具有嵌入气隙的FINFET器件及其制造方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115985912A(43)申请公布日2023.04.18(21)申请号202310157746.2H01L21/8234(2006.01)(22)申请日2018.05.09(30)优先权数据62/586,2232017.11.15US15/847,3072017.12.19US(62)分案原申请数据201810437451.X2018.05.09(71)申请人台湾积体电路制造股份有限公司地址中国台湾新竹(72)发明人张哲诚林志翰(74)专利代理机构北京德恒律治知识产权代理有限公司11409专利代理师章社杲李伟(51)Int.Cl.H01L27/088(2006.01)权利要求书2页说明书11页附图23页(54)发明名称具有嵌入气隙的FINFET器件及其制造方法(57)摘要一种半导体器件，包括：设置在衬底上方的第一栅极结构。第一栅极结构沿第一方向延伸。第二栅极结构设置在衬底上方。第二栅极结构沿第一方向延伸。介电材料设置在第一栅极结构与第二栅极结构之间。气隙设置在介电材料内。本发明实施例涉及具有嵌入气隙的FINFET器件及其制造方法。CN115985912ACN115985912A权利要求书1/2页1.一种半导体器件，包括：第一栅极结构，设置在衬底上方，所述第一栅极结构沿第一方向延伸；第二栅极结构，设置在所述衬底上方，所述第二栅极结构沿所述第一方向延伸；一对栅极间隔件，设置在所述第一栅极结构和所述第二栅极结构的两侧；介电材料，设置在所述第一栅极结构与所述第二栅极结构之间并且所述介电材料的外边界与所述第一栅极结构以及所述第二栅极结构直接接触，所述介电材料还设置在所述一对栅极间隔件之间，在俯视图中，所述介电材料的所述外边界沿所述第一方向的尺寸变化并且在中间位置处具有最大尺寸；气隙，设置在所述介电材料内，所述气隙具有圆形或椭圆形的顶视轮廓；以及高k电介质或金属，设置在所述介电材料内并且部分地填充所述气隙。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述高k电介质或所述金属限定所述气隙的外边界。3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一栅极结构和所述第二栅极结构在所述第一方向上彼此分隔开。4.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括：第一鳍结构，从所述衬底向上突出，其中，所述第一栅极结构部分地包裹环绕所述第一鳍结构；以及第二鳍结构，从所述衬底向上突出，其中，所述第二栅极结构部分地包裹环绕所述第二鳍结构。5.根据权利要求4所述的半导体器件，其中，所述第一鳍结构和所述第二鳍结构均沿第二方向延伸，所述第二方向不同于所述第一方向。6.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一栅极结构和所述第二栅极结构均包括高k栅极电介质和金属栅电极。7.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，分隔所述第一栅极结构和所述第二栅极结构的距离在5纳米至50纳米之间的范围内。8.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述气隙的横向尺寸在1纳米至10纳米之间的范围内。9.一种半导体器件，包括：第一鳍结构和第二鳍结构，均突出于衬底上方，其中，所述第一鳍结构和所述第二鳍结构均沿第一方向延伸；第一栅极结构和第二栅极结构，分别位于所述第一鳍结构和所述第二鳍结构上方并且部分地包裹环绕所述第一鳍结构和所述第二鳍结构，其中，所述第一栅极结构和所述第二栅极结构均沿第二方向延伸，所述第二方向垂直于所述第一方向；一对栅极间隔件，设置在所述第一栅极结构和所述第二栅极结构的两侧；第一介电材料，位于所述第一栅极结构和所述第二栅极结构之间并且所述第一介电材料的外边界与所述第一栅极结构以及所述第二栅极结构直接接触，所述第一介电材料还设置在所述一对栅极间隔件之间，在俯视图中，所述第一介电材料的所述外边界沿所述第一方向的尺寸变化并且在中间位置处具有最大尺寸；空隙，嵌入在所述第一介电材料中，所述空隙具有圆形或椭圆形的顶视轮廓；以及2CN115985912A权利要求书2/2页第二介电材料或金属材料，嵌入在所述第一介电材料中。10.一种形成半导体器件的方法，包括：在衬底上方形成沿第一方向延伸的伪栅极层；在所述伪栅极层的两侧形成一对栅极间隔件；在所述伪栅极层上方形成图案化的掩模，所述图案化的掩模包括开口；蚀刻所述开口至所述一对栅极间隔件之间的所述伪栅极层内，其中，所述图案化的掩模在蚀刻期间用作保护掩模；对由所述开口暴露的所述伪栅极层的部分执行横向蚀刻工艺，其中，所述横向蚀刻工艺蚀刻掉所述伪栅极层而不影响所述图案化的掩模；在横向蚀刻之后，在所述开口中形成介电材料，其中，在所述介电材料中形成气隙；在形成所述气隙之后，去除所述图案化的掩模和在所述图案化的掩模上方形成的介电材料的部分，平坦化所述伪栅极层和所述介电材料的上表面以暴露所述气隙，所述气隙具