[發(fā)明專利]鰭式場效應(yīng)晶體管的鈍化和晶面形成

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310719773.0
• 申請(qǐng)日: 2013-12-23
• 公開（公告）號(hào): CN104576733B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳彥友;施啟元;劉繼文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/78
• 分類號(hào): H01L29/78;H01L21/336;H01L29/06
• 代理公司: 北京德恒律治知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;孫征

本發(fā)明提供了一種鰭式場效應(yīng)晶體管（FinFET）及其形成方法。FinFET具有鰭部，鰭部具有在襯底上外延生長的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體層。在鰭部上方形成第一鈍化層，并且在鰭部之間形成隔離區(qū)。對(duì)鰭部的上部進(jìn)行重塑，并且在重塑后的部分上方形成第二鈍化層。此后，可以在鰭部上方形成柵結(jié)構(gòu)，并且可以形成源極/漏極區(qū)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體涉及半導(dǎo)體，更具體地，涉及鰭式場效應(yīng)晶體管。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體工業(yè)已經(jīng)發(fā)展到納米技術(shù)工藝節(jié)點(diǎn)，在追求更高的器件密度、更高的性能和更低的成本的同時(shí)，來自制造和設(shè)計(jì)問題兩方的挑戰(zhàn)已促成三維設(shè)計(jì)的開發(fā)，諸如，鰭式場效應(yīng)晶體管（FinFET）。例如，利用通過蝕刻掉襯底中的部分硅層形成從襯底延伸的垂直薄“鰭”（或鰭結(jié)構(gòu)），來制造標(biāo)準(zhǔn)的FinFET。在該垂直鰭部中形成FinFET的溝道。在鰭部上方（例如，環(huán)繞）提供柵極。位于溝道兩側(cè)的柵極能夠從兩側(cè)對(duì)溝道進(jìn)行柵極控制。另外，在FinFET的源極/漏極（S/D）部分中的利用選擇性生長的硅鍺（SiGe）的應(yīng)變材料可用于增強(qiáng)載流子遷移率。

然而，在制造互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）中存在實(shí)施這些特征和工藝的挑戰(zhàn)。例如，鰭部和淺溝槽隔離（STI）氧化物之間的界面陷阱導(dǎo)致FinFET的高泄漏電流，由此劣化了器件性能。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種鰭式場效應(yīng)晶體管（FinFET），包括：襯底；鰭結(jié)構(gòu)，從襯底凸出，鰭結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體層，每個(gè)半導(dǎo)體層的晶格常數(shù)都不同于鄰接的下層相應(yīng)的晶格常數(shù)；隔離區(qū)，與鰭結(jié)構(gòu)的相對(duì)側(cè)壁鄰近，鰭結(jié)構(gòu)具有在隔離區(qū)之上延伸的上部，上部具有傾斜側(cè)壁；第一鈍化層，介于鰭結(jié)構(gòu)和隔離區(qū)之間；第二鈍化層，位于鰭結(jié)構(gòu)的上部的上方；以及柵極結(jié)構(gòu)，覆蓋鰭結(jié)構(gòu)的上部。

優(yōu)選地，該鰭結(jié)構(gòu)包括：位于襯底上方的第一硅鍺層。

優(yōu)選地，該鰭結(jié)構(gòu)包括：位于第一硅鍺層上方的鍺層。

優(yōu)選地，隔離區(qū)延伸至第一硅鍺層和鍺層之間的界面。

優(yōu)選地，該鰭結(jié)構(gòu)包括：位于第一硅鍺層上方的第二硅鍺層，第一硅鍺層的晶格常數(shù)與第二硅鍺層的晶格常數(shù)不同。

優(yōu)選地，隔離區(qū)延伸至第一硅鍺層和第二硅鍺層之間的界面。

優(yōu)選地，第一鈍化層包括氮氧化物。

優(yōu)選地，第二鈍化層包括氮氧化物。

優(yōu)選地，一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體層包括第一半導(dǎo)體層，并且第二鈍化層在第一半導(dǎo)體層的側(cè)壁和上表面上方延伸。

優(yōu)選地，第一半導(dǎo)體層是硅鍺層，而第二鈍化層是硅鍺氮氧化物層。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種形成鰭式場效應(yīng)晶體管（FinFET）的方法，該方法包括：提供襯底；形成從襯底延伸的一個(gè)或多個(gè)鰭部，一個(gè)或多個(gè)鰭部中的每一個(gè)鰭部都具有覆蓋襯底的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體層，一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體層中的每一層的晶格常數(shù)都不同于下方的層的晶格常數(shù)；在一個(gè)或多個(gè)鰭部上方形成第一鈍化層；沿著一個(gè)或多個(gè)鰭部的相對(duì)側(cè)壁形成隔離區(qū)，一個(gè)或多個(gè)鰭部在隔離區(qū)的最頂面之上延伸；重塑一個(gè)或多個(gè)鰭部的暴露部分；以及在一個(gè)或多個(gè)鰭部的經(jīng)過重塑的暴露部分上方形成第二鈍化層。

優(yōu)選地，形成一個(gè)或多個(gè)鰭部包括：在襯底上形成一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體材料層，一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體材料層中的每一層都具有與鄰接層不同的晶格常數(shù)；以及蝕刻一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體材料層，由此形成一個(gè)或多個(gè)鰭部。

優(yōu)選地，蝕刻包括：蝕刻部分襯底。

優(yōu)選地，一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體層包括第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層，隔離區(qū)延伸至第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層之間的界面。

優(yōu)選地，一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體層包括單個(gè)半導(dǎo)體層，第二鈍化層在單個(gè)半導(dǎo)體層的側(cè)壁和頂面上方延伸。