半導(dǎo)體器件及其制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供半導(dǎo)體器件及其制造方法。該半導(dǎo)體器件包括：場(chǎng)絕緣層，形成在襯底中；層間電介質(zhì)層，形成在場(chǎng)絕緣層上并包括暴露場(chǎng)絕緣層的至少一部分的溝槽；沉積絕緣層，形成在溝槽中以設(shè)置在場(chǎng)絕緣層上；柵極絕緣層，形成在溝槽中以設(shè)置在沉積絕緣層上；以及金屬柵極，形成在溝槽中且在柵極絕緣層上。
【專(zhuān)利說(shuō)明】半導(dǎo)體器件及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明構(gòu)思的示范性實(shí)施方式涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著金屬氧化物半導(dǎo)體（M0S)晶體管的特征尺寸減小，柵極的長(zhǎng)度和形成在其下 面的溝道的長(zhǎng)度也逐漸減小。因此，正在進(jìn)行各種研究以增大柵極與溝道之間的電容并改 善M0S晶體管的操作特性。
[0003] 隨著主要用作柵極絕緣膜的硅氧化物膜的厚度逐漸減小，硅氧化物膜會(huì)在其電性 能上受到物理的限制。因此，為了替換傳統(tǒng)的硅氧化物膜，正在積極地進(jìn)行對(duì)于具有高介電 常數(shù)的高k膜的研究。高k膜可以在保持等效氧化物膜的小厚度的同時(shí)減小柵電極與溝道 區(qū)域之間的泄漏電流。
[0004] 主要用作柵極材料的多晶硅會(huì)具有比大多數(shù)金屬高的電阻。因此，目前的趨勢(shì)是 用金屬柵電極替換多晶娃柵電極。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式提供利用沉積絕緣層來(lái)防止在制造工藝期間產(chǎn)生殘 留物的半導(dǎo)體器件。
[0006] 本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式還提供半導(dǎo)體器件的制造方法，該方法利用沉積絕緣 層來(lái)防止在制造工藝期間產(chǎn)生殘留物。
[0007] 本發(fā)明構(gòu)思的這些和其他的目的將在以下對(duì)示例實(shí)施方式的描述中被描述或者 從其變得明顯。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一方面，提供一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括：場(chǎng)絕緣層， 形成在襯底中；層間電介質(zhì)層，形成在場(chǎng)絕緣層上并包括暴露場(chǎng)絕緣層的至少一部分的溝 槽；沉積絕緣層，形成在溝槽中以設(shè)置在場(chǎng)絕緣層上；柵極絕緣層，形成在溝槽中以設(shè)置在 沉積絕緣層上；以及金屬柵極，形成在溝槽中且在柵極絕緣層上。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一方面，提供一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括：場(chǎng)絕緣 層；層間電介質(zhì)層，形成在場(chǎng)絕緣層上并包括暴露場(chǎng)絕緣層的至少一部分的溝槽；氧化物 膜，與場(chǎng)絕緣層接觸并形成在溝槽中；以及金屬柵極，形成在溝槽中并且在氧化物膜上。 [0010] 根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一個(gè)方面，提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，該制造方法包 括：在襯底中形成場(chǎng)絕緣層；在場(chǎng)絕緣層上形成層間電介質(zhì)層，層間電介質(zhì)層包括暴露場(chǎng) 絕緣層的至少一部分的溝槽；在溝槽中形成沉積絕緣層以設(shè)置在場(chǎng)絕緣層上；在溝槽中形 成柵極絕緣層以設(shè)置在沉積絕緣層上；以及在溝槽中形成金屬柵極以設(shè)置在柵極絕緣層 上。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一個(gè)方面，提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，該制造方法包 括：在襯底上形成包括第一溝槽和第二溝槽的層間電介質(zhì)層；在第一溝槽的側(cè)壁和底表面 上、在第二溝槽的側(cè)壁和底表面上以及在層間電介質(zhì)層的頂表面上形成沉積絕緣層；在第 一溝槽和第二溝槽中順序地形成高k材料層和金屬層以設(shè)置在沉積絕緣層上；以及平坦化 金屬層、高k材料層以及沉積絕緣層。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一個(gè)方面，提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，該制造方法包 括：提供襯底，該襯底具有限定在其中的第一區(qū)域和第二區(qū)域；在第一區(qū)域中形成第一犧 牲絕緣圖案和第一犧牲柵極圖案并且在第二區(qū)域中形成第二犧牲絕緣圖案和第二犧牲柵 極圖案；在第一犧牲絕緣圖案、第一犧牲柵極圖案、第二犧牲絕緣圖案和第二犧牲柵極圖案 附近形成層間電介質(zhì)層；去除第二犧牲絕緣圖案、第一犧牲柵極圖案和第二犧牲柵極圖案； 以及在第一溝槽中形成第一柵極絕緣層和第一金屬柵極以設(shè)置在第一犧牲絕緣圖案上以 及在第二溝槽中形成第二柵極絕緣層和第二金屬柵極。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一方面，提供一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括：第一鰭和 第二鰭，縱向地形成在襯底上以彼此平行；場(chǎng)絕緣層，設(shè)置在襯底上且在第一鰭與第二鰭之 間；層間電介質(zhì)層，形成在第一鰭、第二鰭以及場(chǎng)絕緣層上并包括暴露第一鰭的一部分的第 一溝槽和暴露場(chǎng)絕緣層的一部分的第二溝槽；第一普通柵極，形成在第一溝槽中；沉積絕 緣層，形成在第二溝槽中以設(shè)置在場(chǎng)絕緣層上；柵極絕緣層，形成在第二溝槽中以設(shè)置在沉 積絕緣層上；以及虛設(shè)柵極，形成在第二溝槽中以設(shè)置在柵極絕緣層上。
[0014] 將注意，關(guān)于一個(gè)實(shí)施方式描述的本發(fā)明構(gòu)思的方面可以被并入到不同的實(shí)施方 式中，雖然沒(méi)有對(duì)其具體描述。也就是，所有的實(shí)施方式和/或任何實(shí)施方式的特征能夠以 任何的方式和/或結(jié)合來(lái)合并。本發(fā)明構(gòu)思的這些和其他的目的和/或方面在以下闡述的 說(shuō)明書(shū)中被詳細(xì)地解釋。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015] 附圖被包括來(lái)提供對(duì)本發(fā)明構(gòu)思的進(jìn)一步理解，并且被并入本說(shuō)明書(shū)中而構(gòu)成本 說(shuō)明書(shū)的一部分。附圖示出了本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式并與說(shuō)明書(shū)一起用于說(shuō)明本發(fā)明 構(gòu)思的原理。
[0016] 圖1為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的布局圖。
[0017] 圖2為沿著圖1的線A-A截取的截面圖，圖3為沿著圖1的線B-B截取的截面圖。
[0018] 圖4為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖。
[0019] 圖5為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖。
[0020] 圖6為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖。
