形成三闸极鳍式场效电晶体装置的方法及该生成的装置

摘要

本发明涉及一种形成三闸极鳍式场效电晶体装置的方法及该生成的装置。本发明，除了其它方法之外，在所公开的其中一个说明的方法包含，形成位在半导体衬底的上表面上方及由该半导体衬底的上表面而垂直地间隔开的鳍状物、该鳍状物具有上表面、下表面及第一与第二侧表面，其中该鳍状物的轴线于该鳍状物的高度方向上为朝向实质上平行于该衬底的该上表面，并且其中该鳍状物的第一侧表面接触第一绝缘材料、形成围绕该鳍状物的该上表面、该第二侧表面及该下表面的闸极结构，以及形成传导耦接至该闸极结构的闸极接触结构。

说明书

技术领域

一般而言，本发明揭露涉及半导体装置的制造，并且尤其涉及形 成三闸极鯺式场效电晶体装置的各种新颖的方法及该生成的装置。

背景技术

在现代的积体电路中，诸如微处理器、储存装置及类似装置，非 常大量的电路元件，尤其是电晶体，被提供于有限的晶片面积上。电 晶体以各种形状及形式而产生，例如平面电晶体、鯺式场效电晶体、 纳米线装置等等。该电晶体通常是N型金氧半场效电晶体(NMOS)或 P型金氧半场效电晶体(PMOS)类型装置，其中该“N型”及“P型” 指定是依据经使用以产生该装置的源极/汲极区域的掺杂的类型而 定。所谓的互补型金氧半(互补式金属氧化物半导体，Complementary MetalOxideSemiconductor)技术或产品意指使用NMOS及PMOS电 晶体装置两者所制造的积体电路产品。不论该电晶体装置的实体的配 置，每个装置包括汲极及源极区域以及位在该源极/汲极区域的上方 及该源极/汲极区域之间的闸极电极结构。一旦施加适当的控制电压 于该闸极电极，传导通道区域形成于该汲极区域及该源极区域之间。

图3A为说明先前技艺鳍式场效电晶体半导体装置100的透视图 式，该鳍式场效电晶体半导体装置100形成于将做为参考的半导体衬 底102的上方以便用于解释，在非常高的水平上，传统鳍式场效电晶 体装置的某些基本特征。在这个例子中，该鳍式场效电晶体装置100 包含三个说明的鳍状物104、闸极结构106、侧壁间隔物108及闸极覆 盖110。该闸极结构106通常包括一层绝缘材料(未个别显示)，例如， 一层高介电常数k的绝缘材料或二氧化硅，以及担任作为用于该装置 100的闸极电极的一或多个传导材料层(例如金属及/或多晶硅)。该 鳍状物104具有三维的配置：高度104H、宽度104W及轴向长度104 L。该轴向长度104L符合电流移动的方向，意即，当该装置100运作 时，该装置100的该闸极长度(gatelength，GL)。由该闸极结构 106所覆盖的该鳍状物104的部分为该鳍式场效电晶体装置100的该通 道区域。在现有的制程流程中，位在该间隔物108外部的该鳍状物104 的部分，意即在该装置100的该源极/汲极区域中，通过执行一或多 道以上的磊晶成长制程在尺寸上可以增加或者甚至合并于一起(未显 示于图3A中的情况)。执行增加该装置100的该鳍状物104的该尺寸 或合并该鳍状物104于该源极/汲极区域中的制程以减少源极/汲极 区域的电阻值及/或使得建立电性接触至该源极/汲极区域变得较容 易。即使磊晶“合并”制程并未执行，磊晶成长制程通常将执行在该 鳍状物100上以增加本身的实体尺寸。

图3B描绘包括三个说明的鳍状物104的该传统的鳍式场效电晶 体装置的简化的平面图式。采取描绘于图3C中穿越该闸极结构106 的该装置100的横截面图式。参考图3C，该装置100包含位在该鳍状 物104之间的一层绝缘材料112、位在该闸极覆盖层110上方的另一层 绝缘材料114及传导耦接至该闸极结构106的闸极接触结构116。描绘 于图3C中的该装置100为三闸极(或三重闸极)鳍式场效电晶体装置。 意即，在操作期间，提供用于电流从该源极区域至该汲极区域流动的 路径或通道的非常浅的传导区域118(在图3C中仅显示在该中间鳍状 物上)将会建立。该传导区域118形成于该鳍状物104的该侧端表面 104S的内部及该上表面104T的下方。如同在图3B及3C中所描绘 的，该鳍式场效电晶体装置100的该整体的闸极长度(gatelength， GL)及该鳍式场效电晶体装置100的该整体的闸极宽度(gatewidth， GW)所有皆朝向实质上平行于该衬底102的水平表面102A的方向。

虽然上文所描述的该传统的鳍式场效电晶体装置相较于传统的平 面式装置具有显著的优点，需要更进一步改良此类鳍式场效电晶体装 置。例如，传统的鳍式场效电晶体装置在半导体衬底上仍然消耗显著 数量的高价值平面空间。减少此类装置之该“覆盖区(foot-print)” 仅通过减少该装置的各种特征的特征尺寸将变得越来越难以达到，例 如，该闸极结构106、该鳍状物宽度104W等等。第4图为通过形成复 数个传统的鳍式场效电晶体装置所制成的先前技艺逻辑装置的说明的 例子。尤其，该逻辑装置由4个鳍状物P型鳍式场效电晶体装置75、 2个鳍状物P型鳍式场效电晶体装置72、6个鳍状物N型鳍式场效电 晶体装置76及3个鳍状物N型鳍式场效电晶体装置77组成。各种闸 极结构、闸极接触及沟槽硅化物源极/汲极接触结构亦作描绘。通常， 此类配置具有相对大的“覆盖区”并且造成某些浪费的空间。留意在 该2个鳍状物P型鳍式场效电晶体装置及该3个鳍状物N型鳍式场效 电晶体装置之间的空间。其所需要的是基础上的新架构，该架构将减 少鳍式场效电晶体装置的面积并且藉以减少使用此类鳍式场效电晶体 装置的积体电路的面积。

