本申請是2015年6月18日提交的標(biāo)題為“Structure and formation method of semiconductor device structure”的美國專利申請第14/743,768號的部分繼續(xù)。該申請還要求2015年6月15日提交的美國臨時申請第62/175,816號的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般地半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)及其形成方法。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體集成電路(IC)工業(yè)經(jīng)歷了快速發(fā)展。IC材料和設(shè)計的技術(shù)進(jìn)步產(chǎn)生了多代IC。每一代都比前一代具有更小且更復(fù)雜的電路。

在IC演進(jìn)的過程中，功能密度(即，每芯片面積的互連器件的數(shù)量)通常增加而幾何尺寸(即，可使用制造工藝創(chuàng)建的最小部件(或線))減小。這種按比例縮小工藝通常通過增加生產(chǎn)效率和降低相關(guān)成本來提供優(yōu)勢。

然而，這些進(jìn)步增加了處理和制造IC的復(fù)雜度。由于部件尺寸持續(xù)減小，所以制造工藝變得越來越難以執(zhí)行。因此，對于以越來越小的尺寸形成可靠的半導(dǎo)體器件來說存在挑戰(zhàn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的缺陷，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，包括：柵極堆疊件，位于半導(dǎo)體襯底上方；保護(hù)元件，位于所述柵極堆疊件上方，所述保護(hù)元件的頂部寬于所述保護(hù)元件的底部； 間隔元件，位于所述保護(hù)元件的側(cè)面和所述柵極堆疊件的側(cè)壁上方；以及導(dǎo)電接觸件，電連接至所述半導(dǎo)體襯底上方的導(dǎo)電部件。

優(yōu)選地，所述柵極堆疊件包括功函層和所述功函層環(huán)繞的導(dǎo)電電極。

優(yōu)選地，所述功函層的頂面和所述導(dǎo)電電極的頂面處于不同的高度層級。

優(yōu)選地，所述保護(hù)元件與所述功函層和所述導(dǎo)電電極直接接觸。

優(yōu)選地，所述保護(hù)元件沿著從所述保護(hù)元件的頂部朝向所述柵極堆疊件的方向逐漸變窄。

優(yōu)選地，所述間隔元件沿著從所述保護(hù)元件的底部朝向所述間隔元件的頂部的方向逐漸變窄。

優(yōu)選地，所述保護(hù)元件的側(cè)面和從所述保護(hù)元件的底部延伸的假想面之間的角度在大約30度至大約85度的范圍內(nèi)。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)電接觸件與所述間隔元件直接接觸。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)電接觸件與所述保護(hù)元件不直接接觸。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)電接觸件與所述保護(hù)元件直接接觸。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，包括：鰭結(jié)構(gòu)，位于半導(dǎo)體襯底上方；柵極堆疊件，位于所述鰭結(jié)構(gòu)上方；保護(hù)元件，位于所述柵極堆疊件上方，所述保護(hù)元件的頂部寬于所述保護(hù)元件的底部；間隔元件，位于所述保護(hù)元件的側(cè)面和所述柵極堆疊件的側(cè)壁上方；以及導(dǎo)電接觸件，電連接至所述鰭結(jié)構(gòu)上方的源極/漏極部件。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)電接觸件與所述間隔元件直接接觸。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)電接觸件與所述保護(hù)元件直接接觸。

優(yōu)選地，所述保護(hù)元件沿著從所述保護(hù)元件的頂面朝向所述柵極堆疊件的方向逐漸變窄。

優(yōu)選地，所述間隔元件沿著從所述保護(hù)元件的底部朝向所述間隔元件的頂部的方向逐漸變窄。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法，包括：在半導(dǎo)體襯底上方形成偽柵極堆疊件；在所述偽柵極堆疊件的側(cè)壁上方形成間隔元件；去除所述偽柵極堆疊件以在所述間隔元件之間形成凹 部；部分地去除所述間隔元件，使得所述凹部的上部變寬；在所述凹部中形成金屬柵極堆疊件；以及在所述凹部中形成保護(hù)元件以覆蓋所述金屬柵極堆疊件。

優(yōu)選地，用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法還包括：在形成所述保護(hù)元件之前回蝕所述金屬柵極堆疊件，使得所述金屬柵極堆疊件的功函層的頂面與所述金屬柵極堆疊件的導(dǎo)電電極的頂面處于不同的高度層級。

優(yōu)選地，用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法還包括：形成導(dǎo)電接觸件以電連接至所述半導(dǎo)體襯底上方的導(dǎo)電部件，使得所述導(dǎo)電接觸件與所述間隔元件直接接觸。

