本發(fā)明實(shí)施例涉及鰭式場(chǎng)效晶體管器件及其形成方法。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體集成電路(integratedcircuit，ic)產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了快速的成長(zhǎng)。在ic材料和設(shè)計(jì)技術(shù)方面的技術(shù)精進(jìn)使ic有世代的演進(jìn)，相較于前一世代，下一世代的ic體積更小且電路更為復(fù)雜。在集成電路進(jìn)化的過(guò)程中，功能密度(亦即，每芯片面積的互連器件的數(shù)量)不斷地增加，而幾何尺寸(即，可使用制造過(guò)程所產(chǎn)生的最小組件或線)不斷地縮小。這樣的按比例縮小工藝通常通過(guò)提高生產(chǎn)效率以及降低相關(guān)成本來(lái)提供益處。

這種按比例縮小增加了處理和制造ic的復(fù)雜性，并且為了實(shí)現(xiàn)這些進(jìn)步，需要ic處理和制造中的類似發(fā)展。舉例來(lái)說(shuō)，引進(jìn)例如鰭式場(chǎng)效晶體管(fin-typefield-effecttransistor，finfet)的三維晶體管來(lái)替換平面晶體管。盡管現(xiàn)有的鰭式場(chǎng)效晶體管器件及其形成方法對(duì)于它們的預(yù)期目的通常已經(jīng)足夠，然而它們不是在所有方面都令人完全滿意。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，一種鰭式場(chǎng)效晶體管器件包括在第一區(qū)中具有第一鰭及第二鰭且在第二區(qū)中具有第三鰭及第四鰭的襯底，以及分別跨越所述第一鰭至所述第四鰭的第一柵極至第四柵極。所述第一柵極的第一端部側(cè)壁面對(duì)所述第二柵極的第二端部側(cè)壁，且在所述第一端部側(cè)壁與所述第二端部側(cè)壁之間形成有第一開(kāi)口。所述第三柵極的第三端部側(cè)壁面對(duì)所述第四柵極的第四端部側(cè)壁，且在所述第三端部側(cè)壁與所述第四端部側(cè)壁之間形成有第二開(kāi)口。所述第一區(qū)及所述第二區(qū)具有不同的圖案密度，且所述第一開(kāi)口的側(cè)壁與所述襯底之間的夾角不同于所述第二開(kāi)口的側(cè)壁與所述襯底之間的夾角。

附圖說(shuō)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)明實(shí)施例的各個(gè)方面。請(qǐng)注意，根據(jù)產(chǎn)業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)務(wù)，各種特征未按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚地討論，各種特征的關(guān)鍵尺寸(criticaldimension)可以任意地增大或減小。

圖1a至圖1e是根據(jù)一些實(shí)施例的形成鰭式場(chǎng)效晶體管器件的方法的橫截面示意圖。

圖2是根據(jù)一些實(shí)施例的形成鰭式場(chǎng)效晶體管器件的方法的流程圖。

圖3是根據(jù)一些實(shí)施例的鰭式場(chǎng)效晶體管器件的橫截面示意圖。

具體實(shí)施方式

以下公開(kāi)內(nèi)容提供用于實(shí)作所提供主題的不同特征的許多不同的實(shí)施例或?qū)嵗Ｒ韵玛U述構(gòu)件及排列的具體實(shí)例以簡(jiǎn)化本公開(kāi)內(nèi)容。當(dāng)然，這些僅為實(shí)例且不旨在進(jìn)行限制。舉例來(lái)說(shuō)，以下說(shuō)明中將第二特征形成于第一特征“之上”或第一特征“上”可包括其中第二特征及第一特征被形成為直接接觸的實(shí)施例，且也可包括其中第二特征與第一特征之間可形成有附加特征、進(jìn)而使得所述第二特征與所述第一特征可能不直接接觸的實(shí)施例。另外，本公開(kāi)內(nèi)容可能在各種實(shí)例中重復(fù)參考編號(hào)及/或字母。這種重復(fù)是出于簡(jiǎn)潔及清晰的目的，而不是自身表示所論述的各種實(shí)施例及/或配置之間的關(guān)系。

此外，為易于說(shuō)明，本文中可能使用例如“之下(beneath)”、“下面(below)”、“下部的(lower)”、“位于…上(on)”、“位于…之上(over)”、“上覆的(overlying)”、“上方(above)”、“上部的(upper)”等空間相對(duì)性用語(yǔ)來(lái)闡述圖中所示的一個(gè)構(gòu)件或特征與另一(其他)構(gòu)件或特征的關(guān)系。所述空間相對(duì)性用語(yǔ)旨在除圖中所繪示的定向外還囊括器件在使用或操作中的不同定向。設(shè)備可具有其他定向(旋轉(zhuǎn)90度或處于其他定向)，且本文中所用的空間相對(duì)性描述語(yǔ)可同樣相應(yīng)地進(jìn)行解釋。

