鳍式晶体管的形成方法技术

鳍式晶体管的形成方法包含在基底上形成鳍片，用氮基自由基覆盖鳍片的至少上部，其中氮基自由基沿着鳍片的上部的侧壁和在鳍片的上部的顶面上以各自不同的浓度分布，以及使用热氧化工艺在鳍片的上部形成氧化物层。

Formation of Fin Transistor

The formation method of fin transistor includes forming fins on the base, covering at least the upper part of the fin with nitrogen-based free radicals, in which nitrogen-based free radicals distribute at different concentrations along the upper side wall of the fin and on the top surface of the fin, and forming oxide layers on the upper part of the fin by thermal oxidation process.

【技术实现步骤摘要】
鳍式晶体管的形成方法
本公开实施例涉及半导体装置制造技术，特别涉及鳍式晶体管的形成方法。
技术介绍
集成电路通常包含大量的元件，特别是晶体管。其中一种类型的晶体管为金属氧化物半导体场效晶体管(metal-oxide-semiconductorfield-effect-transistor，MOSFET)。金属氧化物半导体场效晶体管装置通常包含在半导体基底顶部上的栅极结构。对栅极结构的两侧进行掺杂，以形成源极和漏极区。在栅极底下于源极/漏极区之间形成沟道。根据施加于栅极的偏压(voltagebias)，可允许电流流过沟道或禁止电流流过沟道。在一些情况中，沟道可形成为类似鳍状的结构(本文称为「鳍片(fin)」)。这样的鳍片突出超过基底的顶面，且垂直于形成在基底上的栅极结构。通常来说，在鳍片和栅极结构之间形成栅极介电层(例如氧化物层)，以允许栅极结构对流过沟道的电流提供最佳的控制。使用各种热氧化、气相沉积(例如化学气相沉积(chemicalvapordeposition，CVD)、等离子体增强化学气相沉积(plasma-enhancedchemicaldeposition，PECVD)等等)和/或层沉积技术(例如原子层沉积(atomiclayerdeposition，ALD)、等离子体增强层沉积(plasma-enhancedlayerdeposition，PLD)等等)，以形成这样的氧化物层。在鳍(例如沟道)上形成具有顺应性的厚度的氧化物层基本上是所追求的目标。为了达成这样的目标，由于鳍的侧壁和顶面分别具有不同的晶体取向(crystalorientation)，热氧化技术可能会遇到一些问题。虽然气相和/或层沉积技术可能能够形成顺应性的氧化物层，但氧化物层可能会有差的绝缘品质。因此，基本上需要一或更多后退火工艺以处理氧化物层。然而，此后退火工艺可能会导致鳍沟道内的原子损失(例如硅损失)，因此而形成缺陷，这样会对鳍式晶体管的整体效能有不利的影响。因此，在鳍式晶体管中形成氧化物层的传统技术并没有完全地令人满意。
技术实现思路
根据一些实施例，鳍式晶体管的形成方法包含在基底上形成鳍片，用氮基自由基覆盖鳍片的至少上部，以及使用热氧化工艺在鳍片的上部形成氧化物层。根据另一些实施例，鳍式晶体管的形成方法包含在基底上形成鳍片，露出鳍片的上部，其中鳍片的上部包含具有第一硅晶面的顶面和具有第二硅晶面的侧壁，第一和第二硅晶面具有各自不同的硅原子表面密度；用氮基自由基以各自不同的浓度覆盖鳍片的上部的顶面和侧壁，以及使用热氧化工艺在鳍片的上部上形成氧化物层。根据又一些实施例，鳍式晶体管的形成方法包含在基底上形成鳍片，用氮基自由基覆盖鳍片的至少上部，使用原子层沉积工艺在鳍片的上部上形成氧化物层，以及对氧化物层执行后退火工艺。附图说明为了让本公开实施例的各个观点能更明显易懂，以下配合所附附图作详细说明。应该注意，根据产业的标准范例，各个部件(features)未必按比例绘制，且仅用于图示说明的目的。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增大或减小。图1是根据一些实施例绘示半导体装置的形成方法的一实施例的流程图。图2A、图3A、图4A、图5A、图6A、图7A、图8A、图9和图10是根据一些实施例绘示范例的半导体装置在各个制造阶段期间的透视图。