優(yōu)選地，用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法還包括：形成導(dǎo)電部件以電連接至所述半導(dǎo)體襯底上方的導(dǎo)電部件，使得所述導(dǎo)電接觸件與所述間隔元件和所述保護(hù)元件直接接觸。

優(yōu)選地，形成所述保護(hù)元件包括：在所述柵極堆疊件上方形成保護(hù)材料層以填充所述凹部；以及去除所述凹部外的所述保護(hù)材料層，使得所述保護(hù)材料層的剩余部分形成所述保護(hù)元件。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時，根據(jù)以下詳細(xì)的描述來更好地理解本發(fā)明的各個方面。注意，根據(jù)工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)實踐，各個部件沒有按比例繪制。實際上，為了討論的清楚，可以任意地增加或減小各個部件的尺寸。

圖1A至圖1I是根據(jù)一些實施例的用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的工藝的各個階段的截面圖。

圖2是根據(jù)一些實施例的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的截面圖。

圖3A是根據(jù)一些實施例的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的截面圖。

圖3B是根據(jù)一些實施例的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的截面圖。

圖3C是根據(jù)一些實施例的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的截面圖。

圖3D是根據(jù)一些實施例的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的截面圖。

具體實施方式

以下公開內(nèi)容提供了用于實施本發(fā)明主題的不同特征的許多不同的實施例或?qū)嵗?。以下描述部件或配置的具體實例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅僅是實例而不用于限制。例如，在以下的描述中，在第二部件上方或之上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件被形成為直接接觸的實施例，并且也可以包括可以在第一部件和第二部件形成附件部件使得第一部件和第二部分沒有直接接觸的實施例。此外，本發(fā)明可以在各個實例中重復(fù)參考標(biāo)號和/或字母。這些重復(fù)是為了簡化和清楚，其本身并不表示所討論的各個實施例和/或結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。

此外，為了易于描述，本文中可以使用空間相對術(shù)語(諸如“在…下方”、“之下”、“下部”、“上方”、“上部”等)以描述圖中所示一個元件或部件與另一個元件或部件的關(guān)系。除圖中所示的定向之外，空間相對術(shù)語還包括使用或操作中設(shè)備的不同定向。裝置可以以其他方式定向(旋轉(zhuǎn)90度或處于其他定向)，本文所使用的空間相對描述符可因此進(jìn)行類似的解釋。

描述了本發(fā)明的一些實施例。圖1A至圖1I是根據(jù)一些實施例的用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的工藝的各個階段的截面圖?？梢栽趫D1A至圖1I所描述的階段之前、期間和/或之后提供附加操作?？梢葬槍Σ煌膶嵤├鎿Q或去除所描述的一些階段?？梢韵虬雽?dǎo)體器件結(jié)構(gòu)添加附加部件。針對不同的實例可以替換或去除以下所描述的一些部件。

如圖1A所示，提供半導(dǎo)體襯底100。在一些實施例中，半導(dǎo)體襯底100是塊狀半導(dǎo)體襯底，諸如半導(dǎo)體晶圓。例如，半導(dǎo)體襯底100是硅晶圓。半導(dǎo)體襯底100可以包括硅或另一基本半導(dǎo)體材料(諸如鍺)。在一些其他實施例中，半導(dǎo)體襯底100包括化合物半導(dǎo)體?；衔锇雽?dǎo)體可以包括砷化鎵、碳化硅、砷化銦、磷化銦、另一適當(dāng)?shù)幕衔锇雽?dǎo)體或它們的組合。

在一些實施例中，包括絕緣體上半導(dǎo)體(SOI)襯底。SOI襯底可以使用注氧隔離(SIMOX)工藝、晶圓接合工藝、另一適當(dāng)方法或它們的組合來制造半導(dǎo)體襯底100。

在一些實施例中，形成一個或多個鰭結(jié)構(gòu)。如圖1A所示，示出了一個鰭結(jié)構(gòu)(鰭結(jié)構(gòu)101)。在一些實施例中，在半導(dǎo)體襯底100中形成多個凹部(或溝槽)(未示出)。結(jié)果，在凹部之間形成包括鰭結(jié)構(gòu)101的多個鰭結(jié)構(gòu)。在一些實施例中，一個或多個光刻和蝕刻工藝被用于形成凹部。

如圖1A所示，根據(jù)一些實施例，在凹部中形成隔離部件(未示出)以環(huán)繞鰭結(jié)構(gòu)101的下部。隔離部件用于限定和電隔離形成在半導(dǎo)體襯底100中和/或上方的各個器件元件。在一些實施例中，隔離部件包括淺溝槽隔離(STI)部件、局部硅氧化(LOCOS)部件、另一適當(dāng)?shù)母綦x部件或它們的組合。

