本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及半導(dǎo)體裝置及其制造方法。

背景技術(shù)：

目前隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，鰭片式場效應(yīng)晶體管(finfieldeffecttransistor，finfet)得到廣泛的應(yīng)用。隨著器件尺寸的減小，finfet器件中柵極兩側(cè)的間隔物對器件性能的影響越來越大。為了提高finfet器件的性能，目前引入高k(介電常數(shù))材料作為間隔物。然而，高k間隔物的寬度需要優(yōu)化。

現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)提出了這樣的雙k(dual-k)間隔物結(jié)構(gòu)，其中，高k間隔物在低k間隔物外側(cè)。然而，這樣的結(jié)構(gòu)增加了總體間隔物的寬度，使得該寬度需要優(yōu)化。此外，在這樣的結(jié)構(gòu)中，漏極側(cè)的外側(cè)的高k間隔物將會降低器件性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，并因此針對所述問題中的至少一個(gè)問題提出了本發(fā)明的新的技術(shù)方案。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的目的之一是：提供一種半導(dǎo)體裝置。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的目的之一是：提供一種半導(dǎo)體裝置的制造方法。根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法具有新穎的結(jié)構(gòu)，能夠優(yōu)化高k間隔物的寬度，和/或改善器件性能。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種半導(dǎo)體裝置，包括：襯底結(jié)構(gòu)，所述襯底結(jié)構(gòu)包括襯底；在所述襯底上的鰭片式結(jié)構(gòu)，所述鰭片式結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體層；包繞所述鰭片式結(jié)構(gòu)的一部分表面的柵極絕緣物和位于所述柵極絕緣物上的柵極；分別位于所述柵極兩側(cè)的在所述 半導(dǎo)體層中的源極和漏極；位于所述柵極的漏極側(cè)的具有第一介電常數(shù)的第一電介質(zhì)間隔物；以及位于所述柵極的源極側(cè)的具有第二介電常數(shù)的第二電介質(zhì)間隔物和具有第三介電常數(shù)的第三電介質(zhì)間隔物，所述第三電介質(zhì)間隔物和所述第二電介質(zhì)間隔物中的一方在另一方之上；其中，所述第一介電常數(shù)和所述第三介電常數(shù)均小于所述第二介電常數(shù)。

在一些實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體裝置還包括：所述柵極絕緣物包括柵極電介質(zhì)層，所述柵極電介質(zhì)層包括在襯底和柵極之間的部分、在柵極與第一電介質(zhì)間隔物之間的部分、以及在柵極與第二和第三電介質(zhì)間隔物之間的部分。

在一些實(shí)施例中，所述第三電介質(zhì)間隔物位于所述襯底結(jié)構(gòu)上，所述第二電介質(zhì)間隔物位于所述第三電介質(zhì)間隔物上。

在一些實(shí)施例中，所述第二電介質(zhì)間隔物位于所述襯底結(jié)構(gòu)上，所述第三電介質(zhì)間隔物位于所述第二電介質(zhì)間隔物上。

在一些實(shí)施例中，所述第一電介質(zhì)間隔物為低k電介質(zhì)材料；所述第二電介質(zhì)間隔物為高k電介質(zhì)材料；所述第三電介質(zhì)間隔物為低k電介質(zhì)材料。

在一些實(shí)施例中，所述第一電介質(zhì)間隔物與所述第三電介質(zhì)間隔物由相同的材料形成。

在一些實(shí)施例中，所述低k電介質(zhì)材料包括：多孔的硅的氧化物或者摻碳的多孔的硅的氮化物，非晶碳；所述高k電介質(zhì)材料包括：硅的氮化物、al2o3、y2o3、la2o3、ta2o5、tio2、hfo2或zro2。