[0021] 圖7為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖。
[0022] 圖8為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖。
[0023] 圖9為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖。
[0024] 圖10為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的第八實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的透視圖，圖11為沿著圖 10的線A-A'截取的截面圖，圖12為沿著圖10的線B-B'截取的截面圖。
[0025] 圖13A至圖13D示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件。
[0026] 圖14A和圖14B為示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的概念圖。
[0027] 圖15為包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的電子系統(tǒng)的方框 圖。
[0028] 圖16至圖21示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的制造方法中的 中間工藝步驟。
[0029] 圖22示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的制造方法中的中間工 藝步驟。

【具體實(shí)施方式】
[0030] 本發(fā)明構(gòu)思的優(yōu)點(diǎn)和特征及其實(shí)現(xiàn)方法可以通過(guò)參照以下對(duì)示例實(shí)施方式的詳 細(xì)描述和附圖而更容易理解。然而，本發(fā)明構(gòu)思可以以許多不同的形式實(shí)施，而不應(yīng)被解釋 為限于這里闡述的實(shí)施方式。而是，提供這些實(shí)施方式使得本公開(kāi)將徹底和完整，并將本發(fā) 明構(gòu)思的構(gòu)思充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員，本發(fā)明構(gòu)思將僅由權(quán)利要求書(shū)限定。在附圖 中，為了清楚，層和區(qū)域的厚度被夸大。
[0031] 將理解，當(dāng)一個(gè)元件或?qū)颖环Q(chēng)為在另一元件或?qū)?上"或"連接到"另一個(gè)元件或 層時(shí)，它可以直接在另一元件或?qū)由匣蛘咧苯舆B接到另一元件或?qū)樱蛘呖梢源嬖诰娱g的 元件或?qū)?。相反，?dāng)一個(gè)元件被稱(chēng)為"直接"在另一個(gè)元件或?qū)?上"或者"直接連接到"另 一個(gè)元件或?qū)訒r(shí)，不存在居間的元件或?qū)?。相同的附圖標(biāo)記始終指代相同的元件。如這里 使用的，術(shù)語(yǔ)"和/或"包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)列舉項(xiàng)目的任意和所有組合。
[0032] 為了便于描述，這里可以使用空間關(guān)系術(shù)語(yǔ)諸如"下面"、"之下"、"下部"、"之上"、 "上部"等來(lái)描述如附圖所示的一個(gè)元件或特征與另一個(gè)（些）元件或特征的關(guān)系。將理 解，空間關(guān)系術(shù)語(yǔ)旨在涵蓋除附圖所示的取向之外裝置在使用或操作中的不同取向。例如， 如果附圖中的裝置被翻轉(zhuǎn)，被描述為在其他元件或特征"之下"或"下面"的元件則將取向 為在其他元件或特征"之上"。因而，示例性術(shù)語(yǔ)"之下"能夠涵蓋"之上"和"之下"兩種取 向。裝置可以以其他方式取向（旋轉(zhuǎn)90度或其他取向），這里使用的空間關(guān)系描述語(yǔ)應(yīng)相 應(yīng)地解釋。
[0033] 在描述本發(fā)明構(gòu)思的上下文中（尤其是在權(quán)利要求書(shū)的上下文中），術(shù)語(yǔ)"一"和 "該"以及類(lèi)似指示語(yǔ)的使用應(yīng)被解釋為涵蓋單數(shù)和復(fù)數(shù)形式二者，除非這里另外表示或者 與上下文明顯矛盾。術(shù)語(yǔ)"包括"、"具有"和"包含"應(yīng)被解釋為開(kāi)放性術(shù)語(yǔ)（即，表示"包 括但不限于"），除非另外指出。
[0034] 將理解，雖然術(shù)語(yǔ)第一、第二等可以在這里用于描述不同的元件，但是這些元件不 應(yīng)受到這些術(shù)語(yǔ)限制。這些術(shù)語(yǔ)僅用于將一個(gè)元件與另一個(gè)元件區(qū)分開(kāi)。因此，例如，下面 討論的第一元件、第一部件或第一部分可以被稱(chēng)為第二元件、第二部件或第二部分，而不背 離本發(fā)明構(gòu)思的教導(dǎo)。
[0035] 本發(fā)明構(gòu)思將參照透視圖、截面圖和/或平面圖來(lái)描述，附圖中示出本發(fā)明構(gòu)思 的示例實(shí)施方式。因此，示例性視圖的輪廓可以根據(jù)制造技術(shù)和/或容差而修改。也就是， 本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式并不意在限制本發(fā)明構(gòu)思的范圍，而是涵蓋能夠由于制造工藝的變 化而引起的所有變化和修改。因而，附圖所示的區(qū)域被以示意的形式示出，區(qū)域的形狀僅通 過(guò)圖示的方式給出而不作為限制。
[0036] 除非另外定義，這里使用的所有技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員通常理解的相同的含義。應(yīng)注意，這里提供的任意和所有的示例或者示例性術(shù) 語(yǔ)的使用僅旨在更好地說(shuō)明本發(fā)明構(gòu)思，而不是對(duì)本發(fā)明構(gòu)思的范圍的限制，除非另外指 明。此外，除非另外定義，在通用字典中定義的所有術(shù)語(yǔ)不會(huì)被過(guò)度解釋。
[0037] 圖1為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的布局圖。圖2為沿著圖1 的線A-A截取的截面圖，圖3為沿著圖1的線B-B截取的截面圖。這里，N型晶體管的柵極 結(jié)構(gòu)作為圖1所示的半導(dǎo)體器件被舉例說(shuō)明。
[0038] 參照?qǐng)D1至圖3,根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件1包括襯底100、 場(chǎng)絕緣層105、包括第一溝槽112的層間電介質(zhì)層110、第一沉積絕緣層135、第一柵極絕緣 層130以及第一金屬柵極199。第一金屬柵極199可以包括N型功函數(shù)控制膜170、第一粘 附膜181以及第一金屬柵極圖案190。第一金屬柵極199可以通過(guò)置換工藝形成。
[0039] 場(chǎng)絕緣層105諸如淺溝槽隔離（STI)膜可以形成在襯底100中以限定有源區(qū)103。 有源區(qū)103可以在第一方向上縱向地延伸，如圖1所示，但是本發(fā)明構(gòu)思的方面不限于此。 襯底100可以由從例如Si、Ge、SiGe、GaP、GaAs、SiC、SiGeC、InAs和InP構(gòu)成的組中選擇 的一種或多種半導(dǎo)體材料制成。在一些實(shí)施方式中，襯底100可以是絕緣體上硅（SOI)襯 底。此外，襯底100可以是III-V族襯底。有源區(qū)103的溝道可以包括SiGe溝道。如將在 后面描述的，當(dāng)襯底100是III-V族或者溝道是SiGe溝道而不是Si溝道時(shí)，不能采用氧化 方法來(lái)形成硅氧化物膜。在此情況下，像在本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式中一樣，硅氧化物膜 可以利用沉積方法形成。