在一些實施例中，每個隔離部件都具有多層結(jié)構(gòu)。在一些實施例中，隔離部件由介電材料制成。介電材料可以包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、摻氟硅酸鹽玻璃(FSG)、低k介電材料、另一適當(dāng)材料或它們的組合。在一些實施例中，STI襯里層(未示出)被形成以減少半導(dǎo)體襯底100與隔離部件之間的界面處的晶體缺陷。類似地，STI襯里層還可以用于減少鰭結(jié)構(gòu)和隔離部件之間的界面處的晶體缺陷。

在一些實施例中，介電材料層沉積在半導(dǎo)體襯底100上方。介電材料層覆蓋包括鰭結(jié)構(gòu)101的鰭結(jié)構(gòu)并填充鰭結(jié)構(gòu)之間的凹部。在一些實施例中，使用化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝、旋涂工藝、另一可應(yīng)用工藝或它們的組合來沉積介電材料層。在一些實施例中，執(zhí)行平面化工藝以減薄介電材料層直到露出鰭結(jié)構(gòu)101。平面化工藝可以包括化學(xué)機械拋光(CMP)工藝、研磨工藝、蝕刻工藝、另一可應(yīng)用工藝或它們的組合。此后，回蝕介電材料層至鰭結(jié)構(gòu)101的頂面下方。結(jié)果，形成隔離部件。根據(jù)一些實施例，包括鰭結(jié)構(gòu)101的鰭結(jié)構(gòu)從隔離部件中突出。

如圖1A所示，根據(jù)一些實施例，柵極介電層104沉積在隔離部件和鰭結(jié)構(gòu)101上方，在一些實施例中，柵極介電層104由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、具有高介電常數(shù)(高K)的介電材料、另一適當(dāng)?shù)慕殡姴牧匣蛩鼈兊慕M合制成。高K介電材料的實例包括氧化鉿、氧化鋯、氧化鋁、二氧化鉿-氧化鋁合金、氧化鉿硅、氮氧化鉿硅、氧化鉿鉭、氧化鉿鈦、氧化鉿鋯、另一適當(dāng)?shù)母逰材料或它們的組合。在一些實施例中，柵極介電層104 是隨后被去除的偽柵極介電層。在一些其他實施例中，不形成柵極介電層104。

在一些實施例中，使用化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝、原子層沉積(ALD)工藝、熱氧化工藝、物理氣相沉積(PVD)工藝、另一可應(yīng)用工藝或它們的組合來沉積柵極介電層104。

此后，根據(jù)一些實施例，如圖1A所示，柵電極106形成在柵極介電層104上方以覆蓋鰭結(jié)構(gòu)101的一部分。在一些實施例中，柵電極106是隨后被金屬柵電極替代的偽柵電極。在一些實施例中，柵電極106由多晶硅制成。在一些實施例中，鰭結(jié)構(gòu)101位于柵電極106下方的部分用作溝道區(qū)域。

在一些實施例中，使用CVD工藝或另一可應(yīng)用工藝將柵電極層沉積在柵極介電層104上方。在一些實施例中，柵電極層由多晶硅制成。此后，根據(jù)一些實施例，在柵電極層上方形成圖案化的硬掩模層(未示出)。圖案化的硬掩模層可用于將柵電極層圖案化為一個或多個柵電極，包括圖1A所示的柵電極106。在一些實施例中，如圖1A所示，還圖案化柵極介電層104。柵電極106和柵極介電層104可一起形成柵極堆疊件109。在一些實施例中，柵極堆疊件109是偽柵極堆疊件并且將被金屬柵極堆疊件所替代。在一些實施例中，柵極堆疊件109環(huán)繞鰭結(jié)構(gòu)101的側(cè)面和頂面并且進(jìn)一步在半導(dǎo)體襯底100上方延伸。

在一些實施例中，圖案化的硬掩模層包括第一硬掩模層和第二硬掩模層。第一硬掩模層位于柵電極層和第二硬掩模層之間。在一些實施例中，第一硬掩模層由氮化硅制成。在一些實施例中，第二硬掩模層由氧化硅制成。在一些實施例中，第二硬掩模層厚于第一硬掩模層。

在一些實施例中，密封元件(未示出)形成在柵極堆疊件109的側(cè)壁上方。密封元件可以用于保護(hù)柵極堆疊件109并幫助用于形成輕摻雜源極/漏極(LDS/D)區(qū)域的后續(xù)工藝。在一些實施例中，離子注入工藝用于形成LDS/D區(qū)域。在一些其他實施例中，不形成密封元件。在一些實施例中，不形成LDS/D區(qū)域。

