)，其具有形成為3D空間結(jié)構(gòu)的溝道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的實施方式提供了具有改善的操作特性的半導(dǎo)體器件的制造方法。
[0004] 本發(fā)明的其它優(yōu)點、目的和特征將部分在以下的描述中闡述，并且對于本領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員而言在分析以下的描述時將部分變得明顯，或者可以從本發(fā)明的實踐而知 曉。
[0005] 在本發(fā)明的一個方面中，提供了 一種制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括：提供有 源鰭和包括在有源鰭上的第一溝槽的場絕緣膜；蝕刻場絕緣膜的限定第一溝槽的側(cè)壁的部 分以形成第二溝槽；蝕刻第二溝槽的下部，使得場絕緣膜的鄰近有源鰭設(shè)置的第一區(qū)域具 有第一厚度，并且場絕緣膜的與第一區(qū)域相比與有源鰭間隔開的第二區(qū)域具有比第一厚度 厚的第二厚度；以及在有源鰭和場絕緣膜上形成柵極結(jié)構(gòu)。
[0006] 在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括：提供第 一和第二有源鰭；在第一和第二有源鰭上形成場絕緣膜；在場絕緣膜中在相應(yīng)的第一和第 二有源鰭之上形成第一和第二溝槽；各向異性地蝕刻場絕緣膜的鄰近相應(yīng)的第一和第二有 源鰭并且通過相應(yīng)的第一和第二溝槽暴露的部分，以在場絕緣膜中形成第一區(qū)域和第二區(qū) 域，第一區(qū)域鄰近第一和第二有源鰭設(shè)置并具有第一厚度，第二區(qū)域設(shè)置在第一和第二有 源鰭之間，并且具有比第一厚度厚的第二厚度；以及在第一和第二有源鰭以及場絕緣膜上 形成柵極結(jié)構(gòu)。
[0007] 在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括：第一和第二 有源鰭，沿著第一方向從襯底突出；場絕緣膜，在襯底上處于第一和第二有源鰭之間；在場 絕緣膜上的柵極結(jié)構(gòu)，圍繞第一和第二有源鰭的至少部分；以及間隔件，設(shè)置在柵極結(jié)構(gòu)的 至少一側(cè)上，其中，場絕緣膜包括鄰近第一和第二有源鰭并具有第一厚度的第一區(qū)域以及 相比于第一區(qū)域與第一和第二有源鰭間隔開并具有比第一厚度厚的第二厚度的第二區(qū)域， 以及柵極結(jié)構(gòu)包括在第一方向上沿著間隔件的側(cè)壁延伸的柵極絕緣膜。
[0008] 在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括：第一和第二 有源鰭，從襯底突出并在第一方向上沿著襯底延伸；場絕緣膜，設(shè)置在第一和第二有源鰭之 間；柵極結(jié)構(gòu)，設(shè)置在場絕緣膜以及第一和第二有源鰭上以沿著與第一方向相交的第二方 向延伸；以及源極區(qū)域和漏極區(qū)域，形成在鄰近柵極結(jié)構(gòu)的第一有源鰭處，其中，鄰近第一 和第二有源鰭設(shè)置的柵極結(jié)構(gòu)的厚度大于設(shè)置在第一和第二有源鰭之間的中心區(qū)域中的 柵極結(jié)構(gòu)的厚度，源極區(qū)域和漏極區(qū)域的上表面形成為在襯底的頂表面之上比柵極結(jié)構(gòu)的 下表面商。
[0009] 本發(fā)明的其他細節(jié)被包括在詳細描述和附圖中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 本發(fā)明的以上和其他目的、特征和優(yōu)點將從以下結(jié)合附圖的詳細描述而變得更明 顯，圖中：
[0011] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的半導(dǎo)體器件的布局圖；
[0012] 圖2是圖1中區(qū)域A的透視剖視圖；
[0013] 圖3是沿著圖1中的線B-B截取的截面圖；
[0014] 圖4是沿著圖1中的線D-D截取的截面圖；
[0015] 圖5是示出圖1和圖2中所示的半導(dǎo)體器件的場絕緣膜的部分透視圖；
[0016] 圖6是示出圖1和圖2中所示的半導(dǎo)體器件的金屬柵極的部分透視圖；
[0017] 圖7和圖8是解釋根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的半導(dǎo)體器件的效果的視圖； [0018] 圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的半導(dǎo)體器件的視圖；
[0019] 圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖；
[0020] 圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的第四實施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖；
[0021] 圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的第五實施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖；
[0022] 圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的第六實施方式的半導(dǎo)體器件的布局圖；
[0023] 圖14是示出圖13中所示的半導(dǎo)體器件的金屬柵極的部分透視圖；