[0040] 層間電介質(zhì)層110形成在襯底100上并可以包括第一溝槽112。層間電介質(zhì)層110 可以通過(guò)堆疊兩個(gè)或更多的絕緣層來(lái)形成。如所示的，第一溝槽112的側(cè)壁可以接觸間隔 物120,第一溝槽112的底表面可以接觸襯底100,但是本發(fā)明構(gòu)思的方面不限于此。如圖 1所示，第一溝槽112可以在第二方向上縱向地延伸以與有源區(qū)103相交，但是本發(fā)明構(gòu)思 的方面不限于此。因此，第一溝槽112可以暴露場(chǎng)絕緣層105的至少一部分（見(jiàn)圖2)或者 可以暴露有源區(qū)103的至少一部分（見(jiàn)圖3)。
[0041] 間隔物120可以由氮化物膜和氮氧化物膜中的至少一個(gè)形成。
[0042] 第一沉積絕緣層135可以是通過(guò)沉積方法形成的絕緣層。沉積方法可以包括化學(xué) 氣相沉積（CVD)或原子層沉積（ALD)，但是本發(fā)明構(gòu)思的方面不限于此。第一沉積絕緣層 135可以包括硅氧化物膜（例如，ΗΤ0)，但是本發(fā)明構(gòu)思的方面不限于此。由于第一沉積絕 緣層135通過(guò)沉積方法形成，所以它可以形成在場(chǎng)絕緣層105上，如圖2所示。此外，由于在 形成第一溝槽112之后通過(guò)沉積方法形成第一沉積絕緣層135 (參見(jiàn)圖20)，所以它可以沿 著第一溝槽112的側(cè)壁和底表面共形地形成。當(dāng)氧化物膜通過(guò)不同于沉積方法的方法諸如 熱處理、使用雙等離子體的方法、使用UV等離子體的方法或利用過(guò)氧化氫的方法形成時(shí)， 它可以不形成在場(chǎng)絕緣層105上。在此情況下，氧化物膜可以也不形成在第一溝槽112的 側(cè)壁上。第一沉積絕緣層135和場(chǎng)絕緣層105可以形成為彼此接觸。第一沉積絕緣層135 可以形成為例如約50A或更?。ㄔ诩s5A至約50A的范圍內(nèi)）的厚度。例如，第一沉積絕 緣層135可以形成為丨0A的厚度。第一沉積絕緣層135被用于改善高壓晶體管的操作特性 (即，提高擊穿電壓）。如將在后面描述的，通過(guò)沉積方法形成的氧化物膜能夠比通過(guò)不同 于沉積方法的方法形成的氧化物膜更容易去除。也就是說(shuō)，通過(guò)沉積方法形成的氧化物膜 很少引起未去除問(wèn)題并幾乎不留下殘留物。此外，當(dāng)襯底100是III-V族襯底時(shí)，由于Si沒(méi) 有被包括在襯底100中，所以利用熱處理在襯底100上形成硅絕緣層是非常困難的。因此， 像在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件1中一樣，硅絕緣層能夠利用沉積方法 容易地形成。
[0043] 第一柵極絕緣層130可以沿著第一溝槽112的側(cè)壁和底表面共形地形成在第一沉 積絕緣層135上。第一柵極絕緣層130和第一沉積絕緣層135可以設(shè)置為彼此接觸。第一 柵極絕緣層130可以包括具有比硅氧化物膜高的介電常數(shù)的高k材料。例如，第一柵極絕緣 層130可以包括從由Hf0 2、Zr02、Ta205、Ti02、SrTi0 3和（Ba，Sr)Ti03構(gòu)成的組選擇的材料。 第一柵極絕緣層130可以根據(jù)要形成的器件的類(lèi)型而形成為適當(dāng)?shù)暮穸?。例如，?dāng)?shù)谝粬?極絕緣層130包括!1?) 2時(shí)，它可以形成為約或更?。矗诩s5A至約50A的范圍內(nèi)） 的厚度。
[0044] 雖然沒(méi)有示出，但是蝕刻停止膜可以形成在第一柵極絕緣層130上。蝕刻停止膜 可以包括例如TiN和TaN中的至少一種。例如，蝕刻停止膜可以是TiN膜和TaN膜的堆疊。 蝕刻停止膜可以用于去除N型功函數(shù)控制膜的一部分。
[0045] N型功函數(shù)控制膜170可以在第一溝槽112中形成在第一柵極絕緣層130 (或蝕刻 停止膜）上。如所示的，N型功函數(shù)控制膜170也可以沿著第一溝槽112的側(cè)壁和底表面 共形地形成。N型功函數(shù)控制膜170可以通過(guò)控制N型晶體管的功函數(shù)來(lái)控制N型晶體管 的操作特性。N型功函數(shù)控制膜170可以由從TiAl、TiAlC、TiAlN、TaC、TiC以及HfSi構(gòu)成 的組選擇的材料制成。例如，N型功函數(shù)控制膜170可以是TiAlC膜。
[0046] 第一粘附膜181可以在第一溝槽112中形成在N型功函數(shù)控制膜170上。第一粘 附膜181可以包括TiN和Ti中的至少一個(gè)。一些實(shí)施方式提供，第一粘附膜181可以包括 順序地堆疊的TiN膜和Ti膜。第一粘附膜181可以增大隨后形成的第一金屬柵極圖案190 的粘附性。例如，當(dāng)?shù)谝唤饘贃艠O圖案190包括A1時(shí)，第一粘附膜181可以是由Ti或TiN 制成的單個(gè)膜。當(dāng)?shù)谝唤饘贃艠O圖案190包括W時(shí)，第一粘附膜181可以是由TiN制成的 單個(gè)膜。第一金屬柵極圖案190可以在第一溝槽112中形成在第一粘附膜181上（或者在 N型功函數(shù)控制膜170上）以填充第一溝槽112的一部分。第一金屬柵極圖案190可以包 括從鋁（A1)、鎢（W)和鈦（Ti)構(gòu)成的組選擇的至少一種，但是本發(fā)明構(gòu)思的方面不限于此。
[0047] 另外，如圖2和圖3所示，在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件1中， 形成在場(chǎng)絕緣層105上的柵極結(jié)構(gòu)的多個(gè)功能層的堆疊順序和形成在有源區(qū)103上的柵極 結(jié)構(gòu)的多個(gè)功能層的堆疊順序彼此相同。
[0048] 也就是說(shuō)，如圖2所示，形成在場(chǎng)絕緣層105上的柵極結(jié)構(gòu)包括相互順序地堆疊的 第一沉積絕緣層135、第一柵極絕緣層130和第一金屬柵極199。如圖3所示，形成在有源 區(qū)103上的柵極結(jié)構(gòu)也可以包括相互順序地堆疊的第一沉積絕緣層135、第一柵極絕緣層 130和第一金屬柵極199。
[0049] 圖4為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖。為了便于解釋?zhuān)?以下的描述將集中在本實(shí)施方式與先前描述的圖1至圖3所示的本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式之 間的差異上。
[0050] 參照?qǐng)D4,在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件2中，第一沉積絕緣層 135a可以?xún)H形成在第一溝槽112的底表面上而沒(méi)有形成在第一溝槽112的側(cè)壁上。如后面 將描述的，如果第一沉積絕緣層135a在形成第一溝槽112之前首先形成，則它可以?xún)H形成 在第一溝槽112的底表面上（見(jiàn)圖22)。第一沉積絕緣層135a可以形成為與場(chǎng)絕緣層105 接觸。
[0051] 第一柵極絕緣層130可以沿著第一溝槽112的側(cè)壁和底表面共形地形成在第一沉 積絕緣層135a上。第一柵極絕緣層130的一部分可以與第一沉積絕緣層135a接觸。如上 所述，第一柵極絕緣層130可以包括具有比硅氧化物膜高的介電常數(shù)的高k材料。
[0052] 圖5為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖。為了便于解釋?zhuān)?以下的描述將集中在本實(shí)施方式與先前描述的圖1至圖3所示的本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式之 間的差異上。這里，P型晶體管的柵極結(jié)構(gòu)作為圖5所示的半導(dǎo)體器件被舉例說(shuō)明。
[0053] 參照?qǐng)D5,根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的第三實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件3可以包括襯底200、包 括第二溝槽212的層間電介質(zhì)層210、第二沉積絕緣層235、第二柵極絕緣層230以及第二 金屬柵極299。這里，第二金屬柵極299可以包括P型功函數(shù)控制膜250、N型功函數(shù)控制 膜270、第二粘附膜281和第二金屬柵極圖案290。
