用于在沟槽中形成半导体区的方法技术

本发明专利技术公开了一种方法，包括对半导体衬底位于相对的隔离区之间的部分进行凹槽化以形成凹槽。在凹槽化步骤之后，半导体衬底的部分包括顶面。顶面包括平整表面以及具有（111）表面平面的倾斜表面。倾斜表面包括连接至平整表面的底部边缘，以及连接至隔离区中的一个的顶部边缘。该方法还包括进行外延以在凹槽中生长半导体材料，其中半导体材料自平整表面和所述倾斜表面生长，并对半导体材料进行退火。本发明专利技术还公开了一种用于在沟槽中形成半导体区的方法。

【技术实现步骤摘要】
用于在沟槽中形成半导体区的方法本申请为以下共同转让的美国专利申请的部分继续申请：2013年2月1日递交的、名称为“MethodsforFormingSemiconductorRegionsinTrenches”、No.13/757,615的专利申请，在此通过引用并入本文中。
本专利技术涉及半导体
，更具体地，涉及一种用于在沟槽中形成半导体区的方法。
技术介绍
金属氧化物半导体（MOS）晶体管的速度与MOS晶体管的驱动电流紧密相关，该驱动电流与电荷的迁移率更为紧密相关。例如，当NMOS晶体管的沟道区中的电子迁移率高时，NMOS晶体管具有高驱动电流，而当PMOS晶体管的沟道区中的空穴迁移率高时，PMOS晶体管具有高驱动电流。因而，锗、硅锗以及组III和组V元素的化合物半导体材料（在下文中称为III-V化合物半导体）是用于形成高电子迁移率和/或空穴迁移率的较好的候选。在集成电路形成工艺中使用硅、硅锗以及III-V化合物半导体的现存的问题是这些半导体材料的薄膜的形成困难。当前，没有合适的块生长方法。因此，通常通过在诸如硅或碳化硅衬底的衬底上外延生长薄膜来共同形成锗、硅锗以及III-V化合物半导体。然而，现有可用的衬底材料不具有与III-V化合物半导体的晶格常数和热膨胀系数紧密匹配的晶格常数和热膨胀系数。例如，硅的晶格常数是大约，锗的晶格常数是大约而GaAs（其为常用的III-V化合物半导体）的晶格常数为因此，从其他衬底生长的所得到的含锗半导体和III-V化合物半导体存在较高缺陷密度。因此，开发了多种方法以减少所生长的半导体的缺陷密度。一种已知方法是在浅沟槽隔离区中形成凹槽、然后在凹槽中生长锗、硅锗、或者III-V化合物半导体。尽管使用该方法形成的半导体相比于从均厚硅晶圆生长出的半导体通常具有较低的缺陷密度，但缺陷密度仍然经常较高。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种方法，包括：对半导体衬底位于相对的隔离区之间的部分进行凹槽化以形成凹槽，其中，在所述凹槽化的步骤之后，所述半导体衬底的所述部分包括顶面，所述顶面包括：平整表面；以及具有（111）表面平面的倾斜表面，其中所述倾斜表面包括连接至所述平整表面的底部边缘以及连接至其中一个所述隔离区的顶部边缘；进行外延以在所述凹槽中生长半导体材料，其中所述半导体材料自所述平整表面和所述倾斜表面生长；以及对所述半导体材料进行退火。在可选实施例中，所述顶部边缘位于所述凹槽的第一深度处，所述底部边缘位于所述凹槽的第二深度处，并且所述第一深度和所述第二深度具有小于约0.6的比率。在可选实施例中，所述方法还包括进行平坦化以使所述半导体材料的顶面与所述隔离区的顶面齐平，其中在所述平坦化之后进行所述退火。在可选实施例中，使用氮气（N2）作为处理气体进行所述退火。在可选实施例中，以大约800°C至大约900°C之间的温度进行所述退火。在可选实施例中，对所述半导体衬底的所述部分进行凹槽化的步骤包括使用包括四甲基氢氧化铵（TMAH）的蚀刻溶液来对所述半导体衬底的所述部分进行蚀刻，其中所述TMAH的浓度在大约5%至大约95%之间。在可选实施例中，所述方法还包括：进行平坦化以使所述半导体材料的顶面与所述隔离区的顶面齐平；以及，在所述平坦化之后，对所述隔离区进行凹槽化。