TW201919131A - 半導體結構及其形成方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種閘極結構的形成方法，包含形成一第一圖案化光阻層於一基板上；形成一間隙壁於該第一圖案化光阻層的側壁上，其中該間隙壁包含一彎曲部分；去除一第一圖案化光阻層；形成一替代光阻層於該基板上，使該間隙壁插在該替代光阻層中而露出該彎曲部分；以及去除該間隙壁以形成一開口於該替代光阻層中，其中該開口系定義一閘極的一底部尺寸。本發明亦包含以上述方法所述之閘極結構。

Description

半導體結構及其形成方法

本發明係關於一種半導體結構的形成方法，特別是關於含有閘極之半導體結構的形成方法。

T型閘極，也稱為Y型閘極或蘑菇閘極，是三五族電晶體功率放大器中常用的閘極結構。圖1為習知用作功率放大器之高電子遷移率電晶體(HEMT)之部分結構剖面示意圖，其包含T型閘極101，具有與通道區接觸的狹窄根部101a以及上方較寬大的頭部101b。較寬大的頭部101b可增加截面積而降低閘極串聯電阻；較狹窄的根部101a可縮小閘極長度減少閘極電容。為了達到極短的閘極長度，現有技術採用昂貴的電子束微影製程或深UV步進機等設備來製作T型閘極，導致高成本故產品難以普及。因此，仍需要新穎創新的技術來解決上述之問題。

本發明於一方面係提供一種利用間隙壁來定義閘極長度的閘極製造方法。本發明之方法可製作各種半導體閘極，包含T型閘極。執行本發明可使用一般的微影製程設備，不被昂貴的電子束微影製程或深UV步進機等設備所限制。本發明還提供閘極製造過程中保護基板已完成主動區域的簡易方法。本發明利用定義閘極結構的光阻保護基板之其他主動區 域，因此省去許多額外的保護製程。此外，本發明可將定義閘極結構的所有光阻同時去除，使製程更加簡便。

本發明係利用剝離(Lift-Off)製程製造閘極，對III-V族化合物半導體元件的製造是有利的。一般III-V族化合物半導體元件，要以金屬蝕刻的方式製造T型閘極相對困難，因為III-V族化合物本身材料性質對乾蝕刻(如感應耦合電漿離子蝕刻ICP或反應式離子蝕刻RIE)較敏感，表面容易受損而流失載體濃度。因為元件活化層(active layer)非常薄，靠近表面的離子蝕刻很容易去掉活化層或產生嚴重的載體流失，無法保持活化層的整體性，所以使用蝕刻製程來製造一般III-V族化合物半導體元件難度較高。本發明係利用剝離(Lift-Off)製程製造閘極，特別是III-V族化合物半導體的T型閘極可避免金屬蝕刻的困境。