图2B、图3B、图4B、图5B、图6B、图7B和图8B是根据一些实施例绘示图2A、图3A、图4A、图5A、图6A、图7A和图8A的对应剖面图。图11是根据一些实施例绘示图1的半导体装置的形成方法的另一实施例的流程图。附图标记说明：100、1100方法；102、104、106、108、110、112、114、116、118、1102、1104、1106、1108、1110、1112、1114、1116、1118、1120操作；200鳍式场效晶体管；202基底；202S主表面；204垫层；206掩模层；208感光层；209沟槽；210开口；212鳍片；212-S侧壁；212-T、214-T顶面；212U上部鳍；212SS、212ST硅原子；214隔离部件；214m介电材料；215处理工艺；216氮基自由基；218热氧化工艺；220氧化物层；230栅极堆叠；232栅极电极；234间隔层；236源极/漏极部件；237凹陷；237-B底面；a-a线。具体实施方式以下内容提供了许多不同实施例或范例，用于实现所提供的标的之不同部件(feature)。以下描述各部件及其排列方式的具体范例以简化本公开实施例。当然，这些仅仅是范例，而非意图限制本公开实施例。例如，在以下描述中，在第二部件上方或其上形成第一部件，可以包含第一部件和第二部件以直接接触的方式形成的实施例，并且也可以包含在第一部件和第二部件之间形成额外的部件，使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本公开实施例可在各个范例中重复参考标号及/或字母。此重复是为了简单和清楚的目的，其本身并非用于指定所讨论的各个实施例及/或配置之间的关系。再者，为了容易描述，在此可以使用例如“在…底下”、“在…下方”、“下”、“在…上方”、“上”等空间相关用语，以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件之间的关系。除了图中所示的方位外，空间相关用语可涵盖装置在使用或操作中的不同方位。装置可以采用其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，并且在此使用的空间相关描述可以同样地作出相应的解释。本公开实施例提供半导体装置的形成方法的各种实施例，且此半导体装置不会受到前述的问题影响。更特别地是，本公开实施例提供在鳍式场效晶体管(finfield-effect-transistor，FinFET)的类似鳍状的沟道上形成氧化物层的方法。再者，根据一些实施例，在氧化物层形成前，此方法包含使用氮基自由基作为阻挡层，以覆盖类似鳍状的沟道。在一些实施例中，以氮为基底的自由基可用各自不同的表面密度(surfacedensity)覆盖类似鳍的沟道的侧壁和顶面，这可能是因为侧壁和顶面具有不同晶体取向。通过沿着不同的晶体取向，使用这样沿着不同的晶体取向的不均匀分布的氮基自由基，可补偿沿着不同的晶体取向的各自的氧化物成长速率。因此，当使用热氧化技术，甚至以各自不同的氧化物成长速率形成氧化物层时，氧化物层可接着具有大致上顺应性(conformal)的厚度延伸于类似鳍的沟道的侧壁和顶面。再者，在一些实施例中，当通过层/气相沉积技术(例如原子层沉积、等离子体增强层沉积、化学气相沉积等等)形成氧化物层时，在后续用于改善氧化物层的品质的后退火工艺中，已经形成的(氮基自由基的)阻挡层可预防氧原子扩散进入类似鳍的结构。因此，可通过使用层/气相沉积技术形成具有顺应性的厚度的氧化物层，且仍可被后退火工艺处理，而不损失类似鳍沟道内的原子(例如硅原子)。图1是根据本公开的一或更多实施例绘示形成半导体装置的方法100的流程图。要注意的是，方法100仅为范例，而非意图限制本公开实施例。在一些实施例中，半导体装置至少部分是鳍式场效晶体管(FinFET)。如本公开实施例中所采用的，鳍式场效晶体管指的是任何以鳍为基础、多栅极的晶体管。要注意的是，图1的方法并不会产生完成的鳍式场效晶体管。可使用互本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种鳍式晶体管的形成方法，包括：在一基底上形成一鳍片；用氮基自由基覆盖该鳍片的至少一上部；以及使用一热氧化工艺在该鳍片的该上部上形成一氧化物层。

【技术特征摘要】
2017.06.27 US 62/525,647;2017.10.04 U...

【专利技术属性】
技术研发人员：李京桦，李荣伟，黄文杰，
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