在一些實(shí)施例中，所述襯底結(jié)構(gòu)還包括形成在所述襯底上的電介質(zhì)層，其中，所述半導(dǎo)體層的一部分位于所述電介質(zhì)層中，其余部分突出于所述電介質(zhì)層，所述柵極絕緣物和所述柵極在所述電介質(zhì)層上方。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括：提供襯底結(jié)構(gòu)，所述襯底結(jié)構(gòu)包括襯底，所述襯底上形成有鰭片式結(jié)構(gòu)，所述鰭片式結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體層；形成包繞所述鰭片式結(jié)構(gòu)的 一部分表面的第一柵極結(jié)構(gòu)，所述第一柵極結(jié)構(gòu)至少包括第一柵極；在所述第一柵極結(jié)構(gòu)的漏極側(cè)和源極側(cè)形成具有第一介電常數(shù)的第一電介質(zhì)間隔物；在所述襯底結(jié)構(gòu)上形成包圍所述第一柵極結(jié)構(gòu)和所述第一電介質(zhì)間隔物的層間電介質(zhì)層，并使至少所述第一電介質(zhì)間隔物的上表面露出；去除源極側(cè)第一電介質(zhì)間隔物的至少一部分以形成第一凹陷；以及在所述第一凹陷中形成間隔物結(jié)構(gòu)，所述間隔物結(jié)構(gòu)至少包括具有第二介電常數(shù)的第二電介質(zhì)間隔物；其中，所述第一介電常數(shù)小于所述第二介電常數(shù)。

在一些實(shí)施例中，在去除源極側(cè)第一電介質(zhì)間隔物的至少一部分以形成第一凹陷之前，所述方法還包括：去除所述第一柵極結(jié)構(gòu)以形成第二凹陷；在所述第二凹陷中在所述第二凹陷的底面和側(cè)壁上形成柵極電介質(zhì)層和在所述柵極電介質(zhì)層上的金屬柵極。

在一些實(shí)施例中，所述去除源極側(cè)第一電介質(zhì)間隔物的至少一部分包括去除源極側(cè)第一電介質(zhì)間隔物，所述間隔物結(jié)構(gòu)還包括具有第三介電常數(shù)的第三電介質(zhì)間隔物，所述第三電介質(zhì)間隔物和所述第二電介質(zhì)間隔物中的一方在另一方之上，所述第三介電常數(shù)小于所述第二介電常數(shù)。

在一些實(shí)施例中，去除源極側(cè)第一電介質(zhì)間隔物的至少一部分的步驟包括：在所述柵極的漏極側(cè)形成掩模，所述掩模暴露所述源極側(cè)第一電介質(zhì)間隔物；利用所述掩模，對所述第一電介質(zhì)間隔物執(zhí)行處理，以去除所述源極側(cè)第一電介質(zhì)間隔物的至少一部分；以及去除所述掩模。

在一些實(shí)施例中，所述第一電介質(zhì)間隔物為低k電介質(zhì)材料；所述第二電介質(zhì)間隔物為高k電介質(zhì)材料；所述第三電介質(zhì)間隔物為低k電介質(zhì)材料。

在一些實(shí)施例中，所述第一電介質(zhì)間隔物與所述第三電介質(zhì)間隔物由相同的材料形成。

在一些實(shí)施例中，所述低k電介質(zhì)材料包括：多孔的硅的氧化物或者摻碳的多孔的硅的氮化物，非晶碳；所述高k電介質(zhì)材料包括： 硅的氮化物、al2o3、y2o3、la2o3、ta2o5、tio2、hfo2或zro2。

在一些實(shí)施例中，所述襯底結(jié)構(gòu)還包括形成在所述襯底上的電介質(zhì)層，其中，所述半導(dǎo)體層的一部分位于所述電介質(zhì)層中，其余部分突出于所述電介質(zhì)層，所述第一柵極結(jié)構(gòu)在所述電介質(zhì)層上方。

本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中包括電介質(zhì)間隔物的非對稱結(jié)構(gòu)，即位于源極側(cè)的上下結(jié)構(gòu)的由高k電介質(zhì)材料(第二電介質(zhì)間隔物)和低k電介質(zhì)材料(第三電介質(zhì)間隔物)組成的雙k電介質(zhì)間隔物，以及位于漏極側(cè)的低k電介質(zhì)材料(第一電介質(zhì)間隔物)。源極側(cè)的雙k電介質(zhì)間隔物可以提高導(dǎo)通電流與截止電流之比，從而提高器件性能，又由于去除了漏極側(cè)的外側(cè)的高k間隔物，也可以提高器件性能。