本發明之方法可製作各種半導體閘極，包含T型閘極。執行本發明可使用一般的微影製程設備，不被昂貴的電子束微影製程或深UV步進機等設備所限制。

本發明尚包含其他實施例以解決其他問題並合併上述之實施例詳細揭露於以下實施方式中。

101、1420、1520‧‧‧T型閘極

101a、1710r‧‧‧根部

101b、1710h‧‧‧頭部

200、200’、1700‧‧‧基板

S‧‧‧源極

G、1100、1300‧‧‧閘極

D‧‧‧汲極

310、310’、610’、730’‧‧‧光阻層

310d、310s‧‧‧光阻側壁

320、811d、811s、1416d、1416s、1516d、1516s、1705、1707‧‧‧開口

Sw、Dw‧‧‧側壁

410‧‧‧介電層

510d、510s、1412d、1412s、1512d、1512s、1701、1702‧‧‧間隙壁

511‧‧‧彎曲部分

522‧‧‧等齊部分

610‧‧‧第二光阻層

811r‧‧‧缺口部

730、1415、1515‧‧‧替代光阻層

920、1020‧‧‧絕緣層

930、1010‧‧‧導電層

940‧‧‧第三圖案化光阻

220、220’‧‧‧肖特基阻障層

1120

210’‧‧‧披覆層

1400、1500、1700a‧‧‧凹陷

1410、1510‧‧‧第一圖案化光阻層

200’a、200”a、1700s‧‧‧基板表面

1501‧‧‧平台

1703‧‧‧圖案光阻層

1706‧‧‧平坦光阻層

A1、A2‧‧‧阻壁

圖1為習知用作功率放大器之高電子遷移率電晶體(HEMT)之部分結構剖面示意圖；圖2a,2b,3,4,5,5a,6a,7a,8a,6b,6b’,7b,8b,9,10,11為本發明第一實施例之閘極結構製造過程示意圖，其中圖6a、7a及8a涉及第一方法；圖6b、圖6b’、圖7b及8b涉及第二方法；圖12及圖13顯示本發明第二實施例之閘極結構製造過程示意圖；圖14a、14b及14c顯示本發明第三實施例之閘極結構製造過程示意圖；圖15a、15b及15c顯示本發明第四實施例之閘極結構製造過程示意圖； 圖16顯示本發明第五實施例之閘極結構；圖17a,17b,17c及17d顯示本發明之第六實施例之閘極結構製造過程示意圖。

以下將參考所附圖式示範本發明之較佳實施例。所附圖式中相似元件係採用相同的元件符號。應注意為清楚呈現本發明，所附圖式中之各元件並非按照實物之比例繪製，而且為避免模糊本發明之內容，以下說明亦省略習知之原理、零組件、相關材料、及其相關處理技術。

以下藉由所附圖式說明本發明閘極結構的較佳製作實施例。

首先說明第一實施例，提供一基板。基板通常為砷化鎵基板，但也可以是其他合適在上面製作閘極結構的任何其他半導體材料，譬如InP,GaN,Si,SiC,SiGe,GaSb,IV族，IV-IV族，III-V族，II-VI族。基板可以包含各種主動元件，譬如用來製作pHEMT、HEMT、MESFET、MOSFET的各種磊晶層等等。本實施例以製作一HEMT的閘極為例，步驟開始於一已包含各磊晶層、源極S與汲極D的基板200。圖2a為基板200的俯視圖，圖2b為圖2a中沿A點至A’點之虛線的剖面示意圖。基板200的表面包含突出於基板200表面的多個汲極D與多個源極S。

參考圖3，形成一第一圖案化光阻層310於基板200上。第一圖案化光阻層310覆蓋基板200的一部分。第一圖案化光阻層310的圖案決定後續所要形成閘極的位置。於此實施例，閘極的位置係較佳地預設在源極S與源極S之間且相對於汲極D較靠近源極S的側壁Sw。如圖3所示，於本實施例第一圖案化光阻層310係設計成覆蓋所有的汲極D及源極S且留有開口320於其中一個汲極D及其中一個源極S之間用來製作閘極。第一圖案化光阻層310特別包含光阻側壁310s覆蓋源極S的側壁Sw，也同時包含光阻側壁310d覆蓋汲極D的側壁Dw。可用習知之旋塗法與微影來形成第一圖案化光 阻層310。光阻厚度舉例而言可為100至10,000埃的厚度。於某些實例，第一圖案化光阻層310的厚度若過大，可能形成過大的高寬比影響後續閘極金屬的填入。

同時參考圖3及圖4，沿圖3之結構200的表面共形地沉積一介電層410。詳言之，介電層410覆蓋基板200上方之未被第一圖案化光阻層310覆蓋的部分；介電層410也覆蓋第一圖案化光阻層310的頂部及側壁，其包含覆蓋光阻側壁310s及310d。可使用電漿輔助化學氣相沈積(PECVD)或原子層沉積(ALD)或其他CVD來形成介電層410，材料可為氧化矽(SiOx)或氧化氮(SiNx)或其他合適材料。介電層410的厚度取決於後續所要形成之閘極的閘極長度，依本發明之製法，介電層410的厚度範圍較佳在50埃~8000埃之間。

參考圖5，形成間隙壁510d及510s於第一圖案化光阻層310的側壁上。利用非等向性蝕刻(乾蝕刻)去除基板200表面上及第一圖案化光阻層310頂部的介電層410，但保留覆蓋第一圖案化光阻層310之側壁310d及310s的介電層410以形成間隙壁510d及510s，其中間隙壁510d鄰近汲極D，間隙壁510s鄰近源極S。如圖所示，在此實施例，間隙壁510s即為後續所要製作閘極的位置。圖5a為間隙壁510s/510d的放大示意圖，間隙壁510s/510d包含一彎曲部分511(可稱為彎曲間隙壁bending spacer)於上方，及等齊部分522(可稱為等齊間隙壁，uniform spacer)於下方。較佳而言，彎曲部分511的高度與等齊部分522的高度比約為1：2。

以下說明利用間隙壁510s形成閘極開口的兩個方法。圖6a、7a及8a顯示第一方法；圖6b、圖6b’、圖7b及8b顯示第二方法。閘極開口形成後可填入閘極絕緣層與閘極金屬即完成閘極結構。