[0024] 圖15是示出根據(jù)本發(fā)明的第七實施方式的半導(dǎo)體器件的示意圖；
[0025] 圖16是示出根據(jù)本發(fā)明的第八實施方式的半導(dǎo)體器件的示意圖；
[0026] 圖17至圖22是解釋根據(jù)本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體器件的制造方法的中間步驟 的視圖；
[0027] 圖23是包括根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的半導(dǎo)體器件的電子系統(tǒng)的框圖；以及
[0028] 圖24和圖25是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的半導(dǎo)體器件能夠被應(yīng)用的示例性半 導(dǎo)體系統(tǒng)的視圖。

【具體實施方式】
[0029] 本發(fā)明的優(yōu)點和特征及其實現(xiàn)方法可以通過參照下面對示例實施方式的詳細描 述和附圖而更容易理解。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式實施，而不應(yīng)理解為限于在此 闡述的實施方式。而是，提供這些實施方式以使得本公開將是徹底和完整的，并且向本領(lǐng)域 技術(shù)人員充分地傳達本發(fā)明的構(gòu)思，并且本發(fā)明將僅由權(quán)利要求書限定。在圖中，為了清 楚，層和區(qū)域的厚度被夸大。
[0030] 將理解，在一個元件或?qū)颖环Q為在另一個元件或?qū)?上"或"連接到"另一個元件 或?qū)訒r，它可以直接在其他元件或?qū)由匣蛘咧苯舆B接到其他元件或?qū)樱蛘呖梢源嬖诰娱g 元件或?qū)?。相反，當一個元件被稱為"直接"在另一元件或?qū)?上"或者"直接連接到"另一 元件或?qū)?，則不存在居間元件或?qū)印Ｏ嗤母綀D標記始終表示相同的元件。如在此使用的， 術(shù)語"和/或"包括一個或多個相關(guān)列舉項目的任意和所有組合。
[0031] 為了易于描述，可以在此使用空間關(guān)系術(shù)語諸如"下面"、"之下"、"下部"、"之上"、 "上部"等來描述一個元件或特征與另一個元件或特征的如圖中所示的關(guān)系。將理解，空間 關(guān)系術(shù)語旨在涵蓋除了圖中所示的取向之外裝置在使用或操作中的不同取向。例如，如果 圖中的裝置被翻轉(zhuǎn)，描述為在其他元件或特征"之下"或"下面"的元件則將取向為在其他 元件或特征"之上"。因而，示例性術(shù)語"之下"能夠涵蓋"之上"和"之下"兩種取向。裝置 可以以其他方式取向（旋轉(zhuǎn)90度或其他取向）并且在此使用的空間關(guān)系描述語應(yīng)相應(yīng)地解 釋。
[0032] 在描述本發(fā)明的上下文中（尤其是在權(quán)利要求的上下文中），術(shù)語"一"和"該"以及 類似引用語的使用應(yīng)解釋為涵蓋單數(shù)和復(fù)數(shù)形式二者，除非在此另外表示或者與上下文明 顯矛盾。術(shù)語"包括"、"具有"和"包含"應(yīng)解釋為開放性術(shù)語（即，意指包括但不限于)，除非 另外指出。
[0033] 將理解，雖然術(shù)語第一、第二等可以在此被用于描述不同的元件，但是這些元件不 應(yīng)被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅被用于將一個元件與另一個元件區(qū)分開。因此，例如，下面 討論的第一元件或第一部件可以被稱為第二元件或第二部件，而不背離本發(fā)明的教導(dǎo)。 [0034] 下面參照透視圖、截面圖和平面圖來描述本發(fā)明，圖中示出本發(fā)明的示例實施方 式。將理解，這些視圖可以根據(jù)制造技術(shù)和/或容差而修改。因而，圖中所示的區(qū)域是以示 意的形式示出，區(qū)域的形狀通過圖示而非限制的方式簡單地給出。
[0035] 除非另外定義，在此使用的所有技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員通常理解的相同的含義。應(yīng)注意，在此提供的任何和所有示例或者示例性術(shù)語 的使用僅僅旨在更好地說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明的范圍的限制，除非另外指明。
[0036] 下面，將參照附圖詳細描述本發(fā)明的示例實施方式。
[0037] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的半導(dǎo)體器件的布局圖。圖2是圖1中區(qū) 域A的透視剖視圖，圖3是沿著圖1中的線B-B截取的截面圖，圖4是沿著圖1中的線D-D 截取的截面圖。圖5是示出圖1和圖2中所示的半導(dǎo)體器件的場絕緣膜的部分透視圖，圖 6是示出圖1和圖2中所示的半導(dǎo)體器件的金屬柵極的部分透視圖。
[0038] 參照圖1至圖6,半導(dǎo)體器件1包括多個有源鰭F1和F2、場絕緣膜110和多個柵 極結(jié)構(gòu)GS1至GS4。
[0039] 多個有源鰭F1和F2可以包括第一有源鰭F1和第二有源鰭F2。在圖中僅示出兩 個有源鰭F1和F2。但是，本發(fā)明不限于此。如果需要的話，有源鰭F1和F2的數(shù)量可以更 大。
[0040] 第一和第二有源鰭F1和F2可以從襯底100沿著第一方向（例如，Z方向)突出。尤 其是，在本實施方式中，第一和第二有源鰭F1和F2可以與襯底100形成為一體，如圖所不。 具體地，襯底100可以包括半導(dǎo)體材料，第一和第二有源鰭F1和F2可以通過蝕刻襯底100 來形成。但是，本發(fā)明不限于此，用于形成第一和第二有源鰭F1和F2的方法可以變化而沒 有限制。
