濕氣阻擋結構和/或保護環、半導體器件以及制造方法
【技術領域】
[0001]本發明構思涉及濕氣阻擋結構和/或保護環(guard ring)、包括該濕氣阻擋結構和/或保護環的半導體器件以及制造該濕氣阻擋結構和/或保護環的方法。
【背景技術】
[0002]在芯片區域周圍的密封區域中,濕氣阻擋結構被設置來保護芯片免受在晶片切割工藝期間產生的濕氣和/或裂紋的影響。保護環可以形成在密封區域中以使芯片接地。鰭型場效應晶體管(FinFET)可以形成在芯片區域中。在進行化學機械拋光(CMP)工藝以形成finFET的有源鰭時,可能發生凹陷(dishing)。因而,絕緣層在芯片區域和密封區域之間會具有高度差。
【發明內容】
[0003]根據本發明構思的示例性實施方式,濕氣阻擋結構包括:設置在基板的密封區域上的有源鰭,該基板包括芯片區域以及圍繞芯片區域的周邊的密封區域,該有源鰭連續地圍繞芯片區域并且在平面圖中具有蜿蜒線形狀;覆蓋有源鰭并且圍繞芯片區域的周邊的柵結構;以及設置在柵結構上的導電結構,該導電結構圍繞芯片區域的周邊。
[0004]在本發明構思的示例性實施方式中,濕氣阻擋結構還包括多個有源鰭,其中該柵結構覆蓋多個有源鰭中的兩個相鄰有源鰭。
[0005]在本發明構思的示例性實施方式中,兩個相鄰的有源鰭基本上彼此平行。
[0006]在本發明構思的示例性實施方式中,導電結構包括:設置在柵結構上的接觸插塞,該接觸插塞圍繞芯片區域的周邊;以及設置在接觸插塞上的通路,該通路圍繞芯片區域的周邊。
[0007]在本發明構思的示例性實施方式中,濕氣阻擋結構還包括多個有源鰭、多個柵結構以及多個導電結構、以及設置在多個導電結構上的金屬板。
[0008]在本發明構思的示例性實施方式中,濕氣阻擋結構還包括設置在柵結構和導電結構之間的阻擋層圖案,該阻擋層圖案包括絕緣材料。
[0009]在本發明構思的示例性實施方式中,柵結構包括順序層疊在有源鰭上的柵絕緣層圖案和柵電極。
[0010]在本發明構思的示例性實施方式中,柵絕緣層圖案包括高k電介質材料,并且柵電極包括金屬。
[0011]在本發明構思的示例性實施方式中,有源鰭包括:多個第一部分,其每個均在基本上平行于基板的頂表面的第一方向上延伸;以及多個第二部分,其每個均在基本上平行于基板的頂表面并且基本上垂直于第一方向的第二方向上延伸,其中多個第一部分中的每個第一部分的每個端部連接到多個第二部分的相應的第二部分的端部。
[0012]在本發明構思的示例性實施方式中,有源鰭具有波浪形狀。
[0013]根據本發明構思的示例性實施方式,保護環包括:設置在基板的密封區域上的有源鰭,該基板包括芯片區域以及圍繞芯片區域的外邊緣的密封區域,并且有源鰭連續地圍繞芯片區域的外邊緣并且在平面圖中具有蜿蜒線形狀;以及設置在有源鰭上的導電結構,該導電結構圍繞芯片區域。
[0014]在本發明構思的示例性實施方式中,保護環還包括多個有源鰭,其中該導電結構覆蓋多個有源鰭中的兩個相鄰有源鰭。
[0015]在本發明構思的示例性實施方式中,兩個相鄰的有源鰭基本上彼此平行。
[0016]在本發明構思的示例性實施方式中,導電結構包括:設置在有源鰭上的接觸插塞,該接觸插塞圍繞芯片區域的外邊緣;以及設置在接觸插塞上的通路,該通路圍繞芯片區域的外邊緣。
[0017]在本發明構思的示例性實施方式中,濕氣阻擋結構還包括多個有源鰭和多個導電結構、以及設置在多個導電結構上的金屬板。
[0018]在本發明構思的示例性實施方式中,保護環還包括設置在有源鰭和導電結構之間的源/漏層和金屬硅化物圖案。
[0019]在本發明構思的示例性實施方式中,源/漏層是用雜質摻雜的外延層。
[0020]在本發明構思的示例性實施方式中,源/漏層包括硅鍺或硅碳化物。