首先參考第一方法之圖6a，形成一第二光阻層610於基板200上，第二光阻層610覆蓋第一圖案化光阻層310與間隙壁510d及510s。可用習知之旋塗與微影方法平坦式地來形成第二光阻層610。第二光阻層610與第 一圖案化光阻層310可使用相同或不同的材料，較佳使用相同的材料有利用後續的一次移除。於優選實例，為儘量使第二光阻層610形成平坦的上表面，第二光阻層610的高度可能需大些。

參考第一方法之圖7a，去除一部分之第二光阻層610與一部分之該第一圖案化光阻層310以露出間隙壁510d/510s的彎曲部分511。可用反應性離子蝕刻或任何其他合適的技術(如電漿灰化plasma asher)來進行此步驟。如前述，間隙壁510d/510s包含彎曲部分511及等齊部分522，控制此步驟之光阻去除量使其露出間隙壁510d/510s的彎曲部分511，而使等齊部分522保留在殘留的第二光阻層610’與殘留的第一圖案化光阻層310’中。間隙壁510d/510s埋藏在殘留光阻層610’與310’中的部分決定後續形成閘極根部外型。如果彎曲部分511沒有全部露出而埋藏在殘留光阻層610’與310’中，可能會使後續形成的閘極有狹窄脆弱的頸部。

參考第一方法之圖8a，去除間隙壁510d及510s以形成一開口811s及811d於殘留的第二光阻層610’及殘留的第一圖案化光阻層310’中，開口811s定義閘極的一底部尺寸，其中開口811s是鄰近源極S。本發明提供開口在50埃~6000埃的各種實施例。可使用液相化學蝕刻來進行此步驟，譬如使用BOE/HF+H2O。開口811s及811d形成後，可用各種合適的方法沿開口811s及811d表面形成閘極絕緣層(非必要)並於閘極絕緣層上形成閘極導電層，以構成一閘極結構。此外，圖8a也顯示去除間隙壁510d及510s後形成缺口部811r於基板200中的另一選擇性步驟。於某些實例，此步驟可用來去除基板200表面的披覆層。實施方法為以殘留的第二光阻層610’及殘留的第一圖案化光阻層310’為遮罩，蝕刻開口811s及811d底部基板200以形成缺口部811r露出基板200內部的一磊晶層。舉例而言，譬如將基板200表面的披覆層去除而露出肖特基阻障層。

以下說明利用間隙壁形成閘極開口的第二方法如圖6b、7b及8b所示。延續圖5及圖5a，接著參考第二方法之圖6b，完全去除第一圖案 化光阻層310，可用合適的蝕刻與顯影製程完成此步驟。接著，參考第二方法之圖7b形成一替代光阻層730於基板200表面上，控制替代光阻層730的厚度使其足以覆蓋源極S、汲極D、或基板200上的其它主動區域，將間隙壁510d及510s的等齊部分522埋藏在替代光阻層733中且使間隙壁510d及510s的彎曲部分511露出。可使用任何合適的方式來形成替代光阻層730，以避免破壞間隙壁510d及510s並且可精準的控制替代光阻層730的厚度。舉例而言，參考圖6b’，可先形成一平坦光阻層730’覆蓋源極S、汲極D、基板200上的其它主動區域，及間隙壁510d及510s所有部分，然後再回蝕平坦光阻層730’的一部分材料以使間隙壁510d及510s的彎曲部分511露出，間隙壁510d及510s的等齊部分522仍埋藏在平坦光阻層中，此經回蝕過的平坦光阻層730’即為替代光阻層733(如圖7b)。可將合適光阻材料置於噴嘴(nozzle)，用蒸汽噴發(vapor spray)法形成平坦光阻層730’。注意間隙壁510d/510s埋藏在替代光阻層730中的部分決定後續形成閘極根部外型。如果彎曲部分511沒有全部露出而埋藏在替代光阻層730中，會使後續形成的閘極有狹窄脆弱的頸部。

參考第二方法之圖8b，去除間隙壁510d及510s以形成一開口811s及811d於替代光阻層730中，開口811s定義閘極的一底部尺寸，其中開口811s是鄰近源極S。本發明提供開口在50埃~6000埃的各種實施例。可使用液相化學蝕刻來進行此步驟，譬如使用BOE/HF+H2O。開口811s及811d形成後，可用各種合適的方法沿開口811s及811d表面形成閘極絕緣層(非必要)並於閘極絕緣層上形成閘極導電層，以構成一閘極結構。此外，圖8b也顯示去除間隙壁510d及510s後形成缺口部811r於基板200中的另一選擇性步驟。此步驟可參考前述在此不贅述。