[0041] 在圖中，對于沿著Y方向截取的截面，第一和第二有源鰭F1和F2的截面形狀均為 矩形，但是本發(fā)明不限于這種形狀。在本發(fā)明的一些實施方式中，第一和第二有源鰭F1和 F2的截面形狀可以變化為錐形形狀，其中，第一和第二有源鰭F1和F2的寬度(例如，在Y方 向上的長度）隨著它們從上部到下部延伸而變得更寬。此外，在本發(fā)明的其他實施方式中， 第一和第二有源鰭F1和F2的截面形狀可以是倒角的形狀。即，第一和第二有源鰭F1和F2 的拐角部分中的一個或多個可以被圓化。
[0042] 第一和第二有源鰭F1和F2可以設(shè)置成在第三方向（例如，X方向）上延伸。由于 第一和第二有源鰭F1和F2沿著第三方向（例如，X方向）形成為較長，因此它們可以包括沿 著第三方向(例如，X方向）延伸的長邊和沿著第二方向(例如，Y方向）形成的短邊。即使第 一和第二有源鰭F1和F2的拐角部分被圓化，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員仍能夠?qū)㈤L邊和 短邊區(qū)分開。
[0043] 在本實施方式中，第一和第二有源鰭F1和F2可以包括半導(dǎo)體材料。于是，第一和 第二有源鰭F1和F2可以用作晶體管中的溝道。即，溝道可以形成為沿著第一和第二有源 鰭F1和F2的三個表面彼此連接。但是，本發(fā)明不限于此，在一些實施方式中，晶體管的溝 道可以形成在第一和第二有源鰭F1和F2的彼此面對的兩個表面上。
[0044] 場絕緣膜110可以設(shè)置在襯底100上。具體地，如圖2和圖5所示，場絕緣膜110 可以設(shè)置在第一和第二有源鰭F1和F2之間。場絕緣膜110可以圍繞第一和第二有源鰭F1 和F2的部分。具體地，如圖所示，場絕緣膜110可以圍繞第一和第二有源鰭F1和F2的下 部。
[0045] 在本實施方式中，場絕緣膜110可以包括第一區(qū)域110a和第二區(qū)域110b。在此， 如圖所示，場絕緣膜110的第一區(qū)域110a可以限定為場絕緣膜110的鄰近第一和第二有源 鰭F1和F2設(shè)置的部分，場絕緣膜110的第二區(qū)域110b可以限定為場絕緣膜110的與第一 區(qū)域110a相比與第一和第二有源鰭F1和F2間隔開的部分。
[0046] 在本實施方式中，第一區(qū)域110a在Z方向上的厚度T1可以小于第二區(qū)域110b在 Z方向上的厚度T2。即，設(shè)置在第一有源鰭F1和第二有源鰭F2之間的中間區(qū)域中的場絕 緣膜110的厚度T2可以比設(shè)置在鄰近第一和第二有源鰭F1和F2的區(qū)域中的場絕緣膜110 的厚度T1更厚。
[0047] 在本實施方式中，第二區(qū)域110b的上表面的至少一部分可以是基本上平坦的。因 為不能相對于設(shè)置在第一有源鰭F1和第二有源鰭F2之間的場絕緣膜110的整個表面執(zhí) 行蝕刻，而是可以僅相對于場絕緣膜110的第一區(qū)域ll〇a局部地執(zhí)行蝕刻，所以第二區(qū)域 ll〇b的上表面可以是基本上平坦的。在此提供對于場絕緣膜110的蝕刻的更詳細解釋。
[0048] 場絕緣膜110可以是氧化物膜、氮化物膜、氮氧化物膜、或者它們的組合膜，但是 本發(fā)明不限于此。
[0049] 多個柵極結(jié)構(gòu)GS1至GS4可以設(shè)置在場絕緣膜110上，以圍繞有源鰭F1和F2的 至少部分。如圖所示，多個柵極結(jié)構(gòu)GS1至GS4可以設(shè)置成在第二方向（例如，Y方向）上延 伸。隔離膜190可以形成在柵極結(jié)構(gòu)GS1到GS4之間。
[0050] 在本發(fā)明的一些實施方式中，柵極結(jié)構(gòu)GS1至GS4可以成對地分組。此外，對于成 對地分組的多個柵極結(jié)構(gòu)GS1至GS4,可以形成通過深溝槽隔離（DTI)膜彼此分離的多個有 源基部。但是，本發(fā)明不限于這種形狀，而是多個柵極結(jié)構(gòu)GS1至GS4的形狀可以變化而沒 有限制。
[0051] 每個相應(yīng)的柵極結(jié)構(gòu)(例如，GS1)可以包括順序地層疊的界面膜120、柵極絕緣膜 130和金屬柵極(例如，MG1)。
[0052] 界面膜120用以在有源鰭F1和F2與柵極絕緣膜130之間提供改善的界面。界面 膜120可以包括具有9或更小的介電常數(shù)的低k材料，例如，硅氧化物膜（k為大約4)或者 硅氮氧化物膜(根據(jù)氧原子和氮原子的含量，k為大約4到8)。此外，界面膜120可以由硅 酸鹽制成，或者可以由以上舉例的膜的組合制成。
[0053] 設(shè)置在界面膜120上的柵極絕緣膜130可以例如由高k材料制成。在本發(fā)明的一 些實施方式中，柵極絕緣膜130可以例如由諸如Hf0 2、Al203、Zr02、或Ta02的材料制成，但是 本發(fā)明不限于此。
[0054] 柵極絕緣膜130可以在第一方向（例如，Z方向）上沿著設(shè)置在每個柵極結(jié)構(gòu)(例 如，GS1)的兩側(cè)的間隔件165的側(cè)壁延伸。在本實施方式中，柵極絕緣膜130通過置換工 藝(或者后柵極工藝)形成。但是，本發(fā)明不限于此，因此柵極絕緣膜130的形狀可以在其他 實施方式中不同。
[0055] 間隔件165可以包括氮化物膜和氧氮化物膜中的至少一種。間隔件165可以形成 在每個柵極結(jié)構(gòu)(例如，GS1)的側(cè)壁上。圖3示出間隔件165具有彎曲的側(cè)表面，但是本發(fā) 明不限于此。間隔件165的形狀可以從圖3所示的形狀有所變化而沒有限制。例如，在本 發(fā)明的一些實施方式中，間隔件165的形狀可以變化為"I"形或"L"形。