圖1a至圖1e是根據(jù)一些實(shí)施例的形成鰭式場(chǎng)效晶體管器件的方法的橫截面示意圖。

參照?qǐng)D1a，提供襯底100，在襯底100上具有多個(gè)分開(kāi)的鰭102a至102d。在一些實(shí)施例中，襯底100是例如硅襯底、絕緣體上硅(silicon-on-insulator，soi)襯底、硅鍺襯底(silicongermaniumsubstrate)或由其他合適的半導(dǎo)體材料形成的襯底等半導(dǎo)體襯底。在一些實(shí)施例中，鰭102a至102d在第一方向上延伸。在一些實(shí)施例中，鰭102a至102d及襯底100是由例如硅等相同的材料制成。在替代實(shí)施例中，鰭102a至102d包括與襯底100的材料不同的材料。舉例來(lái)說(shuō)，鰭102a至102d包括硅鍺且襯底100包括硅。在一些實(shí)施例中，如圖1a中所示，鰭102a至102d具有實(shí)質(zhì)上相同的寬度及形狀。在替代實(shí)施例中，基于工藝要求，鰭102a至102d具有不同的寬度及形狀。

襯底100具有彼此相鄰的第一區(qū)10及第二區(qū)20。在一些實(shí)施例中，第一區(qū)10的圖案密度不同于第二區(qū)20的圖案密度。在一些實(shí)施例中，圖案密度指兩個(gè)相鄰的構(gòu)件之間的距離(例如，兩個(gè)相鄰的鰭之間的距離)。在替代實(shí)施例中，圖案密度指間距(pitch)(例如，特征線的寬度加上各特征線之間的中間空間)。在一些實(shí)施例中，第一區(qū)10的圖案密度小于第二區(qū)20的圖案密度。舉例來(lái)說(shuō)，第一區(qū)10是例如輸入/輸出(input/output，i/o)區(qū)等外圍區(qū)(peripheryregion)，且第二區(qū)20是核心區(qū)(coreregion)。

在一些實(shí)施例中，在第一區(qū)10中提供至少一鰭102a及至少一鰭102b，且在第二區(qū)20中提供至少一鰭102c及至少一鰭102d。在一些實(shí)施例中，鰭102a與鰭102b沿第一方向并排地(sidebyside)排列，且鰭102c與鰭102d沿同一方向并排地排列。

仍參照?qǐng)D1a，襯底100上還形成有隔離層104。在一些實(shí)施例中，隔離層104覆蓋鰭102a至102d的下部并暴露出鰭102a至102d的上部。在一些實(shí)施例中，隔離層104是淺溝槽隔離(shallowtrenchisolation，sti)結(jié)構(gòu)。隔離層104包括例如氧化硅等介電材料。鰭102a至102d及隔離層104可利用例如間隙壁雙重圖案化技術(shù)(spacerdoublepatterningtechnique，sdpt)等所屬領(lǐng)域中可用的各種合適的方法來(lái)形成。

之后，視情況，在鰭102a至102d的上部上分別形成界面層(interfaciallayer)106a至106d。在一些實(shí)施例中，界面層106a至106d是通過(guò)熱氧化(thermaloxidation)工藝而形成，且因此僅安置于鰭102a至102d的上部的暴露表面上。在替代實(shí)施例中，界面層106a至106d是通過(guò)沉積工藝而形成，且因此不僅安置于鰭102a至102d的上部的暴露表面上，而且還安置于隔離層104的頂表面上。

參照?qǐng)D1b，在第一區(qū)10中形成跨越鰭102a及102b的虛設(shè)條(dummystrip)108-1，并在第二區(qū)20中形成跨越鰭102c及102d的虛設(shè)條108-2。在一些實(shí)施例中，虛設(shè)條108-1及108-2在不同于(例如，垂直于)鰭102a至102d的第一方向的第二方向上延伸。在一些實(shí)施例中，形成虛設(shè)條108-1及108-2的方法包括：在襯底100上形成虛設(shè)層(圖中未示出)，所述虛設(shè)層覆蓋第一區(qū)10及第二區(qū)20中的鰭102a至102d。在一些實(shí)施例中，所述虛設(shè)層包括例如多晶硅、非晶硅或其組合等含硅的材料。形成所述虛設(shè)層的方法包括執(zhí)行例如物理氣相沉積(physicalvapordeposition，pvd)、化學(xué)氣相沉積(chemicalvapordeposition，cvd)或原子層沉積(atomiclayerdeposition，ald)等合適的工藝。所述虛設(shè)層接著被圖案化或被局部地移除。在一些實(shí)施例中，在所述虛設(shè)層上形成掩模條(圖中未示出)，且利用所述掩模條作為蝕刻掩模來(lái)移除所述虛設(shè)層的一部分。

參照?qǐng)D1c，對(duì)虛設(shè)條108-1及108-2執(zhí)行端部切割工藝(endcutprocess)，以形成穿過(guò)虛設(shè)條108-1的開(kāi)口113-1及穿過(guò)虛設(shè)條108-2的開(kāi)口113-2。在一些實(shí)施例中，所述端部切割工藝包括在襯底100上形成掩模層110，且所述掩模層暴露出虛設(shè)條108-1的一部分及虛設(shè)條108-2的一部分。在一些實(shí)施例中，掩模層110包括感光性材料、介電材料或其組合。在一些實(shí)施例中，通過(guò)光刻(photolithography)工藝來(lái)形成掩模層110。在替代實(shí)施例中，通過(guò)例如旋轉(zhuǎn)涂布(spin-coating)、物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、原子層沉積或其組合等合適的工藝來(lái)形成掩模層110，且在形成掩模層110之后進(jìn)行光刻蝕刻工藝。之后，利用掩模層110作為蝕刻掩模，來(lái)移除虛設(shè)條108-1的暴露出的部分及虛設(shè)條108-2的暴露出的部分。所述移除步驟包括執(zhí)行至少一蝕刻步驟。