可延續第一方法之圖8a或第二方法之圖8b進行閘極絕緣層的製作。圖9之閘極絕緣層的製作步驟係延續第二方法之圖8b。惟閘極絕緣層並非必要，可選擇性為之。形成一共形絕緣層920覆蓋開口811d/811s及替 代光阻層730(若於第一方法則覆蓋殘留的第二光阻層610’及殘留的第一光阻層310’)。於有形成缺口811r的實例，共形絕緣層920也覆蓋缺口811r。可使用電漿輔助化學氣相沈積(PECVD)、其它CVD或原子層沉積(ALD)來完成此步驟。相較於上述各光阻層，絕緣層920為一較薄層。較佳而言，絕緣層920的厚度範圍為50~2000埃，較佳材料可為高介電係數(high K)的絕緣材譬如HfOx,或AlOx或TiOx。

接著，同樣參考圖9，進行閘極導電層的製作。於共形絕緣層920形成之後，形成一導電層930覆蓋共形絕緣層920，並將開口811d/811s及缺口811r填滿。可用濺鍍或其他各向同性(isotropic)的沈積的方法來完成此步驟。導電層930的材料可為任何合適的金屬或導電材。接著，同樣參考圖9，形成一第三圖案化光阻940於導電層930上，第三圖案化光阻940係定義閘極的頂部形狀。於此實施例，閘極位於靠近源極的開口811s，因此第三圖案化光阻940沒有覆蓋靠近汲極的開口811d。於形成T型閘極的實例，可利用第三圖案化光阻940來設計閘極的寬大頭部，但本案不以T型閘極為限。形成第三圖案化光阻940可用習知之旋塗法與微影。第三圖案化光阻940可使用與前述替代光阻層730、第二光阻層610、或第一圖案化光阻層310相同或不同的材料，較佳使用相同的材料有利用後續的一次移除。

接著，參考圖9及圖10，以第三圖案化光阻940為遮罩，去除一部分之導電層930以形成一閘極導電層1010；可於相同步驟或不同步驟中以第三圖案化光阻940為遮罩，去除一部分之共形絕緣層920以形成一閘極絕緣層1020。可使用溼式蝕刻或與乾式電漿蝕刻來完成此步驟。注意此步驟也同時去除開口811d及缺口811r中的共形絕緣層920及導電層930。

參考圖11，將第三圖案化光阻940及替代光阻層730移除以顯露出閘極1100於基板200上。圖11顯示於形成T型閘極的實例，其具有較寬的頂部與較窄的根部。可用任何合適的方法，譬如液相蝕刻可用任何合適的光阻移除技術執行此步驟。於較佳的實例，替代光阻層730(殘留的第二光 阻層610’(如圖7a及圖8a)、殘留的第一圖案光阻層310’(如圖7a及圖8a))及第三圖案化光阻940可同時移除。

注意圖11所示之閘極1100位於汲極D與源極S之間，相較於汲極D，閘極1100鄰近源極S。此外，此實例提出一種閘極1100與汲極D之間有缺口811r的結構，缺口811r露出基板200內部的磊晶層，譬如肖特基阻障層。可經由適當設計使缺口811r位在空乏區邊緣(depletion edge)，如此可緩和電流叢聚效應，以增加崩潰電壓而不會降低或犧牲電晶體的截止頻率(cut off frequency)及增益(gain)，如此可以增加功率放大器的效能。本發明包含另一實施例可在缺口811r沈積金屬層但不以此作為閘極，而讓此金屬層呈現漂浮狀態(floating)不與外面電性接通，此金屬層可以調適表面空乏區的電場分布，以達到需要的崩潰電壓及高截止頻率及高增益。

參考圖11提出一半導體結構，包含一基板200，基板200具有汲極D、源極S及閘極1100位於汲極D及源極S之間，其中基板200更包含基板表面200a，基板表面200a具有一缺口811r於汲極D與閘極S之間。基板200更包含一磊晶結構，磊晶結構包含一披覆層210，缺口811r係形成在披覆層210中且露出披覆層210底下的一肖特基阻障層220。注意基板表面200a更包含閘極開口(即前述開口811s)，閘極1100自閘極開口811s往上延伸。因為閘極開口811s與缺口811r在同一層且同一道製程形成，所以閘極開口811s與缺口811r具有實質上相同的深度。