本发明揭露涉及可以解决或减少上文所确认之一或多个问题的形 成三闸极鳍式场效电晶体装置的方法及该生成的装置。

发明内容

该下文展现本发明的简单的概述以提供本发明的某些目的的基本 的了解。该概述并非本发明的详尽的概观。本概述并非意在确认本发 明的主要或关键元件或描述本发明的范畴。本概述单纯的目的在于以 简化的形式呈现某些概念而作为后续讨论的更加详细说明的序言。

一般而言，本发明涉及形成三闸极鳍式场效电晶体装置的各种新 颖的方法及该生成的装置。除了其它方法之外，在此所揭露的其中一 个说明的方法包含形成位在半导体衬底的上表面上方及由半导体衬底 的上表面而垂直间隔开的鳍状物，该鳍状物具有上表面、下表面及第 一与第二侧表面，其中该鳍状物在该鳍状物高度方向上的轴线为实质 上朝向平行于该衬底的上表面，并且其中该鳍状物的第一侧表面接触 第一绝缘材料、形成围绕该鳍状物的该上表面、该第二侧表面及该下 表面的闸极结构及形成传导性耦接至该闸极结构的闸极接触结构。

除了其它装置之外，在此所揭露的新颖的三闸极鳍式场效电晶体 装置的其中一个例子包含垂直地位于半导体衬底的上表面上方及由半 导体衬底的上表面而间隔开置的鳍状物，该鳍状物具有上表面、下表 面及第一与第二侧表面，其中该鳍状物在该鳍状物的高度方向上的轴 线是实质上朝向平行于该衬底的该上表面，并且其中该鳍状物的第一 侧表面接触第一绝缘材料、位在围绕该鳍状物的该上表面、该第二侧 表面及该下表面的闸极结构及传导性耦接至该闸极结构的闸极接触结 构。

再者，本发明在此所揭露为各种新颖的积体电路产品。在其中一 项实施例中，该积体电路产品包含至少第一及第二三闸极鳍式场效电 晶体装置，其中在每一个该装置内的该(多个)鳍状物是垂直地位于半 导体衬底的上方及由半导体衬底而间隔开并且该(多个)鳍状物具有实 质上朝向平行于该衬底的上表面的高度方向，其中该(多个)鳍状物在 该第一及第二装置内的该高度是不同的。在其它实施例中，鳍状物在 该第一及第二装置内的数量是不同的。

附图说明

本发明揭露通过参考该下文的说明并结合该附加的图式将可以了 解，其中类似的图式标号定义类似的元件，并且其中：

图1A－1X描绘形成三闸极鳍式场效电晶体装置的各种说明的 新颖的方法及该生成的装置；

图2A－2F描绘可以使用在此所揭露的该方法及装置而形成的 各种新颖的及说明的产品及装置；

图3A－3C描绘说明的先前技艺鳍式场效电晶体装置；以及

图4描绘包括复数个传统的先前技艺鳍式场效电晶体装置的说明 的先前技艺积体电路产品。

虽然在此所揭露的该主要内容是极易于做各种修正及替代的形 式，该内容的特定的实施例已经通过在该图式中的例子而显示并且在 此做详细描述。然而，应该要了解的是特定实施例的在此的描述并非 意在限定本发明于所揭露的特定的形式，但是相反地，是意在涵括落 在由该附加的申请专利范围所界定的本发明的该精神及范畴内的所有 的修正、等同及替代。

附图标记说明：

1装置

9虚线区域

10三闸极鳍式场效电晶体装置

11虚线区域

12块材层/衬底

12A主动层

13虚线

14埋置绝缘层

15绝缘材料

16A半导体材料层

16B半导体材料层

16C半导体材料层

16D半导体材料层

18A鳍状物

18B鳍状物

18C鳍状物

19A第一堆迭

19B第二堆迭

19L侧向宽度

2装置

20间隔物

20A开孔

20B开孔

20L侧向宽度

22犠牲闸极结构

22X虚线区域

24闸极覆盖层

26侧壁间隔物

28侧壁间隔物

30材料堆迭

31A凹穴

31B凹穴

31C凹穴

31D凹穴

34凹处

36绝缘材料

40A磊晶半导体材料

40B磊晶半导体材料

40C磊晶半导体材料

40D磊晶半导体材料

42虚线区域

44磊晶半导体材料

44L侧向宽度

46凹穴

47替代闸极凹穴

50替代闸极结构

50L长轴

51遮罩材料

51A凹入的遮罩材料

52闸极覆盖层

53虚线区域

55图案化遮罩层

60底部表面

61第二侧表面

62上表面

63下表面

64接触结构

65接触结构

67埋置接触结构

100先前技艺装置

102衬底

102A衬底之水平表面

104鳍状物

104H鳍状物高度

104L鳍状物轴向长度

104W鳍状物宽度

104S鳍状物侧端表面

104T鳍状物上表面

106闸极结构

108侧壁间隔物

110闸极覆盖

112绝缘材料

114绝缘材料

116闸极接触结构

118传导区域。

具体实施方式

本发明的各种说明的实施例于下文做描述。为了说明清楚之目的， 并非实际实现的所有的特征将于本说明书中做描述。当然将可以了解 的是在任何此类实际实施例的开发中，各种特定实现的决定必须做到 以达到该开发者的特定目标，诸如符合系统相关的及商业相关的限制， 该特定目标将依照其中一项实现至另一项实现而改变。再者，将可以 了解的是此类开发的努力可能是复杂的及耗时的，但是尽管如此，对 于本领域技术人员在具有本发明揭露的优势之后将是一项例行性的工 作。

