鳍式场效应晶体管器件和方法技术

方法包括在衬底的第一区域中的第一鳍上方形成半导体覆盖层，在半导体覆盖层上方形成介电层，以及在介电层上方形成绝缘材料，该绝缘材料的上表面比第一鳍的上表面更远离衬底延伸。该方法还包括使绝缘材料凹进以暴露第一鳍的顶部；以及在第一鳍的顶部上方形成栅极结构。本发明专利技术的实施例还涉及鳍式场效应晶体管器件和方法。

Fin Field Effect Transistor Devices and Methods

The method includes forming a semiconductor coating above the first fin in the first region of the substrate, forming a dielectric layer above the semiconductor coating, and forming an insulating material above the dielectric layer. The upper surface of the insulating material extends farther from the substrate than the upper surface of the first fin. The method also includes making the insulating material concave to expose the top of the first fin and forming a grid structure above the top of the first fin. The embodiment of the present invention also relates to fin field effect transistor devices and methods.

【技术实现步骤摘要】
鳍式场效应晶体管器件和方法
本专利技术的实施例涉及鳍式场效应晶体管器件和方法。
技术介绍
由于各个电组件(例如，晶体管、二极管、电阻器、电容器等)的集成密度的持续改进，半导体工业已经经历了快速增长。对于大部分而言，这种集成密度的改进来自于最小部件尺寸的连续减小，这使得更多的组件集成到给定的区域。鳍式场效应晶体管(FinFET)器件在集成电路中越来越普遍。FinFET器件具有包括从衬底突出的半导体鳍的三维结构。配置为控制FinFET器件的导电沟道内的电荷载流子的流动的栅极结构包裹半导体鳍。例如，在三栅极FinFET器件中，栅极结构包裹半导体鳍的三个侧面，从而在半导体鳍的三个侧面上形成导电沟道。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种形成鳍式场效应晶体管器件的方法，包括：在衬底的第一区域中的第一鳍上方形成半导体覆盖层；在所述半导体覆盖层上方形成介电层；在所述介电层上方形成绝缘材料，所述绝缘材料的上表面比所述第一鳍的上表面更远离所述衬底延伸；使所述绝缘材料凹进以暴露所述第一鳍的顶部；以及在所述第一鳍的顶部上方形成栅极结构。本专利技术的另一实施例提供了一种形成鳍式场效应晶体管(FinFET)器件的方法，所述方法包括：在衬底的PMOS区域中形成第一鳍；在所述衬底的邻近于所述PMOS区域的NMOS区域中形成第二鳍；在所述第一鳍和所述第二鳍上方形成硅覆盖层；对所述硅覆盖层实施氮化处理；在所述硅覆盖层上方形成第一介电材料；在所述第一鳍和所述第二鳍之间以及所述第一鳍和所述第二鳍上方沉积第二介电材料，其中，所述第一介电材料位于所述硅覆盖层和所述第二介电材料之间；实施热工艺以固化所述第二介电材料；在所述热工艺之后，使所述第二介电材料凹进以暴露所述第一鳍的顶部和所述第二鳍的顶部；以及在所述第一鳍上方形成第一栅极结构并且在所述第二鳍上方形成第二栅极结构。本专利技术的又一实施例提供了一种鳍式场效应晶体管(FinFET)器件，包括：鳍，突出在隔离区域的上表面之上，所述隔离区域位于所述鳍的相对侧上；硅覆盖层，位于所述鳍和所述隔离区域之间；第一介电材料，位于所述硅覆盖层和所述隔离区域之间；以及第二介电材料，位于所述第一介电材料和所述隔离区域之间并且与所述第一介电材料不同，所述第二介电材料包括所述第一介电材料的氧化物。附图说明当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本专利技术的各个方面。应该指出，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。图1示出了根据一些实施例的鳍式场效应晶体管(FinFET)的立体图。图2至图13、图14A、图14B、图14C、图15至图20、图21A和图21B示出了根据一些实施例的处于各个制造阶段的FinFET器件的截面图。图22示出了根据一些实施例的用于形成半导体器件的方法的流程图。具体实施方式以下公开内容提供了许多用于实现本专利技术的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本专利技术。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本专利技术。例如，以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。而且，为便于描述，在此可以使用诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空间相对术语，以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)原件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其它方式定向(旋转90度或在其它方位上)，而本文使用的空间相对描述符可以同样地作出相应的解释。本专利技术的实施例在形成FinFET器件的上下文中讨论，并且具体地，在在半导体鳍上方形成衬垫层以防止或减少热退火工艺期间的半导体鳍的氧化的上下文中。然而，本领域技术人员将容易理解，本专利技术中公开的方法可以用于其它器件或应用，例如平面器件。图1示出了FinFET30的实例的立体图。FinFET30包括具有鳍64的衬底50。鳍64突出在设置在鳍64的相对侧上的相邻的隔离区域62之上。栅极电介质66沿着鳍64的侧壁并且位于鳍64的顶面上方，栅电极68位于栅极电介质66上方。源极/漏极区域80位于栅极电介质66和栅极电极68的相对侧上的鳍中。图1进一步示出了在随后的附图中使用的参照截面。截面B-B沿着FinFET30的栅电极68的纵轴延伸。截面A-A垂直于截面B-B，并且沿着鳍64的纵轴延伸并且在例如在源极/漏极区域80之间的电流的方向上。截面C-C与截面B-B平行并且横跨源极/漏极区域80。为了清楚起见，随后的附图涉及这些参照截面。图2至图13、图14A、图14B、图14C、图15至图20、图21A和图21B是根据一些实施例的处于各个制造阶段的FinFET器件100的截面图。除了多个鳍之外，FinFET器件100与图1中的FinFET30类似。图2至图12示出了沿着截面B-B的FinFET器件100的截面图，图13和图14A示出了沿着截面A-A的FinFET器件100的截面图，图14B和图14C示出了沿着截面C-C的FinFET器件100的截面图，图15至图20和图21A示出了沿着截面A-A的FinFET器件100的截面图，并且图21B示出了沿着截面B-B的FinFET器件100的截面图。图2示出了衬底50的截面图。衬底50可以是掺杂的(例如，掺杂有p型或n型掺杂剂)或未掺杂的半导体衬底，诸如块状半导体、绝缘体上半导体(SOI)衬底等。衬底50可以是晶圆，诸如硅晶圆。通常，SOI衬底包括形成在绝缘层上的半导体材料层。绝缘层可以是例如埋氧(BOX)层、氧化硅层等。在通常为硅或玻璃衬底的衬底上提供绝缘层。也可以使用诸如多层的或梯度衬底的其它衬底。在一些实施例中，衬底50的半导体材料可以包括硅；锗；化合物半导体，包括碳化硅、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟和/或锑化铟；合金半导体，包括SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP和/或GaInAsP；或它们的组合。如图2示出的，衬底包括区域200中的第一部分和区域300中的第二部分。衬底50的区域200中的第一部分可以用于形成P型器件，诸如P型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，并且衬底50的区域300中的第二部分可以用于形成N型器件，诸如N型MOSFET。因此，区域200可以称为PMOS区域，并且区域300可以称为NMOS区域。在一些实施例中，在区域200和区域300中形成P型器件(或N型器件)。下一步，参照图3，用半导体材料50A替换衬底50的区域200中的部分，半导体材料50A诸如适用于形成区域200中的对应类型的器件(例如，P型器件)的外延半导体材料。例如，半导体材料50A可以是或者包括外延生长的硅锗。为了形成半导体材料50A，使用化学汽相沉积(CVD)、物理汽相沉积(PVD)、旋涂或其它合适的沉积方法在衬底50上方形成掩模层53(其可以是诸如光刻胶的感光层)。之后，使用例如光刻和图案化技术来图案化掩模层53。如图3示出的，图案化的掩模层53覆盖区域300，但暴露区域200。之后，通过诸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成鳍式场效应晶体管器件的方法，包括：在衬底的第一区域中的第一鳍上方形成半导体覆盖层；在所述半导体覆盖层上方形成介电层；在所述介电层上方形成绝缘材料，所述绝缘材料的上表面比所述第一鳍的上表面更远离所述衬底延伸；使所述绝缘材料凹进以暴露所述第一鳍的顶部；以及在所述第一鳍的顶部上方形成栅极结构。