圖12及圖13顯示閘極與汲極之間沒有缺口的一第二實施例的作法。圖12係接續第二方法的圖6b。參考圖6b進一步地去除間隙壁510d以形成如圖12所示只剩下間隙壁510s的結構。執行此步驟可利用合適的遮罩蓋住閘極S與汲極D及間隙壁510s，以液相蝕刻將間隙壁510d去除。然後再參考前述之圖6b’、7b、8b、圖9至圖11等說明即可獲得圖13所示之閘極1300，其閘極1300與汲極D之間不存在缺口811r。

圖14a、14b及14c顯示本發明一第三實施例。第三實施例與 第一實施例之差別在於第一實施例的基板200(如圖2b)其汲極D與源極S之間的基板表面是平坦的，所以間隙壁510d/510s是形成在平坦表面上；第三實施例的基板200’(如圖14a)其汲極D與源極S之間有寬凹陷1400，間隙壁1412d/1412s是形成在寬凹陷1400的表面上。注意此一寬凹陷主要是用來舒緩表面空乏區及表面電流叢聚效應，以增加崩潰電壓，主要是提昇高功率放大器的效能。

參考圖14a，其包含具有各磊晶層、源極S與汲極D的基板200’，其中基板200’其汲極D與源極S之間有寬凹陷1400；基板200’上的第一圖案化光阻層1410；及間隙壁1412d/1412s形成在寬凹陷1400的表面上。在此實施例，基板200’表面可為披覆層210’，披覆層210’底下為肖特基阻障層220’。因此，寬凹陷1400的表面為披覆層210’。

形成圖14a之結構的方法，包含先提供具有寬凹陷1400的基板200’，接著形成第一圖案化光阻層1410使其側壁落在寬凹陷1400的表面上。然後形成間隙壁1412d/1412s在寬凹陷1400的表面上。詳細施作內容可參考前述第一實施例之圖2a、圖2b、圖3至圖5、及圖5a。

形成圖14a之結構後，可接著參考前述第一實施例之圖6b、圖7b、及圖8b之方法，利用間隙壁1412d/1412s定義開口，形成如圖14b所示之結構。如圖所示，開口1416s及1416d於替代光阻層1415中，開口1416s鄰近源極S並定義閘極的一底部尺寸。開口1416d鄰近汲極D。注意開口1416s及1416d可有一定之深度而露出肖特基阻障層220’。

形成圖14b之結構後，可接著參考前述第一實施例之圖9、圖10、及圖11之方法，形成如圖14c所示之具有T型閘極1420的結構。如圖14c所示提出一種半導體結構，包含基板200’，基板200’具有汲極D、源極S及閘極1420位於汲極D及源極S之間，其中基板200’更包含基板表面200’a，基板表面200’a具有寬凹陷1400於汲極D與源極S之間及缺口(即前述之開口1416d形成於寬凹陷1400的底表面，其中缺口1416d位於閘極1420與汲極D之 間。基板200’更包含磊晶結構，此磊晶結構包含一披覆層210’，寬凹陷1400與缺口1416d係形成在披覆層210’中，其中缺口1416d露出披覆層210’底下的一肖特基阻障層220’。寬凹陷1400的底表面更包含閘極開口(即開口1416s)，閘極1420自閘極開口1416s往上延伸，閘極開口1416s與缺口1416d具有實質上相同的深度，因為他們在同一層且為同一道製程步驟形成。同時，如圖12，第三實施例也可把缺口1416d拿掉。

圖15a、15b及15c顯示本發明一第四實施例。第四實施例與第三實施例之差別在於第三實施例的基板200’(如圖14a)其汲極D與源極S之間有寬凹陷1400，間隙壁1412d/1412s是形成在寬凹陷1400的表面上；第四實施例的基板200”(如圖15a)其汲極D與源極S之間有寬凹陷1500及寬凹陷1500旁邊的平台1501，鄰近汲極D的間隙壁1512d形成在平台1501的表面上，鄰近源極S的間隙壁1512s形成在寬凹陷1500的表面上。因此間隙壁1512d是站在比間隙壁1512s更高的位置。