在一些實(shí)施例中，在端部切割工藝期間，虛設(shè)條108-1在第一區(qū)10中被劃分成跨越鰭102a的虛設(shè)柵極108a及跨越鰭102b的虛設(shè)柵極108b，且虛設(shè)條108-2在第二區(qū)20中被劃分成跨越鰭102c的虛設(shè)柵極108c及跨越鰭102d的虛設(shè)柵極108d。在一些實(shí)施例中，虛設(shè)柵極108a至108d的延伸方向不同于(例如，垂直于)鰭102a至102d的延伸方向。

在一些實(shí)施例中，虛設(shè)柵極108a及108b以端對(duì)端的方式排列(arrangedendtoend)，虛設(shè)柵極108a的端部側(cè)壁(endsidewall)112a面對(duì)虛設(shè)柵極108b的端部側(cè)壁112b，且在相對(duì)的虛設(shè)柵極108a的端部側(cè)壁112a與虛設(shè)柵極108b的端部側(cè)壁112b之間形成有開(kāi)口113-1。相似地，虛設(shè)柵極108c及108d以端對(duì)端的方式排列，虛設(shè)柵極108c的端部側(cè)壁112c面對(duì)虛設(shè)柵極108d的端部側(cè)壁112d，且在相對(duì)的虛設(shè)柵極108c的端部側(cè)壁112c與虛設(shè)柵極108d的端部側(cè)壁112d之間形成有開(kāi)口113-2。

應(yīng)注意，在端部切割工藝期間，開(kāi)口113-1的側(cè)壁(即，虛設(shè)柵極108a的端部側(cè)壁112a或虛設(shè)柵極108b的端部側(cè)壁112b)與襯底100之間的夾角θ1或θ2不同于開(kāi)口113-2的側(cè)壁(即，虛設(shè)柵極108c的端部側(cè)壁112c或虛設(shè)柵極108d的端部側(cè)壁112d)與襯底100之間的夾角θ3或θ4。在一些實(shí)施例中，對(duì)包括至少一蝕刻步驟的端部切割工藝進(jìn)行微調(diào)以使得夾角θ1或θ2不同于夾角θ3或θ4。

在一些實(shí)施例中，第一區(qū)10的圖案密度小于第二區(qū)20的圖案密度，且?jiàn)A角θ1或θ2大于夾角θ3或θ4。在一些實(shí)施例中，夾角θ1或θ2可為例如但不限于大于90度、大于95度、大于100度、大于105度、大于110度、或前面值中的任意兩個(gè)值之間的任意值或者多于前面值中的任一者的任意范圍。在一些實(shí)施例中，夾角θ3或θ4可為例如但不限于70度、75度、80度、85度、90度、95度、或前面值中的任意兩者之間的任意值。

在一些實(shí)施例中，夾角θ1或θ2大于90度，且?jiàn)A角θ3或θ4介于85度至95度之間。在一些實(shí)施例中，夾角θ1或θ2大于90度，且?jiàn)A角θ3或θ4實(shí)質(zhì)上等于90度。

在一些實(shí)施例中，夾角θ1實(shí)質(zhì)上相同于夾角θ2，且?jiàn)A角θ3實(shí)質(zhì)上相同于夾角θ4。然而，本發(fā)明實(shí)施例并非僅限于此。在替代實(shí)施例中，基于工藝要求，夾角θ1可不同于夾角θ2，且?jiàn)A角θ3可不同于夾角θ4。

從另一觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，第一區(qū)10中的虛設(shè)柵極108a的端部側(cè)壁112a及虛設(shè)柵極108b的端部側(cè)壁112b比第二區(qū)20中的虛設(shè)柵極108c的端部側(cè)壁112c及虛設(shè)柵極108d的端部側(cè)壁112d更傾斜或更歪斜。在一些實(shí)施例中，虛設(shè)柵極108a的端部側(cè)壁112a及虛設(shè)柵極108b的端部側(cè)壁112b相對(duì)于襯底100的表面而傾斜或歪斜，以在互相面對(duì)的端部側(cè)壁112a與端部側(cè)壁112b之間形成具有寬的頂部及窄的底部的開(kāi)口113-1。另外，虛設(shè)柵極108c的端部側(cè)壁112c及虛設(shè)柵極108d的端部側(cè)壁112d實(shí)質(zhì)上垂直于襯底100的表面，以在互相面對(duì)的端部側(cè)壁112c與端部側(cè)壁112d之間形成具有實(shí)質(zhì)上垂直的側(cè)壁的開(kāi)口113-2。具體來(lái)說(shuō)，開(kāi)口113-1的頂部尺寸或頂部關(guān)鍵尺寸(criticaldimension)tcd1大于開(kāi)口113-1的底部尺寸或底部關(guān)鍵尺寸bcd1，且開(kāi)口113-2的頂部尺寸或頂部關(guān)鍵尺寸tcd2實(shí)質(zhì)上等于開(kāi)口113-2的底部尺寸或底部關(guān)鍵尺寸bcd2。