本发明主要内容现在将参考该附加的图式而做描述。各种结构、 系统及装置仅为了解释的目的而示意地描绘于该图式中并且以便不使 本发明揭露与对于本领域技术人员已知的细节产生混淆。尽管如此， 本文包含该附加的图式及解释本发明揭露的说明的例子。在此所使用 的该字词及片语应该要了解及解读以具有与由本领域技术人员所了解 的该字词及片语一致之意义。没有术语或片语之特殊的定义，意即不 同于通过本领域技术人员所了解之一般及惯常的意义的定义，是意在 由该术语或片语在此的一致性使用所隐含。在某程度上，术语或片语 是意在具有特殊的意义，意即，而非由本领域技术人员所了解的意义， 此类特殊的定义将在该说明书中以定义的方式而明确地提出，该定义 的方式对于该术语或片语直接地及明确地提供该特殊的定义。本领域 技术人员在完全阅读本发明申请后将立即感到显而易见的是，在此所 揭露的方法可以应用于制造各种不同的装置，包含，但不限于，逻辑 装置、记忆体装置等等，并且该装置可以不论是N型金氧半场效电晶 体(NMOS)或P型金氧半场效电晶体(PMOS)装置。

由本领域技术人员在完整阅读本发明申请后将可以了解，各种掺 杂的区域，例如，源极/汲极区域、环状布植区域、井区域及类似区 域，并未描绘于该附加的图式中。当然，在此所揭露的本发明不应考 量为限定于在此所描绘及描述的该说明的例子。在此揭露的该积体电 路装置10的该各种的组件及结构可以使用各种不同的材料及通过执行 各种已知的技术，例如，化学气相沉积(chemicalvapordeposition， CVD)制程、原子层沉积(atomiclayerdeposition，ALD)制 程、热成长制程、旋转涂布技术等等，而形成。这些各种材料层的厚 度亦可以视该特定的应用而改变。参考该附加的图式，在此所揭露的 该方法及装置的各种说明的实施例现在将以更详细方式做说明。

图1含有可以使用在制造的早期阶段处在此所揭露的该方法所形 成的复数个说明的三闸极鳍式场效电晶体装置10(“装置1”及“装置 2”)的横截面图式及简化的平面图式。该术语装置1及装置2的使用 为单纯地用于解释的目的。由本领域技术人员在读取本申请后将会了 解，“装置1”及“装置2”可以实际上是具有较长的通道宽度的单一 装置。该三闸极鳍式场效电晶体装置10将形成在描绘于该简化的平面 图式中的虚线区域9内。绝缘区域或材料将形成在该虚线13之间以隔 离该两个装置。闸极结构，由该虚线区域11所表示，将形成穿越该 三闸极鳍式场效电晶体装置10两者。该图式“X－X”为采取在装置 1的闸极长度方向上穿过装置1的横截面图式，意即，当该装置操作 时在装置1的该电流传输方向上。横截面图式“Y－Y”(见第1C图) 为采取穿过其中该绝缘材料将形成在平行于该X－X方向上的该区域 的横截面。其中将会采取显示于该图式中的额外的横截面图式。

图1A描绘在制造的早期阶段的该三闸极鳍式场效电晶体装置10， 其中数个制程操作已经执行。通常，该三闸极鳍式场效电晶体装置10 将形成于半导体衬底内及半导体衬底上方。该衬底可以具有不同的配 置，诸如包含块材半导体层、埋置绝缘层及主动层的绝缘层上硅 (silicon-on-insulator，SOI)或绝缘层上硅锗 (silicon-germanium-on-insulator，SGOI)。另外，该衬底可以 具有块材配置。该衬底可以是由硅所制成或者该衬底可以是由非硅的 其它材料所制成。因此，该术语“衬底”或“半导体衬底”应该了解 为涵括所有半导体材料及此类材料的所有形式。于在此所描绘的例子 中，该衬底是描绘成为具有块材层12、埋置绝缘层14及包括硅锗，具 有大约25％或更多的成份的主动层12A的绝缘层上硅锗衬底。该主动 层12A的厚度可以视该特定的应用而改变。

