本發(fā)明的實(shí)施例涉及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)：

雙柵極金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(mosfet)是將兩個(gè)柵極結(jié)合到一個(gè)器件中的mosfet。由于它們的包括從襯底延伸的薄“鰭”的結(jié)構(gòu)，這些器件也稱為鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(finfet)。可以使用mosfet技術(shù)制造硅基finfet。在具有位于其上面的絕緣層的襯底上制造finfet，其中，薄“鰭”從襯底延伸，例如，蝕刻至襯底的硅層。在該垂直鰭中形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管(fet)的溝道。在鰭上方提供柵極(例如，包裹)。雙柵極的益處在于，在溝道的兩側(cè)上存在柵極允許從溝道的兩側(cè)的柵極控制。finfet的另一優(yōu)勢(shì)包括減小短溝道效應(yīng)和更高的電流。其他finfet構(gòu)造可以包括三個(gè)或更多有效柵極。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括：第一鰭；第二鰭；第一柵極，存在于所述第一鰭上；第二柵極，存在于所述第二鰭上；至少一個(gè)間隔件，存在于所述第一柵極和所述第二柵極的至少一個(gè)的至少一個(gè)側(cè)壁上；以及絕緣結(jié)構(gòu)，存在于所述第一鰭和所述第二鰭之間，其中，所述間隔件不存在于所述絕緣結(jié)構(gòu)與所述第一柵極和所述第二柵極的所述至少一個(gè)之間。

本發(fā)明的另一實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括：至少一個(gè)鰭；至少一個(gè)柵極，存在于所述鰭上；至少一個(gè)隔離結(jié)構(gòu)，鄰近所述鰭存在；絕緣結(jié)構(gòu)，存在于所述隔離結(jié)構(gòu)上；以及至少一個(gè)絕緣層，存在于所述絕緣結(jié)構(gòu)和所述隔離結(jié)構(gòu)之間，其中，所述絕緣層和所述絕緣結(jié)構(gòu)由不同的材料制成。

本發(fā)明的又一實(shí)施例提供了一種用于制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括：形成掩模層以覆蓋第一鰭和第二鰭；圖案化所述掩模層以在所述第一鰭和所述第二鰭之間形成間隙；在所述間隙中形成絕緣結(jié)構(gòu)；在所述絕緣結(jié)構(gòu)的相對(duì)兩側(cè)處形成第一柵極和第二柵極，其中，所述第一柵極和所述第二柵極分別至少部分地存在于所述第一鰭和所述第二鰭上。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，從以下詳細(xì)描述可最佳理解本發(fā)明的各方面。應(yīng)該注意，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各個(gè)部件未按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各個(gè)部件的尺寸可以任意地增大或減小。

圖1至圖12是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法在各個(gè)階段處的立體圖。

具體實(shí)施方式

以下公開內(nèi)容提供了許多用于實(shí)現(xiàn)所提供主題的不同特征的不同實(shí)施例或?qū)嵗Ｏ旅婷枋隽私M件和布置的具體實(shí)例以簡(jiǎn)化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅僅是實(shí)例，而不旨在限制本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接觸形成的實(shí)施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成額外的部件，從而使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實(shí)施例。此外，本發(fā)明可在各個(gè)實(shí)例中重復(fù)參考標(biāo)號(hào)和/或字符。該重復(fù)是為了簡(jiǎn)單和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的各個(gè)實(shí)施例和/或配置之間的關(guān)系。

而且，為便于描述，在此可以使用諸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等的空間相對(duì)術(shù)語，以描述如圖所示的一個(gè)元件或部件與另一個(gè)(或另一些)元件或部件的關(guān)系。除了圖中所示的方位外，空間相對(duì)術(shù)語旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。裝置可以以其他方式定向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位上)，而本文使用的空間相對(duì)描述符可以同樣地作相應(yīng)的解釋。

除非上下文另有清楚的指示，單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“這一”也旨在包括復(fù)數(shù)形式。還應(yīng)該理解，當(dāng)用于該說明書中時(shí)，術(shù)語“包括”和/或“包含”、或“具有”和/或含有“”、或“有”和/或“具有”指代部件、區(qū)域、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但不排除一個(gè)或多個(gè)其他部件、區(qū)域、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組的存在或添加。

應(yīng)該理解，當(dāng)元件稱為位于另一元件“上”時(shí)，其可以直接位于該另一元件上，或在它們之間可以存在其他元件或中間元件。相反，當(dāng)元件稱為直接位于另一元件“上”時(shí)，不存在中間元件。如本文中使用的，術(shù)語“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)列舉的項(xiàng)的任何和所有組合。

除非另有限定，本文中使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語)具有與本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的相同的含義。還應(yīng)該理解，諸如常用詞典中定義的那些的術(shù)語應(yīng)該解釋為具有與它們?cè)谙嚓P(guān)領(lǐng)域和本發(fā)明的上下文中的含義一致的含義，并且不應(yīng)解釋為理想的或過度的形式意義，除非本文中明確地如此定義。