[0054] 第二沉積絕緣層235可以沿著第二溝槽212的側(cè)壁和底表面共形地形成。由于第 二沉積絕緣層235通過(guò)沉積方法形成，所以它也可以形成在場(chǎng)絕緣層205上。第二沉積絕 緣層235和場(chǎng)絕緣層205可以形成為彼此接觸。沉積方法可以包括化學(xué)氣相沉積（CVD)或 原子層沉積（ALD)，但是本發(fā)明構(gòu)思的方面不限于此。第二沉積絕緣層235可以包括硅氧化 物膜（例如，ΗΤ0)，但是本發(fā)明構(gòu)思的方面不限于此。
[0055] 此外，雖然沒(méi)有示出，但是第二沉積絕緣層235可以?xún)H形成在第二溝槽212的底表 面上而沒(méi)有形成在第二溝槽212的側(cè)壁上（見(jiàn)圖4)。
[0056] 第二柵極絕緣層230可以沿著第二溝槽212的側(cè)壁和底表面共形地形成在第二沉 積絕緣層235上。第二柵極絕緣層230和第二沉積絕緣層235可以形成為彼此接觸。
[0057] 雖然沒(méi)有示出，但是蝕刻停止膜可以形成在第二柵極絕緣層230上。
[0058] P型功函數(shù)控制膜250可以在第二溝槽212中形成在第二柵極絕緣層230 (或蝕 刻停止膜）上。如所示的，P型功函數(shù)控制膜250也可以沿著第二溝槽212的側(cè)壁和底表 面共形地形成。P型功函數(shù)控制膜250可以通過(guò)控制P型晶體管的功函數(shù)來(lái)控制P型晶體 管的操作特性。例如，P型功函數(shù)控制膜250可以是TiN膜，但是本發(fā)明構(gòu)思的方面不限于 此。
[0059] N型功函數(shù)控制膜270可以在第二溝槽212中形成在P型功函數(shù)控制膜250上。 如果P型晶體管的操作特性沒(méi)有被嚴(yán)重地妨礙，則N型功函數(shù)控制膜270沒(méi)有被去除而是 設(shè)置在P型晶體管中，這是為了使用減少數(shù)量的光刻。
[0060] 第二粘附膜281可以在第二溝槽212中形成在N型功函數(shù)控制膜270上。
[0061] 第二金屬柵極圖案290可以形成在第二粘附膜281上以填充第二溝槽212。
[0062] 圖6為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖。
[0063] 參照?qǐng)D6,在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件4中，襯底100和200 可以包括限定在其中的第一區(qū)域I和第二區(qū)域II。圖1至圖4所示的N型晶體管中的至少 一個(gè)可以形成在第一區(qū)域I中，圖5所示的P型晶體管可以形成在第二區(qū)域II中。例如， 圖2所示的N型晶體管可以形成在第一區(qū)域中I，圖5所示的P型晶體管可以同時(shí)形成在第 二區(qū)域II中。
[0064] 圖7為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖。
[0065] 參照?qǐng)D7,在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件5中，襯底100和300 可以包括限定在其中的第一區(qū)域I和第二區(qū)域III。具有第一操作電壓的第一晶體管11可 以形成在第一區(qū)域I中，具有不同于第一操作電壓的第三操作電壓的第三晶體管13可以形 成在第三區(qū)域III中。第三操作電壓可以小于第一操作電壓。例如，第一操作電壓可以是 高電壓，第三操作電壓可以是常規(guī)電壓，但是本發(fā)明構(gòu)思的方面不限于此。例如，第一操作 電壓可以在1. 5至1. 8V的范圍內(nèi)，第三操作電壓可以在0. 8至1. 0V的范圍內(nèi)。在所示出 的實(shí)施方式中，第一晶體管11和第三晶體管13是N型晶體管，但是本發(fā)明構(gòu)思的方面不限 于此。
[0066] 在第一區(qū)域I中，第一晶體管11可以包括第一沉積絕緣層135、形成在第一沉積 絕緣層135上的第一柵極絕緣層130以及形成在第一柵極絕緣層130上的第一金屬柵極 199。在第三區(qū)域III中，第三晶體管13可以包括第三柵極絕緣層330和形成在第三柵極 絕緣層330上的第三金屬柵極399。也就是說(shuō)，沉積絕緣層不位于第三柵極絕緣層330與襯 底300 (或場(chǎng)絕緣層305)之間。
[0067] 也就是說(shuō)，在第一晶體管11中，第一沉積絕緣層135和第一柵極絕緣層130設(shè)置 在第一金屬柵極199與襯底100之間。在第三晶體管13中，第三柵極絕緣層330設(shè)置在第 三金屬柵極399與襯底300之間。也就是說(shuō)，由于第一沉積絕緣層135和第一柵極絕緣層 130的厚度之和相對(duì)大，所以第一晶體管11可以以高電壓操作。也就是說(shuō)，可以提高第一晶 體管11的擊穿電壓。然而，由于第三柵極絕緣層330的厚度相對(duì)小，所以第三晶體管13可 以以常規(guī)電壓操作。
[0068] 第一金屬柵極199可以包括例如N型功函數(shù)控制膜170、第一粘附膜181和第一金 屬柵極圖案190,但是本發(fā)明構(gòu)思的方面不限于此。第三金屬柵極399可以包括例如N型功 函數(shù)控制膜370、第三粘附膜381和第三金屬柵極圖案390,但是本發(fā)明構(gòu)思的方面不限于 此。
[0069] 圖8為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖。為了便于解釋?zhuān)?以下的描述將集中在本實(shí)施方式與本發(fā)明構(gòu)思的在圖7中示出的前述實(shí)施方式之間的差 異上。
[0070] 參照?qǐng)D8,在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件6中，第一晶體管11a 形成在第一區(qū)域I中，第三晶體管13形成在第三區(qū)域III中。
[0071] 第一晶體管11a的第一沉積絕緣層135a可以?xún)H形成在第一溝槽112的底表面上 而不形成在第一溝槽112的側(cè)壁上。如果第一沉積絕緣層135a在形成第一溝槽112之前 首先形成，則它可以?xún)H形成在第一溝槽112的底表面上（見(jiàn)圖22)。第一沉積絕緣層135a 和場(chǎng)絕緣層105可以形成為彼此接觸。
[0072] 圖9為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖。為了便于解釋?zhuān)?以下的描述將集中在本實(shí)施方式與本發(fā)明構(gòu)思的在圖7中示出的之前實(shí)施方式之間的差 異上。
[0073] 參照?qǐng)D9,在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件7中，襯底100、300和 400包括限定在其中的第一區(qū)域I、第三區(qū)域III和第四區(qū)域IV。具有第一操作電壓的第一 晶體管11可以形成在第一區(qū)域I中，具有不同于第一操作電壓的第三操作電壓的第三晶體 管13可以形成在第三區(qū)域III中，具有不同于第三操作電壓的第四操作電壓的第四晶體管 14可以形成在第四區(qū)域IV中。第四操作電壓可以大于第一操作電壓，第一操作電壓可以大 于第三操作電壓。例如，第四操作電壓可以大于或等于3. 0V，第一操作電壓可以在1. 5至 1.8V的范圍內(nèi)，第三操作電壓可以在0.8至1.0V的范圍內(nèi)。在示出的實(shí)施方式中，第一晶 體管11、第三晶體管13和第四晶體管14是N型晶體管，但是本發(fā)明構(gòu)思的方面不限于此。
[0074] 在第一晶體管11中，第一沉積絕緣層135和第一柵極絕緣層130可以形成在第一 金屬柵極199和襯底100 (或場(chǎng)絕緣層105)之間。
[0075] 在第三晶體管13中，第三柵極絕緣層330可以形成在第三金屬柵極399和襯底 300(或場(chǎng)絕緣層305)之間。也就是說(shuō)，沉積絕緣層可以不存在于第三金屬柵極399與襯底 300之間。
[0076] 在第四晶體管14中，第四和第五沉積絕緣層435和438以及第四柵極絕緣層430 可以形成在第四金屬柵極499和襯底400(或場(chǎng)絕緣層405)之間。因此，由于第四和第五 沉積絕緣層435和438以及第四柵極絕緣層430的厚度之和相對(duì)大，所以第四晶體管14可 以以3. 0V或更大的高電壓操作。
