[發(fā)明專利]鰭片式場(chǎng)效應(yīng)晶體管裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910620402.4
• 申請(qǐng)日: 2015-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN110265395B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 布萊戴恩杜瑞茲;馬汀克里斯多福荷蘭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L27/088
• 分類號(hào): H01L27/088;H01L21/8234;H01L21/336;H01L21/762
• 代理公司: 北京律誠(chéng)同業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國(guó)

一種形成鰭片式場(chǎng)效應(yīng)晶體管裝置之方法及設(shè)備，晶體管其方法包含：提供由第一半導(dǎo)體材料形成的基板，其中該基板包含多個(gè)隔離區(qū)域；將該基板的上部部分蝕刻除去以形成多個(gè)溝槽，其中每一溝槽位于兩個(gè)鄰近隔離區(qū)域之間；經(jīng)由外延生長(zhǎng)工藝使多個(gè)半導(dǎo)體鰭片在該基板的上的這些溝槽中過度生長(zhǎng)，其中這些半導(dǎo)體鰭片的上部部分位于這些隔離區(qū)域的頂表面上方；將平坦化工藝應(yīng)用于這些半導(dǎo)體鰭片，其中由于應(yīng)用該平坦化工藝的該步驟的執(zhí)行，這些半導(dǎo)體鰭片的頂表面與這些隔離區(qū)的頂表面相齊；以及將缺陷半導(dǎo)體鰭片移除以形成空溝槽。由于在半導(dǎo)體裝置的頂表面上具有差排缺陷的機(jī)率較低，所以利用本發(fā)明的形成鰭片式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法可得到無缺陷FinFET裝置。

本申請(qǐng)為分案申請(qǐng)；母案申請(qǐng)?zhí)枮椋?01510860680.9；

母案申請(qǐng)日為：2015年11月30日

母案發(fā)明名稱為：形成鰭片式場(chǎng)效應(yīng)晶體管裝置的方法

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鰭片式場(chǎng)效應(yīng)晶體管裝置。

背景技術(shù)

由于各種電子組件(例如晶體管、二極管、電阻器、電容器等等)的積體密度不斷改良，半導(dǎo)體工業(yè)已經(jīng)歷迅速的成長(zhǎng)。在很大程度上，積體密度的此改良來自最小特征尺寸的反復(fù)減小，該改良允許將更多組件整合至給定區(qū)域中。然而，較小特征尺寸可導(dǎo)致較大漏電流。由于近來對(duì)于甚至更小的電子裝置的需求增加，對(duì)減少半導(dǎo)體裝置的漏電流的需要亦有所增加。

作為用以進(jìn)一步減少半導(dǎo)體裝置中的漏電流的有效替代物，已出現(xiàn)鰭片式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(fin field effect transistor；FinFET)。在FinFET中，包括漏極、通道區(qū)域以及源極的主動(dòng)區(qū)域自半導(dǎo)體基板的表面向上突出，F(xiàn)inFET位于該半導(dǎo)體基板上。根據(jù)橫截面圖，F(xiàn)inFET(如鰭片)的主動(dòng)區(qū)域的形狀為矩形。此外，F(xiàn)inFET的柵極結(jié)構(gòu)圍繞三個(gè)側(cè)面包覆該主動(dòng)區(qū)域，如同顛倒的U字型。因而，該柵極結(jié)構(gòu)對(duì)通道的控制變得更加有力。現(xiàn)有平面晶體管的短通道漏效應(yīng)已獲減少。同樣，當(dāng)斷開FinFET時(shí)，柵極結(jié)構(gòu)可更好地控制通道以便減少漏電流。

由于技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，半導(dǎo)體工藝節(jié)點(diǎn)經(jīng)按比例縮小以用于高密度集成電路。因而，經(jīng)由使半導(dǎo)體工藝節(jié)點(diǎn)縮小(例如，使工藝節(jié)點(diǎn)朝小于20nm的節(jié)點(diǎn)縮小)，集成電路的形狀因子已獲改良。由于將半導(dǎo)體裝置按比例縮小，所以需要自一代至下一代的新技術(shù)以維持電子組件的效能。例如，需要藉由高載子移動(dòng)率材料形成的晶體管以用于高密度集成電路及高速集成電路，該高載子移動(dòng)率材料諸如III-V材料、鍺及/或類似物。

鍺及硅為周期表中的第IV族元素。與硅相比，鍺具有更高的載子移動(dòng)率及孔移動(dòng)率。鍺的更高的載子移動(dòng)率及孔移動(dòng)率可導(dǎo)致更好的裝置電性質(zhì)。例如，硅的晶格電子移動(dòng)率為1417cm2/V-sec。相比之下，鍺的晶格電子移動(dòng)率為3900cm2/V-sec。鍺的電子移動(dòng)率為硅的電子移動(dòng)率的約2.75倍。鍺的此類更高的電子移動(dòng)率導(dǎo)致更高的驅(qū)動(dòng)電流及更小的柵極延遲。應(yīng)注意，一些第III族-第V族材料可用以替換硅，因?yàn)榈贗II族-第V族材料中的一些可比鍺及硅具有高得多的移動(dòng)率。

與硅相比，鍺具有各種優(yōu)點(diǎn)。然而，硅晶圓在半導(dǎo)體工業(yè)中占主要地位，因?yàn)殒N晶圓的成本非常高。基于晶體管以制造鍺的一個(gè)廣泛接受的方案為經(jīng)由外延生長(zhǎng)工藝使鍺主動(dòng)區(qū)域生長(zhǎng)于硅基板上。使鍺層生長(zhǎng)于硅基板上普遍稱為鍺-硅異質(zhì)外延生長(zhǎng)。鍺的晶格常數(shù)比硅的晶格常數(shù)大約4.2％。當(dāng)鍺層生長(zhǎng)于硅基板上時(shí)，鍺層遭壓縮應(yīng)變以符合硅基板的晶格間隔。鍺層生長(zhǎng)超過臨界厚度后，該應(yīng)變可藉由形成各種螺紋差排來消除。此類螺紋差排為可降低基于鍺系晶體管的電性質(zhì)的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一實(shí)施態(tài)樣提供一種鰭片式場(chǎng)效應(yīng)晶體管裝置，其包含：位于一基板之上的一第一半導(dǎo)體鰭片、一第二半導(dǎo)體鰭片以及一第三半導(dǎo)體鰭片，其中：該第一半導(dǎo)體鰭片及該第二半導(dǎo)體藉由一第一隔離區(qū)域來分離；以及該第二半導(dǎo)體鰭片及該第三半導(dǎo)體藉由一第二隔離區(qū)域來分離，且其中該第一隔離區(qū)域的一寬度大于該第二隔離區(qū)域的一寬度。