[發明專利]具有共面形貌的多高度FINFET

有效

• 申請號: 201410238899.0
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN104218086B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 程慷果;B·B·多里斯;P·哈希米;A·卡基菲魯茲;A·雷茨尼采克
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所11247
• 代理人: 賀月嬌,于靜

技術領域

本申請涉及非平面半導體器件及其形成方法。更具體地，本申請涉及FinFET器件及其形成方法。

背景技術

隨著集成電路日益按比例縮小以及對集成電路的較高速度的需求日益增加，晶體管需要隨著尺寸日益變小而具有更高的驅動電流。在互補金屬氧化物半導體(CMOS)器件的發展中，諸如例如FinFET、三柵和全包圍柵半導體納米線場效應晶體管(FET)的非平面半導體器件的使用是下一步，因為這種器件能夠以日益變小的尺寸實現更高的驅動電流。

發明內容

在本申請的一個方面，提供了一種半導體結構，其包含具有可變高度的半導體鰭(fin)而沒有任何不適當的形貌(topography)。具體地，提供了一種半導體結構，其包括：包括第一半導體表面和第二半導體表面的半導體襯底，其中所述第一半導體表面位于所述第二半導體表面上方并且從所述第二半導體表面垂直偏移。氧化物區域直接位于所述第一半導體表面和/或所述第二半導體表面上。具有第一高度的第一組第一半導體鰭位于所述半導體襯底的所述第一半導體表面上方。具有第二高度的第二組第二半導體鰭位于所述第二半導體表面上方，其中所述第二高度不同于所述第一高度，并且其中每個第一半導體鰭和每個第二半導體鰭具有最上表面，并且所述第一和第二半導體鰭的所述最上表面彼此共面。

在一個實施例中，所述半導體結構包括：包括第一半導體表面和第二半導體表面的體(bulk)半導體襯底，其中所述第一半導體表面位于所述第二半導體表面上方并且從所述第二半導體表面垂直偏移。第一氧化物區域直接位于所述第一半導體表面上，并且第二氧化物區域直接位于所述第二半導體表面上。根據本申請的該實施例，所述第一氧化物區域的最上表面位于所述第二氧化物區域的最上表面上方并且從所述第二氧化物區域的最上表面垂直偏移。具有第一高度的第一組第一半導體鰭直接位于所述第一氧化物區域的最上表面上，并且具有第二高度的第二組第二半導體鰭直接位于所述第二氧化物區域的最上表面上，其中所述第二高度大于所述第一高度，并且其中每個第一半導體鰭和每個第二半導體鰭具有最上表面，并且所述第一和第二半導體鰭的所述最上表面彼此共面。

在本申請的另一個方面，提供了一種形成半導體結構的方法，該半導體結構包含具有可變高度的半導體鰭而沒有任何不適當的形貌。具體地，所述方法包括提供包括第一半導體表面和第二半導體表面的半導體襯底，其中所述第一半導體表面位于所述第二半導體表面上方并且從所述第二半導體表面垂直偏移，并且其中在所述半導體襯底的所述第一半導體表面的一部分上存在成對的間隔開的半導體心軸(mandrel)結構。接下來，在所述第一半導體表面和/或所述第二半導體表面上形成氧化物區域。從每個半導體心軸結構的一個側壁表面形成具有第一高度且位于所述第一半導體表面上方的第一組第一半導體鰭，并且從每個半導體心軸結構的另一側壁表面形成具有第二高度且位于所述第二半導體表面上方的第二組第二半導體鰭，其中所述第二高度不同于所述第一高度，并且其中所述第一半導體鰭和所述第二半導體鰭各自具有最上表面，并且其中所述第一半導體鰭的所述最上表面與所述第二半導體鰭的所述最上表面共面。接下來，從所述第一半導體表面的部分的頂上去除每個半導體心軸結構。

附圖說明

圖1是(通過橫截面視圖)示例出根據本申請的一個實施例的包括半導體襯底的初始結構的圖示，所述半導體襯底具有位于其上的硬掩膜材料層。

圖2是(通過橫截面視圖)示例出在穿過所述硬掩膜材料層并且進入所述半導體襯底的一部分形成多個開口之后的圖1的初始結構的圖示。

圖3是(通過橫截面視圖)示例出在半導體襯底的暴露的側壁表面上形成半導體心軸結構之后的圖2的結構的圖示。

圖4是(通過橫截面視圖)示例出在用與所述硬掩膜材料不同的電介質材料填充所述硬掩膜材料層和所述半導體襯底內的開口的剩余部分之后的圖3的結構的圖示。

圖5是(通過橫截面視圖)示例出在去除了所述硬掩膜材料層的剩余部分并且使所述襯底的暴露部分凹陷以在包括所述半導體心軸結構和所述電介質材料的所述半導體襯底的第一凹陷表面下方提供第二凹陷表面之后的圖4的結構的圖示。

圖6是(通過橫截面視圖)示例出在從所述結構去除了所述電介質材料之后的圖5的結構的圖示。

圖7是(通過橫截面視圖)示例出在所述半導體襯底的第一和第二凹陷表面上形成氧化物區域并且在每個半導體心軸結構上形成氧化物蓋帽(cap)之后的圖6的結構的圖示。