[0077] 此外，第一晶體管11的第一沉積絕緣層135可以與第四晶體管14的第四沉積絕 緣層435或第五沉積絕緣層438同時(shí)形成，但是本發(fā)明構(gòu)思的方面不限于此。
[0078] 第四金屬柵極499可以包括例如N型功函數(shù)控制膜470、第四粘附膜481和第四金 屬柵極圖案490,但是本發(fā)明構(gòu)思的方面不限于此。
[0079] 接下來(lái)，將參照?qǐng)D10至圖12描述根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件。 圖10為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的透視圖，圖11為沿著圖10的線 A-A'截取的截面圖，圖12為沿著圖10的線B-B'截取的截面圖。圖10至圖12示出圖1所 示的N型晶體管的柵極，其被應(yīng)用于鰭型晶體管（FinFET)。
[0080] 參照?qǐng)D10至圖12,根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件8可以包括鰭 F1、第一金屬柵極199和源極/漏極161。
[0081] 鰭F1可以在第二方向Y1上縱向地延伸。鰭F1可以是襯底100的一部分，并可以 包括從襯底100生長(zhǎng)的外延層。場(chǎng)絕緣層105可以覆蓋鰭F1的側(cè)表面。第一金屬柵極199 可以在第一方向XI上延伸。如所示的，第一金屬柵極199可以包括N型功函數(shù)控制膜170、 第一粘附膜181和第一金屬柵極圖案190。
[0082] 源極/漏極161可以設(shè)置在第一金屬柵極199的相反兩側(cè)。源極/漏極161可以 是升高的源極/漏極。也就是說(shuō)，源極/漏極161的頂表面可以高于層間電介質(zhì)層110的 底表面。此外，源極/漏極161和第一金屬柵極199可以通過(guò)間隔物120彼此絕緣。
[0083] 當(dāng)根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件8是N型晶體管時(shí)，源極/漏極 161可以包括張應(yīng)力材料。源極/漏極161可以包括與襯底100相同的材料或者張應(yīng)力材 料。例如，當(dāng)襯底100包括Si時(shí)，源極/漏極161可以包括Si或者具有比Si小的晶格常 數(shù)的材料（例如，SiC)。
[0084] 雖然沒(méi)有示出，但是一些實(shí)施方式提供，圖5所示的P型晶體管的柵極可以應(yīng)用于 鰭型晶體管。
[0085] 一些實(shí)施方式提供，在P型晶體管的柵極（例如，圖5所示的柵極）被應(yīng)用于鰭型 晶體管的情況下，源極/漏極161可以包括壓應(yīng)力材料。例如，壓應(yīng)力材料可以是具有比硅 (Si)大的晶格常數(shù)的材料，例如SiGe。壓應(yīng)力材料可以通過(guò)對(duì)鰭F1施加張應(yīng)力來(lái)提高溝 道區(qū)的載流子的遷移率。
[0086] 圖13A至圖13D示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件。具體地，圖 13A和圖13B為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的第九實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的布局圖和概念透視圖，圖 13C為沿著圖13A的線C-C截取的截面圖，圖13D為示出發(fā)生未對(duì)準(zhǔn)的截面圖。
[0087] 首先，參照?qǐng)D13A和圖13B，多個(gè)鰭F1和F2可以縱向地延伸。鰭F1和F2可以是 襯底101的部分并可以包括從襯底101生長(zhǎng)的外延層。
[0088] 在示出的實(shí)施方式中，鰭F1和F2為長(zhǎng)方體形狀，但是本發(fā)明構(gòu)思的方面不限于 此。也就是說(shuō)，鰭F1和F2可以被倒角。也就是說(shuō)，鰭F1和F2的拐角部分可以被圓化。由 于鰭F1和F2形成在長(zhǎng)度方向上，所以它們可以包括長(zhǎng)邊和短邊。即使鰭F1和F2的拐角 被圓化，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員也是顯然的，長(zhǎng)側(cè)和短側(cè)能夠彼此明確區(qū)分開(kāi)。
[0089] 溝道可以沿著鰭F1和F2的三個(gè)表面彼此連接。一些實(shí)施方式提供，溝道可以形 成在鰭F1和F2的面對(duì)表面上。
[0090] 場(chǎng)絕緣層105可以包括具有不同高度的第一部分111和第二部分112。第二部分 112可以具有高度H0,第一部分111可以具有高度（H0+H1)。具體地，例如，第一部分111可 以形成為接觸鰭F1和F2的短側(cè)，第二部分112可以形成為接觸鰭F1和F2的長(zhǎng)側(cè)。第一 部分111可以形成在虛設(shè)柵極599下面，第二部分112可以形成在普通柵極699_1和699_2 下面。換言之，場(chǎng)絕緣層105的一部分（S卩，第一部分111)可以位于彼此面對(duì)的鰭之間（例 如，在鰭F1和F2之間）。
[0091] 場(chǎng)絕緣層105可以是氧化物膜、氮化物膜、氮氧化物膜或其結(jié)合。
[0092] 層間電介質(zhì)層110可以形成在第一鰭F1、第二鰭F2和場(chǎng)絕緣層105上。此外，層 間電介質(zhì)層110可以包括暴露第一鰭F1的至少一部分的第一溝槽612和暴露場(chǎng)絕緣層105 的至少一部分的第二溝槽512。
[0093] 第一普通柵極699_1設(shè)置在第一溝槽612中。第一普通柵極699_1可以與例如圖 4所示的柵極結(jié)構(gòu)基本上相同，但是本發(fā)明構(gòu)思的方面不限于此。第一普通柵極699_1也可 以與例如圖3所示的柵極結(jié)構(gòu)基本上相同。
[0094] 形成在場(chǎng)絕緣層105上的沉積絕緣層535a、形成在沉積絕緣層535a上的柵極絕緣 層530以及形成在柵極絕緣層530上的虛設(shè)柵極599可以設(shè)置在第二溝槽512中。
[0095] 此外，多個(gè)虛設(shè)柵極599可以形成在場(chǎng)絕緣層105的相應(yīng)部分上（S卩，在場(chǎng)絕緣層 105的第一部分111上）。具體地，多個(gè)虛設(shè)柵極599的每個(gè)可以形成在相應(yīng)的第一部分 111上。由于虛設(shè)柵極599逐個(gè)地形成而不是兩個(gè)或更多的虛設(shè)柵極599被形成，所以能夠 減小布局尺寸。
[0096] 另外，如所示的，場(chǎng)絕緣層105的第一部分111的頂表面可以低于第一鰭F1的頂 表面（或第二鰭F2的頂表面）。
[0097] 另外，如所示的，第一鰭F1與第二鰭F2之間的距離W1可以大于虛設(shè)柵極599的 寬度W2。因此，虛設(shè)柵極599可以位于第一鰭F1與第二鰭F2之間。具體地，第一間隔物 521和第二間隔物522可以設(shè)置在虛設(shè)柵極599的兩個(gè)側(cè)壁上。這里，第一間隔物521的側(cè) 壁與第一鰭F1的側(cè)壁可以彼此間隔開(kāi)，第二間隔物522的側(cè)壁和第二鰭F2的側(cè)壁可以彼 此間隔開(kāi)。
[0098] 從第一鰭F1的頂表面到第一普通柵極699_1的頂表面的高度H3可以小于從場(chǎng)絕 緣層105 (即，第一部分111)到第一鰭F1的頂表面的高度H4。
[0099] 此外，形成在第一鰭F1中的第一升高源極/漏極662還可以形成在第一普通柵極 699_1的相反兩側(cè)。
[0100] 當(dāng)發(fā)生未對(duì)準(zhǔn)時(shí)，虛設(shè)柵極599可以設(shè)置為如圖13D所示的這樣的方式。
[0101] 在此情況下，第二溝槽512可以不僅暴露場(chǎng)絕緣層105的一部分，還暴露第一鰭F1 的一部分。沉積絕緣層535a可以形成在第二溝槽512中以設(shè)置在場(chǎng)絕緣層105上和第一 鰭F1的側(cè)壁上。柵極絕緣層530可以形成在沉積絕緣層535a上。虛設(shè)柵極599可以形成 在柵極絕緣層530上以設(shè)置在場(chǎng)絕緣層105上和第一鰭F1的側(cè)壁上。如所示的，沉積絕緣 層535a可以形成為延伸達(dá)到第一鰭F1的頂表面。