圖1至圖12是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的方法在各個(gè)階段處的立體圖。

參照?qǐng)D1。提供襯底110。襯底110包括第一鰭112和第二鰭114。在一些實(shí)施例中，第一鰭112和第二鰭114包括硅。應(yīng)該注意，圖1中的第一鰭112和第二鰭114的數(shù)量是示例性的并且不應(yīng)限制本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況選擇第一鰭112和第二鰭114的合適的數(shù)量。

在一些實(shí)施例中，襯底110可以由半導(dǎo)體材料制成并且可以在其中包括例如梯度層或掩埋氧化物。在一些實(shí)施例中，襯底110包括可能未摻雜或摻雜(例如，p型、n型或它們的組合)的塊狀硅?？梢允褂眠m合于半導(dǎo)體器件形成的其他材料。例如，鍺、石英、藍(lán)寶石和玻璃可以可選地用于襯底110?？蛇x地，硅襯底110可以是絕緣體上半導(dǎo)體(soi)襯底的有源層或諸如形成在塊狀硅層上的硅鍺層的多層結(jié)構(gòu)。

例如，可以通過使用光刻技術(shù)圖案化和蝕刻襯底110來形成第一鰭112和第二鰭114。在一些實(shí)施例中，在襯底110上方形成光刻膠材料層(未示出)。光刻膠材料層根據(jù)圖案(第一鰭112和第二鰭114)被照射(或曝光)和顯影以去除部分光刻膠材料。剩余的光刻膠材料保護(hù)下面的材料免受諸如蝕刻的隨后的處理步驟的影響。然后，實(shí)施蝕刻工藝以形成第一鰭112和第二鰭114。應(yīng)該注意，也可以在蝕刻工藝中使用諸如氧化物或氮化硅掩模的其他掩模。

在一些其他實(shí)施例中，可以外延生長(zhǎng)第一鰭112和第二鰭114。例如，可以在外延工藝中使用下面的材料的暴露部分(諸如襯底110的暴露部分)以形成第一鰭112和第二鰭114。掩模可以用于在外延生長(zhǎng)工藝期間控制第一鰭112和第二鰭114的形狀。

襯底110還包括隔離結(jié)構(gòu)116。隔離結(jié)構(gòu)116用作第一鰭112和第二鰭114之間的淺溝槽隔離(sti)結(jié)構(gòu)，可以通過用可流動(dòng)介電材料填充第一鰭112和第二鰭114之間的溝槽、固化可流動(dòng)介電材料以及然后使固化的介電材料凹進(jìn)來形成隔離結(jié)構(gòu)116。在又一些其他實(shí)施例中，隔離結(jié)構(gòu)116是soi晶圓的絕緣層。

在圖2中，在第一鰭112、第二鰭114和隔離結(jié)構(gòu)116上方形成絕緣層120。在一些實(shí)施例中，可以使用化學(xué)汽相沉積(cvd)、物理汽相沉積(pvd)、原子層沉積(ald)、其他合適的工藝或它們的組合形成絕緣層120。此外，在一些實(shí)施例中，絕緣層120和隔離結(jié)構(gòu)116由不同的材料制成。

然后，在襯底110上方形成掩模層210以覆蓋絕緣層120。在一些實(shí)施例中，掩模層210包括諸如多晶硅等的半導(dǎo)體材料。例如，掩模層210可以沉積為摻雜的或未摻雜的。例如，在一些實(shí)施例中，掩模層210包括通過低壓化學(xué)汽相沉積(lpcvd)沉積的未摻雜的多晶硅。例如，也可以通過原位摻雜的多晶硅的熔爐沉積來沉積多晶硅。可選地，掩模層210可以包括其他合適的材料。

在圖3中，例如，通過使用光刻技術(shù)碳化和蝕刻掩模層210而在第一鰭112和第二鰭114之間形成間隙212。在一些實(shí)施例中，光刻膠材料層(未示出)形成在掩模層210上方。光刻膠材料層根據(jù)圖案(間隙212)被照射(或曝光)和顯影以去除部分光刻膠材料。剩余的光刻膠材料保護(hù)下面的材料免受諸如蝕刻的隨后的處理步驟的影響。然后，實(shí)施蝕刻工藝以形成間隙212。

本發(fā)明的實(shí)施例不限于此。在一些實(shí)施例中，可以使用三層顯微光刻工藝。具體地，掩模層210可以由sicxhyoz材料制成，并且掩模層210可以通過旋涂形成。在第一鰭112和第二鰭114之間形成間隙212之前，在掩模層210上方形成光刻膠材料層(未示出)。然后，光刻膠材料層根據(jù)圖案(間隙212)被照射(或曝光)和顯影以去除部分光刻膠材料。剩余的光刻膠材料保護(hù)下面的材料免受諸如蝕刻的隨后的處理步驟的影響。然后，可以通過深紫外或通過氟基rie(反應(yīng)離子蝕刻)蝕刻掩模層210以形成間隙212。