[0056] 金屬柵極MG1可以包括功函數(shù)金屬麗和柵極金屬GM。功函數(shù)金屬麗可以用以調(diào) 節(jié)功函數(shù)，柵極金屬GM可以用以填充由功函數(shù)金屬麗形成的空間。功函數(shù)金屬麗可以具 有由金屬構(gòu)成的單層膜結(jié)構(gòu)或者由金屬氮化物膜和金屬構(gòu)成的多層膜結(jié)構(gòu)。形成功函數(shù)金 屬麗的金屬可以是例如Al、W、Ti、或其組合，金屬氮化物膜可以是TiN、TaN、或者其組合， 但是本發(fā)明不限于此。功函數(shù)金屬WM可以以類似于柵極絕緣膜130的方式設(shè)置成在第一 方向（例如，Z方向）上沿著設(shè)置在柵極結(jié)構(gòu)(例如，GS1)的兩側(cè)的間隔件165的側(cè)壁延伸。 柵極金屬GM可以包括具有高導(dǎo)電性的金屬。金屬的示例可以為W或A1，但是本發(fā)明不限于 此。
[0057] 如圖3所示，源極區(qū)域161a和漏極區(qū)域161b可以設(shè)置在每個柵極結(jié)構(gòu)(例如， GS1)的兩側(cè)的有源鰭F1和F2內(nèi)。雖然圖3示出了源極區(qū)域161a和漏極區(qū)域161b的上表 面具有與第一有源鰭F1的上表面的高度基本上相同的高度，但是本發(fā)明不限于所示的形 狀。在本發(fā)明的一些實施方式中，源極區(qū)域161a和漏極區(qū)域161b的上表面具有與第一有 源鰭F1的上表面的高度不同的高度。
[0058] 在本實施方式中，設(shè)置在場絕緣膜110的第一區(qū)域110a上的柵極結(jié)構(gòu)(例如，GS2) 的第三厚度T3可以比設(shè)置在場絕緣膜110的第二區(qū)域110b上的柵極結(jié)構(gòu)(例如，GS2)的 第四厚度T4更厚。于是，如圖6所示，設(shè)置在場絕緣膜110的第一區(qū)域110a上的金屬柵極 (例如，MG2)的第三厚度T3比設(shè)置在場絕緣膜110的第二區(qū)域110b上的金屬柵極(例如， MG2)的第四厚度T4更厚。換言之，場絕緣膜110在第二區(qū)域110b上具有相對厚的厚度，因 此金屬柵極(例如，MG2)不設(shè)置在相應(yīng)的區(qū)域P內(nèi)。
[0059] 通過如上所述的金屬柵極(例如，MG2)的形狀，彼此平行延伸的金屬柵極(例如， MG2和MG3)之間的寄生電容會減小。這種金屬柵極(例如，MG2和MG3)之間的寄生電容的 減小可以改善包括金屬柵極(例如，MG2和MG3)的半導(dǎo)體元件的操作速度，并且進一步改善 半導(dǎo)體器件1的操作特性。
[0060] 下面，參照圖6至圖8,將更詳細描述上述效果。
[0061] 圖7和圖8是解釋根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的半導(dǎo)體器件的效果的透視圖。 [0062] 圖7示出一種半導(dǎo)體器件，其中，不同于如上所述的半導(dǎo)體器件1，形成在襯底100 上的場絕緣膜210形成為在鄰近第一和第二有源鰭F1和F2的第一區(qū)域210a中具有第一 高度H1，并且在與第一和第二有源鰭F1和F2間隔開的第二區(qū)域210b中形成為具有小于第 一高度H1的第二高度H2。
[0063] 根據(jù)如上所述的場絕緣膜210的形狀，柵極結(jié)構(gòu)CGS1和CGS2以第五厚度T5形成 在第一區(qū)域210a上，并且以比第五厚度T5厚的第六厚度T6形成在第二區(qū)域210b上。換 言之，場絕緣膜210以相對薄的厚度形成在第一有源鰭F1和第二有源鰭F2之間的區(qū)域內(nèi)。 在這種情況下，如圖8所示，在設(shè)置于第一有源鰭F1與第二有源鰭F2之間的區(qū)域內(nèi)的柵極 結(jié)構(gòu)(參見區(qū)域Q)之間的寄生電容C2的值可以變大。但是，在根據(jù)本實施方式的半導(dǎo)體器 件1中，如圖6所示，金屬柵極MG2和MG3 (或者柵極結(jié)構(gòu)GS2和GS3)不設(shè)置在相應(yīng)于區(qū)域 Q的區(qū)域P內(nèi)，如上所述，從而金屬柵極MG2和MG3 (或者柵極結(jié)構(gòu)GS2和GS3)之間的寄生 電容C1的值可以明顯減小。
[0064] 圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的半導(dǎo)體器件的視圖。以下的解釋將集中 于第二實施方式和上述第一實施方式之間的差異。
[0065] 參照圖9,半導(dǎo)體器件2的第一和第二有源鰭F1和F2不是如上述實施方式中那樣 與襯底101形成為一體，而是單獨形成。具體地，在根據(jù)本實施方式的半導(dǎo)體器件2中，第 一和第二有源鰭F1和F2可以通過圖案化經(jīng)由外延生長工藝形成在襯底101上的半導(dǎo)體有 源層而形成。如上所述形成的第一和第二有源鰭F1和F2可以改善載流子的遷移率，并且 減小在半導(dǎo)體器件2的操作期間可能產(chǎn)生的漏電流的量。
[0066] 圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的半導(dǎo)體器件的視圖。以下的解釋將集 中于第三實施方式與上述第一和第二實施方式之間的差異。
[0067] 參照圖10, SOI (絕緣體上硅）襯底可以被用于半導(dǎo)體器件3中。具體地，有源鰭 F1可以通過在埋設(shè)的氧化物膜102上形成單晶硅并且圖案化該單晶硅而形成。此時，雖然 未詳細示出，但是埋設(shè)的氧化物膜102和場絕緣膜101可以彼此接觸。利用SOI襯底，在半 導(dǎo)體器件3的操作期間可以減小延遲時間。
[0068] 圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的第四實施方式的半導(dǎo)體器件的視圖。以下的解釋將集 中于第四實施方式與上述第一到第三實施方式之間的差異。
