FinFET的新型鳍结构制造技术

本发明专利技术公开了一种设置在衬底上方的FinFET的新型鳍结构和形成鳍结构的方法。鳍结构包括：台面、设置在台面上方的沟道以及设置在沟道和台面之间的凸形部件。台面具有第一半导体材料，而沟道具有不同于第一半导体材料的第二半导体材料。凸形部件为阶梯形、台阶形或梯形。凸形部件包括设置在沟道和台面之间的第一隔离部件以及设置在沟道和第一隔离部件之间的第二隔离部件。第一隔离部件是U形的，并且第二隔离部件是矩形的。第二隔离部件的一部分被沟道包围，并且第二隔离部件的另一部分被第一隔离部件包围。

【技术实现步骤摘要】
FinFET的鳍结构
本专利技术总的来说涉及半导体领域，更具体地，涉及FinFET的鳍结构。
技术介绍
半导体集成电路(IC)工业经历了迅速发展。IC材料和设计的技术进步已产生了多代IC，每一代都具有比前一代更小但更复杂的电路。在新型MOS(金属氧化物半导体)技术的发展过程中以及在诸如鳍式场效晶体管(FinFET)的三维设计的发展过程中，关键的目标是提高器件沟道内的迁移率。为了实现这个目标，已考虑使用与硅相比具有提高的迁移率的材料，例如使用诸如具有附加应变或者没有附加应变的锗(Ge)、砷化镓(GaAs)或硅锗。还期望对流过器件沟道的漏电流进行控制。例如，为了生产SiGe器件，通常在硅衬底上形成SiGe的整层外延。然而，这种技术导致过厚且因此不能与薄体器件兼容的SiGe层。而且，SiGe沟道越厚，漏电流越大。因此，需要形成足够薄的SiGe沟道以满足低漏电流的要求。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种鳍结构，包括：台面，具有第一半导体材料；沟道，设置在台面上方，沟道具有不同于第一半导体材料的第二半导体材料；以及凸形部件，设置在沟道和台面之间。优选地，凸形部件为阶梯形、台阶形或梯形。优选地，凸形部件包括：第一隔离部件，设置在沟道和台面之间；以及第二隔离部件，设置在沟道和第一隔离部件之间。优选地，第一隔离部件是U形的。优选地，第二隔离部件是矩形的。优选地，第二隔离部件的一部分被沟道包围，而第二隔离部件的另一部分被第一隔离部件包围。优选地，第一隔离部件的厚度范围在约1nm至约10nm之间。优选地，第一隔离部件的高度与第一隔离部件的宽度的比率范围在约2至约99之间。优选地，第二隔离部件的高度与第二隔离部件的宽度的比率范围在约1至约166之间。优选地，第一隔离部件具有第一介电材料，而第二隔离部件具有不同于第一介电材料的第二介电材料。优选地，第一介电材料包括氮化物。优选地，第二介电材料包括氧化物。根据本专利技术的另一方面，提供了一种鳍式场效晶体管(FinFET)，包括：台面，具有第一半导体材料；沟道，设置在台面上方，沟道具有不同于第一半导体材料的第二半导体材料；U形部件，设置在沟道和台面之间；矩形部件，设置在沟道和U形部件之间；栅极电介质，设置在沟道上方；以及栅电极，设置在栅极电介质上方。优选地，矩形部件的一部分被沟道包围，而矩形部件的另一部分被U形部件包围。优选地，U形部件的厚度范围在约1nm至约10nm之间。优选地，U形部件的高度与U形部件的宽度的比率范围在约2至约99之间。优选地，矩形部件的高度与矩形部件的宽度的比率范围在约1至约166之间。优选地，U形部件具有第一介电材料，而矩形部件具有不同于第一介电材料的第二介电材料。根据本专利技术的又一方面，提供了一种形成鳍结构的方法，包括：形成具有第一半导体材料的台面；在台面上方形成第一隔离部件；在第一隔离部件上方形成第二隔离部件；以及在第一隔离部件、第二隔离部件和台面上方形成沟道，沟道具有不同于第一半导体材料的第二半导体材料。优选地，形成第一隔离部件和形成第二隔离部件包括：在台面内形成凹形部分，凹形部分具有底面和侧壁；在底面、侧壁、台面和浅沟槽隔离(STI)结构的顶面上方形成第一介电层，第一介电层具有位于顶面上方的上部和位于顶面下方的下部；在第一介电层上方形成第二介电层，第二介电层具有位于顶面上方的上段和位于顶面下方的下段；去除上段和部分下段以形成第二隔离部件；以及去除上部和部分下部以形成第一隔离部件；第二隔离部件的高度大于第一隔离部件的高度。附图说明当参照附图阅读时，很据以下详细描述最好理解本专利技术的各个方面。需要强调的是，根据工业标准惯例，各个部件不必要按比例绘制。事实上，为了清楚地讨论，可任意增大或减小各个部件的尺寸。图1A是根据本专利技术各个方面的设置在衬底102上方的鳍结构100的立体图。图1B是沿着图1A中的线A-A’截取的鳍结构100的截面图。图1C是沿着图1A中的线B-B’截取的鳍结构100的截面图。图2A是根据本专利技术各个方面的由图1A中的鳍结构100构建的多个鳍场效晶体管(FinFET)200的立体图。图2B是沿着图2A中的线C-C’截取的多个FinFET200中的一个的截面图。图2C是沿着图2A中的线D-D’截取的多个FinFET200的截面图。图3是根据本专利技术各个方面的形成鳍结构100的方法300的流程图。图4是根据本专利技术各个方面的形成第一隔离部件和第二隔离部件的子工艺365的流程图。图5A至图17C是根据本专利技术各个方面的处于各个制造阶段的FinFET200的俯视图和截面图。具体实施方式本专利技术涉及半导体器件的新型鳍结构的形成，更具体地涉及鳍式场效晶体管(FinFET)的形成。应该理解，为了实现各个实施例的不同特征，以下专利技术提供了许多不同的实施例或实例。下文描述了部件和配置的具体实例以简化本专利技术。当然这些只是实例并不用于限制。例如，在下文的描述中，第一部件形成在第二部件上方或者第二部件上可包括第一部件和第二部件形成为直接接触的实施例，并且还可包括在第一部件和第二部件之间形成附加部件使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。此外，本专利技术可在各个实例中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的但其自身并不表明所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。而且，为了便于描述，本文可使用诸如“下方”、“在…下面的”、“下面的”、“在…上面的”、“上面的”等的空间上相对术语以描述如图所示一个元件或部件与另一个元件或部件的关系。除了图中所示的方向外，空间相关术语旨在包括器件在使用中或操作中的不同方向。例如，如果将图中的器件颠倒，被描述为在其他元件或部件“下面的”或“下方”的元件然后被定位在其他元件或部件的“上面”。因此，示例性术语“在…下面的”可包括“在…上方”和“在…下方”两个方向。另外，可以调整装置的方向(旋转90度或其他方向)，并且同样可以相应地解释本文使用的空间上相应的描述标号。图1A是根据本专利技术各个方面的设置在衬底102上方的鳍结构100的立体图。在一些实施例中，鳍结构100只包括一个鳍。在一些实施例中，如图1A所示，鳍结构100包括彼此平行并且相隔较近的多个鳍。图1B是沿着图1A中的线A-A’截取的鳍结构100的截面图。图1C是沿着图1A中的线B-B’截取的鳍结构100的截面图。在至少一个实施例中，衬底102包括晶体硅衬底(例如，晶圆)。根据设计要求，衬底102可包括各种掺杂区(例如，p型衬底或n型衬底)。在一些实施例中，掺杂区可掺有p型或n型掺杂物。例如，掺杂区可掺有诸如硼或BF2的p型掺杂物、诸如磷或砷的n型掺杂物和/或它们的组合。掺杂区可被配置用于n型FinFET，或者可选地被配置用于p型FinFET。在一些可选实施例中，衬底102可由一些其他适合的基本半导体(诸如金刚石或锗)、适合的化合物半导体(诸如砷化镓、碳化硅、砷化铟或磷化铟)或者适合的合金半导体(诸如碳化硅锗、磷化镓砷或磷化镓铟)制成。此外，衬底102可包括取向附生层(外延层)，其可以为了性能的提高而发生应变和/或可包括绝缘体上硅(SOI)结构。如图1A、图1B和图1C所示，鳍结构100包括台面(mesa)106、设置在台面106上方的沟道108以及设置在沟道108和台面1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种鳍结构，包括：台面，具有第一半导体材料；沟道，设置在所述台面上方，所述沟道具有不同于所述第一半导体材料的第二半导体材料；以及凸形部件，设置在所述沟道和所述台面之间。