此外，可以通過在形成的過程中調(diào)節(jié)第一凹陷的深度來調(diào)節(jié)高k電介質(zhì)材料和低k電介質(zhì)材料的量，從而調(diào)節(jié)雙k電介質(zhì)間隔物的介電常數(shù)，由于雙k電介質(zhì)間隔物是上下結(jié)構(gòu)而不是左右結(jié)構(gòu)，因此這不會涉及到由左右結(jié)構(gòu)造成的通過調(diào)節(jié)寬度來調(diào)節(jié)介電常數(shù)，而且可以有較寬的閾值電壓調(diào)節(jié)范圍，較好地調(diào)節(jié)柵極間隔物的邊緣電場，有利于器件尺寸的減小。

通過以下參照附圖對本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會變得清楚。

附圖說明

構(gòu)成說明書的一部分的附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施例，并且連同說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。

參照附圖，根據(jù)下面的詳細(xì)描述，可以更加清楚地理解本發(fā)明，其中：

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法的流程圖。

圖2a是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造過程中的一個(gè)階段的與鰭片式結(jié)構(gòu)的縱向垂直的橫截面示意圖。

圖2b是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造 過程中的一個(gè)階段的沿著鰭片式結(jié)構(gòu)的縱向的橫截面示意圖。

圖3a是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造過程中的一個(gè)階段的與鰭片式結(jié)構(gòu)的縱向垂直的橫截面示意圖。

圖3b是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造過程中的一個(gè)階段的沿著鰭片式結(jié)構(gòu)的縱向的橫截面示意圖。

圖4是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造過程中的一個(gè)階段的沿著鰭片式結(jié)構(gòu)的縱向的橫截面示意圖。

圖5是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造過程中的一個(gè)階段的沿著鰭片式結(jié)構(gòu)的縱向的橫截面示意圖。

圖6是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造過程中的一個(gè)階段的沿著鰭片式結(jié)構(gòu)的縱向的橫截面示意圖。

圖7是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造過程中的一個(gè)階段的沿著鰭片式結(jié)構(gòu)的縱向的橫截面示意圖。

圖8是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造過程中的一個(gè)階段的沿著鰭片式結(jié)構(gòu)的縱向的橫截面示意圖。

圖9是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造過程中的一個(gè)階段的沿著鰭片式結(jié)構(gòu)的縱向的橫截面示意圖。

圖10a是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造過程中的一個(gè)階段的與鰭片式結(jié)構(gòu)的縱向垂直的橫截面示意圖。

圖10b是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造過程中的一個(gè)階段的沿著鰭片式結(jié)構(gòu)的縱向的橫截面示意圖。

圖11a是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造過程中的一個(gè)階段的與鰭片式結(jié)構(gòu)的縱向垂直的橫截面示意圖。

圖11b是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造過程中的一個(gè)階段的沿著鰭片式結(jié)構(gòu)的縱向的橫截面示意圖。

圖12是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造過程中的一個(gè)階段的沿著鰭片式結(jié)構(gòu)的縱向的橫截面示意圖。

圖13是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造過程中的一個(gè)階段的沿著鰭片式結(jié)構(gòu)的縱向的橫截面示意圖。

圖14是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造過程中的一個(gè)階段的沿著鰭片式結(jié)構(gòu)的縱向的橫截面示意圖。

圖15是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造過程中的一個(gè)階段的沿著鰭片式結(jié)構(gòu)的縱向的橫截面示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例。應(yīng)注意到：除非另外具體說明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。

同時(shí)，應(yīng)當(dāng)明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個(gè)部分的尺寸并不是按照實(shí)際的比例關(guān)系繪制的。

以下對至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說明性的，決不作為對本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制。

對于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為授權(quán)說明書的一部分。

在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實(shí)施例的其它示例可以具有不同的值。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步討論。

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法的流程圖。圖2a至圖15示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造過程中的一些階段的結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖。下面結(jié)合圖1以及圖2a至圖15詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造過程。

在步驟s11，提供襯底結(jié)構(gòu)，該襯底結(jié)構(gòu)包括襯底，該襯底上形成有鰭片式結(jié)構(gòu)，該鰭片式結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體層。

圖2a是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造過程中的在步驟s11的與鰭片式結(jié)構(gòu)的縱向垂直的橫截面示意圖。圖2b是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造過程中的在步驟s11的沿著鰭片式結(jié)構(gòu)的縱向的橫截面示意圖。