持续参考图1A，该三闸极鳍式场效电晶体装置10为描绘在复数个 交替的半导体材料层16A－16C(通常称为该图式标号16)及18A－ C(通常称为该图式标号18)为依序地沉积在该主动层12A上方之后。 通常，该交替的半导体材料层16及18应该由可以选择性地相对彼此 蚀刻的半导体材料所组成。例如，在其中一项说明的实施例中，该材 炓层16可以包括硅锗并且该材料层18可以是包括包括硅。所形成的 材料层16及18的数量可以视用于该三闸极鳍式场效电晶体装置10之 鳍状物的数量而定。该材料层14、16及18的厚度可以视该特定的应 用而定。在其中一项说明的实施例中，该层绝缘材料14可以具有大约 10－1000纳米的厚度、该主动层12A可以具有大约5－30纳米的厚度、 该层硅锗16可以具有大约5－30纳米的厚度及该层硅18可以具有大 约5－15纳米的厚度。当然，所有该材料层16不需要具有相同的厚度， 并且所有该材料层18不需要具有相同的厚度，虽然在某些应用中总是 相同的。该材料层16及18可以通过执行化学气相沉积或磊晶沉积制 程而形成。通常，该材料层18的数量符合用于每个该装置10的堆迭 的鳍状物的数量。在某些应用中，可能需要形成具有不同数量的鳍状 物的鳍式场效电晶体装置，例如，在该衬底的其中一个区域为3鳍状 物装置并且在另一个区域为4鳍状物装置。由本领域技术人员在完整 阅读本申请之后将会了解，鳍状物在不同的区域中的不同的数量的形 成可以通过对应于在该衬底的所有区域上方的任何一个区域中的鳍状 物的该最大数量的材料层数量的形成，并且因此使用遮罩及蚀刻技术、 移除在其中较少数量的鳍状物欲形成之区域中的该另外的区域而达 成。

图1B描绘在其中一道或一道以上的蚀刻制程通过图案化遮罩层 (未显示)而执行以图案化该材料层16、18及该主动层12A以便藉以 定义交替的半导体材料的堆迭19之后的该三闸极鳍式场效电晶体10。 该制程操作曝露出该埋置绝缘层14。于在此所描绘的该例子中，复数 个非等向性蚀刻制程经由执行以定义该堆迭的材料19。该堆迭的材料 19的实体的尺寸可以视该特定的应用及/或各种不同的考量及因素而 改变。例如，该堆迭的材料19的实体的尺寸可以视该装置10的该绝 缘材料的该所需的宽度及鳍状物的该所需的数量等等而定。如同下文 更加完整的描述，该材料层18的部分将变成位在该装置的该闸极结构 下方的堆迭式鳍状物配置。

图1C描绘在数个制程操作执行之后的该三闸极鳍式场效电晶体装 置10。首先，覆盖沉积另一层绝缘材料15，例如，二氧化硅，在该堆 迭的材料19的上方。接着，执行化学机械研磨制程在该层绝缘材料19 之上以平坦化具有该堆迭的材料19的该上表面的本身的上表面。接着， 该堆迭的材料19经图案化以定义具有空间20在第一及第二堆迭19A、 19B之间的交替的半导体材料的第一及第二堆迭19A、19B。该堆迭 的材料19是藉由透过例如图案化光阻层的图案化遮罩层(未显示)执 行一道或一道以上的蚀刻制程而形成图案。该图案化堆迭19A、19B 的该侧向宽度19L(图1D)以及用于该绝缘材料的该空间20的该 侧向宽度20L(图1D)可以视该特定的应用而改变。图1C亦描绘在 该图案化遮罩层移除之后的该三闸极鳍式场效电晶体装置10。图1D 为采取其中显示在图1C的平面图式中的横截面图式，意即，在其中用 于该三闸极鳍式场效电晶体装置10的该闸极结构将形成(在正向于在 该装置10中的电流传输方向上的方向)的区域中。

在此所揭露的本发明将揭露于通过执行替代闸极制程形成用于该 三闸极鳍式场效电晶体装置10的上下文中。因此，图1E描绘在用于 犠牲闸极结构22的材料形成于该三闸极鳍式场效电晶体装置10两者 的上方之后的该装置10。该犠牲闸极结构22是意在以自然方式呈现可 以使用于利用所谓的闸极最后(替代闸极)制造技术而制造积体电路 产品的任何类型的牺牲闸极结构。通常，该牺牲闸极结构22包括牺牲 闸极绝缘层(未个别地显示)，诸如二氧化硅，以及牺牲闸极电极(未 个别地显示)，诸如多晶硅或非结晶硅。而且在此所描绘为说明的闸极 覆盖层24(例如，氮化硅)。图1E描绘在形成/沉积用于该牺牲闸极 结构22及该闸极覆盖层24的该材料层在该图案化的材料堆迭19A、 19B的上方及在该开孔或空间20中之后的该装置10。

图1F及1G描绘在数个制程操作执行之后的该三闸极鳍式场效电 晶体装置10。图1G为采取其中显示于图1F中的该平面图式中的横截 面图式。首先，该牺牲闸极结构22及该闸极覆盖层24的该材料是藉 由透过图案化的蚀刻遮罩(未显示)，诸如光阻的图案化层，而执行一 道或一道以上的蚀刻制程而图案化，以定义该牺牲闸极结构22及位在 该牺牲闸极结构22上方的该闸极覆盖层。见图1F(图式Y－Y)及图 1G。接着，该图案化的遮罩层将移除。接着，形成侧壁间隔物26邻接 该图案化牺牲闸极结构22并且形成侧壁间隔物28邻接该材料堆迭19 A、19B的该曝露的部分及在由该开孔20所曝露的该绝缘材料15的 该侧壁上。该间隔物26、28是通过沉积一层间隔物材料并且之后执行 非等向性蚀刻制程而形成。这些制程操作有效地分隔该开孔20成为两 个个别的开孔20A、20B。