[0069] 參照圖11，半導(dǎo)體器件4的柵極結(jié)構(gòu)181和182可以利用前柵極工藝而非根據(jù)上 述實施方式的后柵極工藝形成。不同于上述實施方式，柵極絕緣膜181不形成為在第一方 向(例如，圖2中的Z方向)上沿著間隔件165的側(cè)壁延伸。此外，以與上述實施方式相同的 方式，柵電極182可以包括柵極金屬（圖3中的GM)或者可以由多晶硅等制成。
[0070] 圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的第五實施方式的半導(dǎo)體器件的視圖。以下的解釋將集 中于第五實施方式和上述第一至第四實施方式之間的差異。
[0071] 參照圖12,在半導(dǎo)體器件5中，源極區(qū)域162a和漏極區(qū)域162b可以具有升高的形 狀。尤其是，源極區(qū)域162a和漏極區(qū)域162b的上表面可以形成為高于柵極結(jié)構(gòu)GS1的下 表面。
[0072] 此外，如圖所示，源極區(qū)域162a和漏極區(qū)域162b的部分可以形成為與間隔件165 重疊。即，源極區(qū)域162a和漏極區(qū)域162b的部分可以為擴展到間隔件165的下部內(nèi)的縮 進形狀（tuck shape)。
[0073] 圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的第六實施方式的半導(dǎo)體器件的平面圖。圖14是示出圖 13的半導(dǎo)體器件的金屬柵極的局部透視圖。以下的描述將集中于第六實施方式與上述第一 至第五實施方式之間的差異。
[0074] 首先，參照圖13,半導(dǎo)體器件6可以包括第一至第四有源鰭F1至F4。第一至第四 有源鰭F1至F4可以在第三方向（例如，X方向）上延伸。由于第一至第四有源鰭F1至F4 沿著第三方向（例如，X方向）形成，因此它們包括沿著第三方向（例如，X方向）延伸的長邊 和沿著第二方向(例如，Y方向）延伸的短邊。
[0075] 第一有源鰭F1和第三有源鰭F3在第三方向（例如，X方向）上彼此分離，而第二有 源鰭F2和第四有源鰭F4在第三方向（例如，X方向）上彼此分離。
[0076] 虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)DGS可以設(shè)置在第一至第四有源鰭F1至F4的端部上。即，虛設(shè)柵 極結(jié)構(gòu)DGS可以鄰近第一至第四有源鰭F1至F4的短邊設(shè)置，并且可以形成為在第二方向 (例如，Y方向）上延伸。
[0077] 在本實施方式中，普通柵極結(jié)構(gòu)GS1至GS4可以在第二方向（例如，Y方向）上延 伸，并且可以圍繞多個有源鰭F1至F4的至少部分，如在上述實施方式中。即，在本實施方 式中，虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)DGS可以設(shè)置在第一至第四有源鰭F1至F4之間的場絕緣膜110上。
[0078] 如圖14所示，包括在虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)DGS內(nèi)的虛設(shè)金屬柵極DMG的形狀可以不同于 包括在普通柵極結(jié)構(gòu)GS1至GS4內(nèi)的普通金屬柵極MG2至MG3 (例如，金屬柵極圖案）的形 狀。尤其是，虛設(shè)金屬柵極DMG的下部不設(shè)置在有源鰭F1至F4上。在本發(fā)明的一些實施 方式中，虛設(shè)金屬柵極DMG可以被用作再分配線，但本發(fā)明不限于此。
[0079] 圖15是示出根據(jù)本發(fā)明的第七實施方式的半導(dǎo)體器件的視圖，圖16是示出根據(jù) 本發(fā)明的第八實施方式的半導(dǎo)體器件的視圖。
[0080] 參照圖15,根據(jù)本發(fā)明的第七實施方式的半導(dǎo)體器件7可以包括邏輯區(qū)域410和 SRAM區(qū)域420。第一晶體管411設(shè)置在邏輯區(qū)域410內(nèi)，而第二晶體管421設(shè)置在SRAM區(qū) 域420內(nèi)。
[0081] 接著，參照圖16,根據(jù)本發(fā)明的第八實施方式的半導(dǎo)體器件8包括邏輯區(qū)域410。 彼此不同的第三和第四晶體管412和422設(shè)置在邏輯區(qū)域410內(nèi)。雖然沒有單獨示出，但 是半導(dǎo)體器件8也可以包括其中可以設(shè)置彼此不同的第三和第四晶體管412和422的SRAM 區(qū)域。
[0082] 在此，第一晶體管411可以是根據(jù)如上所述的本發(fā)明的各實施方式的半導(dǎo)體器件 1至6中的任一種，而第二晶體管421可以是根據(jù)如上所述的本發(fā)明的各實施方式的半導(dǎo)體 器件1至6中的另一種。例如，第一晶體管411可以是圖3的半導(dǎo)體器件1，而第二晶體管 421可以是圖12的半導(dǎo)體器件5。
[0083] 第三晶體管412可以是根據(jù)如上所述的本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體器件1至6中 的任一種，而第四晶體管422可以是根據(jù)如上所述的本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體器件1至 6中的另一種。
[0084] 圖15示例性示出邏輯區(qū)域410和SRAM區(qū)域420,但不限于此。例如，本發(fā)明也可 以應(yīng)用于其中形成不同于SRAM區(qū)域420的存儲器(例如，DRAM、MRAM、RRAM或PRAM)的區(qū) 域。
[0085] 接著，參照圖4和圖17至圖22,將描述根據(jù)本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體器件的制 造方法。