如圖2a和圖2b所示，提供襯底結(jié)構(gòu)200。襯底結(jié)構(gòu)200包括襯底201，該襯底201上形成有鰭片式結(jié)構(gòu)，該鰭片式結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體層203。在一些實(shí)施例中，該襯底結(jié)構(gòu)200還可以包括：形成在襯底201上的電介質(zhì)層(例如二氧化硅)202(見圖2a)。在這種情況下，如圖2a，半導(dǎo)體層203可以包括：位于該電介質(zhì)層中的第一部分和位于該電介質(zhì)層上方的第二部分。

在一些實(shí)施例中，所述鰭片結(jié)構(gòu)還可以包括在半導(dǎo)體層203上的可選的硬掩模220(如圖2a和圖2b中的虛線所示)。

在一些實(shí)施例中，提供襯底結(jié)構(gòu)的步驟可以包括：提供初始襯底(例如，其上形成有或者未形成硬掩模層的硅襯底)；對該初始襯底執(zhí)行刻蝕以形成鰭片式結(jié)構(gòu)，該鰭片式結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體層203；之后在襯底上形成電介質(zhì)層(例如，硅的氧化物)以例如橫向圍繞鰭片式結(jié)構(gòu)；以及對該電介質(zhì)層進(jìn)行回刻蝕以露出鰭片結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體層的至少一部分。從而形成圖2a和圖2b所示的結(jié)構(gòu)。

回到圖1，在步驟s12，形成包繞該鰭片式結(jié)構(gòu)的一部分表面的第一柵極結(jié)構(gòu)，該第一柵極結(jié)構(gòu)至少包括第一柵極205，如圖3a和圖3b所示。圖3a是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造過程中的在該階段的結(jié)構(gòu)與鰭片式結(jié)構(gòu)的縱向垂直的橫截面示意圖。圖3b是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造過程中的在該階段的結(jié)構(gòu)沿著鰭片式結(jié)構(gòu)的縱向的橫截面示意圖。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，第一柵極可以由多晶硅形成，在某些實(shí)現(xiàn)方式中其可以作為柵極或者偽柵。而在另一實(shí)現(xiàn)方式中，第一柵極可以是金屬柵極。這里，在一些實(shí)施例中，該第一柵極結(jié)構(gòu)還可以包括：第一柵極絕緣物204，例如，氧化硅或者金屬沉積前的電介質(zhì)層(pre-metaldielectric，簡稱為pmd)等。

在一些實(shí)施例中，可以首先沉積形成第一柵極絕緣物(例如二氧化硅)層，然后在第一柵極絕緣物上沉積第一柵極材料層，并對二者進(jìn)行刻蝕來形成第一柵極結(jié)構(gòu)。

在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體層203的一部分位于電介質(zhì)層202中，其余部分突出于該電介質(zhì)層202之上，第一柵極結(jié)構(gòu)在電介質(zhì)層202上方，如圖3a所示。

回到圖1，在步驟s13，在第一柵極結(jié)構(gòu)的漏極側(cè)和源極側(cè)形成具有第一介電常數(shù)的第一電介質(zhì)間隔物。圖4是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造過程中的在該階段的結(jié)構(gòu)沿著鰭片式結(jié)構(gòu)的縱向的橫截面示意圖。如圖4所示，在第一柵極結(jié)構(gòu)的漏極側(cè)和源極側(cè)形成具有第一介電常數(shù)的第一電介質(zhì)間隔物206。例如，該第一電介質(zhì)間隔物可以通過常規(guī)的間隔物形成工藝形成。

這里，如圖4所示，可以通過離子注入或者摻雜等工藝在半導(dǎo)體層203中形成源極207和漏極208。

在一些實(shí)施例中，該第一電介質(zhì)間隔物可以為低k電介質(zhì)材料，其介電常數(shù)(第一介電常數(shù))可以小于等于3.9，例如可以為或者小于3.0，又例如可以小于2.6。在一些實(shí)施例中，該低k電介質(zhì)材料可以包括：多孔的硅的氧化物(例如多孔二氧化硅)或者摻碳的多孔的硅的氮化物(例如摻碳的多孔氮化硅)，非晶碳等。