在一些實(shí)施例中，開(kāi)口113-1的尺寸是開(kāi)口113-2的尺寸的至少兩倍。在一些實(shí)施例中，開(kāi)口113-1的頂部尺寸或頂部關(guān)鍵尺寸tcd1是開(kāi)口113-2的頂部尺寸或頂部關(guān)鍵尺寸tcd2的至少兩倍。

在一些實(shí)施例中，開(kāi)口113-2的高寬比(aspectratio)大于開(kāi)口113-1的高寬比。在本文中，開(kāi)口的高寬比被定義為最長(zhǎng)側(cè)對(duì)最短側(cè)的比率。舉例來(lái)說(shuō)，開(kāi)口的高寬比被定義為高度對(duì)寬度的比率。在一些實(shí)施例中，開(kāi)口113-2的高寬比大于約3、大于約10、大于15或甚至大于約20。

在一些實(shí)施例中，從虛設(shè)柵極108a的端部側(cè)壁112a至鰭102a的側(cè)壁的距離d1(例如，最短的距離)是從虛設(shè)柵極108c的端部側(cè)壁112c至鰭102c的側(cè)壁的距離d3的至少兩倍。在一些實(shí)施例中，從虛設(shè)柵極108b的端部側(cè)壁112b至鰭102b的側(cè)壁的距離d2是從虛設(shè)柵極108d的端部側(cè)壁112d至鰭102d的側(cè)壁的距離d4的至少兩倍。

在一些實(shí)施例中，距離d1與距離d2實(shí)質(zhì)上相同，且距離d3與距離d4實(shí)質(zhì)上相同。然而，本發(fā)明實(shí)施例并非僅限于此。在替代實(shí)施例中，基于工藝要求，距離d1可不同于距離d2，且距離d3可不同于距離d4。

在一些實(shí)施例中，在形成虛設(shè)條108-1及108-2之后且在端部切割工藝之前，在虛設(shè)條108-1及108-2中的每一者的相對(duì)的側(cè)壁上形成間隙壁(未在橫截面中示出)。所述間隙壁包括含氮的介電材料、含碳的介電材料或二者，且所述間隙壁具有小于約10或甚至小于約5的介電常數(shù)。在一些實(shí)施例中，所述間隙壁包括sin、sicn、siocn、sior(其中r是例如ch3、c2h5或c3h7等烷基(alkylgroup))、sic、sioc、sion或其組合等。在一些實(shí)施例中，形成所述間隙壁的方法包括在襯底100上形成間隙壁材料層，且通過(guò)各向異性蝕刻工藝來(lái)局部地移除所述間隙壁材料。

在一些實(shí)施例中，在端部切割工藝之后，在虛設(shè)柵極108a至108d中的每一者的兩側(cè)形成兩個(gè)應(yīng)變層(strainedlayer)(未在橫截面中示出)。在一些實(shí)施例中，對(duì)于p型鰭式場(chǎng)效晶體管器件，應(yīng)變層包括硅鍺(sige)。在替代實(shí)施例中，對(duì)于n型鰭式場(chǎng)效晶體管器件，應(yīng)變層包括碳化硅(sic)、磷化硅(sip)、sicp或sic/sip多層式結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，視情況，應(yīng)變層可根據(jù)需要植入有p型摻雜劑或n型摻雜劑。在一些實(shí)施例中，形成應(yīng)變層的方法包括在鰭102a至102d中形成凹陷，且從所述凹陷生長(zhǎng)外延層。

參照?qǐng)D1d，在開(kāi)口113-1及113-2中形成介電層114。在一些實(shí)施例中，在形成應(yīng)變層之后形成介電層114。在一些實(shí)施例中，介電層114形成為圍繞虛設(shè)柵極108a至108d，且介電層114填滿開(kāi)口113-1及113-2。介電層114包括例如氮化硅等氮化物、例如氧化硅等氧化物、磷硅酸鹽玻璃(phosphosilicateglass，psg)、硼硅酸鹽玻璃(borosilicateglass，bsg)、摻雜硼的磷硅酸鹽玻璃(boron-dopedphosphosilicateglass，bpsg)或其組合等，且介電層114是通過(guò)例如旋轉(zhuǎn)涂布、化學(xué)氣相沉積(cvd)、流動(dòng)式化學(xué)氣相沉積、等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積(plasma-enhancedcvd，pecvd)、原子層沉積(ald)或其組合等合適的沉積技術(shù)而形成。在一些實(shí)施例中，介電層114可被填充直至介電層114的頂表面高于虛設(shè)柵極108a至108d的頂表面為止。接著執(zhí)行例如化學(xué)機(jī)械拋光(chemicalmechanicalpolish，cmp)等平坦化步驟來(lái)移除過(guò)量的介電層114。在一些實(shí)施例中，使用虛設(shè)柵極108a至108d作為拋光終止層，以使得介電層114的頂表面與虛設(shè)柵極108a至108d的頂表面實(shí)質(zhì)上齊平。

在一些實(shí)施例中，虛設(shè)柵極108a及108b的互相面對(duì)的端部與介電層114實(shí)體接觸(physicalcontact)，且虛設(shè)柵極108c及108d的互相面對(duì)的端部與介電層114實(shí)體接觸。