该下一个制程操作将参考图1H及1I而做描述。第1I图为采 取其中显示于意即穿过该装置的该源极/汲极区域的图1H的该平面 图式中的横截面图式。如同在这些图式中所描绘的，通过该闸极覆盖 层24及该侧壁间隔物26未覆盖该整体的闸极结构的交替的半导体材 料的该第一及第二堆迭19A、19B的部分，通过使用该整体的闸极结 构作为蚀刻遮罩而执行一道或一道以上的蚀刻制程而移除。该步骤造 成用于该装置10的位在该牺牲闸极结构下方的交替的半导体材料的另 一个堆迭30的形成及在其中源极/汲极区域最终将形成的区域的复数 个凹穴31A－31D(通常参考标号31)的形成。该凹穴31A－B是用 于装置1，而该凹穴31C－D是用于装置2。

图1J描绘在主要凹处蚀刻制程执行于该堆迭材料30上以选择性 移除该半导体材料16的少量侧向，例如在每一边5－15纳米，及相对 于该半导体材料18的该主动层12A之后的该三闸极鳍式场效电晶体 10。该制程造成在该堆迭的材料30中的小的凹处或区块34的形成。

图1K描绘在该堆迭的材料30内的该凹处34为填覆绝缘材料36， 例如氮化硅，之后的该三闸极鳍式场效电晶体装置10。该绝缘材料 36可以通过执行非常短暂的沉积制程以便填满该凹处34，并且接着执 行短暂的非等向性或等向性蚀刻制程以便留下该材料36仅位于该凹处 34之内而形成。

该下一个制程操作将参考图1L及1M而做描述。图1M为采取 其中显示在图1L之该平面图式中之横截面图式。如同在这些图式中 所描绘的，一道或一道以上之磊晶沉积制程经由执行以形成磊晶半导 体材料区域40A－D(通常参考标号40)分别于该凹穴31A－D中。 在该磊晶沉积制程期间，该半导体材料18的该曝露的侧壁18Y作为 “样板(template)”材料而用于该磊晶半导体材料40的形成。该磊 晶半导体材料40在该磊晶形成制程期间可以在原位掺杂具有该适当的 掺杂物或该该磊晶半导体材料40可以在之后经由离子植布而掺杂。该 磊晶半导体材料40可以由任何所需的半导体材料或复数个材料所组 成。如同描绘于图1L中的该平面图式中的该虚线区域42中，在该磊 晶半导体材料40的形成期间，磊晶材料的成长是完全由邻接该开孔20 A、20B所形成的该侧壁间隔物28、邻接该闸极结构所形成的该侧壁 间隔物26及该绝缘材料15所容纳，藉以避免磊晶半导体材料40在不 需要的位置处的形成。

该下一个制程操作将参考图1N而做描述。如同在该图式中所显 示，形成另一层绝缘层材料44，诸如二氧化硅，以便填满该间隙20A、 20B。之后，一道或一道以上的化学机械研磨(chemicalmechanical polishing，CMP)制程经由执行以平坦化具有该牺牲闸极结构22 的上表面的该绝缘材料44的上表面以便移除该闸极覆盖层24及曝露 该牺牲闸极结构22而用于移除。

图1O描绘在执行一道或一道以上的蚀刻制程以移除该牺牲闸极 结构22之后的该装置10，该制程造成凹穴的形成。该凹穴46为通过 该间隔物26所侧向定义。该制程操作曝露该材料堆迭30，并且尤其是 该材料层16C。

图1P描绘在执行一道或一道以上的蚀刻制程通过在该堆迭的材 料30上的该凹穴46以选择性地移除该半导体材料16的剩余部分及相 对于该半导体材料18及该绝缘材料36之后的该三闸极鳍式场效电晶 体装置10。该制程造成替代闸极凹穴47的形成。该替代闸极凹穴47 是通过该间隔物26及该绝缘材料36所侧向地定义。用于该装置10的 最终的替代闸极结构将形成于该替代闸极凹穴47内。

该下一个制程操作将参考图1Q及1R而做描述。图1R包含采 取其中显示于图1Q的平面图式中的横截面图式(Z－Z及A－A)。 如同在这些图式中所显示，该下一个主要的操作包含在替代闸极凹穴 47内的替代闸极结构50及闸极覆盖层52(例如氮化硅)的形成。在 此所描绘的该替代闸极结构50是意在以可以使用于制造积体电路产品 的任何类型的替代闸极结构的自然的方式而表示。通常，预先清洁制 程将执行于尝试中以在形成将会成为部分该替代闸极结构50的各种材 料层之前将所有外来材料从该替代闸极凹穴47之内移除。之后，该最 终闸极结构50可以通过依序沉积该闸极结构的材料进入该替代闸极凹 穴47及在该绝缘材料层14的上方并且接着执行化学机械研磨制程以 移除在该绝缘材料层44上方的过多的材料而形成。之后，一道或一道 以上的凹处蚀刻制程可以执行以凹入用于该最终闸极结构50的该闸极 材料。该闸极材料的此类凹入的程度可以视该特定应用而改变。接着， 该闸极覆盖层52形成于该凹处闸极材料上方的该替代闸极凹穴47内。 该闸极覆盖层52可以包括各种材料，例如，氮化硅，并且该闸极覆盖 层52可以通过以该闸极覆盖材料填满该替代闸极凹穴47的该剩余部 分并且之后执行化学机械研磨制程以移除过多的材料而形成。该装置 的该整体的闸极长度方向(GL)及该整体的闸极宽度方向(GW) 为显示于这些图式中。在此所描绘的例子中，每一个该三闸极鳍式场 效电晶体装置10包括由该半导体材料层18所制成的三个说明的鳍状 物。当然，也可以具有任何所需数量的鳍状物，意即，一个或一个以 上。如同显示于图1R的图式Z－Z，该三闸极鳍式场效电晶体装置 10的该整体的闸极宽度(GW)正向于该衬底12的水平表面12S。 该装置10的该闸极长度方向(GL)为描绘于该平面图式及图1Q的 图式X－X中。该装置的闸极长度方向延伸进入在图1R的图式Z－ Z中的图式页面内及经由在图1R的图式Z－Z中的图式页面出来。 亦应该要注意的是虽然该闸极结构50是描绘为终止于该虚线区域22 X内，在实施上，该闸极结构50将侧向延伸于该绝缘材料15的上方 持续足够的距离使得闸极接触结构(未显示)可以形成在位在该绝缘 材料15上方的该闸极结构50的部分的上方。此外，虽然未描绘于该 图式中，在该流程图的这个步骤处，若有需要，该闸极结构50可以通 过执行传统的遮罩及蚀刻制程在虚线区域53(见图1Q平面图式)所 显示的区域内而切除。之后该覆盖层52的形成将有效地密封该闸极结 构的切除端。在这个方式中，每一个具有预设的闸极结构的个别的鳍 式场效电晶体装置可以形成。