在一些其他實(shí)施例中，掩模層210可以由cxhyoz材料制成。在第一鰭112和第二鰭114之間形成間隙212之前，在掩模層210上方形成中間層(未示出)，并且然后在中間層上方形成光刻膠材料層(未示出)，其中，中間層可以由sicxhyoz材料制成并且可以通過旋涂形成。然后，光刻膠材料層根據(jù)圖案(間隙212)被照射(或曝光)和顯影以去除部分光刻膠材料。剩余的光刻膠材料保護(hù)下面的材料免受諸如蝕刻的隨后的處理步驟的影響。然后，可以通過深紫外或通過氟基rie蝕刻中間層，并且然后通過照射和顯影將中間層的圖案可以轉(zhuǎn)印至掩模層210以形成間隙212。

簡(jiǎn)單地說，在一些實(shí)施例中，掩模層210可以由光刻膠材料制成，但是用于限定間隙212的掩模層210和光刻膠材料層可以由不同的材料制成。

然后，在間隙212中形成絕緣結(jié)構(gòu)130。絕緣結(jié)構(gòu)130存在于絕緣層120上并且存在于第一鰭112和第二鰭114之間。例如，絕緣結(jié)構(gòu)130可以包括二氧化硅(sio2)、氮化硅(sin)、氮氧化硅(sion)、碳化硅(sic)、氧化鋁(al2o3)、氧化銅(cuxoyx＝1或2；y＝1、2或3)或mxoy(m＝ni、zn、lamn或la2cu；x＝1or2；y＝1、2或3)?？梢允褂没瘜W(xué)汽相沉積(cvd)、物理汽相沉積(pvd)、原子層沉積(ald)、其他合適的工藝或它們的組合形成絕緣結(jié)構(gòu)130。此外，在一些實(shí)施例中，絕緣層120和隔離結(jié)構(gòu)116由不同的材料制成。

參照?qǐng)D3和圖4。通過蝕刻去除掩模層210，并且也通過蝕刻去除絕緣層120，而留下位于隔離結(jié)構(gòu)116和絕緣結(jié)構(gòu)130之間的部分絕緣層120。換句話說，絕緣層120存在于隔離結(jié)構(gòu)116和絕緣結(jié)構(gòu)130之間。位于隔離結(jié)構(gòu)116和絕緣結(jié)構(gòu)130之間的絕緣層120可以釋放應(yīng)力和/或防止電子隧穿。絕緣結(jié)構(gòu)130的厚度和絕緣層120的厚度的比率基本上大于約10。具體地，絕緣結(jié)構(gòu)130的厚度在從約10nm至約150nm的范圍內(nèi)，并且絕緣結(jié)構(gòu)130的寬度在從約15nm至約30nm的范圍內(nèi)。

具體地，當(dāng)掩模層210可以由sicxhyoz材料制成時(shí)，可以通過深紫外或通過氟基rie蝕刻掩模層210。當(dāng)掩模層由cxhyoz材料制成時(shí)，可以通過照射和顯影蝕刻掩模層。

在圖5中，在襯底110上形成偽柵極層220。具體地，沉積和然后平坦化偽柵極層220，從而使得絕緣結(jié)構(gòu)130的高度和偽柵極層220的高度基本上相同。例如，偽柵極層220可以包括多晶硅、非晶硅等。通過化學(xué)汽相沉積(cvd)、物理汽相沉積(pvd)、其他合適的工藝或它們的組合實(shí)施偽柵極層220的沉積。通過化學(xué)機(jī)械拋光實(shí)施偽柵極層220的平坦化。

然后，在偽柵極層220和絕緣結(jié)構(gòu)130上形成停止層230。例如，停止層230可以包括氮化硅、氮化鈦等?？梢允褂没瘜W(xué)汽相沉積(cvd)、物理汽相沉積(pvd)、原子層沉積(ald)、其他合適的工藝或它們的組合形成停止層230。

然后，在停止層230上形成硬掩模層240。例如，硬掩模層240可以包括二氧化硅(sio2)、氮化硅(sin)、氮氧化硅(sion)、碳化硅(sic)、氧化鋁(al2o3)、氧化銅(cuxoyx＝1或2；y＝1、2或3)或mxoy(m＝ni、zn、lamn或la2cu；x＝1or2；y＝1、2或3)。可以使用化學(xué)汽相沉積(cvd)、物理汽相沉積(pvd)、其他合適的工藝或它們的組合形成硬掩模層240。

然后，在硬掩模層240上形成底層250。例如，底層250可以包括cxhyoz材料。然后，如圖5和圖6所示，三層顯微光刻工藝在此可以用于形成第一偽柵極222和第二偽柵極224。

