[發(fā)明專利]用于具有掩埋SiGe氧化物的FinFET器件的結(jié)構(gòu)和方法

在審

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• 申請日: 2014-11-26
• 公開（公告）號: CN104681615A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 江國誠;王志豪;吳志強;卡洛斯·H.·迪亞茲
• 申請（專利權(quán)）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336;H01L29/06
• 代理公司: 北京德恒律治知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;李偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于具有掩埋SiGe氧化物的FinFET器件的結(jié)構(gòu)和方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體集成電路(IC)工業(yè)已經(jīng)經(jīng)歷了指數(shù)式增長。IC材料和設(shè)計中的技術(shù)進步已經(jīng)產(chǎn)生了數(shù)代IC，其中每代IC都具有比上一代IC更小和更復(fù)雜的電路。在IC發(fā)展過程中，功能密度(即，每一芯片面積上互連器件的數(shù)量)通常已經(jīng)增加而幾何尺寸(即，使用制造工藝可以制造的最小元件(或線))卻已減小。這種按比例縮小工藝通常通過提高生產(chǎn)效率和降低相關(guān)成本而帶來益處。

這種按比例縮小工藝也增加了加工和制造IC的復(fù)雜度，并且為了實現(xiàn)這些進步，需要IC加工和制造中的類似發(fā)展。例如，已經(jīng)引入諸如鰭式場效應(yīng)晶體管(FinFET)的三維晶體管以代替平面晶體管。此外，諸如硅鍺的外延生長也被引入晶體管。雖然現(xiàn)有的FinFET器件和制造FinFET器件的方法通常已足夠滿足它們的預(yù)期目的，但是它們并非在所有方面都盡如人意。例如，發(fā)現(xiàn)了由于鍺遷移引起的晶體管泄漏。需要用于FinFET器件的結(jié)構(gòu)和方法以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括：第一半導(dǎo)體材料的襯底，具有第一晶格常數(shù)；鰭部件，形成在所述襯底上，其中，所述鰭部件包括：所述第一半導(dǎo)體材料的第一部分，設(shè)置在所述襯底上方；第二半導(dǎo)體材料層的第二部分，設(shè)置在所述第一部分上方，其中，所述第二半導(dǎo)體材料具有與所述第一晶格常數(shù)不同的第二晶格常數(shù)；和所述第一半導(dǎo)體材料的第三部分，設(shè)置在所述第二部分上方；隔離部件，形成在所述襯底上并且設(shè)置在所述鰭部件的兩側(cè)上，其中，所述第二部分的頂面位于所述隔離部件的頂面之上并且所述第二部分包括凹進的側(cè)壁；半導(dǎo)體氧化物部件，包括所述第二半導(dǎo)體材料，設(shè)置在所述第二部分的凹進的側(cè)壁上，限定位于半導(dǎo)體氧化物部件上面并且位于所述鰭部件的第三部分下面的凹陷的空隙；以及柵極堆疊件，設(shè)置在所述鰭部件和所述隔離部件上，其中，所述柵極堆疊件包括延伸進入所述凹陷的空隙并且填充在所述凹陷的空隙中的柵極介電層，從而在所述凹陷的空隙中形成側(cè)面電介質(zhì)頂端。

在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述半導(dǎo)體氧化物部件包括第一介電材料；以及所述側(cè)面電介質(zhì)頂端包括與所述第一介電材料不同的第二介電材料。

在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述半導(dǎo)體氧化物部件包括氧化硅鍺和氧化鍺中的至少一種；以及所述側(cè)面電介質(zhì)頂端包括高k介電材料。

在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述高k介電材料選自由HfSiO、LaO、AlO、ZrO、TiO、Ta₂O₅、Y₂O₃、SrTiO₃(STO)、BaTiO₃(BTO)、BaZrO、HfZrO、HfLaO、HfSiO、LaSiO、AlSiO、HfTaO、HfTiO、(Ba,Sr)TiO₃(BST)、Al₂O₃、Si₃N₄和氮氧化物(SiON)組成的組。

在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述鰭部件的第三部分位于所述隔離部件的頂面之上；以及所述側(cè)面電介質(zhì)頂端從所述隔離部件的頂面至所述第三部分的底面跨越垂直尺寸H。

在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述側(cè)面電介質(zhì)頂端跨越水平尺寸W；所述水平尺寸W介于從約1nm至約4nm之間；以及所述垂直尺寸H介于從約3nm至約6nm之間。

在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，還包括：形成在所述鰭部件上的源極和漏極，其中，所述源極和漏極彼此跨越在第一方向上并且直接位于所述柵極堆疊件下方的溝道區(qū)插入在所述源極和漏極之間。

在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述源極、所述漏極和所述柵極堆疊件配置為n型場效應(yīng)晶體管。

在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述第一半導(dǎo)體材料包括硅而所述第二半導(dǎo)體材料包括硅鍺。

在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述柵極堆疊件還包括設(shè)置在所述柵極介電層上的柵電極，并且所述柵電極包括金屬。