[0102] 具體地，沉積絕緣層535a也可以形成在場(chǎng)絕緣層105的頂表面上。沉積絕緣層 535a可以防止普通鰭型晶體管產(chǎn)生缺陷。具體地，虛設(shè)柵極599可以通過(guò)置換工藝形成。 也就是說(shuō)，形成犧牲絕緣層（或沉積絕緣層），形成圍繞犧牲圖案的層間電介質(zhì)層，然后犧 牲圖案被去除以在層間電介質(zhì)層中形成溝槽。在去除犧牲圖案時(shí)，可以使用蝕刻溶液（例 如，氨溶液）。如果犧牲絕緣層（沉積絕緣層）不覆蓋場(chǎng)絕緣層105的頂表面（具體地，場(chǎng) 絕緣層105和第一鰭F1之間的標(biāo)為"K"的部分），蝕刻溶液會(huì)滲入到場(chǎng)絕緣層105和第一 鰭F1之間的部分K中，從而去除第一鰭F1的側(cè)壁和升高的源極/漏極（例如，ESD)。然 而，在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的第九實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件9中，由于沉積絕緣層535a形成在場(chǎng) 絕緣層105的頂表面上，所以可以防止缺陷產(chǎn)生。
[0103] 圖14A和圖14B為示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些不同的各實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的 概念圖。
[0104] 首先參照?qǐng)D14A，在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件10中，不同的 晶體管621和611可以形成在SRAM區(qū)620和邏輯區(qū)610中。例如，在晶體管621 (見(jiàn)圖7 的形成在第三區(qū)域III中的第三晶體管13)中，沉積絕緣層可以不存在于金屬柵極與襯底 (或場(chǎng)絕緣層）之間。在晶體管611 (見(jiàn)圖7的形成在第一區(qū)域I中的第三晶體管11)中， 沉積絕緣層可以存在于金屬柵極與襯底（或場(chǎng)絕緣層）之間。晶體管621可以是以常規(guī)電 壓操作的晶體管，晶體管611可以是以高電壓操作的晶體管。
[0105] 參照?qǐng)D14B，在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件11中，不同的晶體 管623和624可以形成在邏輯區(qū)620中。如上所述，晶體管623可以以常規(guī)電壓操作的晶 體管，晶體管624可以是以高電壓操作的晶體管。
[0106] 圖15為包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的電子系統(tǒng)的方框 圖。
[0107] 參照?qǐng)D15,電子系統(tǒng)1100可以包括控制器1110、輸入/輸出（I/O)裝置1120、存 儲(chǔ)器1130、接口 1140以及總線1150?？刂破?110、I/O裝置1120、存儲(chǔ)器1130和/或接 口 1140可以通過(guò)總線1150彼此連接。總線1150對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)通過(guò)其傳輸?shù)穆窂健?br> [0108] 根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件可以在邏輯塊的至少一個(gè)中使用。
[0109] 控制器1110可以包括微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器、微控制器以及能夠執(zhí)行與這些 元件的功能類(lèi)似的功能的邏輯元件中的至少一種。I/O裝置1120可以包括鍵板、鍵盤(pán)、顯示 裝置等。存儲(chǔ)器1130可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和/或指令。接口 1140可以執(zhí)行將數(shù)據(jù)發(fā)送到通信網(wǎng) 絡(luò)和/或從通信網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)的功能。接口 1140可以為有線的或無(wú)線的。例如，接口 1140 可以包括天線和/或有線/無(wú)線收發(fā)器等。
[0110] 雖然沒(méi)有示出，但是電子系統(tǒng)1100還可以包括高速DRAM和/或SRAM作為運(yùn)行存 儲(chǔ)器，以改善控制器1110的操作。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的鰭型場(chǎng)效應(yīng)晶體管可 以提供在存儲(chǔ)器1130中或可以被提供作為控制器1110和I/O裝置1120的一些部件。
[0111] 電子系統(tǒng)1100可以應(yīng)用于個(gè)人數(shù)字助理（PDA)、便攜式計(jì)算機(jī)、上網(wǎng)本、無(wú)線電 話、移動(dòng)電話、數(shù)字音樂(lè)播放器、存儲(chǔ)卡和/或能夠在無(wú)線環(huán)境中發(fā)送和/或接收信息的電 子裝置。
[0112] 在下文，將參照?qǐng)D16至圖21和圖7來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半 導(dǎo)體器件的制造方法。
[0113] 圖16至圖21示出如圖7所示的根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的 制造方法中的中間工藝步驟。
[0114] 首先參照?qǐng)D16,襯底100和300可以包括限定在其中的第一區(qū)域I和第三區(qū)域 III。也就是說(shuō)，有源區(qū)通過(guò)在襯底100和300中形成場(chǎng)絕緣層105和305來(lái)限定。
[0115] 接下來(lái)，犧牲絕緣層119a和319a形成在具有場(chǎng)絕緣層105和305的襯底100和 300上。這里，犧牲絕緣層119a和319a可以是通過(guò)沉積方法形成的絕緣層。沉積方法可以 包括化學(xué)氣相沉積（CVD)和/或原子層沉積（ALD)，但是本發(fā)明構(gòu)思的方面不限于此。
[0116] 接下來(lái)，犧牲柵極層129a和329a形成在犧牲絕緣層119a和319a上。犧牲柵極 層129a和329a可以由例如多晶硅制成，但是本發(fā)明構(gòu)思的方面不限于此。
[0117] 參照?qǐng)D17,犧牲柵極層129a和329a以及犧牲絕緣層119a和319a被圖案化，從而 在第一區(qū)域I中形成第一犧牲柵極圖案129和第一犧牲絕緣圖案119以及在第三區(qū)域III 中形成第三犧牲柵極圖案329和第三犧牲絕緣圖案319。
[0118] 接下來(lái)，層間電介質(zhì)層110和310形成為充分地圍繞第一犧牲柵極圖案129、第一 犧牲絕緣圖案119、第三犧牲柵極圖案32和第三犧牲絕緣圖案319。接著，層間電介質(zhì)層 110和310被平坦化以暴露第一犧牲柵極圖案129的頂表面和第三犧牲柵極圖案329的頂 表面。
[0119] 參照?qǐng)D18,第一犧牲柵極圖案129和第三犧牲柵極圖案329被去除以暴露第一犧 牲絕緣圖案119和第三犧牲絕緣圖案319。
[0120] 參照?qǐng)D19,第一和第三犧牲絕緣圖案119和319被去除以暴露場(chǎng)絕緣層105和305 的頂表面并形成第一溝槽112和第三溝槽312。這里，去除第一和第三犧牲絕緣圖案119和 319可以通過(guò)例如濕法蝕刻來(lái)進(jìn)行。由于第一和第三犧牲絕緣圖案119和319通過(guò)沉積形 成，所以它們能夠被容易地去除而沒(méi)有殘留物。當(dāng)通過(guò)不同于沉積方法的方法（諸如，熱處 理、使用雙等離子體的方法、使用UV等離子體的方法或利用過(guò)氧化氫的方法）形成的絕緣 圖案被去除時(shí)，會(huì)產(chǎn)生殘留物。殘留物會(huì)在隨后的工藝中成為缺陷，并會(huì)使半導(dǎo)體器件的操 作特性變差。
