具有替代通道材料的电性绝缘鳍片结构及其制法制造技术

本发明专利技术涉及具有替代通道材料的电性绝缘鳍片结构及其制法。提供数种半导体结构及制造方法，例如，该方法包含用下列步骤来制造半导体鳍片结构：提供在衬底上方延伸的鳍片结构，该鳍片结构包含第一鳍片部分、配置于该第一鳍片部分上面的第二鳍片部分、以及在该第一及该第二鳍片部分之间的介面，其中该第一鳍片部分与该第二鳍片部分在该鳍片结构内呈晶格失配；以及部分修改该鳍片结构以得到改质鳍片结构，该修改步骤包含：选择性氧化该介面以在该改质鳍片结构内形成隔离区，其中该隔离区电性隔离该第一鳍片部分与该第二鳍片部分，同时维持该改质鳍片结构的结构稳定性。

【技术实现步骤摘要】
具有替代通道材料的电性绝缘鳍片结构及其制法
本专利技术涉及一种鳍片结构，且特别是涉及具有替代通道材料的电性绝缘鳍片结构及其制法。
技术介绍
诸如积体电路的类的半导体结构由半导体衬底形成，该半导体衬底内部及表面可形成电路元件(例如，包含场效应晶体管(FET)的电晶体)。现有将场效应晶体管制作成为平面电路元件。在先进的互补金属氧化物半导体(CMOS)技术中，由于它们改善短通道效应免疫力以及有较高的开关电流比(Ion/Ioff)，所以鳍片场效应晶体管(FinFET)装置目前被开发成可取代现有平面电晶体，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。众所周知，用语“鳍片”是指有一或多个FinFET或其他鳍片装置形成于内部或上面的垂直结构，例如被动装置，包括电容器、二极体等等。如莫耳定律所述，半导体工业压低图案尺寸以便迅速减少电晶体大小及增强处理器速度。为了提高效能及商业优势，人们持续追寻鳍片装置结构及其制造方法的进一步增强。
技术实现思路
克服先前技术的缺点，以及提供额外的优点，在一方面中，例如，通过提供一种制造半导体鳍片结构的方法。该制造步骤包括：提供在衬底上方延伸的鳍片结构，该鳍片结构包含第一鳍片部分、配置于该第一鳍片部分上面的第二鳍片部分、以及在该第一及该第二鳍片部分之间的介面，其中该第一鳍片部分与该第二鳍片部分在该鳍片结构内呈晶格失配；以及部分修改该鳍片结构以得到改质鳍片结构，该修改步骤包含：选择性氧化该介面以在该改质鳍片结构内形成隔离区，其中该隔离区电性隔离该第一鳍片部分与该第二鳍片部分，同时维持该改质鳍片结构的结构稳定性。在另一方面中，提供一种半导体结构，其系包含：衬底；以及驻留在该衬底上面且包含配置于第二鳍片部分上面的第一鳍片部分的鳍片结构，其中该第一鳍片部分与该第二鳍片部分呈晶格失配，以及该第一鳍片部分与该第二鳍片部分通过配置于其中的隔离区而隔离。通过本专利技术的技术可实现额外的特征及优点。详述本专利技术的其他具体实施例和方面以及视为本专利技术的一部分。附图说明特别指出和清楚主张本专利技术的一或更多方面作为在本专利说明书结尾的专利申请项的实施例。由以下结合附图的详细说明可明白本专利技术以上及其他的目标、特征及优点。图1A根据本专利技术的一或多个方面示出在半导体鳍片制造方法期间所得到的结构的横截面图；图1B根据本专利技术的一或多个方面示意示出第一、第二鳍片部分的晶格结构之间的晶格失配；图1C根据本专利技术的一或多个方面示出在由双层结构制成多个鳍片的加工之后的图1A结构；图1D根据本专利技术的一或多个方面示出在提供共形氧化物层于结构上面之后的图1C结构；图1E根据本专利技术的一或多个方面示出在氧化多个鳍片的介面后形成具有包含例如隔离区的改质鳍片的图1D结构；图1F根据本专利技术的一或多个方面示出在使上覆氧化物层凹下以露出部分改质鳍片之后的图1E结构；图1G根据本专利技术的一或多个方面在闸极结构形成之后的图1F结构；图2A根据本专利技术的一或多个方面示出在半导体结构制造方法期间得到的中间结构的另一具体实施例的横截面图；图2B根据本专利技术的一或多个方面示出在形成一或多个中间鳍片之后的图2A中间结构；图2C根据本专利技术的一或多个方面示出在提供氧化物层于结构上面之后的图2B中间结构；图2D根据本专利技术的一或多个方面示出在至少部分蚀刻中间鳍片之后的图2C中间结构；图2E根据本专利技术的一或多个方面示出在磊晶成长第一鳍片材料于中间鳍片上面之后的图2D中间结构；图2F根据本专利技术的一或多个方面示出有牺牲层配置于第一、第二鳍片部分之间的图2E中间结构。