具有均匀阈值电压分布的FIN结构及半导体器件的形成方法技术

本发明专利技术提供了一种形成半导体器件结构的方法。该方法包括：确定沿半导体衬底上方的硅锗(SiGe)鳍结构的高度的阈值电压分布曲线；根据SiGe鳍结构中的Ge浓度与阈值电压之间的相关性，确定锗(Ge)浓度曲线以抵消阈值电压分布曲线；沿着SiGe外延层的厚度形成具有Ge浓度曲线的SiGe外延层；对SiGe外延层进行蚀刻以形成SiGe鳍结构；以及在SiGe鳍结构上形成沿着SiGe鳍结构的高度具有均匀阈值电压的场效应晶体管。本发明专利技术还提供了具有均匀阈值电压分布的FIN结构。

FIN Structure with Uniform Threshold Voltage Distribution and Formation Method of Semiconductor Devices

The invention provides a method for forming a semiconductor device structure. The method includes: determining the threshold voltage distribution curve of the height of SiGe fin structure along the semiconductor substrate; determining the Ge concentration curve to offset the threshold voltage distribution curve according to the correlation between the Ge concentration and the threshold voltage in the SiGe fin structure; forming SiGe epitaxial layer with Ge concentration curve along the thickness of SiGe epitaxial layer; etching SiGe epitaxial layer to form it. A SiGe fin structure is formed, and a field effect transistor with uniform threshold voltage along the height of the SiGe fin structure is formed on the SiGe fin structure. The invention also provides a FIN structure with uniform threshold voltage distribution.

【技术实现步骤摘要】
具有均匀阈值电压分布的FIN结构及半导体器件的形成方法
本专利技术的实施例一般地涉及半导体
，更具体地，涉及形成半导体器件的方法。
技术介绍
随着半导体工业已经进入纳米技术工艺节点，以追求更高的器件密度、更高的性能和更低的成本，来自制造和设计问题的挑战已经导致诸如鳍式场效应晶体管(FinFET)的三维设计的发展。例如，通过从通过蚀刻掉衬底的硅层的一部分所形成的衬底延伸的薄垂直“鳍”(或鳍结构)来制造典型的FinFET。FinFET的沟道形成在该垂直鳍中。栅极设置在该鳍上方(例如，围绕着鳍)。在沟道的多个侧面上具有栅极减少了短沟道效应，并允许更高的电流流动。设计FinFET不是没有其自身的挑战。例如，尽管希望具有低阈值电压以增加导通状态电流(Ion)，但是具有低阈值电压可以导致高泄漏电流，包括截止状态电流(Ioff)。因此，设计FinFET的目的之一是实现获得良好的Ion/Ioff比的阈值电压。FinFET中的阈值电压在鳍的整个高度中不是恒定的。该阈值电压会受到设计本身或制造工艺引入的几个因素的影响。例如，FinFET的栅极与鳍的顶部处的三个表面接触，而仅与鳍的其余部分的两个表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成半导体器件结构的方法，包括：确定沿着硅锗(SiGe)鳍结构的高度的阈值电压分布曲线，其中，所述硅锗鳍结构位于半导体衬底上方；根据所述硅锗鳍结构中的锗(Ge)浓度与阈值电压之间的相关性，确定锗浓度曲线以抵消所述阈值电压分布曲线；形成SiGe外延层，其中，所述SiGe外延层具有沿着SiGe外延层的厚度的所述锗浓度曲线；蚀刻所述SiGe外延层以形成所述硅锗鳍结构；以及在所述硅锗鳍结构上形成沿着所述硅锗鳍结构的高度具有均匀阈值电压的场效应晶体管。

【技术特征摘要】
2017.07.27 US 15/661,0371.一种形成半导体器件结构的方法，包括：确定沿着硅锗(SiGe)鳍结构的高度的阈值电压分布曲线，其中，所述硅锗鳍结构位于半导体衬底上方；根据所述硅锗鳍结构中的锗(Ge)浓度与阈值电压之间的相关性，确定锗浓度曲线以抵消所述阈值电压分布曲线；形成SiGe外延层，其中，所述SiGe外延层具有沿着SiGe外延层的厚度的所述锗浓度曲线；蚀刻所述SiGe外延层以形成所述硅锗鳍结构；以及在所述硅锗鳍结构上形成沿着所述硅锗鳍结构的高度具有均匀阈值电压的场效应晶体管。2.根据权利要求1所述的形成半导体器件结构的方法，其中，确定沿着所述硅锗鳍结构的高度的所述锗浓度曲线包括：获得包含所述硅锗鳍结构的半导体器件的设计；以及基于所述设计的计算机仿真，得出沿着所述硅锗鳍结构的高度的所述阈值电压分布。3.根据权利要求1所述的形成半导体器件结构的方法，其中，所述相关性是随着所述硅锗鳍结构中的锗浓度的增加，所述阈值电压降低。4.根据权利要求1所述的形成半导体器件结构的方法，其中，所述相关性是所述硅锗鳍结构中的锗浓度每增加百分之一(1％)，所述阈值电压降低4mV。5.根据权利要求1所述的形成半导体器件结构的方法，其中，确定沿着所述硅锗鳍结构的高度的所述锗浓度曲线包括：形成包括所述硅锗鳍结构的半导体器件；以及测量沿着所述硅锗鳍结构的高度的所述阈值电压分布。6.根据权利要求1所述的形成半导体器件结构的方法，其中，确定沿着所述硅锗鳍结构的高度的所述锗浓度曲线包括：获得包含所述硅锗鳍结构的半导体器件的设计；基于所述设计的计算机仿真，得出沿着所述硅锗鳍结构的高度的理论阈值电压分布；根据所述设计形成半导体器件，其中，所述半导体器件包括所述硅锗鳍结构；测量所述半导体器件中的所述硅锗...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯家馨，
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