在可选实施例中，在对所述隔离区进行凹槽化的步骤之后，所述隔离区的剩余部分的顶面高于所述倾斜表面的所述顶部边缘。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种方法，包括：对半导体衬底位于相对的隔离区之间的部分进行凹槽化以形成凹槽，其中，在所述凹槽化的步骤之后，所述半导体衬底的所述部分包括顶面，所述顶面包括：平整表面；以及具有连接至所述平整表面的（111）表面平面的倾斜表面；进行外延以在所述凹槽中生长半导体材料，其中所述半导体材料自所述平整表面和所述倾斜表面生长；进行平坦化以使所述半导体材料的顶面与所述隔离区的顶面齐平；以及对所述半导体材料进行退火，其中用氮气（N2）作为退火的处理气体，在大约800°C至大约900°C之间的温度下进行所述退火。在可选实施例中，所述倾斜表面包括：连接至所述平整表面的底部边缘；以及，顶部边缘，所述顶部边缘位于所述凹槽的第一深度处，所述底部边缘位于所述凹槽的第二深度处，并且所述第一深度和所述第二深度具有小于大约0.6的比率。在可选实施例中，对所述半导体衬底的所述部分进行凹槽化的步骤包括使用包括四甲基氢氧化铵（TMAH）的蚀刻溶液来对所述半导体衬底的所述部分进行蚀刻，其中所述TMAH的浓度在大约5%至大约95%之间。在可选实施例中，在所述平坦化之后，对所述隔离区进行凹槽化。在可选实施例中，在对所述隔离区进行凹槽化的步骤之后，所述半导体材料的高于所述隔离区的剩余部分的顶面的部分形成半导体鳍，所述方法还包括：在所述半导体鳍的侧壁和顶面上形成栅极电介质；在所述栅极电介质上形成栅电极；以及，在所述栅电极的相对侧上形成源极区和漏极区。在可选实施例中，在对所述隔离区进行凹槽化的步骤之后，所述隔离区的剩余部分的顶面高于所述倾斜表面的顶部边缘。根据本专利技术的又一方面，还提供了一种方法，包括：对半导体衬底位于相对的隔离区之间的部分进行凹槽化以形成凹槽，其中，在所述凹槽化的步骤之后，所述半导体衬底的所述部分包括顶面，所述顶面包括：平整表面；以及具有（111）表面平面的倾斜表面，所述倾斜表面包括连接至所述平整表面的底部边缘、以及顶部边缘，其中所述顶部边缘位于所述凹槽的第一深度处，并且所述底部边缘位于所述凹槽的第二深度处，所述第一深度和所述第二深度具有小于大约0.6的比率；进行外延以在所述凹槽中生长半导体材料，其中所述半导体材料自所述平整表面和所述倾斜表面生长；进行平坦化以使所述半导体材料的顶面与所述隔离区的顶面齐平；以及在平坦化之后，对所述半导体材料进行退火，其中，用氮气（N2）作为所述退火的处理气体，以大约800°C至大约900°C之间的温度进行所述退火。在可选实施例中，对所述半导体衬底的所述部分进行凹槽化的步骤包括使用包括四甲基氢氧化铵（TMAH）的蚀刻溶液来对所述半导体衬底的所述部分进行蚀刻，其中所述TMAH的浓度低于大约30%。在可选实施例中，所述方法还包括：在所述平坦化之后，对所述隔离区进行凹槽化。在可选实施例中，在对所述隔离区进行凹槽化的步骤之后，所述隔离区的剩余部分的顶面高于所述倾斜表面的顶部边缘。在可选实施例中，在对所述隔离区进行凹槽化的步骤之后，所述半导体材料的比所述隔离区的剩余部分的顶面高的至少一部分形成半导体鳍，所述方法还包括：在所述半导体鳍的侧壁和顶面上形成栅极电介质；在所述栅极电介质上形成栅电极；以及，在所述栅电极的相对侧上形成源极区和漏极区。附图说明为更完整的理解本专利技术实施例及其优点，现将结合附图所进行的以下描述作为参考，其中：图1至图9是根据一些示例性实施例的鳍式场效应晶体管（FinFET）的制造过程的中间阶段的横截面图。图10示出了外延区的缺陷密度与凹槽的深度的比率的函数，其中外延区生长凹槽中。