图2G根据本专利技术的一或多个方面示出图2E中间结构，其中改质鳍片，例如，包含已在氧化介面之后形成的隔离区；图2H根据本专利技术的一或多个方面示出在使上覆氧化物层凹下以露出部分改质鳍片之后的图2G中间结构；以及图2I根据本专利技术的一或多个方面示出在闸极结构形成之后的图2H结构。符号说明：100结构102衬底103双层结构104第一鳍片层、硅锗层105介面106鳍片结构或鳍片106'改质鳍片结构108开孔110氧化物层112隔离区114闸极结构116闸极介电层118闸极金属200中间结构202衬底204半导体鳍片204'凹下鳍片204”改质鳍片结构206间隔208氧化物层210上表面212第一鳍片部分212'硅锗层214介面215完全应变硅锗薄层216隔离区218闸极金属220闸极介电层。具体实施方式以下用随附图所示的非限定性具体实施例更详细地说明本专利技术的数个方面及其某些特征、优点及细节。省略现有材料、制造工具、加工技术等等的描述以免不必要的细节模糊本专利技术。不过，应了解，尽管详细说明及特定实施例指出本专利技术的数个具体实施例，然而它们都是仅供图解说明而不是用来限制。本领域技术人员显然由本专利技术的内容可明白在本专利技术概念的精神及/或范畴内有各种取代、修改、附加及/或配置。至少部分揭示于本文的是一种用于制造增强半导体结构的方法，例如，在一或多个鳍片结构内具有隔离区的鳍片装置，该隔离区有助于隔离例如有替代通道材料的半导体鳍片结构。在一方面中，在半导体鳍片结构或鳍片的制造期间，当适当的电压施加于闸极结构上时，电荷载子(例如，电子(由n型掺杂物产生)或电洞(由p型掺杂物产生))由电晶体的源极区通过通道区流到汲极区。不过，由源极区到汲极区的泄露路径可能通过鳍片中没有被闸极覆盖但是在通道区下面的部分产生。在通道区下面由源极区至汲极区的泄露电流一般被称为冲穿(punch-through)泄露电流，这造成不合意的静态耗电量增加，特别是，现代纳米级的装置。为了减少冲穿泄露电流，例如，在未被闸极覆盖的鳍片的主动部分下面可植入冲穿中止掺杂物。例如，该冲穿中止掺杂物的掺杂物材料可包含或为不同于在制造源极区及汲极区期间所使用的掺杂物材料。作为一实施例，例如，通过高能量离子植入制造方法可植入该冲穿中止掺杂物于硅鳍片内，以促进在主动鳍片下面形成所欲冲穿中止区。不过，当装置尺寸减小以快速增强处理器速度时，诸如III-V材料或锗之类的材料会被用来作为现有块体硅衬底的替代材料。不利的是，冲穿中止掺杂物可能在这些替代材料内不合意地扩散或迁移。例如，n型冲穿中止掺杂物(例如，砷与磷)扩散通过现有硅锗(SiGe)衬底材料的扩散性容易随着配置于其中的锗浓度增加而增加。接着，这会造成电荷载子在通道区内的移动率降低，从而，降低所得半导体结构的效能。此外，用来形成冲穿中止区的技术也可能对半导体装置的其他区域引起物理损伤或缺陷。大体而言，在一方面中，揭示于本文的是一种用于制造半导体鳍片结构的方法。该制造方法，例如，包含：提供在衬底上方延伸的鳍片结构，该鳍片结构包含第一鳍片部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其包含：制造半导体鳍片结构，所述制造包含：提供在衬底上方延伸的鳍片结构，所述鳍片结构包含第一鳍片部分、配置于所述第一鳍片部分上面的第二鳍片部分、以及在所述第一及所述第二鳍片部分之间的介面，其中所述第一鳍片部分与所述第二鳍片部分在所述鳍片结构内呈晶格失配；以及部分修改所述鳍片结构以得到改质鳍片结构，所述修改包含：选择性氧化所述介面以在所述改质鳍片结构内形成隔离区，其中所述隔离区电性隔离所述第一鳍片部分与所述第二鳍片部分，同时维持所述改质鳍片结构的结构稳定性。

