[发明专利]用于形成鳍式场效应晶体管的方法以及半导体器件

说明书

本公开涉及用于形成鳍式场效应晶体管的方法以及半导体器件。一种方法包括：在半导体区域上方形成虚设栅极电极层，在虚设栅极电极层上方形成掩模条带，以及使用掩模条带作为第一刻蚀掩模来执行第一刻蚀工艺以图案化虚设栅极电极层的较上部分。虚设栅极电极层的较上部分的剩余部分形成虚设栅极电极的较上部。该方法还包括在虚设栅极电极的较上部的侧壁上形成保护层，并在虚设栅极电极层的较下部分上执行第二刻蚀工艺以形成虚设栅极电极的较下部，并且保护层和掩模条带被组合用作第二刻蚀掩模。用替换栅极堆叠替换虚设栅极电极和下面的虚设栅极电介质。

技术领域

本公开一般地涉及用于形成鳍式场效应晶体管的方法以及半导体器件。

背景技术

集成电路(IC)材料和设计的技术进步已经产生了几代IC，其中，每代具有比前几代更小和更复杂的电路。在IC演变过程中，功能密度(例如，每芯片面积的互连器件的数目)通常增加，而几何尺寸减小。这种缩小过程通常通过提高生产效率和降低相关成本来提供益处。

这种缩小也增加了处理和制造IC的复杂性，并且为了实现这些进步，需要IC处理和制造中的类似发展。例如，已经引入了鳍式场效应晶体管 (FinFET)来代替平面晶体管。正在开发FinFET的结构和制造FinFET的方法。

FinFET的形成通常包括形成虚设栅极堆叠，并且利用替换栅极堆叠来替换虚设栅极堆叠。

发明内容

本公开的实施例提供了一种用于形成鳍式场效应晶体管的方法，包括：在半导体区域上方形成虚设栅极电极层；在所述虚设栅极电极层上方形成掩模条带；使用所述掩模条带作为第一刻蚀掩模来执行第一刻蚀工艺以图案化所述虚设栅极电极层的较上部分，其中所述虚设栅极电极层的较上部分的剩余部分形成虚设栅极电极的较上部；在所述虚设栅极电极的较上部的侧壁上形成保护层；在所述虚设栅极电极层的较下部分上执行第二刻蚀工艺以形成所述虚设栅极电极的较下部，其中所述保护层和所述掩模条带被组合用作第二刻蚀掩模；以及用替换栅极堆叠替换所述虚设栅极电极和下面的虚设栅极电介质。

本公开的实施例还提供了一种用于形成鳍式场效应晶体管的方法，包括：形成延伸到半导体衬底中的隔离区域；形成突出高于所述隔离区域的半导体鳍；在所述半导体鳍上形成虚设栅极电介质；在所述虚设栅极电介质上方形成虚设栅极电极层；在所述虚设栅极电极层的较上部分上执行第一刻蚀工艺，其中，所述第一刻蚀工艺在所述虚设栅极电极层的较下部分的顶表面处于所述虚设栅极电极层的顶表面和底表面之间的中间水平处时停止；沉积保护层；移除所述保护层的水平部分，并且所述保护层的垂直部分环绕所述虚设栅极电极层的剩余的较上部分；以及执行第二刻蚀工艺以刻蚀所述虚设栅极电极层的较下部分，其中所述保护层在所述第二刻蚀工艺期间保护所述虚设栅极电极层的剩余的较上部分。

本公开的实施例还提供了一种半导体器件，包括：半导体鳍；所述半导体鳍的顶表面和侧壁上的栅极堆叠；栅极间隔件，包括在所述栅极堆叠的相对侧上的部分；所述栅极间隔件和所述栅极堆叠之间的保护层，其中，所述保护层的底表面高于所述栅极间隔件的底表面；以及所述栅极堆叠的相对侧上的源极区域和漏极区域。

附图说明

在结合附图阅读下面的具体实施方式时，可以从下面的具体实施方式中最佳地理解本公开的各个方面。应当注意，根据行业的标准做法，各种特征不是按比例绘制的。事实上，为了讨论的清楚起见，各种特征的尺寸可能被任意增大或减小。

图1至图12A、12B和12C是根据一些实施例的鳍式场效应晶体管 (FinFET)的形成中的中间阶段的透视图和/或横截面图。

图13示出了根据一些实施例的栅极堆叠的横截面图。

图14A、14B、14C和14D示出了根据一些实施例的栅极堆叠的一些轮廓。

图15A和15B至图21A、21B和21C是根据一些实施例的FinFET的形成中的中间阶段的透视图和横截面图。