鳍式结构和制造采用该鳍式结构的鳍式晶体管的方法技术

本发明专利技术提供了一种鳍式结构和制造采用该鳍式结构的鳍式晶体管的方法。在基底上形成包括侧壁的多个台面结构。在台面结构上形成半导体层。在半导体层上形成覆盖层。因此，半导体层被覆盖层保护，并包括将被形成为鳍式结构的部分。通过平面化工艺来去除覆盖层的上部的部分，由此去除半导体层在台面结构的上表面上的那部分。结果，在台面结构的侧面上形成彼此隔离的鳍式结构。因此，可以形成具有非常窄的宽度的鳍式结构，并可以容易地控制鳍式结构的厚度和位置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制造鳍式(fin)结构的方法，更具体地讲，涉及一种制 造用在半导体存储器件中的鳍式晶体管的方法。
技术介绍
鳍式晶体管适用于100nm或更小的设计规则(design rule )。具体地讲， 鳍式晶体管已经被作为低功耗、高效且高速的器件来研究。需要极端地具有 20nm的线宽或更小线宽的有源区来得到鳍式晶体管的全耗尽(fUll depletion)。为了得到满足这种要求的鳍式晶体管，制造作为有源区的鳍式结 构是非常重要的。传统地，使用侧壁技术(sidewall technique),紫外光刻、电子束光刻等 来形成鳍式结构。公知的方法是利用侧壁技术在硅基底上形成多晶硅鳍式结 构。第2005-0048727号美国专利申请公布公开了一种利用侧壁晶体生长来制 造鳍式晶体管鳍式晶体管的方法。在这些传统的方法中，由于线宽窄，因此鳍式结构的均匀性降低，且制造鳍式结构的成本高。
技术实现思路
本专利技术提供了一种均匀地形成价格低、可靠性高的鳍式结构的方法和制 造采用该鳍式结构的鳍式晶体管的方法。根据本专利技术的一方面，提供了一种在基底上制造鳍式结构的方法，该方 法包括在基底上形成多个台面结构，所述多个台面结构包括与鳍式结构对 应的侧壁；在台面结构上沉积非晶半导体材料，以形成非晶半导体层，所述 非晶半导体层包括直接形成在基底的表面上的部分和形成在台面结构的侧壁上的部分；在非晶半导体层上形成覆盖层；在形成在基底上的所得到的堆叠 结构中，去除台面结构的上表面上的非晶半导体层和覆盖层的部分；将台面 结构和覆盖层去除至预定的深度，以得到包括下部的鳍式结构，其中，所述 下部由台面结构和覆盖层的剩余部分支撑。根据本专利技术的另 一方面，提供了 一种制造包括为鳍式结构的有源区的鳍 式晶体管的方法，包括在基底上形成多个台面结构，所述多个台面结构包 括与鳍式结构对应的侧壁；在台面结构上沉积非晶半导体材料，以形成非晶半导体层，所述非晶半导体层包括直接形成在基底的表面上的部分和形成在台面结构的侧壁上的部分；在非晶半导体层上形成覆盖层；在形成在基底上的所得到的堆叠结构中，去除台面结构的上表面上的非晶半导体层和覆盖层的部分；将台面结构和覆盖层去除至预定的深度，以得到包括下部的鳍式结构，其中，所述下部由台面结构和覆盖层的剩余部分支撑。该方法还可包括在非晶半导体层上形成覆盖层之后，利用包括退火的结 晶工艺使非晶半导体层结晶。根据本专利技术的一个方面，可以在得到鳍式结构之后执行鳍式结构的结晶。可以利用SPE或液相外延来使鳍式结构结晶。如 果应用SPE,则基底可以是晶体基底。如果应用液相外延，则不需要结晶核。 因此，基底可以是非晶基底。可以利用准分子激光退火(ELA)来执行SPE。 在这种情况下，当鳍式结构被熔化成球形时，可以引发结晶。 非晶半导体层可以由硅形成。基底可以是硅晶片。台面结构和覆盖层可以由相同的材料形成，优选地由氧化硅形成。 该方法还可包括在形成台面结构之后，去除基底的表面上的氧化物。该 方法还可包括在形成非晶半导体层之后，将离子注入到非晶半导体层中。非 晶半导体层和离子可以由相同的材料形成。该方法还可包括将石圭离子注入到 非晶半导体层中。附图说明通过参照附图对本专利技术的示例性实施例进行详细描述，本专利技术的以上和 其它特征和优点将变得更加清楚，在附图中图1至图6是示出根据本专利技术实施例的制造鳍式结构的工艺的剖视图； 图7是示出根据本专利技术实施例的将离子注入到半导体层中的工艺的剖视图；图8A和图8B是示出根据本专利技术实施例的使鳍式结构结晶的方法的剖视 图和平面图；图9是示出根据本专利技术另 一 实施例的使鳍式结构结晶的方法的剖视图； 图IOA和图IOB是根据本专利技术实施例的鳍式晶体管的示意性剖视图11至图15是示出了根据本专利技术实施例的制造具有双层结构的鳍式晶体管的方法的示意性剖3见图；图16是示出了根据本专利技术实施例的具有三层结构的鳍式晶体管的剖视图。具体实施方式现在将参照附图来描述根据本专利技术的制造鳍式结构的方法。该方法对应 于制造鳍式晶体管的鳍式有源区的方法。因此，根据该方法将容易理解根据 本专利技术的制造鳍式晶体管的方法。图l至图6是示出了根据本专利技术实施例的制造鳍式结构的工艺的剖视图。 在本专利技术的实施例中，硅将被描述为形成半导体层的材料的应用。如图l所示，具有预定长度的多个台面(mesa)结构2形成在硅基底1 上。台面结构2具有上表面2b和形成在上表面2b旁边的侧面2a。