[发明专利]具有栅极隔离层的半导体器件及其制造方法

说明书

提供了一种半导体器件。半导体器件包括从衬底突出的沟道区。半导体器件包括沟道区上的栅极线。此外，半导体器件包括位于栅极线的第一部分和栅极线的第二部分之间的栅极隔离层。栅极隔离层与栅极线接触并且包括在栅极隔离层中的间隙。还提供了制造半导体器件的相关方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年6月12日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2018-0067407的权益，该公开的全部内容通过引用方式整体并入本文。

技术领域

本公开涉及半导体器件及其制造方法。

背景技术

随着半导体器件的集成密度的增加，已经开发出具有三维(3D)结构的鳍式场效应晶体管(FinFET)(可取代二维(2D)晶体管)以克服相关技术的FET的限制。此外，为了保护易受后续退火工艺影响的栅极绝缘层，最近已经使用形成虚设栅极并且然后形成栅极的替换金属栅极(RMG)工艺。构造为分隔栅极线的栅极隔离层可以设置在FinFET中。随着半导体器件的缩小以实现高集成，由于栅极隔离层导致的电容可能不期望地增加。

发明内容

本发明构思的示例实施例旨在提供包括使用替换金属栅极(RMG)工艺形成的栅极线的半导体器件，其中栅极隔离层包括气隙以减小电容。

另外，本发明构思的示例实施例旨在提供半导体器件，其中栅极隔离层的中间临界尺寸(MCD)大于其顶部临界尺寸(TCD)。

此外，本发明构思的示例实施例旨在提供一种制造半导体器件的方法，其中栅极隔离层包括气隙。

根据示例实施例，一种半导体器件可以包括从衬底突出并且在第一方向上延伸的第一沟道区和第二沟道区。半导体器件可以包括第一沟道区上的第一栅极。半导体器件可以包括位于第二沟道区上的第二栅极。第一栅极和第二栅极可以在与第一方向交叉的第二方向上延伸，并且可以在第二方向上彼此间隔开。半导体器件可以包括位于第一栅极和第一沟道区之间的第一栅极绝缘层。半导体器件可以包括在第二栅极和第二沟道区之间的第二栅极绝缘层。此外，半导体器件可以包括位于第一栅极和第二栅极之间的栅极隔离层。栅极隔离层可以与第一栅极和第二栅极接触，并且可以包括在栅极隔离层中的间隙。栅极隔离层在第二方向上的第一宽度可以大于栅极隔离层在第二方向上的第二宽度。栅极隔离层在第二方向上的第三宽度可以小于栅极隔离层的第一宽度。在垂直于第一方向和第二方向的第三方向上，第一宽度可以位于第二宽度和第三宽度之间。

根据示例实施例，一种半导体器件可以包括衬底，该衬底包括从衬底突出的沟道区。半导体器件可以包括在沟道区的第一侧表面和第二侧表面上的栅极线。半导体器件可以包括在栅极线的第一侧表面和第二侧表面上的栅极隔垫物(spacer)。此外，半导体器件可以包括在栅极切口(cut)区中的栅极隔离层，该栅极隔离层将栅极线的第一部分与栅极线的第二部分隔开。栅极隔离层可以与栅极线接触并且可以包括在栅极隔离层中的间隙。间隙的第一宽度可以大于间隙的第二宽度。间隙的第三宽度可以比第一宽度窄。第一宽度可以位于第二宽度和第三宽度之间。

根据示例实施例，一种半导体器件可以包括衬底，该衬底包括从衬底突出并且在第一方向上延伸的沟道区。半导体器件可以包括在沟道区上并且在与第一方向交叉的第二方向上延伸的第一栅极线和第二栅极线。第一栅极线可以在第一方向上与第二栅极线间隔开。半导体器件可以包括位于第一栅极线的第一侧表面和第二侧表面上的栅极隔垫物。半导体器件可以包括位于第一栅极线和栅极隔垫物之间的栅极绝缘层。半导体器件可以包括在第一方向上位于第一栅极线和第二栅极线之间的栅极切口区中的栅极隔离层。此外，半导体器件可以包括栅极隔离层中的间隙。栅极切口区可以分隔第一栅极线、分隔栅极绝缘层以及分隔栅极隔垫物。栅极隔离层可以与第一栅极线接触。栅极隔离层的第一宽度可以大于栅极隔离层的第二宽度和第三宽度，并且位于栅极隔离层的第二宽度和第三宽度之间。