半导体器件及其制造方法技术

技术编号:15643914 阅读:243 留言:0更新日期:2017-06-16 18:37
半导体器件包括用于鳍式场效应晶体管(FET)的鳍结构。该鳍结构包括突出于衬底的基层、设置在基层上方的中间层和设置在中间层上方的上层。该鳍结构还包括第一保护层和由与第一保护层的不同的材料制成的第二保护层。该中间层包括设置在基层上方的第一半导体层、覆盖第一半导体层的至少侧壁的第一保护层和覆盖第一保护层的至少侧壁的第二保护层。本发明专利技术的实施例还涉及半导体器件的制造方法。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及其制造方法
本专利技术涉及半导体集成电路,更具体地涉及半导体器件及其制造工艺。
技术介绍
随着半导体工业在追求更高的器件密度、更高的性能和更低的成本的过程中进入纳米技术工艺节点,来自制造和设计问题的挑战已经引起了诸如鳍式场效应晶体管(FinFET)的三维设计的发展。FinFET器件通常包括具有高高宽比的半导体鳍,并且在该半导体鳍中形成半导体晶体管器件的沟道和源极/漏极区域。在鳍器件上方以及沿着鳍器件的侧面(例如,包裹)形成栅极,利用沟道和源极/漏极区域的增大的表面积的优势,以产生更快,更可靠和更易控制的半导体晶体管器件。此外,利用选择性生长的硅锗(SiGe)的FinFET的源极/漏极(S/D)部分中的应变材料可以用于增强载流子迁移率。例如,施加至PMOS器件的沟道的压缩应力有利地增强沟道中的空穴迁移率。类似地,施加至NMOS器件的沟道的拉伸应力有利地增强沟道中的电子迁移率。然而,在互补金属氧化物半导体(CMOS)制造中实现这样的部件和工艺存在挑战。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种半导体器件,包括:鳍结构,用于鳍式场效应晶体管(FET),所述鳍结构包括突出于衬底的基层、设置在所述基层上方的中间层以及设置在所述中间层上方的上层;第一保护层;以及第二保护层,由与所述第一保护层的不同的材料制成,其中:所述中间层包括设置在所述基层上方的第一半导体层,所述第一保护层覆盖了所述第一半导体层的至少侧壁,以及所述第二保护层覆盖了所述第一保护层的至少侧壁。本专利技术的另一实施例提供了一种半导体器件,包括:第一鳍结构,用于第一鳍式场效应晶体管(FET),所述第一鳍结构包括:第一基层,突出于衬底;第一中间层和第一沟道层,所述第一中间层设置在所述第一基层上方并且所述的第一沟道层设置在所述第一中间层上方;第一保护层;和第二保护层,由与所述第一保护层的不同的材料制成;第二鳍结构,用于第二鳍式场效应晶体管,所述第二鳍结构包括:第二基层,突出于所述衬底;第二中间层和第二沟道层,所述第二中间层设置在所述第二基层上方并且所述第二沟道层设置在所述第二中间层上方;第三保护层,和第四保护层,由与所述第三保护层的不同的材料制成,其中:所述第一沟道层由SiGe制成,所述第一中间层包括设置在所述第一基层上方的第一半导体层和设置在所述第一半导体层上方的第二半导体层,所述第一保护层覆盖了所述第一基层的侧壁、所述第一半导体层的侧壁和所述第二半导体层的部分的侧壁,所述第二保护层覆盖了所述第一保护层的至少侧壁,所述第三保护层覆盖了所述第二基层的至少侧壁、所述第二中间层的侧壁和所述第二沟道层的侧壁,以及所述第四保护层覆盖了所述第三保护层的至少侧壁。本专利技术的又一实施例提供了一种用于制造半导体器件的方法,包括:形成鳍结构,所述鳍结构包括下层、设置在所述下层上方的中间层和设置在所述中间层上方的上层;在所述鳍结构的至少侧壁上形成第一保护层;在所述第一保护层的至少侧壁上形成第二保护层以覆盖所述第一保护层的所述侧壁,所述第二保护层由与所述第一保护层的不同的材料制成;去除所述第二保护层的上部从而剩余所述第二保护层的下部并且暴露所述第一保护层的上部;去除所述第一保护层的暴露的上部的部分从而剩余由所述第二保护层的剩余的下部覆盖的所述第一保护层的下部;以及形成隔离绝缘层,从而使得具有所述第二保护层和所述第一保护层的所述鳍结构嵌入在所述隔离绝缘层内。附图说明当结合附图进行阅读时,从以下详细描述可最佳理解本专利技术的各个方面。应该强调,根据工业中的标准实践,各个部件未按比例绘制并且仅用于说明的目的。实际上,为了清楚的讨论,各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。图1是根据本专利技术的一个实施例的FinFET器件的示例性截面图;图2至图14示出了根据本专利技术的实施例的用于制造FinFET器件的示例性工艺;图15是根据本专利技术的另一实施例的FinFET器件的示例性截面图;以及图16至图27示出了根据本专利技术的另一实施例的用于制造FinFET器件的示例性工艺。具体实施方式以下公开内容提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本专利技术。当然,这些仅仅是实例,而不旨在限制本专利技术。例如,以下描述中,在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施例,并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件,从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实例。为了简单和清楚的讨论,各个部件可以以不同的比例任意地绘制。而且,为便于描述,在此可以使用诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空间相对术语,以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)原件或部件的关系。除了图中所示的方位外,空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上),而本文使用的空间相对描述符可以同样地作出相应的解释。此外,术语“由…制成”可能意味着“包括”或“由…组成”。图1示出了根据本专利技术的一个实施例的FinFET器件的示例性截面图。FinFET器件包括n-沟道FinFET200和p-沟道FinFET100。虽然n-沟道FinFET200和p-沟道FinFET100在图中分别示出,但是n-沟道FinFET200和p-沟道FinFET100设置在相同的半导体器件中,并且在p-沟道FinFET区域和n-沟道FinFET区域中连续地形成一些层。p-沟道FinFET100的第一鳍结构110包括突出于衬底10的第一基层111、设置在第一基层111上方的第一中间层114以及设置在第一中间层114上方的第一沟道层115(p-沟道层)。在这个实施例中,衬底10是硅衬底。可选地,衬底10可以包括化合物半导体(包括诸如SiC和SiGe的IV-IV化合物半导体)、另一元素半导体(诸如锗)、III-V化合物半导体(诸如GaAs、GaP、GaN、InP、InAs、InSb、GaAsP、AlGaN、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP和/或GaInAsP)或它们的组合。在一个实施例中,衬底10是SOI(绝缘体上硅)衬底的硅层。诸如非晶Si或非晶SiC的非晶衬底或诸如氧化硅的绝缘体也可以用作衬底10。该衬底10可以包括已经合适地掺杂(例如,p-型或n-型电导率)的各个区域。第一基层111可以由与衬底10相同的材料制成并且可以从衬底10连续地延伸。第一中间层114包括设置在第一基层111上方的第一半导体层112以及第二半导体层113,该第二半导体层113是设置在第一半导体层112上方的第一应变层。在一些实施例中,第一半导体层112包括Ge或诸如掺杂或未掺杂SiGe的Ge化合物,并且第二半导体层113是Si层或硅化合物层。在一些实施例中,第二半导体层113的宽度W2在从约10nm至约20nm的范围内。在一些实施例中,第一沟道层115由Ge或诸如掺杂或未掺杂SiGe的Ge化合物制成。由于Si应变层113和第一沟道层115的异质结构,因此对p-沟道的FinFET的沟道施加压缩应力。在一些实施例中,第一半导体层112的厚度T1在从约20nm至约50nm的范围内。在一些实施例中,第一沟道层115的平本文档来自技高网...
半导体器件及其制造方法