[0021]在本發明構思的示例性實施方式中,有源鰭包括:多個第一部分,其每個均在基本上平行于基板的頂表面的第一方向上延伸;以及多個第二部分,其每個均在基本上平行于基板的頂表面并且基本上垂直于第一方向的第二方向上延伸,其中多個第一部分中的每個第一部分的每個端部連接到多個第二部分中相應的第二部分的端部。
[0022]在本發明構思的示例性實施方式中,有源鰭具有波浪形狀。
[0023]根據本發明構思的示例性實施方式,半導體器件包括:基板,包括第一區域、第二區域和第三區域,第二區域圍繞第一區域的周邊設置,第三區域圍繞第二區域的周邊設置;第一有源鰭,設置在基板的第一區域上;第一保護環;以及濕氣阻擋結構。該第一保護環包括:設置在基板的第二區域上的第二有源鰭,該第二有源鰭連續地圍繞第一區域的周邊并且在平面圖中成形為蜿蜒線;以及第一導電結構,設置在第二有源鰭上,該第一導電結構圍繞第一區域的周邊。濕氣阻擋結構包括:設置在基板的第三區域上的第三有源鰭,該第三有源鰭連續地圍繞第二區域的周邊并且在平面圖中成形為蜿蜒線;第一柵結構,覆蓋第三有源鰭并且圍繞第二區域的周邊,以及設置在第二柵結構上的第二導電結構,該第二導電結構圍繞第二區域的周邊。
[0024]在本發明構思的示例性實施方式中,半導體器件還包括多個第二有源鰭和多個第三有源鰭,其中第一導電結構覆蓋多個第二有源鰭中的兩個相鄰第二有源鰭,第二導電結構覆蓋多個第三有源鰭中的兩個相鄰第三有源鰭。
[0025]在本發明構思的示例性實施方式中,兩個相鄰的第二有源鰭基本上彼此平行。
[0026]在本發明構思的示例性實施方式中,第一導電結構包括:設置在第二有源鰭上的第一接觸插塞,該第一接觸插塞圍繞第一區域的周邊;以及設置在第一接觸插塞上的第一通路,該第一通路圍繞第一區域的周邊,其中第二導電結構包括:設置在第一柵結構上的第二接觸插塞,該第二接觸插塞圍繞第二區域的周邊;以及在第二接觸插塞上的第二通路,該第二通路連續地圍繞第二區域。
[0027]在本發明構思的示例性實施方式中,第一和第二接觸插塞包括基本上相同的材料,第一接觸插塞的頂表面部分與第二接觸插塞的頂表面部分基本上共面,并且其中第一和第二通路包括基本上相同的材料。
[0028]在本發明構思的示例性實施方式中,半導體器件還包括:多個第一有源鰭、多個第二有源鰭、多個第三有源鰭、多個第一導電結構、多個第二導電結構以及多個第二柵結構;以及設置在多個第一導電結構和多個第二導電結構上的金屬板。
[0029]在本發明構思的示例性實施方式中,半導體器件還包括設置在第二有源鰭和第一導電結構之間的源/漏層和金屬硅化物圖案。
[0030]在本發明構思的示例性實施方式中,半導體器件還包括設置在第二柵結構和第二導電結構之間的阻擋層圖案,該阻擋層圖案包括絕緣材料。
[0031]在本發明構思的示例性實施方式中,第二柵結構包括順序層疊在第三有源鰭上的第二柵絕緣層圖案和第二柵電極。
[0032]在本發明構思的示例性實施方式中,其中第一有源鰭在基本上平行于基板的頂表面的第一方向上延伸,其中第二有源鰭包括每個均在第一方向上延伸的多個第一部分以及每個均在基本上平行于基板的頂表面并且基本上垂直于第一方向的第二方向上延伸的多個第二部分,其中多個第一部分中的每個第一部分的每個端部連接到多個第二部分中的相應的第二部分的端部。
[0033]在本發明構思的示例性實施方式中,第三有源鰭包括每個均在第一方向上延伸的多個第三部分以及每個均在第二方向上延伸的多個第四部分,其中多個第三部分中的每個第三部分的每個端部連接到多個第四部分中的相應的第四部分的端部。
[0034]在本發明構思的示例性實施方式中,半導體器件還包括第一柵結構,該第一柵結構包括順序層疊在第一有源鰭上的第一柵絕緣層圖案和第一柵電極。
[0035]在本發明構思的示例性實施方式中,第一和第二柵結構包括基本上相同的材料。