图1S为采取其中显示于图1Q中的横截面平面式图，图式Y－ Y，意即，在通过该最终闸极结构50所切下的水平高度。该装置10 的该整体的闸极长度方向(GL)是描绘于图1S中。该装置10的该 整体的闸极宽度方向(GW)延伸进入在图1S中的该图式页面内及 由图1S中的该图式页面出来。如同在图1S中所显示，该磊晶半导 体材料40A及40B为用于该第一装置(D1)的该源极/汲极区域， 同时该磊晶半导体材料40C及40D为用于该第二装置(D2)的该源 极/汲极区域。于该开孔20A、20B中的该绝缘材料44电性上隔离 该两个装置的该源极/汲极区域。在此所揭露的本发明已经揭露于形 成两个说明的三闸极鳍式场效电晶体装置10的上下文中。然而，本领 域技术人员在完整阅读本发明申请后将会了解，任何此类装置的数量 可以使用在此所揭露的方法而形成。

该上一个图式描绘其中该装置10两者在该闸极结构下具有相同数 量的鳍状物的实施例，意即，三个鳍状物18A－18C，如同在图1R 的图式Z－Z中所显示。然而，在此所揭露的该方法提供极大的弹性 以便使得装置设计者形成每一个具有不同的所需数量的鳍状物于该闸 极结构下方的不同的三闸极鳍式场效电晶体装置10。用于如此制造的 其中一个说明的技术将参考图1T－1X而做描述。

图1T描绘在显示于图1P中之后在制程中的这个步骤处的该装 置10，意即，在该半导体材料16及该主动层12A为选择性地移除以 定义该上文描述的替代闸极凹穴47之后。在该替代闸极凹穴形成之后， 遮罩材料51，例如OPL，形成于该替代闸极凹穴47之内及上方。第 1U图为采取其中显示于图1T中的横截面图式，意即，穿过该闸极结 构。

该下一个制程操作将参考图1V及1W图而做描述。图1W为采取 其中显示于图1V之该平面图式中的横截面图式。需注意的是该“Y－ Y”横截面之位置已经移除使得具有采取仅穿越装置2之的横截面“Y 1－Y1”。如同在这些图式中所描绘的，形成例如图案化光阻遮罩的 图案化遮罩层55以便覆盖装置1同时曝露装置2。之后，定时的凹入 蚀刻制程经由执行以从装置2上方及从在该装置2区域内的该闸极凹 穴47的该曝露的部分内移除某些该曝露的遮罩材料51(见图1V之图 式Y1－Y1及图1W)。该制程造成位在用于装置2的该替代闸极凹 穴47内的凹入的遮罩材料51A。如同所描绘的，在该替代闸极凹穴 47内的该遮罩材料51的该凹入造成用于装置2的该鳍状物18B及18 C的该曝露，同时用于装置2的鳍状物18A仍然由该凹入的遮罩材料 51A所覆盖。如同所显示，所有的该鳍状物18A－C仍然受覆盖于装 置1的该闸极凹穴47内。

图1X为采取穿越该闸极结构50的该装置10的横截面图式。在这 个例子中，图1X描绘在数个制程操作执行之后的该三闸极鳍式场效电 晶体装置10。首先，通过该凹入的遮罩材料51执行蚀刻制程以从装置 2上方的该替代闸极凹穴47内移除该曝露的鳍状物18B及18C。之 后，该图案化的遮罩层55经移除并且接着所有剩余的遮罩材料51由 该整个闸极凹穴47所移除。接着，该上文描述的最终闸极结构50及 闸极覆盖层52形成于该闸极凹穴内。留意的是，在这个例子中，该闸 极结构50描绘成为于该绝缘材料15上方延伸充分的侧向距离以便允 许闸极接触结构(未显示)至该闸极结构50的形成。如同所描绘的， 使用这种新颖的制造流程，装置1为形成具有三个鳍状物，同时装置 2为形成具有一个鳍状物。当然，该制程可以延伸以允许用于每一个 该装置10的任何所需的数量的鳍状物之形成。