具體地，在底層250上方沉積中間層，并且在中間層上方形成光刻膠材料層(未示出)，其中，中間層可以由sicxhyoz材料制成并且可以通過旋涂形成。然后，光刻膠材料層根據(jù)圖案(第一偽柵極222和第二偽柵極224)被照射(或曝光)和顯影以去除部分光刻膠材料。剩余的光刻膠材料保護(hù)下面的材料免受諸如蝕刻的隨后的處理步驟的影響。然后，可以通過深紫外或通過氟基rie蝕刻中間層，并且然后將中間層的圖案轉(zhuǎn)印至底層250。隨后，圖案化和蝕刻偽柵極層220、停止層230和硬掩模層240以在絕緣結(jié)構(gòu)130的相對(duì)兩側(cè)處形成第一偽柵極222和第二偽柵極224，其中，第一偽柵極222和第二偽柵極224分別至少部分地存在于第一鰭112和第二鰭114上。在形成第一偽柵極222和第二偽柵極224之后，通過蝕刻去除底層250。

在一些其他實(shí)施例中，例如，底層250可以包括多晶硅、非晶硅等?？梢允褂没瘜W(xué)汽相沉積(cvd)、物理汽相沉積(pvd)、原子層沉積(ald)、其他合適的工藝或它們的組合形成底層250。然后，在此可以使用簡(jiǎn)單的顯微光刻工藝，而不使用三層顯微光刻工藝。具體地，在底層250上方形成光刻膠材料層(未示出)。光刻膠材料層根據(jù)圖案(第一偽柵極222和第二偽柵極224)被照射(或曝光)和顯影以去除部分光刻膠材料。剩余的光刻膠材料保護(hù)下面的材料免受諸如蝕刻的隨后的處理步驟的影響。然后，實(shí)施蝕刻工藝以形成第一偽柵極222和第二偽柵極224。在形成第一偽柵極222和第二偽柵極224之后，通過蝕刻去除底層250。在使用簡(jiǎn)單的顯微光刻工藝的又一些其他實(shí)施例中，可以不形成底層250。

參照?qǐng)D7。間隔件140形成在第一偽柵極222和第二偽柵極224的側(cè)壁上和絕緣結(jié)構(gòu)130的側(cè)壁上。在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)間隔件140包括一個(gè)或多個(gè)層，包括氮化硅、氮氧化硅、氧化硅或其他介電材料?？捎玫男纬煞椒òǖ入x子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積(pecvd)、低壓化學(xué)汽相沉積(lpcvd)、次大氣壓化學(xué)汽相沉積(sacvd)和其他沉積方法。

參照?qǐng)D8。部分地去除(或部分地凹進(jìn))由間隔件140、第一偽柵極222和第二偽柵極224暴露的第一鰭112和第二鰭114的部分以在第一鰭112和第二鰭114中形成凹槽r。在一些實(shí)施例中，凹槽r的側(cè)壁基本上垂直且彼此平行。在一些其他實(shí)施例中，凹槽r形成為具有非垂直的平行輪廓。

至少一個(gè)第一鰭112包括至少一個(gè)溝道部分112c和至少一個(gè)凹進(jìn)部分112r。第一偽柵極222和間隔件140覆蓋溝道部分112c，并且凹槽r形成在凹進(jìn)部分112r上。至少一個(gè)第二鰭114包括至少一個(gè)溝道部分114c和至少一個(gè)凹進(jìn)部分114r。第二偽柵極224和間隔件140覆蓋溝道部分114c，并且凹槽r形成在凹進(jìn)部分114r上。

凹進(jìn)工藝可以包括干蝕刻工藝、濕蝕刻工藝和/或它們的組合。凹進(jìn)工藝也可以包括選擇性濕蝕刻工藝或選擇性干蝕刻工藝。濕蝕刻溶液包括四甲基氫氧化銨(tmah)、hf/hno3/ch3cooh溶液或其他合適的溶液。干和濕蝕刻工藝具有可以調(diào)節(jié)的蝕刻參數(shù)，諸如使用的蝕刻劑、蝕刻溫度、蝕刻溶液濃度、蝕刻壓力、源功率、射頻(rf)偏壓、rf偏置功率、蝕刻劑流速和其他合適的參數(shù)。在一些其他實(shí)施例中，濕蝕刻溶液可以包括nh4oh、koh(氫氧化鉀)、hf(氫氟酸)、tmah(四甲基氫氧化銨)、其他合適的濕蝕刻溶液或它們的組合。在又一些其他實(shí)施例中，干蝕刻工藝可以包括使用氯基化學(xué)物的偏置等離子體蝕刻工藝。其他干蝕刻劑氣體包括cf4、nf3、sf6和he。也可以使用諸如drie(深反應(yīng)離子蝕刻)的機(jī)制各向異性地實(shí)施干蝕刻。