在一些實(shí)施例中，開(kāi)口113-1及113-2中的介電層114是無(wú)空隙介電材料。在替代實(shí)施例中，開(kāi)口113-1及113-2中的至少一者中的介電層114中可具有空隙。

參照?qǐng)D1e，以柵極120a至120d來(lái)替換虛設(shè)柵極108a至108d。在一些實(shí)施例中，移除虛設(shè)柵極108a至108d以在介電層114中形成溝槽。在一些實(shí)施例中，移除步驟包括利用界面層106a至106d作為蝕刻終止層的合適的蝕刻工藝。之后，在溝槽中形成柵極120a至120d(或稱為“替換柵極”)。在一些實(shí)施例中，柵極120a包括形成于對(duì)應(yīng)溝槽的側(cè)壁及底部上及形成于鰭102a的頂部及側(cè)壁上的柵介電層116a以及填充其余溝槽的金屬層118a。柵極120b包括形成于對(duì)應(yīng)溝槽的側(cè)壁及底部上及形成于鰭102b的頂部及側(cè)壁上的柵介電層116b以及填充其余溝槽的金屬層118b。柵極120c包括形成于對(duì)應(yīng)溝槽的側(cè)壁及底部上及形成于鰭102c的頂部及側(cè)壁上的柵介電層116c以及填充其余溝槽的金屬層118c。柵極120d包括形成于對(duì)應(yīng)溝槽的側(cè)壁及底部上及形成于鰭102d的頂部及側(cè)壁上的柵介電層116d以及填充其余溝槽的金屬層118d。

在圖1e所示的步驟中，以柵極120a至120d來(lái)替換虛設(shè)柵極108a至108d，因此，虛設(shè)柵極108a至108d的端部側(cè)壁112a至112d可被視作柵極120a至120d的端部側(cè)壁112a至112d。

在一些實(shí)施例中，柵介電層116a至116d中的每一者與介電層114實(shí)體接觸。在替代實(shí)施例中，在端部切割工藝之后才形成間隙壁的情況下，柵介電層116a至116d中的每一者不與介電層114實(shí)體接觸。在一些實(shí)施例中，柵介電層116a至116d包括氧化硅、氮氧化硅、具有大于7的介電常數(shù)的介電材料(在本說(shuō)明通篇中被稱為“高k材料”)、或其組合。在一些實(shí)施例中，高k材料包括例如hfo、lao、alo、zro、tio、ta2o5、y2o3、sto、bto、bazro、hfzro、hflao、hftao、hftio或其組合等金屬氧化物或合適的材料。在替代實(shí)施例中，視情況，高k材料可包括例如hfsio、lasio、alsio或其組合等硅酸鹽(silicate)或合適的材料。形成柵介電層116a至116d的方法包括執(zhí)行分子束沉積(molecular-beamdeposition，mbd)、化學(xué)氣相沉積、原子層沉積、物理氣相沉積等。

在一些實(shí)施例中，金屬層118a至118d中的每一者均包括功函數(shù)(workfunction)金屬層及位于所述功函數(shù)金屬層上的填充金屬層(fillmetallayer)。所述功函數(shù)金屬層是n型功函數(shù)金屬層或p型功函數(shù)金屬層。在一些實(shí)施例中，n型功函數(shù)金屬層包括tial、tialn、或tacn、導(dǎo)電性金屬氧化物、及/或合適的材料。在替代實(shí)施例中，p型功函數(shù)金屬層包括tin、wn、tan、導(dǎo)電性金屬氧化物、及/或合適的材料。填充金屬層包括銅、鋁、鎢、或合適的材料。在一些實(shí)施例中，金屬層118a至118d中的每一者可還包括襯層(linerlayer)、界面層(interfacelayer)、晶種層、粘著層、阻障層或其組合等。由此完成本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場(chǎng)效晶體管器件1的制作。

可參照?qǐng)D2所示的流程圖對(duì)圖1a至圖1e中的上述工藝步驟進(jìn)行簡(jiǎn)潔的說(shuō)明。

在步驟200中，如圖1a中所示，提供襯底100，襯底100在第一區(qū)10中具有至少一第一鰭(例如，鰭102a)及至少一第二鰭(例如，鰭102b)，且在第二區(qū)20中具有至少一第三鰭(例如，鰭102c)及至少一第四鰭(例如，鰭102d)。

在步驟202中，如圖1b中所示，在第一區(qū)10中形成跨越所述至少一第一鰭(例如，鰭102a)及所述至少一第二鰭(例如，鰭102b)的第一虛設(shè)條(例如，虛設(shè)條108-1)，并在第二區(qū)20中形成跨越所述至少一第三鰭(例如，鰭102c)及所述至少一第四鰭(例如，鰭102d)的第二虛設(shè)條(例如，虛設(shè)條108-2)。