如同通过本领域技术人员在完整读取本发明申请之后将会了解， 在此所揭露的该三闸极鳍式场效电晶体装置就本身的结构及其中该装 置可以制造的方法而言是非常不同于传统的鳍式场效电晶体装置100 (如同在本申请的该背景章节中所描述的)。例如，在此所描述的该鳍 式场效电体晶装置包括垂直定位在该衬底的上方及由该衬底间隔配置 的一个或一个以上的水平朝向的鳍状物。参考图1R，图式Z－Z，在 该闸极结构50下方的该鳍状物18具有高度FH及宽度FW。在此所 揭露的该装置中，该鳍状物18的该长轴64在该鳍状物18的该高度方 向上为实质上水平及平行于该衬底12的水平表面12S。相反地，该鳍 状物104的该高度方向104H至少在图3A中所揭露之用于该先前技艺 装置100的该闸极结构106下方为实质上正向于该衬底102的水平表 面。此外，在此所揭露之该装置中，在该闸极结构50下方的该鳍状物 18的该宽度方向FW为实质上正向于该衬底12的该水平表面12S。 相反地，在图3A中所揭露的用于该先前技艺装置100的该鳍状物104 的该宽度方向104W为实质上水平及平行于该衬底102的水平表面。在 此所揭露的该装置中，每一个该鳍状物18为由该衬底12垂直地间隔 配置的水平朝向的结构。每一个该鳍状物18具有第一侧表面或底部表 面60、第二侧表面61、上表面62及下表面63。该鳍状物18的该第一 侧表面60接触该绝缘材料15而该闸极结构50位在围绕该鳍状物18 的该其它表面61、62及63。如同所描绘的，该闸极结构50(意即， 该闸极绝缘层(未个别地显示))同样也接触该绝缘材料15。最后，该 闸极结构50的该长轴50L(图1Q，图式X－X)是实质上朝向正向 于该衬底12的该水平表面12S。相反地，在图3A中所揭露的用于该 先前技艺装置100的该闸极结构106的该长轴为实质上水平及平行于 该衬底102的水平的表面。

图2A－2F描绘可以使用在此所揭露的方法而形成的数个说明 的产品。

图2A描绘包括在该闸极结构50下方的水平朝向的鳍状物的单一 堆迭之单一三闸极鳍式场效电晶体装置(由于该鳍状物位在该闸极结 构下方而未显示)。再者所描绘的为说明的闸极接触60及以沟槽硅化 物区域的形成的复数个说明的源极/汲极接触结构62。在其中显示于 图2A中的该装置是在上文描述的装置1内的例子中，该源极/汲极接 触结构62将形成接触于该下面的源极/汲极区域40A－40B。当然， 其中该接触结构62及该闸极接触60所形成的各种绝缘材料未描绘于 图2A中。

图2B描绘包括由该绝缘材料44所隔离的多重堆迭的水平朝向的 鳍状物(由于该鳍状物位在该闸极结构下方而未显示)的单一三闸极 鳍式场效电晶体装置的另一个实施例。在这个例子中，单一闸极结构 为传导耦接至在该绝缘材料44的相对侧上的该堆迭的鳍状物两者。并 且所描绘的为以沟槽硅化物区域的形式的复数个说明的源极/汲极接 触结构63。

图2C描绘可以使用在此所揭露的该方法及装置的说明性反相器 积体电路。在这个例子中。埋置接触结构67是形成于绝缘材料层中。 该埋置接触结构67为电性耦接至该装置1的源极/汲极区域(S/D D1)及该装置2的源极/汲极区域(S/DD2)。接触结构64 (CA)为传导耦接至该埋置接触结构67。另一个接触结构65(CA) 为传导耦接至装置1的另一个源极/汲极区域(S/DD1)及耦 接至汲极电压(Vdd)。又另一个接触结构66(CA)为传导耦接至 装置2的另一个源极/汲极区域(S/DD2)及耦接至接地。如 同所描绘的，该绝缘区域的侧向宽度44L可以设定成任何所需的值以 匹配任何所需的接触配置。

图2D描绘其中意在用于不同的应用，例如，逻辑及静态随机存取 记忆体，之三闸极鳍式场效电晶体装置10可以形成的例子，使得该高 尺寸H1及H2对于使用于该不同的应用的装置是不同的。尤其，对 于在图2D中的该左侧上的该两个装置，在该闸极结构50下方的该鳍 状物(用于该逻辑应用)具有高度H1大于对于用在静态随机存取记 忆体应用所形成的在图2D中的该右侧上的该两个装置之该鳍状物H 2的高度。该高度不同可以设定材料19经图案化(图1D)的该堆迭 的时间处。意即，该开孔20的该侧向尺寸20L愈大，该生成的鳍状物 的该高度将愈小。

图2D描绘其中在该两个例子(逻辑及静态随机存取记忆体)的每 一个中于该闸极结构下方的水平朝向的鳍状物的堆迭皆具有相同的高 度的情况，意即，对于该静态随机存取记忆体应用的用于两者装置的 所有的鳍状物皆具有相同的高度H2。然而，在此所揭露的方法亦可 以经由使用以形成该装置使得该装置每一个具有不同高度的鳍状物的 堆迭。如同在图2E中所描绘的，用于装置1的该闸极结构50下方的 该鳍状物具有高度H1大于用于装置2的该闸极结构下方的该鳍状物 的该高度H2。当图案化该材料堆迭19(见图1D)时该方法亦可以 完成。意即，并不是执行该堆迭的材料19的该图案化使得该生成的堆 迭19A、19B具有相同的侧向宽度19L，该方法造成具有该两个装 置10具有具相同高度的鳍状物，可以执行该图案化操作使得该第一 图案化堆迭19A的该图案化侧向宽度19L(例如等于H1)为大于(例 如，等于H1)该第二图案化堆迭19B的该图案化侧向宽度19L(例 如，等于H2)。