此后，根據(jù)一些實施例，如圖1A所示，間隔元件108形成在柵極堆疊 件109的側(cè)壁上方。間隔元件108可用于保護(hù)柵極堆疊件109并幫助用于形成源極/漏極部件的后續(xù)工藝。在一些實施例中，間隔元件108由介電材料制成。介電材料可包括氮化硅、氮氧化硅、氧化硅、另一適當(dāng)材料或它們的組合。

在一些實施例中，介電材料層沉積在半導(dǎo)體襯底100和柵極堆疊件109上方。可使用CVD工藝、ALD工藝、旋涂工藝、另一可應(yīng)用工藝或它們的組合來沉積介電材料層。此后，使用諸如各向異性蝕刻工藝的蝕刻工藝部分地去除介電材料層。結(jié)果，介電材料層位于柵極堆疊件109的側(cè)壁上方的剩余部分形成間隔元件108。

如圖1A所示，根據(jù)一些實施例，源極/漏極部件112形成在鰭結(jié)構(gòu)101的部分上方。在一些實施例中，部分地去除鰭結(jié)構(gòu)101以形成間隔元件108附近的凹部。此后，根據(jù)一些實施例，如圖1A所示，執(zhí)行外延生長工藝以形成源極/漏極部件112。在一些實施例中，源極/漏極區(qū)域112還用作應(yīng)激源，該應(yīng)激源可以對源極/漏極部件112之間的溝道區(qū)域施加應(yīng)力或壓力。可以相應(yīng)地提高載流子遷移率。

如圖1A所示，根據(jù)一些實施例，介電層114形成為環(huán)繞柵極堆疊件109。在一些實施例中，沉積介電材料層以覆蓋源極/漏極部件112、間隔元件108和柵極堆疊件109。此后，平面化工藝用于部分地去除介電材料層直到露出柵電極106為止。結(jié)果，形成介電層114。

在一些實施例中，介電材料層由氧化硅、氮氧化硅、硼硅酸鹽玻璃(BSG)、磷硅酸鹽玻璃(PSG)、硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)、氟化硅酸鹽玻璃(FSG)、低k材料、多孔介電材料、另一適當(dāng)材料或它們的組合制成。在一些實施例中，使用CVD工藝、ALD工藝、旋涂工藝、另一可應(yīng)用工藝或它們的組合來沉積介電材料層。在一些實施例中，平面化工藝包括CMP工藝、研磨工藝、蝕刻工藝、另一可應(yīng)用工藝或它們的組合。

在一些實施例中，執(zhí)行多個蝕刻操作以去除柵電極106。在一些實施例中，在同一工藝室內(nèi)執(zhí)行這些蝕刻操作。

如圖1B所示，根據(jù)一些實施例，去除柵電極106以在間隔元件108之間形成凹部116。此后，根據(jù)一些實施例，去除柵極介電層104。在一些 實施例中，凹部116露出鰭結(jié)構(gòu)101。一個或多個蝕刻工藝可用于形成凹部116。

如圖1C所示，根據(jù)一些實施例，部分地去除間隔元件108以放大凹部116的寬度。在一些實施例中，凹部116的上部沿著從凹部116的頂部朝向半導(dǎo)體襯底100的方向逐漸變窄。在一些實施例中，諸如各向異性蝕刻工藝的蝕刻工藝用于部分地去除間隔元件108。蝕刻工藝的條件被細(xì)調(diào)以橫向蝕刻間隔元件108的上部。在一些實施例中，氣體混合物被用作用于執(zhí)行蝕刻工藝的反應(yīng)氣體。氣體混合物可包括CF₄、O₂、CHF₃、N₂、Ar、NF₃、He、HBr、Cl₂、SF₆、CH₄、另一適當(dāng)氣體或它們的組合。在蝕刻操作期間，可以根據(jù)要求改變氣體混合物的組成。

在一些實施例中，蝕刻操作期間的壓力保持在大約1mtorr至大約80mtorr的范圍內(nèi)。在一些實施例中，用于執(zhí)行蝕刻操作的操作功率在大約100W至大約1500W的范圍內(nèi)。在一些實施例中，用于執(zhí)行蝕刻操作的操作溫度在大約10攝氏度至大約80攝氏度的范圍內(nèi)。在一些實施例中，用于執(zhí)行蝕刻操作的操作時間在大約5秒至大約600秒的范圍內(nèi)。