回到圖1，在步驟s14，在襯底結(jié)構(gòu)上形成包圍第一柵極結(jié)構(gòu)和第一電介質(zhì)間隔物的層間電介質(zhì)層209，并使至少第一電介質(zhì)間隔物206的上表面露出，如圖5所示。圖5是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造過程中的在該階段的結(jié)構(gòu)沿著鰭片式結(jié)構(gòu)的縱向的橫截面示意圖。例如，可以在圖4所示的結(jié)構(gòu)上沉積層間電介質(zhì)層材料(例如二氧化硅)，然后對該層間電介質(zhì)層材料進(jìn)行平坦化(例如化學(xué)機(jī)械拋光)，從而形成層間電介質(zhì)層209。

回到圖1，在步驟s15，去除源極側(cè)第一電介質(zhì)間隔物的至少一部分以形成第一凹陷。例如可以通過基于o2、co2、n2/h2和/或nh3的去除工藝(例如灰化、反應(yīng)離子刻蝕或等離子體刻蝕等)來執(zhí)行去 除源極側(cè)第一電介質(zhì)間隔物的至少一部分。圖6是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造過程中的一個(gè)階段的沿著鰭片式結(jié)構(gòu)的縱向的橫截面示意圖。圖8是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造過程中的一個(gè)階段的沿著鰭片式結(jié)構(gòu)的縱向的橫截面示意圖。

在一些實(shí)施例中，如圖6所示，去除源極側(cè)第一電介質(zhì)間隔物206的一部分以形成第一凹陷210。在另一些實(shí)施例中，去除源極側(cè)第一電介質(zhì)間隔物的全部，從而形成第一凹陷210，如圖8所示。

在一些實(shí)施例中，去除源極側(cè)第一電介質(zhì)間隔物的至少一部分的步驟包括：在圖5所示的結(jié)構(gòu)之上形成圖案化的掩模(例如光致抗蝕劑，圖6和圖8未示出)，該掩模暴露源極側(cè)第一電介質(zhì)間隔物；利用該掩模，對第一電介質(zhì)間隔物執(zhí)行處理(例如灰化、反應(yīng)離子刻蝕或等離子體刻蝕等)，以去除源極側(cè)第一電介質(zhì)間隔物的至少一部分；以及去除該掩模。

在另一些實(shí)施例中，考慮到對準(zhǔn)精度的可能的限制，可以使上述掩模不但暴露源極側(cè)的第一電介質(zhì)間隔物，還可以使與源極側(cè)的第一電介質(zhì)間隔物相鄰的第一柵極和/或源極的至少一部分暴露。

回到圖1，在步驟s16，在第一凹陷中形成間隔物結(jié)構(gòu)，該間隔物結(jié)構(gòu)至少包括具有第二介電常數(shù)的第二電介質(zhì)間隔物。

圖7是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造過程中的一個(gè)階段的沿著鰭片式結(jié)構(gòu)的縱向的橫截面示意圖。圖9是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造過程中的一個(gè)階段的沿著鰭片式結(jié)構(gòu)的縱向的橫截面示意圖。在一些實(shí)施例中，源極側(cè)第一電介質(zhì)間隔物206被去除一部分(例如，見圖6)，在第一凹陷210中在剩余的第一電介質(zhì)間隔物206上例如通過旋涂(spin-on)工藝形成第二電介質(zhì)間隔物211，如圖7所示。

這里，第一介電常數(shù)小于第二介電常數(shù)。該第二電介質(zhì)間隔物可以為高k電介質(zhì)材料。所謂高k，是相對于sio2來說的，一般地，比sio2介電常數(shù)3.9高的稱為高k。也就是說高k電介質(zhì)材料的介電 常數(shù)(第二介電常數(shù))可以大于3.9，例如可以大于10。例如，高k電介質(zhì)材料可以包括：硅的氮化物、al2o3(三氧化二鋁)、y2o3(三氧化二釔)、la2o3(三氧化二鑭)、ta2o5(五氧化二鉭)、tio2(二氧化鈦)、hfo2(二氧化鉿)或zro2(二氧化鋯)。

