鳍式场效应晶体管结构及其制造方法技术

本发明专利技术实施例公开一种鳍式场效应晶体管，其包括衬底、至少一个栅极堆叠件和外延材料部分。所述衬底具有鳍和位于鳍之间的绝缘体，所述鳍包含沟道部分和位于所述沟道部分旁边的侧翼部分。所述至少一个栅极堆叠件设置在绝缘体和鳍的沟道部分的上方。所述外延材料部分设置于鳍的侧翼部分的上方和至少一个栅极堆叠件的两侧。设置在所述鳍的侧面上的所述外延材料部分互相隔离。本发明专利技术实施例涉及鳍式场效应晶体管结构及其制造方法。

Fin type field effect transistor structure and manufacturing method thereof

Embodiments of the invention disclose a fin type field effect transistor comprising a substrate, at least one gate stack, and an epitaxial material portion. The substrate has fins and an insulator between the fins, which includes a channel portion and a flank portion located adjacent to the channel portion. The at least one gate stack is disposed over the trench portion of the insulator and fin. The epitaxial material portion is disposed over the wing portion of the fin and at least one gate stack. The epitaxial material portions disposed on the sides of the fins are isolated from each other. The embodiment of the invention relates to a fin type field effect transistor structure and a method of manufacturing the same.