【技术特征摘要】
2012.12.28 US 13/730,5181.一种鳍结构，包括：台面，具有第一半导体材料；第一隔离部件，形成在所述台面中，并且在所述台面上方延伸，所述第一隔离部件具有的宽度与所述台面的宽度相同；沟道，设置在所述第一隔离部件上方，所述沟道具有不同于所述第一半导体材料的第二半导体材料；以及第二隔离部件，设置在所述第一隔离部件中，所述第二隔离部件具有的宽度小于所述第一隔离部件的宽度，所述第二隔离部件在所述第一隔离部件的上方延伸，其中，所述沟道在所述第二隔离部件的顶面上方从所述第二隔离部件的一侧延伸到所述第二隔离部件的另一侧。2.根据权利要求1所述的鳍结构，其中，所述第一隔离部件和所述第二隔离部件构成阶梯形、台阶形或梯形。3.根据权利要求1所述的鳍结构，其中，第一隔离部件，设置在所述沟道和所述台面之间；以及第二隔离部件，设置在所述沟道和所述第一隔离部件之间。4.根据权利要求3所述的鳍结构，其中，所述第一隔离部件是U形的。5.根据权利要求3所述的鳍结构，其中，所述第二隔离部件是矩形的。6.根据权利要求3所述的鳍结构，其中，所述第二隔离部件的一部分被所述沟道包围，而所述第二隔离部件的另一部分被所述第一隔离部件包围。7.根据权利要求3所述的鳍结构，其中，所述第一隔离部件的厚度范围在1nm至10nm之间。8.根据权利要求3所述的鳍结构，其中，所述第一隔离部件的高度与所述第一隔离部件的宽度的比率范围在2至99之间。9.根据权利要求3所述的鳍结构，其中，所述第二隔离部件的高度与所述第二隔离部件的宽度的比率范围在1至166之间。10.根据权利要求3所述的鳍结构，其中，所述第一隔离部件具有第一介电材料，而所述第二隔离部件具有不同于所述第一介电材料的第二介电材料。11.根据权利要求10所述的鳍结构，其中，所述第一介电材料包括氮化物。12.根据权利要求10所述的鳍结构，其中，所述第二介电材料包括氧化物。13.一种鳍式场效晶体管(FinFET)，包括：台面，具有第一半导体材料；沟道，设置在所述台面上方，所述沟道具有不同于所述第一半导体材料的第二半导体材料；U...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄俊程，蒋青宏，陈能国，孙诗平，万幸仁，
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