如圖1D所示，根據(jù)一些實施例，沉積包括柵極介電層118、功函層120和導(dǎo)電填充層122的金屬柵極堆疊件層以填充凹部116。金屬柵極堆疊件層可以包括一個或多個其他層。例如，勢壘層形成在柵極介電層118和功函層120之間。阻擋層可形成在功函層120和導(dǎo)電填充層122之間。在一些實施例中，由于在上述蝕刻工藝之后凹部116加寬，所以金屬柵極堆疊件層的填充變得更容易。

在一些實施例中，柵極介電層118由具有高介電常數(shù)(高K)的介電材料制成。柵極介電層118可以由氧化鉿、氧化鋯、氧化鋁、二氧化鉿-氧化鋁合金、氧化鉿硅、氮氧化鉿硅、氧化鉿鉭、氧化鉿鈦、氧化鉿鋯、另一適當(dāng)?shù)母逰材料或它們的組合制成。

功函層120用于為晶體管提供期望的功函以增強器件性能，諸如提高閾值電壓。在一些實施例中，功函層120是能夠提供適合于器件的功函值(諸如等于或小于約4.5eV)的n型金屬層。在一些實施例中，功函層120是能夠適合于器件的功函值(諸如等于或小于約4.8eV)的p型金屬層。

n型金屬層可以包括金屬、金屬碳化物、金屬氮化物或它們的組合。例如，n型金屬包括氮化鈦、鉭、氮化鉭、其他適當(dāng)材料或它們的組合。p型金屬層可以包括金屬、金屬碳化物、金屬氮化物、其他適當(dāng)材料或它們的組合。例如，p型金屬包括氮化鉭、氮化鎢、鈦、氮化鈦、其他適當(dāng)材料或它們的組合。

功函層120還可以由鉿、鋯、鈦、鉭、鋁、金屬碳化物(例如，碳化鉿、碳化鋯、碳化鈦、碳化鋁)、鋁化物、釕、鈀、鉑、鈷、鎳、導(dǎo)電金屬氧化物或它們的組合制成。功函層120的厚度和/或組成可以被細(xì)調(diào)以調(diào)整功函層級。例如，根據(jù)氮化鈦層的厚度和/或組成，氮化鈦層可用作p型金屬層或n型金屬層。

在一些實施例中，導(dǎo)電填充層122由金屬材料制成。金屬材料可以包括鎢、鋁、銅、另一適當(dāng)材料或它們的組合。金屬柵極堆疊件層的形成可以包括多個沉積工藝。沉積工藝可以包括CVD工藝、ALD工藝、PVD工藝、電鍍工藝、化學(xué)鍍工藝、旋涂工藝、另一可應(yīng)用工藝或它們的組合。

如圖1E所示，根據(jù)一些實施例，執(zhí)行平面化工藝以去除間隔元件106之間的凹部116外的金屬柵極堆疊件層的部分。結(jié)果，形成金屬柵極堆疊件123。金屬柵極堆疊件123包括柵極介電層118、功函層120和導(dǎo)電電極122’(作為導(dǎo)電填充層122的一部分)。

如圖1F所示，根據(jù)一些實施例，部分地去除金屬柵極堆疊件123以形成凹部124。在一些實施例中，使用回蝕工藝來形成凹部124。在一些實施例中，在回蝕工藝之后，金屬柵極堆疊件123具有基本平坦的頂面。換句話說，柵極介電層118、功函層120和導(dǎo)電電極122’的頂面基本處于相同的高度層級。在一些實施例中，由于金屬柵極堆疊件123具有基本平坦的頂面，所以利于隨后在金屬柵極堆疊件上形成導(dǎo)電接觸件。

在一些實施例中，氣體混合物被用作用于執(zhí)行回蝕工藝的反應(yīng)氣體。氣體混合物可以包括BCl₃、HBr、Cl₂、SF₆、Ar、N₂、O₂、SiCl₄、CF₄、CHF₃、CH₄、H₂、另一適當(dāng)氣體或它們的組合。在蝕刻操作期間，可以根據(jù)要求改變氣體混合物的組成。

在一些實施例中，蝕刻操作期間的壓力保持在大約1mtorr至大約 100mtorr的范圍內(nèi)。在一些實施例中，用于執(zhí)行蝕刻操作的操作功率在大約100W至大約1500W的范圍內(nèi)。在一些實施例中，用于執(zhí)行蝕刻操作的操作溫度在大約10攝氏度至大約80攝氏度的范圍內(nèi)。在一些實施例中，用于執(zhí)行蝕刻操作的操作時間在大約5秒至大約600秒的范圍內(nèi)。