【技术实现步骤摘要】
鳍式场效应晶体管结构及其制造方法
本专利技术实施例涉及鳍式场效应晶体管结构及其制造方法。
技术介绍
随着半导体器器件尺寸的不断缩小，已研发出三维多栅极结构，如鳍式场效应晶体管(FinFET),来代替平面互补金属氧化物半导体器件。鳍式场效应晶体管器件的特性在于，其结构具有一个或多个被栅极所环绕来限定器件的沟道的硅基鳍。栅极围绕结构在沟道上方还提供了更好的电控，因此减少了电流泄漏和短沟道效应。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施例，提供了一种鳍式场效应晶体管，包括：衬底，具有鳍和位于所述鳍之间的绝缘体，其中，所述鳍包括沟道部分和位于所述沟道部分旁边的侧翼部分；至少一个栅极堆叠件，设置在所述衬底上方、设置在所述绝缘体上和所述鳍的所述沟道部分上方；和外延材料部分，设置在所述鳍的所述侧翼部分上方和所述至少一个栅极堆叠件的两相对侧处，其中，设置在所述鳍的所述侧翼部分上的所述外延材料部分彼此隔离。根据本专利技术的另一实施例，还提供了一种鳍式场效应晶体管，包括：衬底，具有鳍和位于所述鳍之间的沟槽；绝缘体，设置在所述衬底的所述沟槽内；至少一个栅极堆叠件，设置为横跨所述鳍的沟道部分并且位于所述鳍的所述沟道部分上方并且设置在所述绝缘体上；和外延材料部分，设置在所述鳍的侧翼部分上方和所述至少一个栅极堆叠件的两相对侧处，其中，所述外延材料部分围绕所述鳍的所述侧翼部分并且具有窄的轮廓，以及所述鳍的所述侧翼部分和所述沟道部分从所述绝缘体凸出，以及所述鳍的所述沟道部分和所述侧翼部分从所述绝缘体的顶面具有相同的高度。根据本专利技术的又一实施例，还提供了一种形成鳍式场效应晶体管的方法，包括：提供衬底；图案化所述衬底以在所述衬底中形成沟槽以及在所述沟槽之间形成鳍，其中，所述鳍包括沟道部分和侧翼部分；在所述衬底的所述沟槽中形成绝缘体；在所述衬底上方和所述绝缘体上形成至少一个堆叠条结构；形成间隔件材料层以覆盖所述至少一个堆叠条结构以及覆盖所述鳍的所述侧翼部分；去除位于所述鳍的所述侧翼部分上的所述间隔件材料层以暴露所述鳍的所述侧翼部分，以及在所述至少一个堆叠条结构的侧壁上形成栅极间隔件；在所述鳍的所述侧翼部分上和所述至少一个堆叠条结构的两相对侧处形成外延材料部分；去除所述至少一个堆叠条结构；和栅极堆叠件形成在所述栅极间隔件之间、所述绝缘体上并且覆盖所述鳍的所述沟道部分，其中，围绕所述鳍的所述侧翼部分的所述外延材料部分位于所述栅极间隔件和所述栅极堆叠件的两相对侧处。附图说明当结合附图阅读以下详细说明，可更好地理解本专利技术的各方面。应注意到，根据本行业中的标准惯例，各种功能件未按比例绘制。实际上，为论述清楚，各功能件的尺寸可任意增加或减少。图1是根据本专利技术的一些实施例示出了形成鳍式场效应晶体管的制造方法的工艺步骤的示例性流程图。图2A至图2G是根据本专利技术的一些实施例示出了形成鳍式场效应晶体管的制造方法的各个阶段的鳍式场效应晶体管的示意图和截面图。图3A至图3H是根据本专利技术的一些实施例示出了由原子层蚀刻工艺制造的鳍式场效应晶体管的一部分的截面图。图4A至图4E是根据本专利技术的一些实施例示出的形成鳍式场效应晶体管的制造方法的各个阶段的鳍式场效应晶体管的示意图和截面图。具体实施方式以下公开提供许多不同的实施例或例子，为提供的主题实现不同的功能。下面描述了组件与设置的具体示例，以便简要说明本专利技术。当然，这些仅仅是示例，并非旨在限制本专利技术。例如，在随后的说明中，形成于第二部件上或者上方的第一部件可包含其中所述第一和第二部件形成直接接触的实施例，也同样可能包含其中形成于第一和第二部件之间另一功能的实施例，这样第一和第二部件可不进行直接接触。此外，本专利技术可重复多个示例中的标号和/或字母。该重复是为了简明和清楚地进行说明，而其本身不指示所讨论的各个实施例和/或结构之间的关系。此外，为了便于描述，本文使用空间相对术语，例如“低于”、“下面”、“下方”、“上面”、“上部”等来描述如图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。空间相对术语旨在包含除附图所示的方向之外使用或操作器件时的不同方向。该装置可调整为其他方向(旋转90度或者面向其他方向)，而其中所使用的空间相关描述符也可进行相应的解释。本专利技术的实施例描述了所制造的具有不同高度和结构的三维结构的示例性制造工艺。本专利技术的某些实施例描述了所制造的FinFET器件和上述FinFET器件的示例性制造工艺。FinFET器件可在单晶半导体衬底上形成，例如，本专利技术的某些实施例中的块状硅。在一些实施例中，FinFET器件可在绝缘体上硅(SOI)衬底或作为替代的绝缘体上锗(GOI)上形成。另外，根据实施例，硅衬底可包含其他导电层、掺杂区或其他半导体元件，例如晶体管、二极管等。实施例是为了提供进一步的解释而不是用来限制本专利技术的范围。根据实施例，图1为示出形成鳍式场效应晶体管的制造方法的工艺步骤的示例性流程图。在图1中所示出的工艺流程的多种流程步骤可包含下面讨论的多个流程步骤。图2A至图2G是根据本专利技术的一些实施例示出了形成鳍式场效应晶体管10的制造方法的各个阶段的鳍式场效应晶体管的示意图和截面图。应注意，本文档所描述的流程步骤覆盖用来制造鳍式场效应晶体管器件的制造流程的一部分。图2A为制造方法的各个阶段的其中一阶段的鳍式场效应晶体管10的示意图。在图1的步骤S10中并如图2A所示，提供了衬底100。在一实施例中，衬底100包括晶体硅衬底(例如，晶圆)。衬底100可包括多种根据设计要求的掺杂区(例如P型衬底或N型衬底)。在一些实施例中，掺杂区掺杂了P型和/N型掺杂剂。例如，P型掺杂剂为硼或BF2，N型掺杂剂为磷或砷。掺杂区被构造为N型FinFET或P型FinFET。在一些替代实施例中，衬底100由其他合适的元素半导体制成，例如金刚石或锗；合适的化合物半导体，例如砷化镓、碳化硅、砷化铟或磷化铟；或合适的合金半导体，例如碳化硅锗、磷化镓砷或磷化镓铟。在一些实施例中，掩模层102和光敏图案104按顺序形成在衬底100上。在至少一实施例中，掩模层为氮化硅层，由，例如，低压化学汽相沉积(LPVCD)或等离子体增强化学汽相沉积(PECVD)形成。掩模层102在随后的光刻工艺中被用作硬掩模。然后，具有预先确定图案的光敏图案104在掩模层102上形成。图2B为制造方法的各个阶段的其中一阶段鳍式场效应晶体管10的示意图。在图1的步骤S10中并如图2A至图2B所示，图案化衬底100以在衬底100中形成沟槽106，鳍108通过蚀刻进入衬底100、使用光感图案104和掩模层102作为蚀刻掩模来形成。在一实施例中，鳍108之间鳍节距小于30nm，但并不特别受此限制。图2B所示的鳍108的数目仅用于说明，在一些替代实施例中，两个或两个以上的平行半导体鳍可按照实际设计要求形成。在沟槽106和鳍108形成之后，光敏图案104从图案化的掩模层102中去除。在一实施例中，可执行选择性的清洗工艺来去除衬底100和鳍108的原生氧化层。可使用稀释的氢氟酸(DHF)或其他合适的清洗溶液来执行清洗工艺。图2C为制造方法的各个阶段的其中一阶段的鳍式场效应晶体管10的示意图。在图1的步骤S10中并如图2C所示，绝缘体110设置在衬底100上并设置在衬底100的沟槽106内。绝缘体100本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种鳍式场效应晶体管，包括：衬底，具有鳍和位于所述鳍之间的绝缘体，其中，所述鳍包括沟道部分和位于所述沟道部分旁边的侧翼部分；至少一个栅极堆叠件，设置在所述衬底上方、设置在所述绝缘体上和所述鳍的所述沟道部分上方；和外延材料部分，设置在所述鳍的所述侧翼部分上方和所述至少一个栅极堆叠件的两相对侧处，其中，设置在所述鳍的所述侧翼部分上的所述外延材料部分彼此隔离。

【技术特征摘要】
2016.03.07 US 15/062,2101.一种鳍式场效应晶体管，包括：衬底，具有鳍和位于所述鳍之间的绝缘体，其中，所述鳍包括沟道部分和位于所述沟道部分旁边的侧翼部分；至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡俊雄，方子韦，王参群，陈科维，
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