參照?qǐng)D9。分別在凹槽r(見圖8)中和第一鰭112的凹進(jìn)部分112r上形成多個(gè)外延結(jié)構(gòu)112a，并且分別在凹槽r中和第二鰭114的凹進(jìn)部分114r上形成多個(gè)外延結(jié)構(gòu)114a。外延結(jié)構(gòu)112a和114a從凹槽r突出。在一些實(shí)施例中，外延結(jié)構(gòu)112a和114a的晶格常數(shù)與第一鰭112和第二鰭114的溝道部分112c和114c(見圖8)的晶格常數(shù)不同，并且因此溝道部分112c和114c被應(yīng)變或受到應(yīng)力以增強(qiáng)半導(dǎo)體器件的載流子遷移率和器件性能?？梢允褂弥芷诔练e和蝕刻(cde)工藝形成外延結(jié)構(gòu)112a和114a。cde工藝包括外延沉積/部分蝕刻工藝并且重復(fù)外延沉積/部分蝕刻工藝至少一次。

在一些實(shí)施例中，產(chǎn)生的金屬氧化物半導(dǎo)體(mos)器件是nmos器件，外延結(jié)構(gòu)112a和114a可以是n型外延結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，產(chǎn)生的mos器件是pmos器件，外延結(jié)構(gòu)112a和114a可以是p型外延結(jié)構(gòu)。n型外延結(jié)構(gòu)可以由sip、sic、sipc、si、iii-v化合物半導(dǎo)體材料或它們的組合制成，并且p型外延結(jié)構(gòu)可以由sige、sigec、ge、si、iii-v化合物半導(dǎo)體材料或它們的組合制成。在n型外延結(jié)構(gòu)的形成期間，可以隨著外延的進(jìn)行而摻雜諸如磷或砷的n型雜質(zhì)。例如，當(dāng)n型外延結(jié)構(gòu)包括sic或si時(shí)，摻雜n型雜質(zhì)。此外，在p型外延結(jié)構(gòu)的形成期間，可以隨著外延的進(jìn)行而摻雜諸如硼或bf2的p型雜質(zhì)。例如，當(dāng)p型外延結(jié)構(gòu)包括sige時(shí)，摻雜p型雜質(zhì)。外延工藝包括cvd沉積技術(shù)(例如，汽相外延(vpe)和/或超高真空cvd(uhv-cvd))、分子束外延和/或其他合適的工藝。外延工藝可以使用氣體前體和/或液體前體，氣體前體和/或液體前體與第一鰭112和第二鰭114(例如，硅)的組分相互作用。因此，可以獲得應(yīng)變的溝道以增加載流子遷移率并且增強(qiáng)器件性能?？梢栽粨诫s外延結(jié)構(gòu)112a和114a。如果未原位摻雜外延結(jié)構(gòu)112a和114a，則實(shí)施第二注入工藝(即，結(jié)注入工藝)以摻雜外延結(jié)構(gòu)112a和114a。可以實(shí)施一個(gè)或多個(gè)退火工藝以激活外延結(jié)構(gòu)112a和114a。退火工藝包括快速熱退火(rta)和/或激光退火工藝。在一些實(shí)施例中，可以形成覆蓋外延結(jié)構(gòu)112a和114a的硅帽112p和114p。硅帽112p和114p可以由未摻雜的多晶硅或未摻雜的非晶硅制成。可以通過ald、cvd、等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積(pecvd)、高密度化學(xué)汽相沉積(hdcvd)、pvd等形成硅帽112p和114p。

因此，形成具有新形式的第一鰭112，第一鰭112包括溝道部分112c(見圖7)、凹進(jìn)部分112r和外延結(jié)構(gòu)112a，形成具有新形式的第二鰭114，第二鰭114包括溝道部分114c(見圖7)、凹進(jìn)部分114r和外延結(jié)構(gòu)114a。

如圖10所示，層間電介質(zhì)(ild)150形成在襯底110上方并且覆蓋第一偽柵極222、第二偽柵極224和絕緣結(jié)構(gòu)130。ild150可以包括例如使用可流動(dòng)化學(xué)汽相沉積(fcvd)形成的可流動(dòng)介電材料。ild150也可以是使用旋涂形成的旋涂玻璃。例如，ild150可以包括磷硅酸鹽玻璃(psg)、硼硅酸鹽玻璃(bsg)、硼摻雜的磷硅酸鹽玻璃(bpsg)、正硅酸乙酯(teos)氧化物、tin、sioc或其他低k非多孔介電材料。

參照?qǐng)D10和圖11，通過例如化學(xué)機(jī)械拋光(cmp)實(shí)施平坦化步驟。實(shí)施cmp以去除ild150的過量部分、剩余的硬掩模層240、剩余的停止層230和間隔件140的過量部分，其中，ild150和間隔件140的過量部分位于第一偽柵極222、第二偽柵極224和絕緣結(jié)構(gòu)130的頂面上方。換句話說，cmp在第一偽柵極222、第二偽柵極224和絕緣結(jié)構(gòu)130的頂面上停止。