在步驟204中，如圖1c中所示，對(duì)第一虛設(shè)條及第二虛設(shè)條(例如，虛設(shè)條108-1及108-2)執(zhí)行端部切割工藝，以形成穿過(guò)第一虛設(shè)條(例如，虛設(shè)條108-1)的第一開(kāi)口(例如，開(kāi)口113-1)及位于所述第一開(kāi)口(例如，開(kāi)口113-1)兩側(cè)的第一虛設(shè)柵極及第二虛設(shè)柵極(例如，虛設(shè)柵極108a及108b)，且形成穿過(guò)第二虛設(shè)條(例如，虛設(shè)條108-2)的第二開(kāi)口(例如，開(kāi)口113-2)及位于所述第二開(kāi)口(例如，開(kāi)口113-2)兩側(cè)的第三虛設(shè)柵極及第四虛設(shè)柵極(例如，虛設(shè)柵極108c及108d)。應(yīng)注意，在所述端部切割工藝期間，第一開(kāi)口及第二開(kāi)口(例如，開(kāi)口113-1及113-2)形成有不同的輪廓。具體來(lái)說(shuō)，第一開(kāi)口(例如，開(kāi)口113-1)的側(cè)壁與襯底100之間的夾角θ1或θ2不同于第二開(kāi)口(例如，開(kāi)口113-2)的側(cè)壁與襯底100之間的夾角θ3或θ4。

在步驟206中，如圖1d中所示，在第一開(kāi)口及第二開(kāi)口(例如，開(kāi)口113-1及113-2)中形成介電層114。

在步驟208中，如圖1e中所示，以第一柵極至第四柵極(例如，柵極120a至120d)來(lái)替換第一虛設(shè)柵極至第四虛設(shè)柵極(例如，虛設(shè)柵極108a至108d)。因此，利用所述工藝步驟而制作完成本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場(chǎng)效晶體管器件。然而，在制作鰭式場(chǎng)效晶體管器件的以上步驟中，本發(fā)明實(shí)施例并未限制增添一或多個(gè)附加步驟。

在一些實(shí)施例中，如圖1e中所示，鰭式場(chǎng)效晶體管器件包括在第一區(qū)10中具有鰭102a及102b且在第二區(qū)20中具有鰭102c及102d的襯底100、分別跨越鰭102a至102d的柵極120a至120d以及介電層114。柵極120a的端部側(cè)壁112a面對(duì)柵極120b的端部側(cè)壁112b，且在端部側(cè)壁112a與端部側(cè)壁112b之間形成有開(kāi)口113-1。柵極120c的端部側(cè)壁112c面對(duì)柵極120d的端部側(cè)壁112d，且在端部側(cè)壁112c與端部側(cè)壁112d之間形成有開(kāi)口113-2。介電層114位于開(kāi)口113-1及113-2中。

在一些實(shí)施例中，第一區(qū)10的圖案密度不同于第二區(qū)20的圖案密度，且開(kāi)口113-2的側(cè)壁與襯底100之間的夾角θ1或θ2不同于開(kāi)口113-2的側(cè)壁與襯底100之間的θ3或θ4。

在一些實(shí)施例中，第一區(qū)10是外圍區(qū)且第二區(qū)20是核心區(qū)，因此，第一區(qū)10的圖案密度小于第二區(qū)20的圖案密度。在這種情形中，夾角θ1或θ2大于夾角θ3或θ4。舉例來(lái)說(shuō)，夾角θ1或θ2大于90度、且?jiàn)A角θ3或θ4介于85度至95之間。具體來(lái)說(shuō)，開(kāi)口113-1的頂部關(guān)鍵尺寸tcd1大于開(kāi)口113-1的底部關(guān)鍵尺寸bcd1，且開(kāi)口113-2的頂部關(guān)鍵尺寸tcd2實(shí)質(zhì)上等于開(kāi)口113-2的底部關(guān)鍵尺寸bcd2。在一些實(shí)施例中，開(kāi)口113-2的高寬比大于開(kāi)口113-1的高寬比。

在一些實(shí)施例中，從柵極120a的端部側(cè)壁112a至鰭102a的側(cè)壁的距離d1是從柵極120c的端部側(cè)壁112c至鰭102c的側(cè)壁的距離d3的至少兩倍，且從柵極120b的端部側(cè)壁112b至鰭102b的側(cè)壁的距離d2是從柵極120d的端部側(cè)壁112d至鰭102d的側(cè)壁之間的距離d4的至少兩倍。

在圖1e所示的實(shí)施例中，圖案密集區(qū)(pattern-denseregion)(例如，第二區(qū)20)中的開(kāi)口113-2具有實(shí)質(zhì)上垂直的側(cè)壁而圖案稀疏區(qū)(pattern-sparseregion)(例如，第一區(qū)10)中的開(kāi)口113-1具有歪斜的側(cè)壁，其是出于說(shuō)明目的，且不應(yīng)視作對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行限制。在替代實(shí)施例中，如圖3中的鰭式場(chǎng)效晶體管器件2中所示，圖案密集區(qū)(例如，第二區(qū)20)中的開(kāi)口213-2可具有略微傾斜的側(cè)壁，只要從柵極120c/120d的端部側(cè)壁112c/112d至相鄰的鰭102c/102d的側(cè)壁的距離d3/d4足夠?qū)捯允箹艠O120c/120d能夠被填充，且在柵極線的端部處不會(huì)發(fā)生高k層及/或功函數(shù)金屬層的合并現(xiàn)象即可。在這種情形中，圖案稀疏區(qū)(例如，第二區(qū)10)中的開(kāi)口213-1具有比圖案密集區(qū)(例如，第二區(qū)20)中的開(kāi)口213-2的側(cè)壁更傾斜的側(cè)壁。

