[發明專利]FinFET及其制造方法

有效

• 申請號: 201210271383.7
• 申請日: 2012-07-31
• 公開（公告）號: CN103296069A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 林毓超;彭治棠;楊舜惠;陳嘉仁;陳昭成
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L29/423
• 分類號: H01L29/423;H01L29/786;H01L21/28;H01L21/336
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;孫征

技術領域

本發明涉及集成電路制造，更具體而言，涉及鰭式場效應晶體管(FinFET)。

背景技術

隨著半導體產業在追求更高的器件密度、更卓越的性能以及更低的成本方面已經進展到納米技術工藝節點，來自制造和設計問題的挑戰已引起了諸如鰭式場效應晶體管(FinFET)的三維設計的發展。典型的FinFET是用通過例如蝕刻掉襯底的一部分硅層形成的從襯底延伸的薄垂直“鰭片”(或者鰭片結構)來制造的。在這種垂直鰭片中形成FinFET的溝道。在鰭片上方設有柵極(例如纏繞)。在溝道的兩側上具有柵極容許溝道從兩側進行柵極控制。此外，可以使用利用選擇性生長的硅鍺(SiGe)的FinFET源極/漏極(S/D)部分中的應變材料來提高載流子遷移率。

但是，實現互補金屬氧化物半導體(CMOS)制造中的這些部件和工藝是有挑戰性的。例如，淺溝槽隔離(STI)氧化物的高應力導致FinFET的鰭片變形，從而降低器件性能。

發明內容

為了解決上述技術問題，一方面，本發明提供了一種鰭式場效應晶體管(FinFET)，包括：襯底，包含有主表面；多個第一溝槽，具有第一寬度并且從所述襯底的主表面向下延伸至第一高度，其中，鄰近的第一溝槽之間的第一間隔限定出第一鰭片；以及多個第二溝槽，具有小于所述第一寬度的第二寬度并且從所述襯底的主表面向下延伸至大于所述第一高度的第二高度，其中，鄰近的第二溝槽之間的第二間隔限定出第二鰭片。

在所述的FinFET中，所述第二寬度與所述第一寬度的比率是約0.1至約0.5。

在所述的FinFET中，所述第二高度與所述第一高度的比率是約1.05至約1.25。

在所述的FinFET中，所述第二間隔等于或者小于所述第一間隔。

在所述的FinFET中，所述第二間隔與所述第一間隔的比率是約0.5至約1。

在所述的FinFET中，所述第一鰭片包括基本上垂直的側壁。

在所述的FinFET中，所述第二鰭片包括楔形側壁。

另一方面，本發明提供了一種半導體器件，包括：襯底，包含有主表面；第一鰭式場效應晶體管(FinFET)，包括：多個第一溝槽，具有第一寬度并且從所述襯底的主表面向下延伸至第一高度，其中，鄰近的第一溝槽之間的第一間隔限定出第一鰭片；第一柵極電介質，位于所述第一鰭片的頂面和側壁上；以及第一柵電極，位于所述第一柵極電介質上；以及第二FinFET，包括：多個第二溝槽，具有小于所述第一寬度的第二寬度并且從所述襯底的主表面向下延伸至大于所述第一高度的第二高度，其中，鄰近的第二溝槽之間的第二間隔限定出第二鰭片；第二柵極電介質，位于所述第二鰭片的頂面和側壁上；以及第二柵電極，位于所述第二柵極電介質上。

在所述的半導體器件中，所述第二寬度與所述第一寬度的比率是約0.1至約0.5。

在所述的半導體器件中，所述第二高度與所述第一高度的比率是約1.05至約1.25。

在所述的半導體器件中，所述第二間隔等于或者小于所述第一間隔。

在所述的半導體器件中，所述第二間隔與所述第一間隔的比率是約0.5至約1。

在所述的半導體器件中，所述第一鰭片包括基本上垂直的側壁。

在所述的半導體器件中，所述第二鰭片包括楔形側壁。

在所述的半導體器件中，所述第一鰭片是I/O器件的一部分并且所述第二鰭片是核心器件的一部分。

又一方面，本發明提供了一種制造半導體器件的方法，包括：在包含有主表面的襯底的上方形成經圖案化的硬掩模層；以及在約90℃至120℃的靜電吸盤(ESC)溫度下形成多個第一溝槽和多個第二溝槽，所述多個第一溝槽具有第一寬度并且從所述襯底的主表面向下延伸至第一高度，所述多個第二溝槽具有小于所述第一寬度的第二寬度并且從所述襯底的主表面向下延伸至大于所述第一高度的第二高度。

在所述的方法中，采用選自NF₃、CF₄和SF₆的化學物質作為蝕刻氣體來實施形成多個第一溝槽和多個第二溝槽的步驟。

在所述的方法中，在約2mTorr至20mTorr的壓力下實施形成多個第一溝槽和多個第二溝槽的步驟。

在所述的方法中，在約500W至1000W的電源功率下實施形成多個第一溝槽和多個第二溝槽的步驟。

在所述的方法中，在脈沖偏壓下實施形成多個第一溝槽和多個第二溝槽的步驟。

附圖說明