然后，去除第一偽柵極222和第二偽柵極224。由于第一偽柵極222和第二偽柵極224的去除，形成開口o。在第一偽柵極222和第二偽柵極224的去除之后，通過間隔件140暴露絕緣結(jié)構(gòu)130的側(cè)壁的部分。

參照?qǐng)D11和圖12。在開口o中形成第一柵極160和第二柵極170，從而使得第一柵極160存在于第一鰭112上，并且第二柵極170存在于第二鰭114上。換句話說，分別用第一柵極160和第二柵極170替換第一偽柵極222(見圖10)和第二偽柵極224(見圖10)。然后，在絕緣結(jié)構(gòu)130的相對(duì)兩側(cè)處設(shè)置第一柵極160和第二柵極170，并且間隔件140存在于第一柵極160和第二柵極170的側(cè)壁上。此外，間隔件140基本上不存在于絕緣結(jié)構(gòu)130和第一柵極160之間以及絕緣結(jié)構(gòu)130和第二柵極170之間。換句話說，面向絕緣結(jié)構(gòu)130的第一柵極160和第二柵極170的端面未由間隔件140覆蓋，并且絕緣結(jié)構(gòu)130與第一柵極160和第二柵極170接觸。

具體地，在一些實(shí)施例中，在開口o中依次形成柵極介電層、擴(kuò)散阻擋層、金屬層、阻擋層、潤(rùn)濕層和填充金屬。然后，實(shí)施平坦化步驟(例如，化學(xué)機(jī)械拋光(cmp))以去除柵極介電層、擴(kuò)散阻擋層、金屬層、阻擋層、潤(rùn)濕層和填充金屬的過量部分，其中，過量部分位于ild150上方。因此，柵極介電層、擴(kuò)散阻擋層、金屬層、阻擋層、潤(rùn)濕層和填充金屬的剩余部分形成第一柵極160和第二柵極170。換句話說，第一柵極160和第二柵極170的至少一個(gè)可以包括柵極介電層、擴(kuò)散阻擋層、金屬層、阻擋層、潤(rùn)濕層和填充金屬。

在一些實(shí)施例中，柵極介電層包括界面層(il，柵極介電層的下部)，界面層為介電層。在一些實(shí)施例中，il包括可以通過襯底110的熱氧化、化學(xué)氧化或沉積步驟形成的諸如氧化硅層的氧化物層。柵極介電層也可以包括高k介電層(柵極介電層的上部)，高k介電層包括諸如氧化鉿、氧化鑭、氧化鋁或它們的組合的高k介電材料。高k介電層的介電常數(shù)(k值)高于約3.9，并且可以高于約7，并且有時(shí)高達(dá)約21或更高。高k介電層位于il上面并且可以接觸il。

在一些實(shí)施例中，擴(kuò)散阻擋層包括tin、tan或它們的組合。例如，擴(kuò)散阻擋層可以包括tin層(擴(kuò)散阻擋層的下部)和位于tin層上方的tan層(擴(kuò)散阻擋層的上部)。

當(dāng)?shù)谝粬艠O160或第二柵極170形成n型金屬氧化物半導(dǎo)體(mos)器件時(shí)，金屬層與擴(kuò)散阻擋層接觸。例如，在擴(kuò)散阻擋層包括tin層和tan層的實(shí)施例中，金屬層可以與tan層物理接觸。在第一柵極160或第二柵極170形成p型金屬氧化物半導(dǎo)體(mos)器件的可選實(shí)施例中，在tan層(位于擴(kuò)散阻擋層中)和上面的金屬層之間形成額外的tin層，并且該額外的tin層與tan層和上面的金屬層接觸。該額外的tin層提供適合于pmos器件的功函數(shù)，該功函數(shù)高于中間禁帶功函數(shù)(約4.5ev)，中間禁帶功函數(shù)位于硅的價(jià)帶和導(dǎo)電帶的中間。高于中間禁帶功函數(shù)的功函數(shù)稱為p功函數(shù)，并且相應(yīng)的具有p功函數(shù)的金屬稱為p金屬。

金屬層提供適合于nmos器件的功函數(shù)，該功函數(shù)低于中間禁帶功函數(shù)。低于中間禁帶功函數(shù)的功函數(shù)稱為n功函數(shù)，并且相應(yīng)的具有n功函數(shù)的金屬稱為n金屬。在一些實(shí)施例中，金屬層是具有低于約4.3ev的功函數(shù)的n金屬。金屬層的功函數(shù)也可以在從約3.8ev至約4.6ev的范圍內(nèi)。根據(jù)一些實(shí)施例，金屬層可以包括鈦鋁(tial)(其可以包括或沒有或基本上沒有其他元素)?？梢酝ㄟ^物理汽相沉積(pvd)實(shí)現(xiàn)金屬層的形成。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，在室溫(例如，從約20℃至約25℃)下形成金屬層。在可選實(shí)施例中，在高于室溫的升高的溫度下(例如，高于約200℃)形成金屬層。