在另一些實(shí)施例中，源極側(cè)第一電介質(zhì)間隔物206被全部去除(例如，見圖8)。在這些實(shí)施例中，在第一凹陷中首先例如通過旋涂工藝形成第二電介質(zhì)間隔物211，該第二電介質(zhì)間隔物211填充該第一凹陷的一部分，然后在該第二電介質(zhì)間隔物211上例如通過旋涂工藝形成第三電介質(zhì)間隔物212，使得第三電介質(zhì)間隔物212位于第二電介質(zhì)間隔物211上，如圖9所示。

在另一實(shí)施例中，在第一凹陷中首先例如通過旋涂工藝形成第三電介質(zhì)間隔物212，該第三電介質(zhì)間隔物212填充該第一凹陷的一部分，然后在該第三電介質(zhì)間隔物212上例如通過旋涂工藝形成第二電介質(zhì)間隔物211，使得第二電介質(zhì)間隔物211位于第三電介質(zhì)間隔物212上。

在一些實(shí)施例中，該第三電介質(zhì)間隔物可以為低k電介質(zhì)材料，其介電常數(shù)(第三介電常數(shù))可以小于等于3.9，例如可以為或小于3.0，又例如可以小于2.6。例如，該低k電介質(zhì)材料可以包括：多孔的硅的氧化物(例如多孔二氧化硅)或者摻碳的多孔的硅的氮化物(例如摻碳的多孔氮化硅)，非晶碳等。在一些實(shí)施例中，第一電介質(zhì)間隔物與第三電介質(zhì)間隔物由相同的材料形成。

也即，間隔物結(jié)構(gòu)還包括具有第三介電常數(shù)的第三電介質(zhì)間隔物，該第三電介質(zhì)間隔物和該第二電介質(zhì)間隔物中的一方在另一方之上，該第三介電常數(shù)小于該第二介電常數(shù)。

至此，提供了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法。

應(yīng)理解，還相應(yīng)提供了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置。在本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置中形成了電介質(zhì)間隔物的非對稱結(jié)構(gòu)，即在源極側(cè)形成了上下結(jié)構(gòu)的由高k電介質(zhì)材料(第二電介質(zhì)間隔物)和低k電介質(zhì)材料(第三電介質(zhì)間隔物)組成的雙k電介質(zhì)間隔物， 以及在漏極側(cè)形成了低k電介質(zhì)材料(第一電介質(zhì)間隔物)。源極側(cè)的雙k電介質(zhì)間隔物可以提高導(dǎo)通電流與截止電流之比，從而提高器件性能，又由于去除了漏極側(cè)的外側(cè)的高k間隔物，也可以提高器件性能。

此外，可以通過在形成的過程中調(diào)節(jié)第一凹陷的深度來調(diào)節(jié)高k電介質(zhì)材料和低k電介質(zhì)材料的量，從而調(diào)節(jié)雙k電介質(zhì)間隔物的介電常數(shù)，由于雙k電介質(zhì)間隔物是上下結(jié)構(gòu)而不是左右結(jié)構(gòu)，因此這不會涉及到由左右結(jié)構(gòu)造成的通過調(diào)節(jié)寬度來調(diào)節(jié)介電常數(shù)，而且可以有較寬的閾值電壓調(diào)節(jié)范圍，較好地調(diào)節(jié)柵極間隔物的邊緣電場，有利于器件尺寸的減小。

在一些實(shí)施例中，前述的第一柵極可以作為偽柵，例如多晶硅偽柵。在這種情況下，還可以將作為偽柵的第一柵極去除，并形成金屬柵極來替代偽柵。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，在去除源極側(cè)第一電介質(zhì)間隔物的至少一部分以形成第一凹陷之前，半導(dǎo)體裝置的制造方法還可以包括：去除第一柵極結(jié)構(gòu)以形成第二凹陷；在第二凹陷中在第二凹陷的底面和側(cè)壁上形成柵極電介質(zhì)層和在柵極電介質(zhì)層上的金屬柵極。該金屬柵極的材料可以包括：鈦鋁合金和/或其他用作柵極的金屬材料。

圖10a是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造過程中的一個(gè)階段的與鰭片式結(jié)構(gòu)的縱向垂直的橫截面示意圖。圖10b是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造過程中的一個(gè)階段的沿著鰭片式結(jié)構(gòu)的縱向的橫截面示意圖。