[0121] 參照?qǐng)D20,沉積絕緣層135b和335b沿著層間電介質(zhì)層110和310的頂表面、第一 溝槽112的側(cè)壁和底表面以及第三溝槽312的側(cè)壁和底表面共形地形成。沉積方法可以包 括化學(xué)氣相沉積（CVD)或原子層沉積（ALD)，但是本發(fā)明構(gòu)思的方面不限于此。
[0122] 參照?qǐng)D21，形成覆蓋第一區(qū)域I而暴露第三區(qū)域III的掩模999,形成在第三區(qū)域 III中的沉積絕緣層335b被去除。沉積絕緣層335b的去除可以通過(guò)例如濕法蝕刻來(lái)進(jìn)行。 由于沉積絕緣層335b通過(guò)沉積方法形成，所以它能夠被容易地去除而沒(méi)有殘留物。當(dāng)通過(guò) 不同于沉積方法的方法（諸如，熱處理、使用雙等離子體的方法、使用UV等離子體的方法或 利用過(guò)氧化氫的方法）形成的絕緣圖案被去除時(shí)，會(huì)產(chǎn)生殘留物。接著，去除掩模999。
[0123] 返回參照?qǐng)D7,高k材料層、用于形成N型功函數(shù)控制膜的金屬層、用于形成粘附膜 的金屬層和/或用于形成金屬柵極圖案的金屬層順序地形成在圖21所示在去除掩模999 之后的所得產(chǎn)物上，并對(duì)其進(jìn)行平坦化以暴露層間電介質(zhì)層110和310的頂表面。結(jié)果，第 一金屬柵極圖案190、第一粘附膜181、N型功函數(shù)控制膜170和第一柵極絕緣層130形成 在第一區(qū)域I中，第三金屬柵極圖案390、第三粘附膜381、N型功函數(shù)控制膜370和第三柵 極絕緣層330形成在第三區(qū)域III中。
[0124] 圖22示出如圖8所示的根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的制造方 法中的中間工藝步驟。為了便于說(shuō)明，以下的描述將集中在根據(jù)圖7和圖8所示的實(shí)施方 式的制造方法之間的差異上。具體地，在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的第六實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的 制造方法中，圖16至圖18所示的中間工藝步驟與根據(jù)相應(yīng)于圖7所示的實(shí)施方式的半導(dǎo) 體器件的制造方法的中間工藝步驟相同。
[0125] 如圖16所示，犧牲絕緣層119a和319a以及犧牲柵極層129a和329a形成在襯底 100 和 300 上。
[0126] 接下來(lái)，如圖17所示，執(zhí)行蝕刻工藝以形成第一犧牲柵極圖案129、第一犧牲絕緣 圖案119、第三犧牲柵極圖案329和第三犧牲絕緣圖案319。層間電介質(zhì)層110和310形成 在第一犧牲柵極圖案129、第一犧牲絕緣圖案119、第三犧牲柵極圖案329和第三犧牲絕緣 圖案319附近。
[0127] 接下來(lái)，如圖18所示，第一和第三犧牲柵極圖案129和329被去除。
[0128] 參照?qǐng)D22,形成覆蓋第一區(qū)域I而暴露第三區(qū)域III的掩模998,形成在第三區(qū)域 III中的第三犧牲絕緣圖案319被去除。第三犧牲絕緣圖案319的去除可以通過(guò)例如濕法 蝕刻來(lái)進(jìn)行。由于第三犧牲絕緣圖案319通過(guò)沉積方法形成，所以它能夠被容易地去除而 沒(méi)有殘留物。當(dāng)通過(guò)不同于沉積方法的方法（諸如，熱處理、使用雙等離子體的方法、使用 UV等離子體的方法或利用過(guò)氧化氫的方法）形成的絕緣圖案被去除時(shí)，會(huì)產(chǎn)生殘留物。第 一犧牲絕緣圖案119保留在第一區(qū)域I中。第一犧牲絕緣圖案119用作參照?qǐng)D8描述的第 一沉積絕緣層135a。接著，去除掩模998。
[0129] 接下來(lái)，參照?qǐng)D8,高k材料層、用于形成N型功函數(shù)控制膜的金屬層、用于形成粘 附膜的金屬層和/或用于形成金屬柵極圖案的金屬層順序地形成在圖22所示在去除掩模 998之后的所得產(chǎn)物上，并對(duì)其進(jìn)行平坦化以暴露層間電介質(zhì)層110和310的頂表面。結(jié) 果，第一金屬柵極圖案190、第一粘附膜181、N型功函數(shù)控制膜170和第一柵極絕緣層130 形成在第一區(qū)域I中，第三金屬柵極圖案390、第三粘附膜381、N型功函數(shù)控制膜370和第 三柵極絕緣層330形成在第三區(qū)域III中。
[0130] 雖然已經(jīng)參照本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施方式具體示出和描述了本發(fā)明構(gòu)思，但是 本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解，可以在其中進(jìn)行形式上和細(xì)節(jié)上的各種變化而不背離由權(quán) 利要求限定的本發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍。因此，期望的是，本發(fā)明的實(shí)施方式應(yīng)在所有的方 面被認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限制性的，應(yīng)參照權(quán)利要求而不是以上的描述來(lái)指示本發(fā)明構(gòu)思 的范圍。
[0131] 本申請(qǐng)要求于2013年5月31日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng) No. 10-2013-0062804的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容通過(guò)引用整體結(jié)合于此。
【權(quán)利要求】
1. 一種半導(dǎo)體器件，包括： 場(chǎng)絕緣層，形成在襯底中； 層間電介質(zhì)層，在所述場(chǎng)絕緣層上并包括暴露所述場(chǎng)絕緣層的至少一部分的溝槽； 沉積絕緣層，在所述溝槽中并在所述場(chǎng)絕緣層的所述部分上； 柵極絕緣層，在所述溝槽中且在所述沉積絕緣層上；以及 金屬柵極，在所述溝槽中的所述柵極絕緣層上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述沉積絕緣層沿著所述溝槽的側(cè)壁和底 表面共形地形成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述沉積絕緣層僅形成在所述溝槽的底表 面上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述柵極絕緣層沿著所述溝槽的側(cè)壁和底 表面共形地形成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述金屬柵極包括沿著所述溝槽的側(cè)壁和 底表面共形地形成的功函數(shù)控制膜。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述襯底是III-V族襯底。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述襯底的有源區(qū)的溝道包括SiGe溝道。
8. -種半導(dǎo)體器件，包括： 場(chǎng)絕緣層； 層間電介質(zhì)層，在所述場(chǎng)絕緣層上并包括暴露所述場(chǎng)絕緣層的至少一部分的溝槽； 氧化物膜，接觸所述場(chǎng)絕緣層并在所述溝槽中；以及 金屬柵極，在所述溝槽中并在所述氧化物膜上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中所述氧化物膜沿著所述溝槽的側(cè)壁和底表 面共形地形成。