如圖1G所示，保護(hù)材料層125沉積在介電層114和金屬柵極堆疊件123上方以填充凹部124。在一些實施例中，保護(hù)材料層125由不同于間隔元件106的材料制成。在一些實施例中，保護(hù)材料層125由介電材料制成。介電材料可以包括氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、氮化硅碳、氧化物、另一類似材料、另一適當(dāng)材料或它們的組合。在一些實施例中，使用CVD工藝、ALD工藝、旋涂工藝、另一可應(yīng)用工藝或它們的組合來沉積保護(hù)材料層125。

此后，根據(jù)一些實施例，如圖1H所示，去除凹部124外的保護(hù)材料層125的部分。結(jié)果，如圖1H所示，凹部124中的保護(hù)材料層125的剩余部分形成保護(hù)元件126。在一些實施例中，平面化工藝用于部分地去除保護(hù)材料層125以實現(xiàn)保護(hù)元件126的形成。在一些實施例中，平面化工藝包括化學(xué)機械拋光(CMP)工藝、研磨工藝、蝕刻工藝、另一可應(yīng)用工藝或它們的組合。

如圖1H所示，保護(hù)元件126在保護(hù)元件126的底部126b附近具有第一寬度W₁且在保護(hù)元件126的頂部126t附近具有第二寬度W₂。寬度W₂大于寬度W₁。在一些實施例中，第一寬度W₁在大約20nm至大約40nm的范圍內(nèi)。在一些實施例中，第二寬度W₂在大約25nm至大約50nm的范圍內(nèi)。在一些實施例中，保護(hù)元件126沿著從保護(hù)元件126的頂部126t朝向保護(hù)元件126(金屬柵極堆疊件123)的底部126b的方向逐漸變窄。在一些實施例中，間隔元件106沿著從保護(hù)元件126的底部126b朝向間隔元件106的頂部106t的方向逐漸變窄。

如圖1H所示，保護(hù)元件126具有厚度T。在一些實施例中，厚度T在大約至大約的范圍內(nèi)。在一些實施例中，在鰭結(jié)構(gòu)101上方的柵極堆疊件123和保護(hù)元件126的總厚度H在大約至大約的范圍內(nèi)。在一些實施例中，厚度T與總厚度H的比率(T/H)在大約1/20 至大約3/5的范圍內(nèi)。

如圖1H所示，在保護(hù)元件126的側(cè)面126s與從保護(hù)元件126的底部126b開始延伸的假想面P之間具有角度θ。在一些實施例中，角度θ應(yīng)該被小心控制到適當(dāng)范圍內(nèi)。在一些實施例中，角度θ在大約30度至大約85度的范圍內(nèi)。在一些其他實施例中，角度θ在大約40度至大約80度的范圍內(nèi)。

如圖1I所示，根據(jù)一些實施例，導(dǎo)電接觸件130形成為電連接至半導(dǎo)體襯底100上方的導(dǎo)電部件。在一些實施例中，導(dǎo)電接觸件130電連接至形成在鰭結(jié)構(gòu)101上的源極/漏極部件112。在一些實施例中，在形成導(dǎo)電接觸件130之前，在圖1H所示結(jié)構(gòu)上方形成介電層128。此后，介電層128被圖案化以形成露出諸如源極/漏極部件112的導(dǎo)電部件的接觸開口。

在一些實施例中，介電層128包括多個介電層。在一些實施例中，介電層128包括用作蝕刻停止層的子層。在一些實施例中，介電層128由氧化硅、氮氧化硅、硼硅酸鹽玻璃(BSG)、磷硅酸鹽玻璃(PSG)、硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)、氟化硅酸鹽玻璃(FSG)、低k材料、多孔介電材料、氮化硅、另一適當(dāng)材料或它們的組合制成。在一些實施例中，介電層128此后被沉積和圖案化以形成基本平坦的頂面。在一些實施例中，使用CVD工藝、ALD工藝、旋涂工藝、另一可應(yīng)用工藝或它們的組合來沉積介電層128。在一些實施例中，使用CMP工藝、研磨工藝、蝕刻工藝、另一可應(yīng)用工藝或它們的組合來平面化介電層128。

此后，根據(jù)一些實施例，在介電層128上方沉積導(dǎo)電材料層以填充接觸開口。此后使用平面化工藝來去除接觸開口外的導(dǎo)電材料層的部分。結(jié)果，如圖1I所示，接觸開口中的導(dǎo)電材料層的剩余部分形成導(dǎo)電接觸件130。