以上實(shí)施例中，界面層、柵介電層、金屬層及介電層中的每一者均為單層式，其是出于說(shuō)明目的，且不應(yīng)視作對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行限制。在一些實(shí)施例中，根據(jù)需要，這些所闡述的構(gòu)件中的至少一者可為多層結(jié)構(gòu)。

在上述實(shí)施例中，實(shí)作“后柵極(gatelast)”工藝以形成鰭式場(chǎng)效晶體管器件。然而，可利用與本文中所述者相似的工藝來(lái)應(yīng)用例如“先柵極(gatefirst)”工藝等另一工藝或另一類型的器件(例如，平面器件)。本文中所公開(kāi)的方法可易于與互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(complementarymetaloxidesemiconductor，cmos)工藝整合于一起，且不要求進(jìn)行附加的復(fù)雜步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)所期望的結(jié)果。應(yīng)理解，本文中所公開(kāi)的實(shí)施例提供不同的優(yōu)點(diǎn)，且對(duì)于所有實(shí)施例來(lái)說(shuō)未必要求實(shí)現(xiàn)特定優(yōu)點(diǎn)。

基于上述，在一些實(shí)施例中，在線端部切割工藝(lineendcutprocess)期間，分別位于外圍區(qū)及核心區(qū)中的開(kāi)口形成有不同的輪廓。通過(guò)這種方式，器件良率得到提高且可靠性/泄漏裕度(reliability/leakagewindow)得到增大。具體來(lái)說(shuō)，外圍區(qū)中夾于端對(duì)端的柵極之間的開(kāi)口被設(shè)置有傾斜的側(cè)壁，以改良后續(xù)介電材料的填充性質(zhì)。在另一方面，核心區(qū)中夾于端對(duì)端的柵極之間的開(kāi)口被設(shè)置有實(shí)質(zhì)上垂直的側(cè)壁，以在線端部處提供用于填充高k層及/或功函數(shù)金屬層的足夠的裕度，因而實(shí)現(xiàn)器件的均勻的電效能及更好的可靠性。因此，晶片允收測(cè)試(waferacceptancetest，wat)結(jié)果及器件的均勻性效能可得到改善。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，鰭式場(chǎng)效晶體管器件包括在第一區(qū)中具有至少一第一鰭及至少一第二鰭且在第二區(qū)中具有至少一第三鰭及至少一第四鰭的襯底，以及分別跨越所述第一鰭至所述第四鰭的第一柵極至第四柵極。所述第一柵極的第一端部側(cè)壁面對(duì)所述第二柵極的第二端部側(cè)壁，且在所述第一柵極的所述第一端部側(cè)壁與所述第二柵極的所述第二端部側(cè)壁之間形成有第一開(kāi)口。所述第三柵極的第三端部側(cè)壁面對(duì)所述第四柵極的第四端部側(cè)壁，且在所述第三柵極的所述第三端部側(cè)壁與所述第四柵極的所述第四端部側(cè)壁之間形成有第二開(kāi)口。另外，所述第一區(qū)的圖案密度不同于所述第二區(qū)的圖案密度，且所述第一開(kāi)口的側(cè)壁與所述襯底之間的夾角不同于所述第二開(kāi)口的側(cè)壁與所述襯底之間的夾角。

在上述鰭式場(chǎng)效晶體管器件中，還包括位于所述第一開(kāi)口及所述第二開(kāi)口中的介電層。

在上述鰭式場(chǎng)效晶體管器件中，所述第一區(qū)的所述圖案密度小于所述第二區(qū)的所述圖案密度，且所述第一開(kāi)口的所述側(cè)壁與所述襯底之間的夾角大于所述第二開(kāi)口的所述側(cè)壁與所述襯底之間的夾角。

在上述鰭式場(chǎng)效晶體管器件中，所述第一開(kāi)口的所述側(cè)壁與所述襯底之間的所述夾角大于90度，且所述第二開(kāi)口的所述側(cè)壁與所述襯底之間的所述夾角介于85度至95度之間。

在上述鰭式場(chǎng)效晶體管器件中，所述第一區(qū)是外圍區(qū)，且所述第二區(qū)是核心區(qū)。

在上述鰭式場(chǎng)效晶體管器件中，所述第一開(kāi)口的頂部尺寸是所述第二開(kāi)口的頂部尺寸的至少兩倍。

在上述鰭式場(chǎng)效晶體管器件中，所述第二開(kāi)口的高寬比大于所述第一開(kāi)口的高寬比。

根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例，鰭式場(chǎng)效晶體管器件包括在第一區(qū)中具有至少一第一鰭及至少一第二鰭且在第二區(qū)中具有至少一第三鰭及至少一第四鰭的襯底，且第一柵極至第四柵極分別跨越所述第一鰭至所述第四鰭。所述第一柵極的第一端部側(cè)壁面對(duì)所述第二柵極的第二端部側(cè)壁，且在所述第一柵極的所述第一端部側(cè)壁與所述第二柵極的所述第二端部側(cè)壁之間形成有第一開(kāi)口。所述第三柵極的第三端部側(cè)壁面對(duì)所述第四柵極的第四端部側(cè)壁，且在所述第三柵極的所述第三端部側(cè)壁與所述第四柵極的所述第四端部側(cè)壁之間形成有第二開(kāi)口。另外，從所述第一柵極的所述第一端部側(cè)壁至所述至少一第一鰭的側(cè)壁的距離是從所述第三柵極的所述第三端部側(cè)壁至所述至少一第三鰭的側(cè)壁的距離的至少兩倍，且所述第一開(kāi)口的頂部尺寸大于所述第一開(kāi)口的底部尺寸。