【技术保护点】
一种半导体器件,包括:鳍结构,用于鳍式场效应晶体管(FET),所述鳍结构包括突出于衬底的基层、设置在所述基层上方的中间层以及设置在所述中间层上方的上层;第一保护层;以及第二保护层,由与所述第一保护层的不同的材料制成,其中:所述中间层包括设置在所述基层上方的第一半导体层,所述第一保护层覆盖了所述第一半导体层的至少侧壁,以及所述第二保护层覆盖了所述第一保护层的至少侧壁。

【技术特征摘要】
2015.09.16 US 14/856,5471.一种半导体器件,包括:鳍结构,用于鳍式场效应晶体管(FET),所述鳍结构包括突出于衬底的基层、设置在所述基层上方的中间层以及设置在所述中间层上方的上层;第一保护层;以及第二保护层,由与所述第一保护层的不同的材料制成,其中:所述中间层包括设置在所述基层上方的第一半导体层,所述第一保护层覆盖了所述第一半导体层的至少侧壁,以及所述第二保护层覆盖了所述第一保护层的至少侧壁。2.根据权利要求1所述的半导体器件,其中:所述中间层还包括设置在所述第一半导体层上方的第二半导体层,所述上层是包括SiGe的沟道层,所述第一保护层覆盖了所述第二半导体层的至少侧壁和所述上层的部分侧壁。3.根据权利要求1所述的半导体器件,其中,所述基层和所述中间层由相同的材料制成并且所述第一保护层覆盖了所述基层的至少侧壁和所述上层的部分侧壁。4.根据权利要求1所述的半导体器件,其中,所述第一保护层由氮化硅制成。5.根据权利要求1所述的半导体器件,其中,所述第二保护层由氧化硅制成。6.根据权利要求1所述的半导体器件,其中,所述第一保护层的高度和所述第二保护层的高度之间的差异介于0.1nm至2nm之间。7.一种半导体器件,包括:第一鳍结构,用于第一鳍式场效应晶体管(FET),所述第一鳍结构包括:第一基层,突出于衬底;第一中间层和第一沟道层,所述第一中间层设置在所述第一基层上方并且所述的第一沟道层设置在所述第一中间层上方;第一保护层;和第二保护层,由与所述第一保护层的不同的材料制成;第二鳍结构,用于第二鳍式场效应晶...

【专利技术属性】
技术研发人员:罗鸿许加融蔡腾群徐梓翔杨丰诚陈盈和
申请(专利权)人:台湾积体电路制造股份有限公司
类型:发明
国别省市:中国台湾,71

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