參考圖15a，其包含具有各磊晶層、源極S與汲極D的基板200”，其中基板200”其汲極D與源極S之間有寬凹陷1500及寬凹陷1500旁邊的平台1501；基板200”上的第一圖案化光阻層1510；及如前述鄰近汲極D的間隙壁1512d形成在平台1501的表面上，鄰近源極S的間隙壁1512s形成在寬凹陷1500的表面上。基板200”表面可為披覆層210”，披覆層210”底下為肖特基阻障層220”。注意在此實施例，平台1501的表面為披覆層210”，寬凹陷1500的表面也是披覆層201”。形成圖15a之結構的方法，包含先提供具有寬凹陷1500及平台1501的基板200”，接著形成第一圖案化光阻層1510，然後形成間隙壁1512d/1512s。詳細施作方法可參考前述第一實施例之圖2a、圖2b、圖3至圖5、及圖5a。

形成圖15a之結構後，可接著參考前述第一實施例之圖6b、圖7b、及圖8b之方法，利用間隙壁1512d/1512s定義閘極開口1516s及鄰近汲極的開口1516d，形成如圖15b所示之結構。如圖所示，開口1516s及1416d 形成於替代光阻層1515中，開口1516s定義閘極的一底部尺寸。注意開口1516s有一定之深度而露出肖特基阻障層220”。開口1516d未露出肖特基阻障層220”只露出上方的披覆層210”。

形成圖15b之結構後，可接著參考前述第一實施例之圖9、圖10、及圖11之方法，形成如圖15c所示之具由T型閘極1520的結構。如圖15c所示提供一種半導體結構包含基板200”，基板”具有汲極D、源極S及閘極1520位於汲極D及源極S之間，基板200”更包含基板表面200”a，基板表面200”a具有寬凹陷1500於汲極D與源極S之間且比較靠近源極S，及至少一缺口(即前述之開口1516d)形成於寬凹陷1500與汲極D之間。基板200”更包含磊晶結構，磊晶結構包含披覆層210”，寬凹陷1500與缺口1516d係形成在披覆層210”中。注意缺口1516d未露出披覆層210”底下的肖特基阻障層220”。寬凹陷1500的表面更包含閘極開口(即前述之開口1516s)，閘極1520自閘極開口1516s往上延伸。此缺口1516d可用以調適高功率放大器裡電晶體的崩潰電壓，同時又不會犧牲電晶體的截止頻率及增益，而達到最佳的功率放大效能。圖16顯示本發明多缺口的第五實施例，可參見以上介紹之內容實現本發明之此實施例。

圖17a至圖17d顯示本發明之第六實施例，為一種T型閘極的製造方法。如圖17a所示，步驟開始於一已包含各磊晶層的基板1700。基板1700上包含突出於基板1700表面的多個汲極D多個源極S。汲極D與源極S之間有寬凹陷1700a。基板1700的表面更包含間隙壁1701及間隙壁1702於寬凹陷1700a之區域並較靠近源極S。間隙壁1701及間隙壁1702之間具有一開口1705露出基板1700於寬凹陷1700a之的表面。開口1705的底部定義了T型閘極的閘極長度Lg。基板1700的表面更包含一圖案光阻層1703緊鄰該間隙壁1701及間隙壁1702。圖案光阻層1703覆蓋基板1700大部分區域、汲極D與源極S，但未覆蓋間隙壁1701、間隙壁1702及開口1705。可參考形成前述之圖5結構的方法來製造圖17a所述之結構。

注意在此實施例，如圖所示，間隙壁1701或間隙壁1702之較佳寬度w在0.05~0.2μm之間，間隙壁1701之外側與間隙壁1702之外側兩者之間的距離L其較佳範圍在0.25~0.7μm之間或更小如0.1~0.2μm之間。閘極長度Lg、間隙壁1701之外側與間隙壁1702之外側兩者之間的距離L、及間隙壁1701或間隙壁1702之寬度w基本上符合以下算式：Lg=L-2w。由此可知，適當地調整間隙壁之寬度w可以製作出符合期待的閘極長度Lg。

接著如圖17b所示，形成一平坦光阻層1706覆蓋圖17a所示之結構，平坦光阻層1706係同時填滿開口1705。平坦光阻層1706的厚度較佳為0.3~2μm。注意圖案光阻層1703不同於平坦光阻層1706，譬如圖案光阻層1703可使用對光敏感程度與平坦光阻層1706不同的材料製成。

接著，參考圖17c，利用光微影(optical lithography)來曝光顯影該平坦光阻層1706使露出開口1705並於開口1705上方形成一更大的開口1707。如圖所示，開口1707是由傾斜的光阻壁A1與A2所形成。