【技术特征摘要】
2017.08.31 US 62/552,986;2017.11.01 US 15/801,1941.一种形成鳍式场效应晶体管器件的方法，包括：在衬底的第一区域中的第一鳍上方形成半导体覆盖层；在所述半导体覆盖层上方形成介电层；在所述介电层上方形成绝缘材料，所述绝缘材料的上表面比所述第一鳍的上表面更远离所述衬底延伸；使所述绝缘材料凹进以暴露所述第一鳍的顶部；以及在所述第一鳍的顶部上方形成栅极结构。2.根据权利要求1所述的方法，还包括，在形成所述半导体覆盖层之前：用外延半导体材料替换所述衬底的所述第一区域中的第一部分；以及图案化所述外延半导体材料以形成所述第一鳍。3.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述半导体覆盖层包括在所述第一鳍上方形成硅覆盖层。4.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述半导体覆盖层上方形成所述介电层之前，用含氮化物气体处理所述半导体覆盖层。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一鳍和所述衬底包括相同的材料。6.根据权利要求1所述的方法，还包括：在使所述绝缘材料凹进之前，固化所述绝缘材料。7.根据权利要求6所述的方法，其中，其中，所述半导体覆盖层是硅覆盖层，并且所述介电层是氮化硅层，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王尹，周鸿儒，郭俊铭，林玮耿，李俊德，
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