【技术特征摘要】
2015.01.06 US 14/590,5911.一种制造半导体结构的方法，其包含：
制造半导体鳍片结构，所述制造包含：
提供在衬底上方延伸的鳍片结构，所述鳍片结构包含第一鳍片部分、配置于所述第一鳍片部分上面的第二鳍片部分、以及在所述第一及所述第二鳍片部分之间的介面，其中所述第一鳍片部分与所述第二鳍片部分在所述鳍片结构内呈晶格失配，所述提供包含：
提供多层结构，所述多层结构包含：
包含第一鳍片层的所述衬底；
在所述衬底上面的牺牲层；
配置于所述牺牲层上面的第二鳍片层；以及
移除所述多层结构的至少一部分以建立所述鳍片结构，所述鳍片结构包含所述第二鳍片部分配置于所述第一鳍片部分的区域上方的区域，以及所述牺牲层有一部分配置于其间；
部分修改所述鳍片结构以得到改质鳍片结构，所述修改包含：经受快速热氧化程序或热退火程序以选择性氧化所述介面以在所述改质鳍片结构内形成隔离区，其中所述隔离区电性隔离所述第一鳍片部分与所述第二鳍片部分，同时维持所述改质鳍片结构的结构稳定性；以及
部分修改所述鳍片结构以得到所述改质鳍片结构，所述修改包含氧化所述鳍片结构的所述牺牲层，同时维持结构稳定性，其中经氧化的所述牺牲层提供所述隔离区。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述选择性氧化包含：用使氧化伸入所述第一及所述第二鳍片部分的形成所述隔离区的至少一部分的受控氧化制造方法来选择性氧化所述介面，同时制止所述第一及所述第二鳍片部分的其余部分的氧化。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述选择性氧化包含：使用有助于选择性地氧化所述介面至一所欲厚度的氧化时间来氧化所述鳍片结构，所述氧化时间经选定成制止所述第一及所述第二鳍片部分的其余部分的氧化。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述隔离区具有在5至15纳米之间的所欲厚度。


5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述修改包含：配置氧化物层于所述鳍片结构周围以使所述鳍片结构有机械稳定性，其中所述氧化物层有助于所述鳍片结构选择性地在所述介面处氧化，以及有助于制止所述第一鳍片部分或所述第二鳍片部分的所述其余部分氧化。


6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述修改包含：在没有制造方法氧气下，退火所述鳍片结构以选择性氧化所述介面以得到所述隔离区，其中所述氧化物层提供氧原子以促进所述介面的氧化。


7.根据权利要求4所述的方法，其中，所述修改包含：在存在制造方法氧气下，进行所述鳍片结构的氧化制造方法以在所述鳍片结构内局部氧化所述介面，以及在所述改质鳍片结构内形成所述隔离区。


8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一鳍片部分及所述衬底包含硅材料，以及所述第二鳍片部分包含有特定锗/硅原子比配置于其中的本征应变硅锗材料。


9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述本征应变硅锗材料的所述特定锗/硅原子比为0.5或更多。...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·K·阿卡瓦尔达，J·A·弗伦海塞尔，
申请(专利权)人：格罗方德半导体公司，
类型：发明
国别省市：开曼群岛;KY