图2F为在此所揭露的由形成复数个该新颖的鳍式场效电晶体装 置10所达成的图4的该先前技艺逻辑装置之描绘。尤其，该逻辑装置 包括4鳍状物P型鳍式场效电晶体装置75、2鳍状物P型鳍式场效电 晶体装置72、4鳍状物N型鳍式场效电晶体74装置及2鳍状物N型鳍 式场效电晶体装置73。各种闸极结构、闸极接触及沟槽硅化物源极/ 汲极接触71结构亦做描绘。因为在该闸极结构50下方的该堆迭的、 水平朝向的鳍状物结构的形成，在此所揭露的该鳍式场效电晶体相比 于使用传统的先前技艺鳍式场效电晶体半导体装置所形成的该先前技 艺积体电路具有非常小的面积，如同在图4中所显示。因此，封装密 度可以增加，以造成包含此类装置之该整体的积体电路产品之实体的 尺寸中的缩减。由于其中该装置在此所形成的方式，该装置之覆盖区 可以做调整而不论在每个装置中的鳍状物18的数量。例如，在其中一 项实施例中，当由上文可以看出，对于在此所揭露的该装置的该鯺状 物的“高度”对于形成于该衬底12的不同的区域中的不同的装置可以 经选择为FH1及H2。在其中一项特殊的例子中，FH1及FH2 可以经选择使得FH2对于FH1(FH2：FH1)的该比例等于 3：2。这种弹性提供相对于类似在本发明申请中所描述的装置的该 传统的先前技艺鳍式场效电晶体装置具显著的优势。由于在此所揭露 的该装置的架构，以及尤其该鳍状物的“高度”方向的朝向为实质上 平行于该衬底12的该上表面，在此所揭露的该鳍状物的高度可以设 定在任何需要的数值。例如，使用在此所揭露的该结构及方法所制造 的可以形成具有相对较长的“高度”尺寸(或“较高的”鳍状物)的 鳍状物的4鳍状物装置相比于具有相对短的鳍状物(其中该“高度” 方向为实质上正交于该衬底)的传统的6鳍状物装置，其中在此所揭 露的该4鳍状物装置为实质上等同于先前技艺6鳍状物装置(用于3： 2的FH2：FH1比例)。重要的是，使用在此所揭露的方法，该鳍 状物的该“高度”可以调整在N型场效电晶体及P型场效电晶体之间 而不需要任何额外的遮罩的使用。遮罩仅形成当具有不同数量的鳍状 物的装置时而有需要。最后，由于形成在先前技艺鳍式场效电晶体装 置上的该鳍状物是通过蚀刻沟槽进入衬底内部而形成，该生成的鳍状 物具有楔形的横截面轮廓，该方法产生包含在移除一个或一些鳍状物 以产生用于绝缘结构空间的困难度的数个问题。于在此所揭露的该装 置中，该鳍状物为在形成之后不需要移除的实质上平面的材料层以允 许用于绝缘区域的形成的空间。

此外，如同上文所应留意的，鳍状物的数量，尤其是鳍状物的堆 迭，可以通过使用传统的遮罩及磊晶形成制程而在衬底的各处表面而 改变。例如，若装置A、B及C是分别地具有1、3及6鳍状物，形 成6鳍状物的材料可以在该整个衬底12的各处而形成。之后，其中 装置A及B将会形成以硬式遮罩层，例如，氮化硅，所遮罩之区域， 并且用于该鳍状物4－6的材料可以在其中装置A及B将会形成的区 域中而选择性地移除。接着，另一个硬式遮罩层可以形成以便覆盖其 中装置B及C将会形成的区域同时曝露其中该装置A将会形成的区 域。之后，用于鳍状物2－3的材料可以由其中装置A将会形成的该 区域而移除。类似的遮罩及选择的磊晶形成制程可以执行以制造用于 N型场效电晶体及P型场效电晶体装置的不同的材料的鳍状物18。因 此，在此所揭露的该方法提供装置设计者在设计鳍式场效电晶体装置 具有高度的弹性，该装置可以经由特殊修改以符合待设计的该特殊的 积体电路产品的需求。

上文所揭露的该特殊的实施例仅为说明的性质，如同本发明对于 本领域技术人员在具有于此所教示的优点后，显而易见地，可以以不 同但等同的方式做修正及实施。例如，上文所提出的该制程步骤可以 以不同的顺序而执行。再者，本文并非意在限定在此所显示的架构或 设计的细节，除非是在该下文的申请专利范围中的描述。因此，显然 地，上文所揭露的该特定的实施例可以做改变或修正并且所有此类的 变动为考量于本发明之该范畴及精神内。应留意的是该术语之使用， 诸如“第一”、“第二”、“第三”或“第四”以描述在本说明书中及在 该附加的申请专利范围中的各种的制程或结构是使用作为针对此类步 骤/结构的简略的参考并且非必要地意指此类的步骤/结构是以固定 的顺序而执行/形成。当然，视该确切的申请专利范围用语而定，此 类制程的固定的顺序可能是或可能不是需要的。因此，在此所请求的 保护为如同在下文的该申请权利要求范围中所提出。