在一些實施例中，導(dǎo)電材料層由鎢、鋁、銅、金、鉑、鈦、另一適當(dāng)材料或它們的組合制成。在一些實施例中，使用CVD工藝、PVD工藝、電鍍工藝、化學(xué)鍍工藝、另一可應(yīng)用工藝或它們的組合來沉積導(dǎo)電材料層。

由于間隔元件106被部分去除以放大凹部116，所以稍后形成的保護(hù)元件126也具有較寬的上部。具有較寬上部的保護(hù)元件126可用于在導(dǎo)電接觸件的形成期間保護(hù)金屬柵極堆疊件123。如圖1I所示，即使在接觸開 口的形成期間發(fā)生未對準(zhǔn)，保護(hù)元件126也可以保護(hù)下面的金屬柵極堆疊件以免被損傷。由于保護(hù)元件的輪廓，保護(hù)元件126和間隔元件106之間的界面的頂面橫向位于金屬柵極堆疊件123的外部。因此，在形成接觸開口期間使用的蝕刻劑被阻止穿透該界面并到達(dá)金屬柵極堆疊件123。因此，保護(hù)金屬柵極堆疊件123。在金屬柵極堆疊件123和導(dǎo)電接觸件130之間防止短路。因此，顯著改善了半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的性能和可靠性。

如上所述，在一些實施例中，側(cè)面126s與假想面P之間的角度θ應(yīng)該被小心控制在適當(dāng)范圍內(nèi)。在一些實施例中，角度θ在大約30度至大約85度的范圍內(nèi)。在一些情況下，如果角度θ大于85度，則寬度W₂會太小，并且不能適當(dāng)?shù)乇Ｗo(hù)金屬柵極堆疊件123。在一些其他情況下，如果角度θ小于約30度，則寬度W₂會太大，并且占用用于導(dǎo)電接觸件130的太多占位面積。間隔元件106的上部也會太薄而不能適當(dāng)?shù)乇Ｗo(hù)金屬柵極堆疊件123的側(cè)壁。

在一些實施例中，如圖1I所示，導(dǎo)電接觸件130與間隔元件106直接接觸。在一些實施例中，導(dǎo)電接觸件也與保護(hù)元件126直接接觸。然而，應(yīng)該理解，可以對本發(fā)明的實施例進(jìn)行許多改變和/或修改。圖2是根據(jù)一些實施例的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的截面圖。如圖2所示，導(dǎo)電接觸件130與間隔元件106直接接觸。然而，在一些實施例中，導(dǎo)電接觸件130不與保護(hù)元件126直接接觸。

如上所述，金屬柵極堆疊件123具有基本平坦的頂面。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明的實施例不限于此?？梢詫Ρ景l(fā)明的實施例進(jìn)行許多改變和/或修改。圖3A至圖3D是根據(jù)一些實施例的不同半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的截面圖。

如圖3A所示，根據(jù)一些實施例，導(dǎo)電電極122’從功函層120和柵極介電層118中突出。根據(jù)一些實施例，通過細(xì)調(diào)回蝕工藝，導(dǎo)電電極122‘的頂面122t處于比功函層120和柵極介電層118更高的層級。例如，使用與導(dǎo)電電極122’相比以更快的速度蝕刻功函層120的蝕刻工藝。

因此，根據(jù)一些實施例，如圖3A所示，在形成保護(hù)元件126之后，導(dǎo)電電極122’的頂面122t在保護(hù)元件126的頂部126t和底部126之間。在一些實施例中，功函層120的頂面120t和柵極介電層118的頂面118t基本處 于相同的高度層級。

此后，導(dǎo)電接觸件被形成為電連接至從功函層120和柵極介電層118突出的導(dǎo)電電極122’。在一些實施例中，與圖1I所示的結(jié)構(gòu)相比，導(dǎo)電電極122’具有與隨后形成的導(dǎo)電接觸件的較大接觸面積。

可以對本發(fā)明的實施例進(jìn)行許多變化和/或修改。如圖3B所示，根據(jù)一些實施例，通過細(xì)調(diào)回蝕工藝，功函層120的頂面120t比柵極介電層118處于更高的高度層級。在一些實施例中，功函層120的頂面120t位于導(dǎo)電電極122’的頂面122t與柵極介電層118的頂面118t之間。

可以對本發(fā)明的實施例進(jìn)行許多變化和/或修改。如圖3C所示，根據(jù)一些實施例，導(dǎo)電電極122’的頂面122t在功函層120的頂面120t和柵極介電層118的頂面118t之下。通過細(xì)調(diào)回蝕工藝，導(dǎo)電電極122’的頂面122t處于比功函層120和柵極介電層118更低的高度層級。例如，使用與功函層120相比以更快的速度蝕刻導(dǎo)電電極122’的蝕刻工藝。在一些實施例中，功函層120的頂面120t和柵極介電層118的頂面118t基本處于相同的高度層級。