具体实施方式下面，详细讨论本专利技术各实施例的制造和使用。然而，应该理解，本专利技术提供了许多可以在各种具体环境中实现的可应用的概念。所讨论的具体实施例仅仅示出了制造和使用本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在沟槽中形成半导体区的方法，包括：对半导体衬底位于相对的隔离区之间的部分进行凹槽化以形成凹槽，其中，在所述凹槽化的步骤之后，所述半导体衬底的所述部分包括顶面，所述顶面包括：平整表面；以及具有(111)表面平面的倾斜表面，其中所述倾斜表面包括连接至所述平整表面的底部边缘以及连接至其中一个所述隔离区的顶部边缘；进行外延以在所述凹槽中生长半导体材料，其中所述半导体材料自所述平整表面和所述倾斜表面生长；进行平坦化以使所述半导体材料的顶面与所述隔离区的顶面齐平；在所述平坦化之后，对所述半导体材料进行退火；以及在所述退火之后，对所述隔离区进行凹槽化，在对所述隔离区进行凹槽化的步骤之后，所述隔离区的剩余部分的顶面高于所述倾斜表面的所述顶部边缘。

【技术特征摘要】
2013.02.01 US 13/757,615;2013.03.11 US 13/794,7031.一种用于在沟槽中形成半导体区的方法，包括：对半导体衬底位于相对的隔离区之间的部分进行凹槽化以形成凹槽，其中，在所述凹槽化的步骤之后，所述半导体衬底的所述部分包括顶面，所述顶面包括：平整表面；以及具有(111)表面平面的倾斜表面，其中所述倾斜表面包括连接至所述平整表面的底部边缘以及连接至其中一个所述隔离区的顶部边缘；进行外延以在所述凹槽中生长半导体材料，其中所述半导体材料自所述平整表面和所述倾斜表面生长；进行平坦化以使所述半导体材料的顶面与所述隔离区的顶面齐平；在所述平坦化之后，对所述半导体材料进行退火；以及在所述退火之后，对所述隔离区进行凹槽化，在对所述隔离区进行凹槽化的步骤之后，所述隔离区的剩余部分的顶面高于所述倾斜表面的所述顶部边缘。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述顶部边缘位于所述凹槽的第一深度处，所述底部边缘位于所述凹槽的第二深度处，并且所述第一深度和所述第二深度具有小于0.6的比率。3.根据权利要求1所述的方法，其中，使用氮气(N2)作为处理气体进行所述退火。4.根据权利要求1所述的方法，其中，以800℃至900℃之间的温度进行所述退火。5.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述半导体衬底的所述部分进行凹槽化的步骤包括使用包括四甲基氢氧化铵(TMAH)的蚀刻溶液来对所述半导体衬底的所述部分进行蚀刻，其中所述四甲基氢氧化铵的浓度在5％至95％之间。6.一种用于在沟槽中形成半导体区的方法，包括：对半导体衬底位于相对的隔离区之间的部分进行凹槽化以形成凹槽，其中，在所述凹槽化的步骤之后，所述半导体衬底的所述部分包括顶面，所述顶面包括：平整表面；以及具有连接至所述平整表面的(111)表面平面的倾斜表面；进行外延以在所述凹槽中生长半导体材料，其中所述半导体材料自所述平整表面和所述倾斜表面生长；进行平坦化以使所述半导体材料的顶面与所述隔离区的顶面齐平；以及对所述半导体材料进行退火，其中用氮气(N2)作为退火的处理气体，在800℃至900℃之间的温度下进行所述退火；在所述退火之后，对所述隔离区进行凹槽化，在对所述隔离区进行凹槽化的步骤之后，所述隔离区的剩余部分的顶面高于所述倾斜表面的顶部边缘。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宜静，吴政宪，柯志欣，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