[0036]在本發明構思的示例性實施方式中,第二和第三有源鰭的每個具有波浪形狀。
[0037]在本發明構思的示例性實施方式中,半導體器件還包括:設置在基板的第三區域上的第四有源鰭,該第四有源鰭圍繞第二區域的周邊并且在平面圖中具有蜿蜒線形狀;以及包括第四有源鰭的第二保護環;以及設置在第四有源鰭上的第三導電結構,該第三導電結構圍繞第二區域的周邊。
[0038]在本發明構思的示例性實施方式中,第一區域是在其中形成半導體芯片的芯片區域,第二和第三區域的每個是密封區域。
[0039]根據本發明構思的示例性實施方式,一種制造半導體器件的方法包括:在基板上形成隔離層圖案以限定場區,以及形成從隔離層圖案突出的第一、第二和第三有源鰭,基板包括第一區域、圍繞第一區域的周邊的第二區域以及圍繞第二區域的周邊的第三區域,該場區的頂表面被隔離層圖案覆蓋,第一、第二和第三有源鰭的頂表面沒有被隔離層圖案覆蓋,第一有源鰭在第一區域中,第二有源鰭在第二區域中,第三有源鰭在第三區域中,其中第二有源鰭連續地圍繞第一區域的周邊并且在平面圖中具有蜿蜒線形狀,第三有源鰭連續地圍繞第二區域的周邊并且在平面圖中具有蜿蜒線形狀;形成第一柵結構以覆蓋第三有源鰭并且連續地圍繞第二區域;在第二有源鰭上形成第一導電結構以圍繞第一區域的周邊;以及在第一柵結構上形成第二導電結構以圍繞第二區域的周邊。
[0040]在本發明構思的示例性實施方式中,形成第一、第二和第三有源鰭包括:在第一區域上形成第一掩模;在第二區域上形成第二掩模以及在第三區域上形成第三掩模;使用第一掩模蝕刻基板以在第一區域上形成第一溝槽;使用第二掩模蝕刻基板以在第二區域上形成第二溝槽;以及使用第三掩模蝕刻基板以在第三區域上形成第三溝槽;在基板上形成隔離層以填充第一、第二和第三溝槽;在隔離層上進行化學機械拋光(CMP)工藝以暴露基板的頂表面并且平坦化隔離層;以及去除隔離層的上部分。
[0041]在本發明構思的示例性實施方式中,形成第一、第二和第三掩模包括:在基板上形成掩模層;在第一區域的掩模層上形成第一犧牲層圖案;在第二區域中的掩模層上形成第二犧牲層圖案;以及在第三區域中的掩模層上形成第三犧牲層圖案,該第二犧牲層圖案連續地圍繞第一區域的周邊并且具有蜿蜒線形狀,第三犧牲層圖案連續地圍繞第二區域的周邊并且具有蜿蜒線形狀;在第一犧牲層圖案的側壁上形成第一間隔物;在第二犧牲層圖案的側壁上形成第二間隔物;以及在第三犧牲層圖案的側壁上形成第三間隔物;以及在去除第一至第三犧牲層圖案之后,使用第一、第二和第三間隔物作為蝕刻掩模來蝕刻掩模層。
[0042]在本發明構思的示例性實施方式中,一種方法還包括形成多個第二有源鰭和多個第三有源鰭,其中形成第一柵結構包括形成第一柵結構以覆蓋多個第三有源鰭中的兩個相鄰的第三有源鰭,其中形成第一導電結構包括形成第一導電結構以覆蓋多個第二有源鰭中的兩個相鄰的第二有源鰭。
[0043]在本發明構思的示例性實施方式中,該兩個相鄰的第二有源鰭彼此平行,該兩個相鄰的第三有源鰭彼此平行。
[0044]在本發明構思的示例性實施方式中,一種方法還包括形成多個第一有源鰭,其中多個第一有源鰭中的第一有源鰭在基本上平行于基板的頂表面的第二方向上延伸,其中多個第一有源鰭中的另一第一有源鰭在基本上平行于基板的頂表面并且基本上垂直于第二方向的第一方向上延伸。
[0045]在本發明構思的示例性實施方式中,一種方法還包括形成第二柵結構,其中形成第二柵結構包括在多個第一有源鰭上形成第二柵結構以及形成隔離層圖案以在第二方向上延伸。
[0046]在本發明構思的示例性實施方式中,形成第一和第二導電結構包括:在第二有源鰭上形成第一接觸插塞以圍繞第一區域的周邊;以及在第一柵結構上形成第二接觸插塞以圍繞第二區域的周邊;在第一接觸插塞