可以對本發(fā)明的實施例進(jìn)行許多改變和/或修改。如圖3D所示，通過細(xì)調(diào)回蝕工藝，功函層120的頂面120t處于比柵極介電層118更高的高度層級。頂面120t處于比導(dǎo)電電極122’的頂面122t更高的高度層級。

本發(fā)明的實施例形成在柵極堆疊件上方具有保護(hù)元件的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)。保護(hù)元件具有比保護(hù)元件的下部寬的上部。保護(hù)元件用于在隨后的接觸件形成期間保護(hù)柵極堆疊件以免被損傷。大大地改進(jìn)了半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的可靠性和性能。

根據(jù)一些實施例，提供了一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，包括位于半導(dǎo)體襯底上方的柵極堆疊件以及位于柵極堆疊件上的保護(hù)元件。保護(hù)元件具有上部以及位于上部和柵極堆疊件之間的下部，上部寬于下部。半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)還包括位于保護(hù)元件的側(cè)面和柵極堆疊件的側(cè)壁上方的間隔元件。半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)還包括電連接至半導(dǎo)體襯底上方的導(dǎo)電部件的導(dǎo)電接觸件。

根據(jù)一些實施例，提供了一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)包括位于半導(dǎo)體襯底上方的鰭結(jié)構(gòu)和位于鰭結(jié)構(gòu)上方的柵極堆疊件。半導(dǎo)體器 件結(jié)構(gòu)還包括位于柵極堆疊件上方的保護(hù)元件。保護(hù)元件具有上部以及位于上部和柵極堆疊件之間的下部。上部寬于下部。半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)還包括位于保護(hù)元件的側(cè)面和柵極堆疊件的側(cè)壁上方的間隔元件。此外，半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)包括電連接至鰭結(jié)構(gòu)上方的源極/漏極區(qū)域的導(dǎo)電接觸件。

根據(jù)一些實施例，提供了一種用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法。該方法包括在半導(dǎo)體襯底上方形成偽柵極堆疊件以及在偽柵極堆疊件的側(cè)壁上方形成間隔元件。該方法還包括去除偽柵極堆疊件以在間隔元件之間形成凹部。該方法還包括部分地去除間隔元件，使得凹部的上部變得較寬。此外，該方法包括在凹部中形成金屬柵極堆疊件以及在金屬柵極堆疊件上方形成保護(hù)元件以填充凹部。

根據(jù)一些實施例，提供了一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)。該半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)包括位于半導(dǎo)體襯底上方的柵極堆疊件以及位于柵極堆疊件上方的保護(hù)元件。保護(hù)元件的頂部寬于保護(hù)元件的底部。半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)還包括位于保護(hù)元件的側(cè)面和柵極堆疊件的側(cè)壁上方的間隔元件。半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)還包括電連接至半導(dǎo)體襯底上方的導(dǎo)電部件的導(dǎo)電接觸件。

根據(jù)一些實施例，提供了一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)。該半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)包括位于半導(dǎo)體襯底上方的鰭結(jié)構(gòu)以及位于鰭結(jié)構(gòu)上方的柵極堆疊件。半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)還包括位于柵極堆疊件上方的保護(hù)元件，并且保護(hù)元件的頂部寬于保護(hù)元件的底部。半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)還包括位于保護(hù)元件的側(cè)面和柵極堆疊件的側(cè)壁上方的間隔元件。此外，半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)包括電連接至鰭結(jié)構(gòu)上方的源極/漏極部件的導(dǎo)電接觸件。

根據(jù)一些實施例，提供了一種用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法。該方法包括在半導(dǎo)體襯底上方形成偽柵極堆疊件以及在偽柵極堆疊件的側(cè)壁上方形成間隔元件。該方法還包括去除偽柵極堆疊件以在間隔元件之間形成凹部，并且部分地去除間隔元件，使得凹部的上部變寬。該方法還包括在凹部中形成金屬柵極堆疊件以及在凹部中形成保護(hù)元件以覆蓋金屬柵極堆疊件。

上面論述了多個實施例的特征使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更好地理解本發(fā)明的各個方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，他們可以容易地使用本發(fā)明 作為基礎(chǔ)來設(shè)計或修改用于執(zhí)行與本文所述實施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)點的其他工藝和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)該意識到，這些等效結(jié)構(gòu)不背離本發(fā)明的精神和范圍，并且可以在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出各種變化、替換和改變。