[發明專利]FinFET器件的結構及其形成方法

有效

• 申請號: 201410291220.4
• 申請日: 2014-06-25
• 公開（公告）號: CN105006433B
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 江國誠;馮家馨;張智勝;吳志強
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78;H01L29/10
• 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

相關申請的交叉引用

本申請與2013年1月14日提交的標題為“半導體器件及其制造方法(Semiconductor Device and Fabricating the Same)”的美國專利申請第13/740,373號；2013年5月24日提交的標題為“FinFET器件及其制造方法(FinFET Device and Method of Fabricating Same)”的美國專利申請第13/902,322號；2013年7月3日提交的標題為“半導體器件的鰭結構(Fin Structure of Semiconductor Device)”的美國專利申請第13/934,992號以及2014年1月15日提交的標題為“半導體器件及其形成方法(Semiconductor Device and Formation Thereof)”的美國專利申請第14/155,793號相關，其全部內容結合于此作為參考。

技術領域

本發明總體涉及半導體技術領域，更具體地，涉及FinFET器件的結構及其形成方法。

背景技術

半導體集成電路(IC)工業已經經歷了指數增長。IC材料和設計中的技術進步已經產生了多代IC，其中，每一代都具有比前一代更小和更復雜的電路。在IC演化的過程中，功能密度(即，每芯片面積的互連器件的數量)已經普遍增大，而幾何尺寸(即，使用制造工藝可以形成的最小組件(或線))減小。這個按比例縮小的工藝通常通過提高生產效率和降低相關成本來提供益處。

這種按比例縮小也已經增加了處理和制造IC的復雜性，并且為了實現這些進步，需要在IC處理和制造中進行類似的發展。例如，已經引入諸如鰭式場效應晶體管(FinFET)的三維晶體管以替換平面晶體管。雖然現有的FinFET器件及其制造方法對于它們的預期目的通常已經能夠勝任，但是它們并不是在所有方面都完全令人滿意。

發明內容

為了解決現有技術中的問題，本發明提供了一種方法，包括：提供具有n型鰭式場效應晶體管(NFET)區和p型鰭式場效應晶體管(PFET)區的襯底；在所述NFET區和所述PFET區中形成第一鰭結構；在所述NFET區和所述PFET區上方形成圖案化的氧化硬掩模(OHM)以暴露所述NFET區的第一柵極區中的所述第一鰭結構；在所述第一柵極區中的所述第一鰭結構的中部中形成半導體氧化物部件；在以硬掩模層覆蓋所述NFET之后在所述PFET區中形成第二鰭結構；在所述第二鰭結構中的第二柵極區和所述第一柵極區中形成偽柵極；在所述NFET中的所述第一鰭結構中的第一源極/漏極(S/D)區中形成第一S/D部件；在PFET中的所述第二鰭結構中的第二S/D區中形成第二S/D部件；由所述NFET區中的第一高k/金屬柵極(HK/MG)替換所述偽柵極，并且所述第一HK/MG環繞在所述第一柵極區中的所述第一鰭結構的上部上方；以及由所述PFET區中的第二HK/MG替換所述偽柵極，并且所述第二HK/MG環繞在所述第二柵極區中的所述第二鰭結構的上部上方。

在上述方法中，其中，形成所述第一鰭結構包括：在所述襯底上方外延生長第一半導體材料層；在所述第一半導體材料層的頂部上外延生長第二半導體材料層；以及蝕刻所述第一半導體材料層和所述第二半導體材料層以在所述襯底中形成所述第一鰭結構和溝槽；其中，所述第二半導體材料層是所述第一鰭結構的上部，所述第一半導體材料層是所述第一鰭結構的所述中部，并且所述襯底是所述第一鰭結構的底部。

在上述方法中，其中，形成所述圖案化的OHM層包括：在所述NFET區和所述PFET區上方沉積OHM層；以及穿過圖案化的光刻膠層蝕刻所述OHM層以從所述第一柵極區去除所述OHM層。

在上述方法中，其中，形成所述第一鰭結構包括：在所述襯底上方外延生長第一半導體材料層；在所述第一半導體材料層的頂部上外延生長第二半導體材料層；以及蝕刻所述第一半導體材料層和所述第二半導體材料層以在所述襯底中形成所述第一鰭結構和溝槽；其中，所述第二半導體材料層是所述第一鰭結構的上部，所述第一半導體材料層是所述第一鰭結構的所述中部，并且所述襯底是所述第一鰭結構的底部；在所述第一柵極區中的所述第一鰭結構的所述中部中形成所述半導體氧化物部件包括：對暴露的所述第一鰭結構施加熱氧化工藝；以及將所述第一半導體材料層的外層轉變為所述半導體氧化物部件。