[發(fā)明專利]具有可變鰭片間距的垂直傳輸FINFET裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710550344.3
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107591400B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 布蘭特·安德森;愛德華·J·諾瓦克
• 申請（專利權(quán)）人: 格羅方德半導(dǎo)體公司
• 主分類號: H01L27/088
• 分類號: H01L27/088;H01L21/8234
• 代理公司: 北京戈程知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;王錦陽

本發(fā)明涉及具有可變鰭片間距的垂直傳輸FINFET裝置，其中，一種半導(dǎo)體裝置包括以局部可變的鰭片間距布置的多個垂直傳輸鰭式場效應(yīng)晶體管。在該裝置的第一區(qū)域內(nèi)，多個第一鰭片以第一間距(d1)布置，且在該裝置的第二區(qū)域內(nèi)，多個第二鰭片以小于該第一間距的第二間距(d2)布置。該多個第二鰭片共享合并的源、漏及柵區(qū)，而該多個第一鰭片的源、漏及柵區(qū)未合并。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請通常涉及半導(dǎo)體裝置，尤其涉及垂直傳輸鰭式場效應(yīng)晶體管(vertical-transport fin field effect transistor；VT-FinFET)及其制造方法。

背景技術(shù)

完全耗盡裝置例如鰭式場效應(yīng)晶體管(FinFET)是能夠使下一代柵極長度縮小至14納米及以下的候選裝置。鰭式場效應(yīng)晶體管(FinFET)提供三維架構(gòu)，其中，將晶體管溝道抬升于半導(dǎo)體襯底的表面上方，而不是將溝道設(shè)置于該表面或在該表面下方。抬升式溝道使柵極可包覆溝道的側(cè)面，以提供裝置的改進靜電控制。

FinFET的制造通常運用自對準制程，以通過使用選擇性蝕刻技術(shù)在襯底的表面上生產(chǎn)極薄的鰭片，例如10納米厚或更小。接著，沉積柵極結(jié)構(gòu)以接觸各鰭片的多個表面，從而形成多柵極架構(gòu)。不過，盡管該薄溝道支持裝置的魯棒控制，但其形狀限制裝置開啟時電流的流動。在這點上，通常平行布置多個鰭片，以提供較高的驅(qū)動強度。

垂直傳輸FET是源-漏電流沿襯底表面法線方向流動的裝置。在垂直傳輸FinFET裝置中，鰭片通過位于鰭片的相對端(也就是上下端)的源漏區(qū)定義溝道。該垂直傳輸場效應(yīng)晶體管的一個優(yōu)點是溝道長度不通過光刻定義，而是通過例如外延或?qū)映练e等方法定義，以支持精確的尺寸控制。另一個優(yōu)點是最大柵極長度不受晶體管密度或間距限制。

與垂直傳輸FET架構(gòu)相關(guān)聯(lián)的一個限制是低有效溝道寬度(W_eff)。與其中可增加鰭片高度以提供額外的溝道剖面的傳統(tǒng)FinFET相比，在垂直傳輸結(jié)構(gòu)中增加鰭片尺寸或是不利地消耗額外的實體區(qū)域，或是增加源漏極之間的距離并因此增加電阻。相應(yīng)地，提供與現(xiàn)有電路設(shè)計兼容同時支持高驅(qū)動強度的魯棒垂直傳輸FinFET制程及相關(guān)結(jié)構(gòu)將是有利的。

發(fā)明內(nèi)容

依據(jù)本申請的實施例，一種垂直傳輸FinFET裝置包括局部可變的鰭片間距，也就是局部可變的鰭片周期性。具體地說，在該裝置的分立區(qū)域內(nèi)分別合并源、漏及溝道區(qū)，以形成合并架構(gòu)，其中，鰭片間距小于在未合并(隔離)結(jié)構(gòu)中可實現(xiàn)的鰭片間距。該更緊密的鰭片間距可有意義地改進邏輯電路密度、性能以及可制造性。而且，該更緊密的鰭片間距及伴隨的合并架構(gòu)改進相關(guān)聯(lián)的電路的驅(qū)動及電容，其尤其有利于各種電路(包括反相器電路)的操作。

依據(jù)各種實施例，在半導(dǎo)體襯底上形成半導(dǎo)體裝置。在該半導(dǎo)體襯底上以第一間距(d1)布置多個第一鰭片，并以第二間距(d2)布置多個第二鰭片，以使該第一間距與該第二間距之比(d1/d2)大于1。

在另外的示例實施例中，半導(dǎo)體裝置包括以15至30納米的間距在半導(dǎo)體襯底上布置的多個鰭片。源區(qū)在多個鰭片的相應(yīng)第一端與該多個鰭片共同電性接觸，且漏區(qū)在多個鰭片的相應(yīng)第二端與該多個鰭片共同電性接觸，從而在該源區(qū)及該漏區(qū)之間定義溝道區(qū)。在該溝道區(qū)的側(cè)壁上設(shè)置柵極介電層，以及設(shè)置位于該柵極介電層上方并通過該柵極介電層與該溝道區(qū)電性隔離的柵極導(dǎo)體層。

一種形成垂直傳輸半導(dǎo)體裝置的方法包括在半導(dǎo)體襯底上形成多個第一鰭片及第二鰭片，以使該多個第一鰭片以第一間距(d1)布置且該多個第二鰭片以第二間距(d2)布置，其中d1d2。形成在多個該第二鰭片的相應(yīng)第一端與該多個該第二鰭片電性接觸的合并源區(qū)；以及形成在多個該第二鰭片的相應(yīng)第二端與該多個該第二鰭片電性接觸的合并漏區(qū)。該多個第二鰭片還包括定義于該合并源區(qū)及該合并漏區(qū)之間的溝道區(qū)。

附圖說明

下面有關(guān)本申請的具體實施例的詳細說明與下面的附圖結(jié)合閱讀時可被最好地理解，附圖中，類似的附圖標記表示類似的結(jié)構(gòu)，且其中：