[發明專利]用于高質量界面的替換溝道蝕刻

有效

• 申請號: 201580080341.7
• 申請日: 2015-06-24
• 公開（公告）號: CN107667423B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: G·A·格拉斯;龐英;N·G·米斯特卡維;A·S·默西;T·加尼;H-L·趙
• 申請（專利權）人: 英特爾公司
• 主分類號: H01L21/8238
• 分類號: H01L21/8238;H01L27/092
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 林金朝;王英

公開了用于定制基于鰭狀物的晶體管器件以提供各種范圍的溝道構造和/或材料系統并且在同一集成電路管芯內的技術。經由被配置成提供無小面且不具有離子損傷或具有低離子損傷的溝槽底部的濕法和/或干法蝕刻化學方式來去除犧牲鰭狀物。然后利用期望的半導體材料填充溝槽。具有低離子損傷和無小面形貌的溝槽底部促進了襯底和替換材料之間的無缺陷或低缺陷的界面。在實施例中，使第一組犧牲硅鰭狀物中的每一個凹陷并將其替換為p型材料，以及使第二組犧牲鰭狀物中的每一個凹陷并將其替換為n型材料。另一個實施例可以包括原生鰭狀物(例如，Si)和替換鰭狀物(例如，SiGe)的組合。另一個實施例可以包括全部是相同構造的替換鰭狀物。

背景技術

隨著微電子器件尺度持續縮放而保持遷移率改進和短溝道控制在器件制造方面提出了挑戰。具體而言，在金屬氧化物半導體(MOS)晶體管半導體器件(例如在互補金屬氧化物半導體(CMOS)器件中使用的那些)的設計和制造期間，常常希望增大n型MOS器件(NMOS)溝道中的電子(載流子)的移動，并且增大p型MOS器件(PMOS)溝道中的空穴(載流子)的移動。可以使用基于鰭狀物的晶體管器件來提供改進的短溝道控制。典型的CMOS晶體管器件利用硅作為空穴和電子多數載流子MOS溝道的溝道材料。切換成其它溝道材料可以改進遷移率。例如，基于硅鍺(Si_xGe_1-x，其中x0.2)鰭狀物的溝道結構提供了遷移率增強，這適合用于很多應用中。

附圖說明

圖1示出了根據本公開的實施例的用于利用淺溝槽凹陷工藝形成非平面晶體管器件的方法，所述淺溝槽凹陷工藝避免了對晶體管性能有害的溝槽底部特性。

圖2a示出了根據本公開的實施例的在半導體晶片上的鰭狀物的第一層圖案化。

圖2b示出了根據本公開的實施例的在硬掩模層圖案化、淺溝槽凹陷蝕刻、沉積淺溝槽隔離材料和平面化之后的圖2a的晶片。

圖2c示出了根據本公開的實施例的在期望的是多種不同的溝道材料的應用中，在掩蔽要替換的第一組鰭狀物之后的圖2b的晶片。將要認識到，如果可以利用相同的材料替換所有的鰭狀物，則不需要掩模。

圖2d示出了根據本公開的實施例的在已經利用蝕刻工藝去除了鰭狀物之后的圖2c的晶片，該蝕刻工藝避免了對晶體管性能有害的溝槽底部特性。

圖2e示出了根據本公開的實施例的在利用期望的替換材料替換被去除的鰭狀物材料之后的圖2d的晶片。

圖2f示出了根據本公開的實施例的在進行平面化以去除其它鰭狀物上的過多替換材料和掩模之后的圖2e的晶片。

圖2g示出了根據本公開的實施例的在淺溝槽隔離(STI)蝕刻以暴露鰭狀物之后的圖2f的晶片。

圖2h示出了根據本公開的實施例的在進一步器件處理(包括柵極疊置體形成以及源極和漏極形成)之后的圖2g的晶片。

圖2g’和2h’示出了根據本公開的實施例的替代實施例，其中通過針對第二組鰭狀物重復分別在圖2c-2f中所示的掩蔽、蝕刻、沉積和平面化而進一步處理該晶片，以提供第二組替換鰭狀物。

圖3a示出了在為了提供帶小面底部而利用標準濕法蝕刻處理所蝕刻的凹陷中形成的替換鰭狀物的X-SEM圖像。

圖3b示出了在具有帶小面底部的凹陷中形成的替換鰭狀物和替換材料的缺陷生長的X-SEM圖像。

圖3c示出了在具有離子損傷不規則底部的凹陷中形成的替換鰭狀物和替換材料的缺陷生長的X-SEM圖像。

圖4示出了顯示Miller指數方向命名規則的晶體結構。

圖5a-5b均示出了根據本公開的實施例的在通過被配置成提供無小面、低離子損傷溝槽底部的工藝所蝕刻的凹陷中形成的替換鰭狀物的X-SEM圖像。

圖6示出了利用根據本公開的實施例配置的一個或多個集成電路結構所實施的計算系統。