在一些實(shí)施例中，如圖10a和圖10b所示，去除第一柵極以形成第二凹陷213。在另一些實(shí)施例中，也可以去除第一柵極和第一柵極絕緣物以形成第二凹陷。這里，本發(fā)明的實(shí)施例以去除第一柵極而未去除第一柵極絕緣物為例進(jìn)行后續(xù)步驟的說明。

接下來，如圖11a和圖11b所示，在第二凹陷213中，在第二凹陷的底面和側(cè)壁上例如沉積形成柵極電介質(zhì)層214和在該柵極電 介質(zhì)層214上的金屬柵極材料，以填充所述第二凹陷。在一種實(shí)現(xiàn)方式中，在圖10b所示的結(jié)構(gòu)上沉積形成柵極電介質(zhì)材料層和在該柵極電介質(zhì)材料層上的金屬柵極材料層；并平坦化(例如化學(xué)機(jī)械拋光)處理以形成如圖11b所示的金屬柵極215和柵極電介質(zhì)層214。這里，該柵極電介質(zhì)層214可以為高k電介質(zhì)材料。注意，柵極絕緣物204是可選的。

之后，在一些實(shí)施例中，源極側(cè)第一電介質(zhì)間隔物206被去除一部分(例如，見圖12)，在第一凹陷210中在剩余的第一電介質(zhì)間隔物206上例如通過旋涂工藝形成第二電介質(zhì)間隔物211，如圖13所示。

在另一些實(shí)施例中，源極側(cè)第一電介質(zhì)間隔物206被全部去除(例如，見圖14)。在這些實(shí)施例中，在第一凹陷中首先例如通過旋涂工藝形成第二電介質(zhì)間隔物211，該第二電介質(zhì)間隔物211填充該第一凹陷的一部分，然后在該第二電介質(zhì)間隔物211上例如通過旋涂工藝形成第三電介質(zhì)間隔物212，使得第三電介質(zhì)間隔物212位于第二電介質(zhì)間隔物211上，如圖15所示。

在另一實(shí)施例中，在第一凹陷中首先例如通過旋涂工藝形成第三電介質(zhì)間隔物212，該第三電介質(zhì)間隔物212填充該第一凹陷的一部分，然后在該第三電介質(zhì)間隔物212上例如通過旋涂工藝形成第二電介質(zhì)間隔物211，使得第二電介質(zhì)間隔物211位于第三電介質(zhì)間隔物212上。

至此，提供了根據(jù)本發(fā)明另一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法。

應(yīng)理解，還相應(yīng)提供了根據(jù)本發(fā)明另一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置。該半導(dǎo)體裝置除了具有如前所述的在源極側(cè)的雙k電介質(zhì)間隔物以及在漏極側(cè)的低k電介質(zhì)間隔物所形成的非對稱結(jié)構(gòu)外，在金屬柵極周圍還形成有比較薄的柵極電介質(zhì)層，從而可以更加防止漏電，提高器件性能。

根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種半導(dǎo)體裝置，如圖9所示，該半導(dǎo)體 裝置可以包括：襯底結(jié)構(gòu)，所述襯底結(jié)構(gòu)包括襯底201；在所述襯底201上的鰭片式結(jié)構(gòu)，所述鰭片式結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體層203；包繞該鰭片式結(jié)構(gòu)的一部分表面的柵極絕緣物204和位于該柵極絕緣物上的柵極205(例如可以為多晶硅或金屬柵極)；分別位于柵極兩側(cè)的在半導(dǎo)體層203中的源極207和漏極208；位于柵極的漏極側(cè)的具有第一介電常數(shù)的第一電介質(zhì)間隔物206；以及位于柵極的源極側(cè)的具有第二介電常數(shù)的第二電介質(zhì)間隔物211和具有第三介電常數(shù)的第三電介質(zhì)間隔物212，該第三電介質(zhì)間隔物和該第二電介質(zhì)間隔物中的一方在另一方之上。其中，第一介電常數(shù)和第三介電常數(shù)均小于第二介電常數(shù)。