參考圖17d，沉積金屬導電材料於開口1705及開口1707中。可使用習知之方向性沉積(directional deposition)金屬蒸鍍法來完成此步驟。注意，如圖示，光阻壁A1及A2的傾斜方向將使所沉積的金屬不會與光阻壁A1及A2緊密結合，有利於後續之光阻剝離。相對地，如圖示，間隙壁1701或間隙壁1702的傾斜方向將使所沉積的金屬易與間隙壁1701或間隙壁1702緊密結合，有利於形成結構穩固的T型閘極。接著，以合適的方式，譬如液相蝕刻或顯影方法，去除平坦光阻層1706及圖案光阻層1703以形成如圖17d所示之結構。

參考圖17d，顯示一半導體結構，包含基板1700，具有汲極D、源極S及閘極G位於汲極D及源極S之間。基板1700更包含一對間隙壁1701/1702緊鄰閘極G，該對間隙壁1701/1702定義閘極G的閘極長度Lg。閘極G更包含一窄根部1710r以及寬頭部1710h，該對間隙壁1701/1702與窄根部1710r位於同一平面上，該對間隙壁1701/1702緊鄰窄根部1710r，該對間隙 壁1701/1701與窄根部1710r共同支撐寬頭部1710h。基板1700更包含基板表面1700s，基板表面上之寬凹陷1700a於汲極D與源極S之間，該對間隙壁1701/1702與窄根部1710r係位在寬凹陷1700a中。

以上所述僅為本發明之較佳實施例而已。本發明尚包含很多其他實施例係以如本發明之申請專利範圍所述。凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。

Claims (37)