[0086] 圖17至圖22是解釋根據(jù)本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體器件的制造方法的中間步驟 的視圖。
[0087] 首先，參照圖17,襯墊絕緣膜142和硬掩模膜144依次層疊在襯底100上。在本實 施方式中，襯底1〇〇可以是例如半導(dǎo)體襯底，襯墊絕緣膜142可以包括例如氧化物膜。硬掩 模膜144可以包括例如氮化硅膜SiN，但是本發(fā)明不限于此。
[0088] 接著，參照圖18,通過圖案化圖17中的硬掩模膜144而形成硬掩模膜圖案144a。 然后，通過利用硬掩模膜圖案144a作為掩模依次蝕刻圖17中的襯墊絕緣膜142和襯底100 的部分而形成襯墊絕緣膜圖案142a以及第一和第二有源鰭F1和F2。
[0089] 在圖中，示出了第一和第二有源鰭F1和F2的截面是矩形的，但是本發(fā)明不限于這 種形狀。在本發(fā)明的一些實施方式中，第一和第二有源鰭F1和F2的截面可以變化為錐形 形狀，其中，第一和第二有源鰭F1和F2的寬度隨著它們從上部到下部延伸而變寬。此外， 在本發(fā)明的其他實施方式中，第一和第二有源鰭F1和F2的截面可以具有倒角形狀。即，第 一和第二有源鰭F1和F2的拐角部分可以被圓化。在另外的實施方式中，也可以使用其他 截面形狀。
[0090] 參照圖19,場絕緣膜110可以形成在襯底100上并且形成在第一和第二有源鰭F1 和F2、襯墊絕緣膜142a以及硬掩模膜圖案144a上。場絕緣膜110然后可以被平坦化，使得 圖18中的硬掩模膜圖案144a的上表面被暴露。然后，通過去除其上表面被暴露的硬掩模 膜圖案144a，在場絕緣膜110內(nèi)形成第一溝槽146a。第一溝槽146a的寬度W1可以與第一 和第二有源鰭F1和F2的寬度基本上相同。
[0091] 接著，參照圖20,通過蝕刻設(shè)置在圖19中的第一溝槽146a的側(cè)壁和下部上的場絕 緣膜110而形成第二溝槽146b。在此，場絕緣膜可以通過例如各向同性蝕刻諸如濕蝕刻而 被蝕刻。在一些實施方式中，蝕刻可以是例如利用磷酸的各向同性濕蝕刻，但本發(fā)明不限于 此。
[0092] 在這個蝕刻步驟完成之后，第二溝槽146b的寬度W2可以比圖19中所示的第一溝 槽146a的寬度W1更寬。此外，如圖所示，第二溝槽146b的寬度W2可以大于第一和第二有 源鰭F1和F2的寬度。在如上所述的第一蝕刻工藝中，襯墊絕緣膜圖案142a的上部的一部 分可以被去除。
[0093] 接著，參照圖21，在設(shè)置于圖20中的第二溝槽146b的側(cè)壁和下部上的場絕緣膜 110上執(zhí)行第二蝕刻步驟。第二蝕刻步驟可以包括例如各向異性蝕刻諸如干蝕刻。具體地， 第二蝕刻可以是例如反應(yīng)離子蝕刻（RIE)，但是本發(fā)明不限于此。
[0094] 第二蝕刻步驟可以非?？焖俚卦黾訄D20中的第二溝槽146b的深度，而第一蝕刻 步驟可以以低速增加圖20中的第二溝槽146b的寬度。于是，如圖所示，鄰近第一和第二有 源鰭F1和F2設(shè)置的場絕緣膜110的厚度變得相對薄，而與第一和第二有源鰭F1和F2間 隔開的場絕緣膜110的厚度保持相對厚。
[0095] 接著，參照圖22,執(zhí)行第三蝕刻步驟，以去除形成在第一和第二有源鰭F1和F2的 側(cè)壁上的場絕緣膜110。第三蝕刻步驟可以包括例如各向同性蝕刻。具體地，第三蝕刻步驟 可以是例如各向同性蝕刻，諸如SiCoNi蝕刻，但是本發(fā)明不限于此。在本發(fā)明的一些實施 方式中，如果需要的話，第三蝕刻步驟可以被省略。
[0096] 通過蝕刻工藝，鄰近第一和第二有源鰭F1和F2設(shè)置的第一區(qū)域110a可以形成為 具有第一厚度T1，與第一和第二有源鰭F1和F2間隔開的第二區(qū)域110b形成為具有比第一 厚度T1厚的第二厚度T2。
[0097] 接著，參照圖4,柵極結(jié)構(gòu)(例如，GS1)形成在有源鰭(例如，F(xiàn)2)和場絕緣膜110上。 具體地，界面膜120、柵極絕緣膜130和金屬柵極(例如，MG1)順序地形成在有源鰭(例如， F2)和場絕緣膜110上。
[0098] 首先，形成界面膜120。界面膜120可以提供有源鰭F1和F2與柵極絕緣膜130之 間的改善的界面。界面膜120可以包括具有9或更小的介電常數(shù)的低k材料層，例如，硅氧 化物膜（k為大約4)或者硅氮氧化物膜(根據(jù)氧原子和氮原子的含量，k為大約4至8)。此 夕卜，界面膜120可以由硅酸鹽制成，或者可以由以上舉例的膜的組合制成。界面膜120可以 例如通過熱氧化工藝或者沉積工藝（CVD或PVD)形成，但本發(fā)明不限于此。
[0099] 接著，柵極絕緣膜130形成在界面膜120上。柵極絕緣膜130可以例如由高k材 料制成。在本發(fā)明的一些實施方式中，柵極絕緣膜130可以例如由諸如Hf02、Al20 3、Zr02或 者Ta02的材料制成，但是本發(fā)明不限于此。
[0100] 接著，包括功函數(shù)金屬WM和柵極金屬GM的金屬柵極(例如，MG1)形成在柵極絕緣 膜130上。功函數(shù)金屬麗可以用以調(diào)節(jié)功函數(shù)，柵極金屬GM可以用以填充由功函數(shù)金屬 WM形成的空間。功函數(shù)金屬WM可以具有由金屬構(gòu)成的單層膜結(jié)構(gòu)，或者具有由金屬氮化物 膜和金屬構(gòu)成的多層膜結(jié)構(gòu)。形成功函數(shù)金屬WM的金屬可以為例如Al、W、Ti或其組合，金 屬氮化物膜可以是TiN、TaN、或其組合，但是本發(fā)明不限于此。柵極金屬GM可以包括具有 高導(dǎo)電性的金屬。金屬的示例可以是W或A1，但是本發(fā)明不限于此。