10. -種半導(dǎo)體器件，包括： 第一晶體管，具有第一操作電壓；以及 第二晶體管，具有小于所述第一操作電壓的第二操作電壓， 其中所述第一晶體管包括在襯底上的具有第一厚度的第一沉積絕緣層、在所述第一沉 積絕緣層上的第一柵極絕緣層以及形成在所述第一柵極絕緣層上的第一金屬柵極，以及 其中所述第二晶體管包括在所述襯底上的第二柵極絕緣層和在所述第二柵極絕緣層 上的第二金屬柵極。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件，其中沉積絕緣層不存在于所述第二柵極絕緣 層與所述襯底之間。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件，還包括第二沉積絕緣層，所述第二沉積絕緣 層在所述第二柵極絕緣層與所述襯底之間并具有小于所述第一厚度的第二厚度。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件，還包括形成在所述襯底中的場(chǎng)絕緣層以及由 所述場(chǎng)絕緣層限定的第一有源區(qū)域和第二有源區(qū)域， 其中所述第一金屬柵極在所述場(chǎng)絕緣層和所述第一有源區(qū)域上，并且 其中所述第一沉積絕緣層在所述場(chǎng)絕緣層與所述第一金屬柵極之間。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件， 其中所述第二金屬柵極在所述場(chǎng)絕緣層和所述第二有源區(qū)域上，并且 其中沉積絕緣層不存在于所述場(chǎng)絕緣層與所述第二有源區(qū)域之間。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件，還包括： 第三有源區(qū)域，限定在所述襯底中；以及 第三晶體管，在所述第三有源區(qū)域中并具有大于所述第一操作電壓的第三操作電壓， 其中所述第三晶體管包括具有大于所述第一厚度的第三厚度的第三沉積絕緣層、在所 述第三沉積絕緣層上的第三柵極絕緣層以及在所述第三柵極絕緣層上的第三金屬柵極。
16. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件，還包括層間電介質(zhì)層，所述層間電介質(zhì)層在 所述襯底上并包括第一溝槽和第二溝槽，該第一溝槽具有形成在其中的第一金屬柵極，該 第二溝槽具有形成在其中的第二金屬柵極。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一沉積絕緣層在所述第一溝槽的 底表面上。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一沉積絕緣層還在所述第一溝槽 的側(cè)壁上。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一柵極絕緣層沿著所述第一溝槽 的側(cè)壁和底表面共形地形成。
20. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一柵極絕緣層和所述第二柵極絕 緣層包括高k材料。
21. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一晶體管在邏輯區(qū)中，所述第二 晶體管在SRAM區(qū)中。
22. -種制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括： 在襯底中形成場(chǎng)絕緣層； 在所述場(chǎng)絕緣層上形成層間電介質(zhì)層，所述層間電介質(zhì)層包括暴露所述場(chǎng)絕緣層的至 少一部分的溝槽； 在所述溝槽中并且在所述場(chǎng)絕緣層的所述部分上形成沉積絕緣層； 在所述溝槽中并且在所述沉積絕緣層上形成柵極絕緣層；以及 在所述溝槽中并且在所述柵極絕緣層上形成金屬柵極。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中形成包括所述溝槽的所述層間電介質(zhì)層包括： 形成順序地堆疊在所述場(chǎng)絕緣層上的犧牲絕緣層和犧牲柵極層，所述犧牲絕緣層通過(guò) 沉積方法形成； 通過(guò)圖案化所述犧牲絕緣層和所述犧牲柵極層來(lái)形成犧牲絕緣圖案和犧牲柵極圖 案； 形成圍繞所述犧牲絕緣圖案和所述犧牲柵極圖案的層間電介質(zhì)層；以及 去除所述犧牲絕緣圖案和所述犧牲柵極圖案以限定所述溝槽。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述沉積方法包括化學(xué)氣相沉積（CVD)和/或 原子層沉積（ALD)。
25. -種制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括： 在襯底上形成包括第一溝槽和第二溝槽的層間電介質(zhì)層； 在所述第一溝槽的側(cè)壁和底表面上、在所述第二溝槽的側(cè)壁和底表面上以及在所述層 間電介質(zhì)層的頂表面上形成沉積絕緣層； 在所述第一溝槽和所述第二溝槽中順序地形成高k材料層和金屬層以設(shè)置在所述沉 積絕緣層上；以及 平坦化所述金屬層、所述高k材料層以及所述沉積絕緣層。
26. -種制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括： 提供具有限定在其中的第一區(qū)域和第二區(qū)域的襯底； 在所述第一區(qū)域中形成第一犧牲絕緣圖案和第一犧牲柵極圖案并且在所述第二區(qū)域 中形成第二犧牲絕緣圖案和第二犧牲柵極圖案； 在所述第一犧牲絕緣圖案、所述第一犧牲柵極圖案、所述第二犧牲絕緣圖案和所述第 二犧牲柵極圖案附近形成層間電介質(zhì)層； 去除所述第二犧牲絕緣圖案、所述第一犧牲柵極圖案和所述第二犧牲柵極圖案；以及 在所述第一溝槽中形成第一柵極絕緣層和第一金屬柵極以設(shè)置在所述第一犧牲絕緣 圖案上以及在所述第二溝槽中形成第二柵極絕緣層和第二金屬柵極。
27. -種半導(dǎo)體器件，包括： 第一鰭和第二鰭，在襯底上縱向地延伸以彼此平行； 場(chǎng)絕緣層，在所述襯底上且在所述第一鰭與所述第二鰭之間； 層間電介質(zhì)層，在所述第一鰭、所述第二鰭以及所述場(chǎng)絕緣層上并包括暴露所述第一 鰭的一部分的第一溝槽和暴露所述場(chǎng)絕緣層的一部分的第二溝槽； 第一柵極，在所述第一溝槽中； 沉積絕緣層，在所述第二溝槽中且在所述場(chǎng)絕緣層上； 柵極絕緣層，在所述第二溝槽中且在所述沉積絕緣層上；以及 虛設(shè)柵極，在所述第二溝槽中且在所述柵極絕緣層上。
28. -種半導(dǎo)體器件，包括： 第一鰭和第二鰭，在襯底上縱向地延伸以彼此平行； 場(chǎng)絕緣層，在所述襯底上且在所述第一鰭與所述第二鰭之間； 層間電介質(zhì)層，在所述第一鰭、所述第二鰭以及所述場(chǎng)絕緣層上并包括暴露所述第一 鰭的一部分的第一溝槽和暴露所述第一鰭的部分和所述場(chǎng)絕緣層的部分的第二溝槽； 第一柵極，在所述第一溝槽中； 沉積絕緣層，在所述第二溝槽中以設(shè)置在所述場(chǎng)絕緣層上和所述第一鰭的側(cè)壁上； 柵極絕緣層，在所述沉積絕緣層上；以及 虛設(shè)柵極，在所述柵極絕緣層上并且在所述場(chǎng)絕緣層和所述第一鰭的側(cè)壁上。
29. -種半導(dǎo)體器件，包括： 場(chǎng)絕緣層； 有源區(qū)域，由所述場(chǎng)絕緣層限定；以及 柵極結(jié)構(gòu)，在所述場(chǎng)絕緣層和所述有源區(qū)域上縱向地延伸并包括堆疊在其上的多個(gè)功 能層， 其中在所述場(chǎng)絕緣層上的所述柵極結(jié)構(gòu)的多個(gè)功能層的堆疊順序與在所述有源區(qū)域 上的所述柵極結(jié)構(gòu)的多個(gè)功能層的堆疊順序相同。
30. -種半導(dǎo)體器件，包括： 第一晶體管，包括： 第一沉積絕緣層，具有第一厚度； 第一柵極絕緣層，在所述第一沉積絕緣層上；以及 第一金屬柵極，在所述第一柵極絕緣層上； 第二晶體管，包括： 第二沉積絕緣層，具有小于所述第一厚度的第二厚度； 第二柵極絕緣層，在所述第二沉積絕緣層上；以及 第二金屬柵極，在所述第二柵極絕緣層上；以及 第三晶體管，包括： 第三沉積絕緣層，具有大于所述第一厚度的第三厚度； 第三柵極絕緣層，在所述第三沉積絕緣層上；以及 第三金屬柵極，在所述第三柵極絕緣層上。
【文檔編號(hào)】H01L21/336GK104218085SQ201410225077
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月31日
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