台面结构 2之间的距离必须根据两个相邻的薄膜晶体管之间的距离来被适当地调节。参照图2，在超高的真空气氛下对硅基底1进行加热，其中，提供H2以 利用还原反应来去除残留在硅基底1的表面上的天然的氧化物。在根据本发 明的制造鳍式结构的方法中选择性地釆用这个工艺。这个工艺可提高将在随 后的过程中在超高的真空气氛下形成的非晶硅层与基底之间的介面特性 (interface characteristic ), 从而有助于使珪结晶。如图3所示，非晶硅层3在硅基底1上形成为半导体层。可以利用超高 压-化学气相沉积(UHV-CVD)来形成非晶硅层3,以得到用于固相外延 (SPE)的高品质的基底与非晶硅之间的高品质的优良的介面特性。在台面 结构2的上表面2b和侧面2a及硅基底1的表面的暴露部分上形成非晶硅层3。 因此，非晶硅层3包括第一部分3a,形成在台面结构2的上表面2b上；第 二部分3b,形成在台面结构2的侧面2a上；第三部分3c，形成在硅基底1 上。非晶硅层3的第三部分3c接触硅基底1,并且从第三部分3c开始晶体的 生长。第二部分3b对应于将被结晶的鳍式结构，并随后被用作晶体管的有源 区。如图4所示，在非晶硅层3上形成覆盖层( capping layer) 4, 以埋藏非 晶硅层3。覆盖层4的厚度可以形成为足以充分地填充台面结构2之间的区 域。具体地讲，根据将在随后形成的鳍式结构的高度来调节覆盖层4的厚度。覆盖层4可以由与形成台面结构2的材料相同的材料形成，例如由Si02形成。如图5所示，为了去除形成在台面结构2的上表面2b上的非晶硅层3的 第一部分3a,利用平面化工艺从堆叠在硅基底1上的材料的顶部开始对这些 材料进行抛光或蚀刻。这样使作为独立的鳍式结构的形成在台面结构2的侧 面2a上的第二部分3b鳍式结构相互隔离。通过将堆叠在硅基底1上的材料 的上部去除至预定的厚度，来实现平面化工艺。例如，可以利用化学机械抛 光(CMP)或非选#^生的干蚀刻来执行该平面化工艺。如图6所示，由非晶硅层3的第二部分3b来得到具有预定高度的鳍式结 构，然后，将台面结构2和埋藏鳍式结构的覆盖层4去除至预定的深度。结 果，保留了台面结构2和覆盖层4的部分，以支撑非晶硅层3的第二部分3b (下文中被称作鳍式结构)的下部。接着，利用包括热处理(比如快速热退 火(RTA)等)的公知的SPE来使鳍式结构3b结晶。鳍式结构3b的结晶从 鳍式结构3b的与具有单结晶性(single crystallinity)的硅基底1接触的那部 分开始进行。因此，鳍式结构3b和硅基底l被结晶为一体。如果通过这样的工艺来得到目标单晶硅的鳍式结构，则利用随后的公知 的方法来得到鳍式晶体管。根据本专利技术的一方面，可以在得到鳍式结构3b之前进行结晶。例如，可 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在基底上制造鳍式结构的方法，包括：　　　　在基底上形成多个台面结构，所述多个台面结构包括与鳍式结构对应的侧壁；　　　　在台面结构上沉积非晶半导体材料，以形成非晶半导体层，所述非晶半导体层包括直接形成在基底的表面上的部分和形成在台面结构的侧壁上的部分；　　　　在非晶半导体层上形成覆盖层；　　　　在形成在基底上的所得到的堆叠结构中，去除台面鳍式结构的上表面上的非晶半导体层和覆盖层的部分；　　　　将台面结构和覆盖层去除至预定的深度，以得到包括下部的鳍式结构，其中，所述下部由台面结构和覆盖层的剩余部分支撑。

【技术特征摘要】
KR 2006-8-11 10-2006-00762101、 一种在基底上制造鳍式结构的方法，包括在基底上形成多个台面结构，所述多个台面结构包括与鳍式结构对应的 侧壁；在台面结构上沉积非晶半导体材料，以形成非晶半导体层，所述非晶半分；- 、、土 、 、 ； 、a 、' 、在非晶半导体层上形成覆盖层；在形成在基底上的所得到的堆叠结构中，去除台面鳍式结构的上表面上 的非晶半导体层和覆盖层的部分；将台面结构和覆盖层去除至预定的深度，以得到包括下部的鳍式结构，其中，所述下部由台面结构和覆盖层的剩余部分支杯者2、 如权利要求l所述的方法，还包括在形成覆盖层之后，利用包括退火 的结晶工艺使非晶半导体层结晶。3、 如权利要求l所述的方法，还包括在得到鳍式结构之后，利用包括退 火的结晶工艺使鳍式结构结晶。4、 如权利要求3所述的方法，其中，利用固相外延和液相外延中的一种 来使鳍式结构结晶。5、 如权利要求l所述的方法，其中，基底是晶体基底。6、 如权利要求5所述的方法，其中，基底和非晶半导体层是由硅形成的。7、 如权利要求l所述的方法，其中，台面结构和覆盖层由氧化硅形成。8、 如权利要求l所述的方法，还包括在形成台面结构之后，去除基底的 表面上的氧化物。9、 如权利要求l所述的方法，还包括将离子注入到非晶半导体层。10、 如权利要求9所述的方法，其中，非晶半导体层是硅半导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵世泳，朴永洙，鲜于文旭，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]