1. 一種閘極結構的形成方法，包含：形成一第一圖案化光阻層於一基板上；形成一間隙壁於該第一圖案化光阻層的側壁上，其中該間隙壁包含一彎曲部分；去除一第一圖案化光阻層；形成一替代光阻層於該基板上，使該間隙壁插在該替代光阻層中而露出該彎曲部分；以及去除該間隙壁以形成一開口於該替代光阻層中中，其中該開口係定義一閘極的一底部尺寸。
2. 如請求項1所述之形成方法，更包含沿該開口表面形成一閘極絕緣層及於該閘極絕源層上形成一閘極導電層。
3. 如請求項1所述之形成方法，更包含：形成一共形絕緣層覆蓋該開口及該替代光阻層；形成一導電層覆蓋該共形絕緣層；以及形成一第三圖案化光阻於該導電層上，該第三圖案化光阻係定義該閘極的頂部形狀。
4. 如請求項3所述之形成方法，更包含：以該第三圖案化光阻為遮罩，去除一部分之該導電層以形成一閘極導電層；及以該第三圖案化光阻為遮罩，去除一部分之該共形絕緣層以形成一閘極絕緣層。
5. 如請求項4所述之形成方法，更包含：同時移除殘留的 _{Shirley Pan/leetsai}該第二光阻層及殘留的該第一圖案化光阻層及該第三圖案化光阻以露出該閘極於基板上。
6. 如請求項1所述之形成方法，其中該基板包含至少一汲極及至少一源極突出於該基板的表面，該第一圖案化光阻層覆蓋該汲極及該源極，並且該第一圖案化光阻層具有一側壁係接近該源極而遠離該汲極，該側壁介於該源極與該汲極之間。
7. 如請求項2所述之形成方法，更包含於形成該閘極絕緣層前，在該開口的底部形成一缺口以露出該基板內部的一磊晶層。
8. 如請求項2所述之形成方法，其中該閘極為一T型閘極。
9. 如請求項2所述之形成方法，其中該開口的大小範圍在50埃~6000埃。
10. 一種閘極結構的形成方法，包含：形成一第一圖案化光阻層於一基板上；形成一間隙壁於該第一圖案化光阻層的側壁上，其中該間隙壁包含一彎曲部分；形成一第二光阻層於該基板上，該第二光阻層覆蓋該第一圖案化光阻層與該間隙壁；去除一部分之該第二光阻層與一部分之該第一光阻層以露出該間隙壁的該彎曲部分；以及去除該間隙壁以形成一開口於殘留的該第二光阻層及該第一圖案化光阻層中，其中該開口係定義一閘極的一底部尺寸。
11. 如請求項10所述之形成方法，更包含沿該開口表面形成一閘極絕緣層及於該閘極絕源層上形成一閘極導電層。
12. 如請求項10所述之形成方法，更包含：形成一共形絕緣層覆蓋該開口及該殘留的該第二光阻層及該殘留的該第一光阻層；形成一導電層覆蓋該共形絕緣層；以及形成一第三圖案化光阻於該導電層上，該第三圖案化光阻係定義該閘極的頂部形狀。
13. 如請求項12所述之形成方法，更包含：以該第三圖案化光阻為遮罩，去除一部分之該導電層以形成一閘極導電層；及以該第三圖案化光阻為遮罩，去除一部分之該共形絕緣層以形成一閘極絕緣層。
14. 如請求項13所述之形成方法，更包含：同時移除殘留的該第二光阻層及殘留的該第一圖案化光阻層及該第三圖案化光阻以露出該閘極於基板上。
15. 如請求項10所述之形成方法，其中該基板包含至少一汲極及至少一源極突出於該基板的表面，該第一圖案化光阻層覆蓋該汲極及該源極，並且該間隙壁介於該源極與該汲極之間。
16. 如請求項15所述之形成方法，更包含於形成該閘極絕緣層前，在該開口的底部形成一缺口以露出該基板內部的一磊晶層，該缺口係介於該閘極 與該汲極之間。
17. 如請求項11所述之形成方法，其中該閘極為一T型閘極。
18. 如請求項11所述之形成方法，其中該開口的大小範圍在50埃~6000埃。
19. 一種半導體結構，包含：一基板，該基板具有一汲極、一源極及一閘極位於該汲極及該源極之間，其中該基板更包含一基板表面，該基板表面具有一缺口於該汲極與該閘極之間。
20. 如請求項19所述之半導體結構，其中該基板更包含一磊晶結構，該磊晶結構包含一披覆層，該缺口係形成在該披覆層中且露出該披覆層底下的一肖特基阻障層。
21. 如請求項19所述之半導體結構，其中該基板表面更包含一閘極開口，該閘極自該閘極開口往上延伸，該閘極開口與該缺口具有實質上相同的深度。
22. 如請求項19所述之半導體結構，其中該閘極為T型閘極。
23. 一種半導體結構，包含：一基板，該基板具有一汲極、一源極及一閘極位於該汲極及該源極之間，其中該基板更包含一基板表面，該基板表面具有一寬凹陷於該汲極與該源極之間及一缺口形成於該寬凹陷的底表面，其中該缺口位於該閘極與該汲極之間。
24. 如請求項23所述之半導體結構，其中該基板更包含一磊晶結構，該磊晶結構包含一披覆層，該寬凹陷與該缺口係形成在該披覆層中，其中該缺口露出該披覆層底下的一肖特基阻障層。
25. 如請求項23所述之半導體結構，其中該寬凹陷的底表面更包含一閘極開口，該閘極自該閘極開口往上延伸，該閘極開口與該缺口具有實質上相同的深度。
26. 如請求項23所述之半導體結構，其中該閘極為T型閘極。
27. 一種半導體結構，包含：一基板，該基板具有一汲極、一源極及一閘極位於該汲極及該源極之間，其中該基板更包含一基板表面，該基板表面具有一寬凹陷於該汲極與該源極之間及至少一缺口形成於該寬凹陷與該汲極之間。
28. 如請求項27所述之半導體結構，其中該基板更包含一磊晶結構，該磊晶結構包含一披覆層，該寬凹陷與該缺口係形成在該披覆層中。
29. 如請求項27所述之半導體結構，其中該缺口未露出該披覆層底下的一肖特基阻障層。
30. 如請求項27所述之半導體結構，其中該寬凹陷的表面更包含一閘極開口，該閘極自該閘極開口往上延伸。
31. 如請求項27所述之半導體結構，其中該閘極為T型閘極。
32. 如請求項27所述之半導體結構，其中該缺口有多個。
33. 一種半導體結構，包含：一基板，該基板具有一汲極、一源極及一閘極位於該汲極及該源極之間，其中該基板更包含一對間隙壁緊鄰該閘極，該對間隙壁係定義該閘極的閘極長度。
34. 如請求項33所述之半導體結構，其中該閘極更包含一窄根部以及寬頭部，對間隙壁與該窄根部位於同一平面上，該對間隙壁緊鄰該窄根部，該對間隙壁與該窄根部共同支撐該寬頭部。
35. 如請求項33所述之半導體結構，該基板更包含一基板表面，該基板表面具有一寬凹陷於該汲極與該源極之間，該對間隙壁與該窄根部係位在該寬凹陷中。
36. 如請求項33所述之半導體結構，其中該對間隙壁之各自寬度在0.05~0.2μm之間。
37. 如請求項33所述之半導體結構，其中該對之一的間隙壁之外側與另一間隙壁之外側兩者之間的距離在0.25~0.7μm之間或0.1~0.2μm之間。