[0101] 上面已經(jīng)描述了如圖1至圖6中所示的半導(dǎo)體器件1的制造方法，但是本發(fā)明所 屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將能夠從以上的描述類推出如圖9至14中所示的半導(dǎo)體器件2至 6的制造方法。
[0102] 例如，在如圖9所示的半導(dǎo)體器件2的情況下，如圖9中所示的第一和第二有源鰭 F1和F2可以通過如下形成：通過外延生長工藝在襯底101上形成半導(dǎo)體有源層，在所形成 的半導(dǎo)體有源層上順序地層疊圖17中的襯墊絕緣膜142和圖17中的硬掩模膜144,通過圖 案化圖17中的硬掩模膜144而形成圖18中的硬掩模膜圖案144a，以及利用圖18中的硬掩 模膜圖案144a作為掩模蝕刻半導(dǎo)體有源層。
[0103] 另外，由于如圖10至圖14中所示的半導(dǎo)體器件3至6的制造方法也可以按類似 方式容易地類推，因此省略其詳細解釋。
[0104] 圖23是包括根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的半導(dǎo)體器件的電子系統(tǒng)的框圖。
[0105] 參照圖23,根據(jù)本發(fā)明的實施方式的電子系統(tǒng)1100可以包括控制器1110、輸入/ 輸出（I/O)裝置1120、存儲器1130、接口 1140以及總線1150?？刂破?1KKI/0裝置1120、 存儲器1130、和/或接口 1140可以通過總線1150彼此聯(lián)接。總線1150對應(yīng)于數(shù)據(jù)通過其 傳輸?shù)穆窂健?br> [0106] 控制器1110可以包括微處理器、數(shù)字信號處理器、微控制器以及能夠執(zhí)行類似功 能的邏輯元件中的至少一種。I/O裝置1120可以包括鍵板、鍵盤和顯示裝置。存儲器1130 可以存儲數(shù)據(jù)和/或指令。接口 1140可以用以將數(shù)據(jù)發(fā)送到通信網(wǎng)絡(luò)或者從通信網(wǎng)絡(luò)接 收數(shù)據(jù)。接口 1140可以為有線的或無線的類型。例如，接口 1140可以包括天線或有線/ 無線收發(fā)器。雖然沒有示出，但是電子系統(tǒng)1100可以進一步包括高速DRAM和/或SRAM作 為操作存儲器，以改善控制器1110的操作。根據(jù)本發(fā)明的實施方式的鰭場效應(yīng)晶體管可以 設(shè)置在存儲器1130內(nèi)或者可以作為控制器1110和I/O裝置1120的一部分而提供。
[0107] 電子系統(tǒng)1100可以應(yīng)用于PDA (個人數(shù)字助理)、便攜計算機、上網(wǎng)本、無線電話、 移動電話、數(shù)字音樂播放器、存儲卡、或者能夠在無線環(huán)境中發(fā)送和/或接收信息的電子裝 置。
[0108] 圖24和圖25是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的半導(dǎo)體器件能夠被應(yīng)用的半導(dǎo)體系 統(tǒng)的示例性視圖。圖24示出了平板PC，而圖25示出了筆記本PC。根據(jù)本發(fā)明的實施方式 的半導(dǎo)體器件1至8中的至少一種可以被用于平板PC或者筆記本PC中。對于本領(lǐng)域技術(shù) 人員而言顯而易見的是，根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的半導(dǎo)體器件可以應(yīng)用于沒有被舉例 的其他集成電路裝置中。
[0109] 雖然為了說明的目的已經(jīng)描述了本發(fā)明的實施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理 解，在不背離如權(quán)利要求書公開的本發(fā)明的范圍和精髓的前提下，各種修改、添加或者替代 都是有可能的。
[0110] 本申請基于并要求2013年5月30日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請第 10-2013-0061775號的優(yōu)先權(quán)，其公開通過引用整體結(jié)合于此。
【權(quán)利要求】
1. 一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括： 提供有源鰭和包括在所述有源鰭上的第一溝槽的場絕緣膜； 蝕刻所述場絕緣膜的限定所述第一溝槽的側(cè)壁的部分以形成第二溝槽； 蝕刻所述第二溝槽的下部，使得所述場絕緣膜的鄰近所述有源鰭設(shè)置的第一區(qū)域具有 第一厚度，所述場絕緣膜的相比于所述第一區(qū)域與所述有源鰭間隔開的第二區(qū)域具有比所 述第一厚度厚的第二厚度；以及 在所述有源鰭和所述場絕緣膜上形成柵極結(jié)構(gòu)。
2. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，第一蝕刻方法被用于蝕刻所述 場絕緣膜的限定所述第一溝槽的側(cè)壁的部分以形成所述第二溝槽，與所述第一蝕刻方法不 同的第二蝕刻方法被用于蝕刻所述第二溝槽的所述下部。
3. 如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，所述第一蝕刻方法包括濕蝕刻， 所述第二蝕刻方法包括干蝕刻。
4. 如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，所述濕蝕刻包括利用磷酸的蝕 亥IJ，所述干蝕刻包括反應(yīng)離子蝕刻（RIE)。
5. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，所述第二溝槽的寬度大于所述 有源鰭的寬度。
6. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，還包括：在所述第一溝槽與所述有源 鰭之間形成襯墊絕緣膜圖案。
7. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，提供所述有源鰭和包括在所述 有源鰭上的所述第一溝槽的所述場絕緣膜包括： 在半導(dǎo)體層上形成硬掩模膜圖案； 利用所述硬掩模膜圖案作為蝕刻掩模來圖案化所述半導(dǎo)體層，以形成所述有源鰭； 形成所述場絕緣膜以覆蓋所述有源鰭并暴露所述硬掩模膜圖案的上表面；以及 去除所述硬掩模膜圖案。
8. 如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，所述半導(dǎo)體層包括半導(dǎo)體襯底。
9. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，還包括：蝕刻設(shè)置在所述有源鰭的側(cè) 壁上的所述場絕緣膜。
10. -種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括： 提供第一和第二有源鰭； 在所述第一和第二有源鰭上形成場絕緣膜； 在所述場絕緣膜中在相應(yīng)的第一和第二有源鰭之上形成第一和第二溝槽； 各向異性蝕刻所述場絕緣膜的鄰近所述相應(yīng)的第一和第二有源鰭并被相應(yīng)的第一和 第二溝槽暴露的部分以在所述場絕緣膜中形成第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域鄰近所 述第一和第二有源鰭設(shè)置并具有第一厚度，所述第二區(qū)域設(shè)置在所述第一和第二有源鰭之 間并具有比所述第一厚度厚的第二厚度；以及 在所述第一和第二有源鰭和所述場絕緣膜上形成柵極結(jié)構(gòu)。
11. 如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，還包括：各向同性蝕刻鄰近所述第 一和第二有源鰭并由所述第一和第二溝槽暴露的所述場絕緣膜。
12. 如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，在所述各向異性蝕刻之前執(zhí) 行所述各向同性蝕刻。
13. -種半導(dǎo)體器件，包括： 第一和第二有源鰭，沿著第一方向從襯底突出； 場絕緣膜，在所述襯底上處于所述第一和第二有源鰭之間； 在所述場絕緣膜上的柵極結(jié)構(gòu)，圍繞所述第一和第二有源鰭的至少部分；以及 間隔件，設(shè)置在所述柵極結(jié)構(gòu)的至少一側(cè)上， 其中，所述場絕緣膜包括鄰近所述第一和第二有源鰭并具有第一厚度的第一區(qū)域以及 相比于所述第一區(qū)域與所述第一和第二有源鰭間隔開并具有比所述第一厚度厚的第二厚 度的第二區(qū)域，以及 所述柵極結(jié)構(gòu)包括在所述第一方向上沿著所述間隔件的側(cè)壁延伸的柵極絕緣膜。
14. 如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述柵極結(jié)構(gòu)還包括金屬柵極。
15. 如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體器件，其中，設(shè)置在所述第一區(qū)域中的所述金屬柵極 具有第三厚度，設(shè)置在所述第二區(qū)域中的所述金屬柵極具有比所述第三厚度薄的第四厚 度。
16. 如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第一有源鰭沿著與所述第一方向相 交的第二方向延伸，以及 所述金屬柵極包括設(shè)置在所述第一有源鰭上的金屬柵極圖案和設(shè)置在沿著所述第二 方向延伸的所述第一有源鰭的端部處的虛設(shè)金屬柵極。
17. 如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述金屬柵極圖案的形狀和所述虛設(shè)金 屬柵極的形狀彼此不同。
18. 如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述襯底包括半導(dǎo)體材料并且與所述第 一和第二有源鰭形成為一體。
19. 一種半導(dǎo)體器件，包括： 第一和第二有源鰭，從襯底突出并在第一方向上沿著所述襯底延伸； 場絕緣膜，設(shè)置在所述第一和第二有源鰭之間； 柵極結(jié)構(gòu)，設(shè)置在所述場絕緣膜以及所述第一和第二有源鰭上以沿著與所述第一方向 相交的第二方向延伸；以及 源極區(qū)域和漏極區(qū)域，形成在鄰近所述柵極結(jié)構(gòu)的所述第一有源鰭處， 其中，鄰近所述第一和第二有源鰭設(shè)置的所述柵極結(jié)構(gòu)的厚度大于設(shè)置在所述第一和 第二有源鰭之間的中心區(qū)域中的所述柵極結(jié)構(gòu)的厚度，以及 所述源極區(qū)域和所述漏極區(qū)域的上表面形成為在所述襯底的頂表面之上比所述柵極 結(jié)構(gòu)的下表面高。
20. 如權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體器件，還包括間隔件，所述間隔件設(shè)置在所述柵極結(jié) 構(gòu)的至少一側(cè)上，并且所述源極區(qū)域和所述漏極區(qū)域的部分為擴展到所述間隔件的下部內(nèi) 的縮進形狀。
【文檔編號】H01L29/78GK104217959SQ201410140427
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月30日
【發(fā)明者】金成玟, 姜智秀, 李東奎, 車東鎬 申請人:三星電子株式會社