在一些實(shí)施例中，阻擋層可以包括tin?？梢允褂迷訉映练e(ald)形成阻擋層。

潤(rùn)濕層具有在填充金屬的回流期間粘合(和潤(rùn)濕)隨后形成的填充金屬的能力。在一些實(shí)施例中，潤(rùn)濕層是鈷層，其可以使用原子層沉積(ald)或化學(xué)汽相沉積(cvd)形成。

填充金屬可以包括鋁、鋁合金(例如，鈦鋁)、鎢或銅，其也可以使用物理汽相沉積(pvd)、化學(xué)汽相沉積(cvd)等形成。可以回流填充金屬以完全填充剩余的開口o。潤(rùn)濕層的形成改進(jìn)了填充金屬與下面的層的潤(rùn)濕。

在一些實(shí)施例中，當(dāng)掩模層210和偽柵極層220由相同的材料(例如，多晶硅)制成時(shí)，在形成絕緣結(jié)構(gòu)130之后，可以不去除掩模層210。相反，掩模層210直接用作圖5的偽柵極層220。由于不去除掩模層210，在形成絕緣結(jié)構(gòu)130之后也不去除絕緣層120。然后，當(dāng)如圖6所示圖案化偽柵極層220以及當(dāng)如圖11所示去除第一偽柵極222和第二偽柵極224時(shí)去除絕緣層120，而留下位于隔離結(jié)構(gòu)116和絕緣結(jié)構(gòu)130之間的部分絕緣層120。因此，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)基本上與上述實(shí)施例中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)相同。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在形成第一柵極160和第二柵極170之前形成絕緣結(jié)構(gòu)130。因此，即使第一柵極160和第二柵極170之間的間隙較窄，仍可以形成絕緣結(jié)構(gòu)130可以隔離第一柵極160和第二柵極170。此外，在第一柵極160和第二柵極170的形成期間，已經(jīng)形成絕緣結(jié)構(gòu)130，并且因此可以形成第一柵極160和第二柵極170而不會(huì)引起關(guān)于橋接第一柵極160和第二柵極170的問題。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括第一鰭、第二鰭、第一柵極、第二柵極、至少一個(gè)間隔件和絕緣結(jié)構(gòu)。第一柵極存在于第一鰭上。第二柵極存在于第二鰭上。間隔件存在于第一柵極和第二柵極的至少一個(gè)的至少一個(gè)側(cè)壁上。絕緣結(jié)構(gòu)存在于第一鰭和第二鰭之間，其中，間隔件基本上不存在于絕緣結(jié)構(gòu)與第一柵極和第二柵極的至少一個(gè)之間。

在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，還包括：至少一個(gè)隔離結(jié)構(gòu)，存在于所述第一鰭和所述第二鰭之間，其中，所述絕緣結(jié)構(gòu)存在于所述隔離結(jié)構(gòu)上。

在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，還包括：至少一個(gè)隔離結(jié)構(gòu)，存在于所述第一鰭和所述第二鰭之間，其中，所述絕緣結(jié)構(gòu)存在于所述隔離結(jié)構(gòu)上；絕緣層，存在于所述隔離結(jié)構(gòu)和所述絕緣結(jié)構(gòu)之間。

在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，還包括：至少一個(gè)隔離結(jié)構(gòu)，存在于所述第一鰭和所述第二鰭之間，其中，所述絕緣結(jié)構(gòu)存在于所述隔離結(jié)構(gòu)上；絕緣層，存在于所述隔離結(jié)構(gòu)和所述絕緣結(jié)構(gòu)之間；其中，所述絕緣層和所述絕緣結(jié)構(gòu)由不同的材料制成。

在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，還包括：至少一個(gè)隔離結(jié)構(gòu)，存在于所述第一鰭和所述第二鰭之間，其中，所述絕緣結(jié)構(gòu)存在于所述隔離結(jié)構(gòu)上；絕緣層，存在于所述隔離結(jié)構(gòu)和所述絕緣結(jié)構(gòu)之間；其中，所述絕緣層由氮化硅制成。

在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，其中，所述絕緣結(jié)構(gòu)與所述第一柵極和所述第二柵極的所述至少一個(gè)接觸。

在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，其中，所述絕緣結(jié)構(gòu)由氮化硅制成。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)鰭、至少一個(gè)柵極、至少一個(gè)隔離結(jié)構(gòu)、絕緣結(jié)構(gòu)和至少一個(gè)絕緣層。柵極存在于鰭上。隔離結(jié)構(gòu)鄰近鰭存在。絕緣結(jié)構(gòu)存在于隔離結(jié)構(gòu)上。絕緣層存在于絕緣結(jié)構(gòu)和隔離結(jié)構(gòu)之間，其中，絕緣層和絕緣結(jié)構(gòu)由不同的材料制成。

在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，其中，所述絕緣層和所述隔離結(jié)構(gòu)由不同的材料制成。