在上述鰭式場(chǎng)效晶體管器件中，還包括位于所述第一開(kāi)口及所述第二開(kāi)口中的介電層。

在上述鰭式場(chǎng)效晶體管器件中，從所述第二柵極的所述第二端部側(cè)壁至所述至少一第二鰭的側(cè)壁的距離是從所述第四柵極的所述第四端部側(cè)壁至所述至少一第四鰭的側(cè)壁的距離的至少兩倍。

在上述鰭式場(chǎng)效晶體管器件中，所述第一開(kāi)口的側(cè)壁與所述襯底之間的夾角大于所述第二開(kāi)口的側(cè)壁與所述襯底之間的夾角。

在上述鰭式場(chǎng)效晶體管器件中，所述第一區(qū)是外圍區(qū)，且所述第二區(qū)是核心區(qū)。

在上述鰭式場(chǎng)效晶體管器件中，所述第一開(kāi)口的所述頂部尺寸是所述第二開(kāi)口的頂部尺寸的至少兩倍。

在上述鰭式場(chǎng)效晶體管器件中，所述第二開(kāi)口的高寬比大于所述第一開(kāi)口的高寬比。

根據(jù)本發(fā)明的又一些替代實(shí)施例，形成鰭式場(chǎng)效晶體管器件的方法包括至少以下步驟。提供一種在第一區(qū)中具有至少一第一鰭及至少一第二鰭且在第二區(qū)中具有至少一第三鰭及至少一第四鰭的襯底。形成在所述第一區(qū)中跨越所述至少一第一鰭及所述至少一第二鰭的第一虛設(shè)條，并形成在所述第二區(qū)中跨越所述至少一第三鰭及所述至少一第四鰭的第二虛設(shè)條。對(duì)所述第一虛設(shè)條及所述第二虛設(shè)條執(zhí)行端部切割工藝，以形成穿過(guò)所述第一虛設(shè)條的第一開(kāi)口及穿過(guò)所述第二虛設(shè)條的第二開(kāi)口，其中所述第一開(kāi)口的側(cè)壁與所述襯底之間的夾角不同于所述第二開(kāi)口的側(cè)壁與所述襯底之間的夾角。在所述第一開(kāi)口及所述第二開(kāi)口中形成介電層。

在上述方法中，所述端部切割工藝包括：在所述襯底上形成掩模層，其中所述掩模層暴露出所述第一虛設(shè)條的一部分及所述第二虛設(shè)條的一部分；以及利用所述掩模層作為蝕刻掩模，來(lái)移除所述第一虛設(shè)條的暴露出的所述部分及所述第二虛設(shè)條的暴露出的所述部分。

在上述方法中，所述第一區(qū)的圖案密度小于所述第二區(qū)的圖案密度，且所述第一開(kāi)口的所述側(cè)壁與所述襯底之間的所述夾角大于所述第二開(kāi)口的所述側(cè)壁與所述襯底之間的所述夾角。

在上述方法中，所述第一開(kāi)口的所述側(cè)壁與所述襯底之間的所述夾角大于90度，且所述第二開(kāi)口的所述側(cè)壁與所述襯底之間的所述夾角介于85度至95度之間。

在上述方法中，在所述端部切割工藝期間，所述第一虛設(shè)條被劃分成跨越所述至少一第一鰭的第一虛設(shè)柵極及跨越所述至少一第二鰭的第二虛設(shè)柵極，其中所述第一虛設(shè)柵極的第一端部側(cè)壁面對(duì)所述第二虛設(shè)柵極的第二端部側(cè)壁；且所述第二虛設(shè)條被劃分成跨越所述至少一第三鰭的第三虛設(shè)柵極及跨越所述至少一第四鰭的第四虛設(shè)柵極，其中所述第三虛設(shè)柵極的第三端部側(cè)壁面對(duì)所述第四虛設(shè)柵極的第四端部側(cè)壁。

在上述方法中，還包括以第一柵極至第四柵極替換所述第一虛設(shè)柵極至所述第四虛設(shè)柵極。

以上概述了若干實(shí)施例的特征，以使所屬領(lǐng)域中的技術(shù)人員可更好地理解本發(fā)明的各個(gè)方面。所屬領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)知，他們可容易地使用本發(fā)明作為設(shè)計(jì)或修改其他工藝及結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)來(lái)施行與本文中所介紹的實(shí)施例相同的目的及/或?qū)崿F(xiàn)與本文中所介紹的實(shí)施例相同的優(yōu)點(diǎn)。所屬領(lǐng)域中的技術(shù)人員還應(yīng)認(rèn)識(shí)到，這些等效構(gòu)造并不背離本發(fā)明的精神及范圍，而且他們可在不背離本發(fā)明的精神及范圍的條件下對(duì)其作出各種改變、代替、及變更。