[发明专利]鳍端部栅极结构及其形成方法

说明书

本公开涉及鳍端部栅极结构及其形成方法。一种方法包括：在突出鳍的第一部分和第二部分上同时形成第一虚设栅极堆叠和第二虚设栅极堆叠；同时去除第一虚设栅极堆叠的第一栅极电极和第二虚设栅极堆叠的第二栅极电极，以分别形成第一沟槽和第二沟槽；形成蚀刻掩模，其中，蚀刻掩模填充第一沟槽和第二沟槽；图案化蚀刻掩模以从第一沟槽去除蚀刻掩模；去除第一虚设栅极堆叠的第一虚设栅极电介质，其中，蚀刻掩模保护第一虚设栅极堆叠的第二栅极电介质不被去除；以及分别在第一沟槽和第二沟槽中形成第一替换栅极堆叠和第二替换栅极堆叠。

技术领域

本公开总体涉及鳍端部栅极结构及其形成方法。

背景技术

金属氧化物半导体(MOS)器件是集成电路中的基本构建元件。MOS 器件可以具有由掺杂有p型杂质或n型杂质的多晶硅形成的栅极电极，该 p型杂质或n型杂质是使用诸如离子注入或热扩散之类的掺杂工艺来掺杂的。可以将栅极电极的功函数调整为硅的带边缘(band-edge)。对于n型金属氧化物半导体(NMOS)器件，可以将功函数调整为接近硅的导带(conduction band)。对于P型金属氧化物半导体(PMOS)器件，可以将功函数调整为接近硅的价带(valence band)。可以通过选择适当的杂质来调节多晶硅栅极电极的功函数。

具有多晶硅栅极电极的MOS器件表现出载流子耗尽效应，这也被称为多晶硅耗尽效应。当所施加的电场从靠近栅极电介质的栅极区域清除载流子时发生多晶硅耗尽效应，形成耗尽层。在n掺杂多晶硅层中，耗尽层包括电离的非移动供体位点，其中，在p掺杂多晶硅层中，耗尽层包括电离的非移动受体点。耗尽效应导致有效栅极电介质厚度增加，使得更难在半导体表面上形成反型层。

可以通过形成金属栅极电极来解决多晶硅耗尽问题，其中，在NMOS 器件和PMOS器件中使用的金属栅极也可以具有带边缘功函数。因此，所得到的金属栅极包括多个层以满足NMOS器件和PMOS器件的要求。

金属栅极的形成通常涉及形成虚设栅极堆叠、去除虚设栅极堆叠以形成沟槽、形成包括延伸到沟槽中的金属栅极的替换栅极堆叠、以及然后执行化学机械抛光(CMP)工艺以去除金属栅极的多余部分。

发明内容

根据本公开的第一方面，提供了一种方法，包括：在第一突出鳍上沉积堆叠层；图案化所述堆叠层以形成下列项：第一栅极堆叠，包括：第一栅极电介质，在所述第一突出鳍的中间部分上；以及第一栅极电极，在所述第一栅极电介质上；以及第二栅极堆叠，包括：第二栅极电介质，在所述第一突出鳍的端部部分上；以及第二栅极电极，在所述第二栅极电介质上；去除所述第一栅极电极和所述第二栅极电极以分别露出所述第一栅极电介质和所述第二栅极电介质；去除所述第一栅极电介质，其中，所述第二栅极电介质在所述第一栅极电介质被去除之后保留；在所述第一突出鳍的所述中间部分上形成替换栅极电介质；以及分别在所述替换栅极电介质和所述第二栅极电介质上形成第一替换栅极电极和第二替换栅极电极。

根据本公开的第二方面，提供了一种方法，包括：在突出鳍的第一部分和第二部分上同时形成第一虚设栅极堆叠和第二虚设栅极堆叠；同时去除所述第一虚设栅极堆叠的第一栅极电极和所述第二虚设栅极堆叠的第二栅极电极，以分别形成第一沟槽和第二沟槽；形成蚀刻掩模，其中，所述蚀刻掩模填充所述第一沟槽和所述第二沟槽；图案化所述蚀刻掩模以从所述第一沟槽去除所述蚀刻掩模；去除所述第一虚设栅极堆叠的第一虚设栅极电介质，其中，所述蚀刻掩模保护所述第一虚设栅极堆叠的第二栅极电介质不被去除；以及分别在所述第一沟槽和所述第二沟槽中形成第一替换栅极堆叠和第二替换栅极堆叠。