在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，其中，所述柵極具有面向所述絕緣結(jié)構(gòu)的端面；以及還包括：至少一個(gè)間隔件，存在于所述柵極的至少一個(gè)側(cè)壁上，同時(shí)留下所述柵極的所述端面未被所述間隔件覆蓋。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，用于制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法包括以下步驟。形成掩模層以覆蓋第一鰭和第二鰭。圖案化掩模層以在第一鰭和第二鰭之間形成間隙。在間隙中形成絕緣結(jié)構(gòu)。在絕緣結(jié)構(gòu)的相對(duì)兩側(cè)處形成第一柵極和第二柵極，其中，第一柵極和第二柵極分別至少部分地存在于第一鰭和第二鰭上。

在上述方法中，還包括：去除所述掩模層；在所述絕緣結(jié)構(gòu)的相對(duì)兩側(cè)處形成第一偽柵極和第二偽柵極，其中，所述第一偽柵極和所述第二偽柵極分別至少部分地存在于所述第一鰭和所述第二鰭上；在所述第一偽柵極和所述第二偽柵極的側(cè)壁上形成間隔件；以及其中，形成所述第一柵極和所述第二柵極包括分別用所述第一柵極和所述第二柵極替換所述第一偽柵極和所述第二偽柵極。

在上述方法中，還包括：去除所述掩模層；在所述絕緣結(jié)構(gòu)的相對(duì)兩側(cè)處形成第一偽柵極和第二偽柵極，其中，所述第一偽柵極和所述第二偽柵極分別至少部分地存在于所述第一鰭和所述第二鰭上；在所述第一偽柵極和所述第二偽柵極的側(cè)壁上形成間隔件；以及其中，形成所述第一柵極和所述第二柵極包括分別用所述第一柵極和所述第二柵極替換所述第一偽柵極和所述第二偽柵極，通過沉積和三層顯微光刻工藝形成所述第一偽柵極和所述第二偽柵極。

在上述方法中，還包括：圖案化所述掩模層以在所述絕緣結(jié)構(gòu)的相對(duì)兩側(cè)處形成第一偽柵極和第二偽柵極，其中，所述第一偽柵極和所述第二偽柵極分別至少部分地存在于所述第一鰭和所述第二鰭上；在所述第一偽柵極和所述第二偽柵極的側(cè)壁上形成間隔件；以及其中，形成所述第一柵極和所述第二柵極包括分別用所述第一柵極和所述第二柵極替換所述第一偽柵極和所述第二偽柵極。

在上述方法中，還包括：圖案化所述掩模層以在所述絕緣結(jié)構(gòu)的相對(duì)兩側(cè)處形成第一偽柵極和第二偽柵極，其中，所述第一偽柵極和所述第二偽柵極分別至少部分地存在于所述第一鰭和所述第二鰭上；在所述第一偽柵極和所述第二偽柵極的側(cè)壁上形成間隔件；以及其中，形成所述第一柵極和所述第二柵極包括分別用所述第一柵極和所述第二柵極替換所述第一偽柵極和所述第二偽柵極，其中，通過三層顯微光刻工藝圖案化所述掩模層。

在上述方法中，還包括：圖案化所述掩模層以在所述絕緣結(jié)構(gòu)的相對(duì)兩側(cè)處形成第一偽柵極和第二偽柵極，其中，所述第一偽柵極和所述第二偽柵極分別至少部分地存在于所述第一鰭和所述第二鰭上；在所述第一偽柵極和所述第二偽柵極的側(cè)壁上形成間隔件；以及其中，形成所述第一柵極和所述第二柵極包括分別用所述第一柵極和所述第二柵極替換所述第一偽柵極和所述第二偽柵極，其中，所述掩模層由多晶硅制成。

在上述方法中，其中，通過三層顯微光刻工藝實(shí)施所述圖案化。

在上述方法中，還包括：在襯底上形成絕緣層；以及其中，所述掩模層和所述絕緣結(jié)構(gòu)至少部分地形成在所述絕緣層上。

在上述方法中，還包括：在襯底上形成絕緣層；以及其中，所述掩模層和所述絕緣結(jié)構(gòu)至少部分地形成在所述絕緣層上，其中，所述絕緣層由氮化硅制成。

在上述方法中，其中，所述絕緣結(jié)構(gòu)由二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、氧化鋁、氧化銅(cuxoyx＝1或2；y＝1、2或3)或mxoy(m＝ni、zn、lamn或la2cu；x＝1或2；y＝1、2或3)制成。

上面概述了若干實(shí)施例的特征，使得本領(lǐng)域技術(shù)人員可以更好地理解本發(fā)明的方面。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(jì)或修改用于實(shí)施與本文所介紹實(shí)施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)勢(shì)的其他工藝和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該意識(shí)到，這種等同構(gòu)造并不背離本發(fā)明的精神和范圍，并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本文中他們可以做出多種變化、替換以及改變。