在一些實(shí)施例中，所述柵極絕緣物包括柵極電介質(zhì)層214，所述柵極電介質(zhì)層214包括在襯底和柵極之間的部分、在柵極與第一電介質(zhì)間隔物之間的部分、以及在柵極與第二和第三電介質(zhì)間隔物之間的部分(如圖15所示)。應(yīng)理解，本發(fā)明的實(shí)施例的特征可以適當(dāng)?shù)亟M合，即使它們被分開在不同實(shí)施例中進(jìn)行說明。

在一些實(shí)施例中，第三電介質(zhì)間隔物位于襯底結(jié)構(gòu)上，第二電介質(zhì)間隔物位于該第三電介質(zhì)間隔物上。在另一些實(shí)施例中，第二電介質(zhì)間隔物位于襯底結(jié)構(gòu)上，第三電介質(zhì)間隔物位于該第二電介質(zhì)間隔物上。如前所述的，襯底結(jié)構(gòu)可以包括襯底。在一些實(shí)施例中，襯底結(jié)構(gòu)還可以包括在襯底上的可選的電介質(zhì)層202。

在一些實(shí)施例中，第一電介質(zhì)間隔物可以為低k電介質(zhì)材料；第二電介質(zhì)間隔物可以為高k電介質(zhì)材料；第三電介質(zhì)間隔物可以為低k電介質(zhì)材料。低k電介質(zhì)材料的介電常數(shù)可以小于等于3.9，例如可以為或者小于3.0，又例如可以小于2.6。高k電介質(zhì)材料的介電常數(shù)可以大于3.9，例如可以大于10。

在一些實(shí)施例中，低k電介質(zhì)材料可以包括：多孔的硅的氧化物或者摻碳的多孔的硅的氮化物，非晶碳；高k電介質(zhì)材料可以包括：硅的氮化物、al2o3、y2o3、la2o3、ta2o5、tio2、hfo2或zro2。

在一些實(shí)施例中，第一電介質(zhì)間隔物與第三電介質(zhì)間隔物由相同的材料形成。

在一些實(shí)施例中，襯底結(jié)構(gòu)還包括形成在襯底201上的電介質(zhì)層202，其中，半導(dǎo)體層203的一部分位于電介質(zhì)層中，其余部分突出于電介質(zhì)層，柵極絕緣物和柵極在電介質(zhì)層上方。

該半導(dǎo)體裝置中包括電介質(zhì)間隔物的非對稱結(jié)構(gòu)，即位于源極側(cè)的上下結(jié)構(gòu)的由高k電介質(zhì)材料(第二電介質(zhì)間隔物)和低k電介質(zhì)材料(第三電介質(zhì)間隔物)組成的雙k電介質(zhì)間隔物，以及位于漏極側(cè)的低k電介質(zhì)材料(第一電介質(zhì)間隔物)。源極側(cè)的雙k電介質(zhì)間隔物可以提高導(dǎo)通電流與截止電流之比，從而提高器件性能，又由于去除了漏極側(cè)的外側(cè)的高k間隔物，也可以提高器件性能。

此外，可以通過在形成的過程中調(diào)節(jié)第一凹陷的深度來調(diào)節(jié)高k電介質(zhì)材料和低k電介質(zhì)材料的量，從而調(diào)節(jié)雙k電介質(zhì)間隔物的介電常數(shù)，由于雙k電介質(zhì)間隔物是上下結(jié)構(gòu)而不是左右結(jié)構(gòu)，因此這不會涉及到由左右結(jié)構(gòu)造成的通過調(diào)節(jié)寬度來調(diào)節(jié)介電常數(shù)，而且可以有較寬的閾值電壓調(diào)節(jié)范圍，較好地調(diào)節(jié)柵極間隔物的邊緣電場，有利于器件尺寸的減小。

至此，已經(jīng)詳細(xì)描述了根據(jù)本發(fā)明的制造半導(dǎo)體器件的方法和所形成的半導(dǎo)體器件。為了避免遮蔽本發(fā)明的構(gòu)思，沒有描述本領(lǐng)域所公知的一些細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上面的描述，完全可以明白如何實(shí)施這里公開的技術(shù)方案。

雖然已經(jīng)通過示例對本發(fā)明的一些特定實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上示例僅是為了進(jìn)行說明，而不是為了限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，對以上實(shí)施例進(jìn)行修改。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求來限定。