[發(fā)明專(zhuān)利]半導(dǎo)體裝置及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610065159.0
• 申請(qǐng)日: 2011-01-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105575778B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬(wàn)幸仁;柯志欣;吳政憲
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/205
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/205;H01L21/762;H01L29/04;H01L29/06
• 代理公司: 隆天知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 張?jiān)≡?石海霞

本發(fā)明公開(kāi)了一種半導(dǎo)體裝置及其制造方法，該半導(dǎo)體裝置及其制造方法是一種具有外延層的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。半導(dǎo)體裝置包括一基底，其內(nèi)形成一溝槽且溝槽下方形成一凹口。凹口的側(cè)壁具有(111)晶面取向(crystal orientation)。溝槽深度為大于或等于凹口側(cè)壁的長(zhǎng)度的一半。一外延層形成于凹口及溝槽內(nèi)。溝槽的深度足以使形成于半導(dǎo)體基底與外延層之間界面的差排(dislocation)終止于溝槽側(cè)壁。在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，較大的凹口側(cè)壁的長(zhǎng)度具有較大的溝槽隔離區(qū)的厚度，以容許有足夠的深度使差排終止于隔離區(qū)而非外延材料的上表面。

本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01110021186.5、申請(qǐng)日為2011年1月14日、發(fā)明名稱(chēng)為“半導(dǎo)體裝置及其制造方法”的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置，尤其涉及一種在外延成長(zhǎng)中使用倒梯形凹口(inverted trapezoidal recess)。

背景技術(shù)

可通過(guò)在一半導(dǎo)體基底上外延成長(zhǎng)其他材料，例如三五(III-V)族材料，而提升半導(dǎo)體裝置的效能。外延材料與半導(dǎo)體基底之間晶格結(jié)構(gòu)的差異會(huì)在外延層內(nèi)形成應(yīng)力。外延層內(nèi)的應(yīng)力可改進(jìn)集成電路的速度及效能。舉例來(lái)說(shuō)，為了進(jìn)一步提升晶體管效能，因而使用具有應(yīng)變的溝道區(qū)的半導(dǎo)體基底來(lái)制造晶體管。當(dāng)n型溝道或p型溝道使用應(yīng)變的溝道區(qū)時(shí)，可增加載子遷移率(carrier mobility)而增加其效能。一般來(lái)說(shuō)，希望能夠在n型溝道晶體管的溝道區(qū)中沿源極至漏極方向產(chǎn)生伸張應(yīng)變，以增加電子遷移率，而在p型溝道晶體管的溝道區(qū)中沿源極至漏極方向產(chǎn)生壓縮應(yīng)變，以增加空穴遷移率。

然而，在外延成長(zhǎng)期間，由于不同材料的晶格結(jié)構(gòu)差異，而在外延層與半導(dǎo)體材料之間界面形成差排。這些差排從界面延伸通過(guò)外延層。在一些情形中，差排可能延伸至外延層的表面。在上述情形中，差排延伸至或接近于表面，差排會(huì)嚴(yán)重影響形成于內(nèi)的裝置的效能。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，在本發(fā)明一實(shí)施例中，提供了一種半導(dǎo)體裝置，包括：一半導(dǎo)體基底，具有一溝槽及位于溝槽下方的一倒梯型凹口，倒梯型凹口的側(cè)壁具有(111)晶面取向，溝槽的深度與倒梯型凹口的側(cè)壁的長(zhǎng)度比率等于或大于0.5；以及一三五族外延層，形成于溝槽及倒梯型凹口內(nèi)。

本發(fā)明另一實(shí)施例中，提供了一種半導(dǎo)體裝置，包括：一半導(dǎo)體基底；多個(gè)第一溝槽，形成于半導(dǎo)體基底內(nèi)并填入一第一材料；一第二溝槽，位于半導(dǎo)體基底內(nèi)且形成于第一溝槽之間；一凹口，位于半導(dǎo)體基底內(nèi)且位于第二溝槽下方，凹口的側(cè)壁具有(111)晶面取向，第二溝槽的深度大于或等于凹口側(cè)壁的長(zhǎng)度的一半；以及一三五族外延層，形成于第二溝槽及凹口內(nèi)。

本發(fā)明又一實(shí)施例中，提供了一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括：提供一基底；實(shí)施一第一蝕刻，以在基底內(nèi)形成具有一第一深度的一溝槽；實(shí)施一第二蝕刻，以在基底內(nèi)形成一凹口，第二蝕刻露出基底的(111)晶面，順著基底的(111)晶面的側(cè)壁具有一第二距離，第一深度為第二距離的至少一半；以及在凹口內(nèi)外延成長(zhǎng)一三五族材料。

本發(fā)明實(shí)施例提供的半導(dǎo)體裝置中，較大的凹口側(cè)壁的長(zhǎng)度具有較大的溝槽隔離區(qū)的厚度，以容許有足夠的深度使差排終止于隔離區(qū)而非外延材料的上表面。

附圖說(shuō)明

圖1至圖4示出根據(jù)一實(shí)施例的具有倒梯型凹口的半導(dǎo)體裝置制造方法中各個(gè)階段的剖面示意圖。

圖5示出根據(jù)一實(shí)施例的凹口側(cè)壁的表面形貌示意圖。

圖6示出根據(jù)另一實(shí)施例的具有倒梯型凹口的半導(dǎo)體裝置。

【主要附圖標(biāo)記說(shuō)明】

102～基底；

104～溝槽隔離區(qū)；

206～溝槽；

310～倒梯型凹口；