鳍式场效晶体管及其制造方法技术

本发明专利技术公开了鳍式场效晶体管及其制造方法，其方法包含形成延伸至一半导体基底的上方的一第一鳍状物和一第二鳍状物、与位于二者之间的一浅沟槽隔离区。一间隔定义于浅沟槽隔离区的上表面上方的第一与第二鳍状物之间。一第一高度定义于该浅沟槽隔离区的上表面与第一、第二鳍状物的上表面之间。一流动性的介电材料经沉积而置入间隔内。介电材料的上表面位于浅沟槽隔离区的上表面的上方，而在介电材料的上表面与第一、第二鳍状物的上表面之间定义出一第二高度。第二高度小于第一高度。在沉积步骤之后，在第一、第二鳍状物上，分别以外延成长形成位于介电材料上方的第一、第二鳍状物延伸结构。本发明专利技术减少或避免相邻的鳍状物延伸结构之间的间隙的窄化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造技术，尤其涉及。
技术介绍
在快速发展的半导体制造工业中，互补式金属一氧化物一半导体晶体管 (complementary metal oxide semiconductor ；CMOS)鳍式场效晶体管装置是受到许多逻辑元件及其他应用的偏好，并且被整合至各种不同类型的半导体装置。鳍式场效晶体管装置通常具有多个半导体鳍状物，其形成是垂直于基底的上表面，并具有高的高宽比，而半导体晶体管装置的沟道区与源极/漏极区是形成于上述半导体鳍状物中。鳍状物是受到隔离的凸起的结构。一栅极是形成于鳍状物的侧面上方、并沿着鳍状物的侧面而形成，其是利用上述沟道区与源极/漏极区的增加的表面积的优点，来制造较快、可靠度优选、较容易控制的半导体晶体管装置。图IA是一传统的鳍式场效晶体管100的等角视图(isometric view)。鳍状物 105、106具有在一半导体基底101(示于图1C、图1D)上方的凸起的氧化物定义(oxide defined ；0D)区 10δ、106。鳍状物 10δ、106 是通过一浅沟槽隔离(shallow trench isolation ；STI)区102而相互隔离，并位于一对的浅沟槽隔离区104之间。鳍状物105、 106是在浅沟槽隔离区102的上表面的上方具有一阶差高度(st印height) 107。多个复晶硅栅极108是形成于鳍状物105、106的上方。多个侧壁间隔件110是形成于每个栅极108 的二侧，以用于形成轻掺杂漏极(lightly doped drain ；LDD)区(未示出)。图IB是显示在提高鳍状物106的Si、SiP或SiC层106e的一外延成长步骤之后的鳍状物106中的一个。鳍状物106的上部的Si、SiP或SiC层106e是获得一大体上五边形的形状，并带有多个横向延伸结构106L，横向延伸结构106L是在半导体基底101 (示于图 1C、图1D)的上表面的方向延伸。图1C、图ID是显示在形成氧化硅硬掩模112与虚置侧壁间隔件110之后、但在形成外延层之前的图IA的鳍式场效晶体管100的X方向(前)与Y方向(侧)的正面图 (elevation view)0图IE与图IF是显示在执行双外延工艺后的图IA的鳍式场效晶体管100的X方向(前)与Y方向(侧)的正面图。一光致抗蚀剂(未示出)是形成是沉积于P沟道金属一氧化物一半导体(PM0Q装置的上方，而在N沟道金属一氧化物一半导体鳍状物106上执行一第一外延工艺，而在N沟道金属一氧化物一半导体鳍式场效晶体管的鳍状物106的上方，形成一 Si、SiP、或SiC层106e。P沟道金属一氧化物一半导体装置是通过一硅凹入工艺(silicon recess process)来形成，其中N沟道金属一氧化物一半导体装置是受到一光致抗蚀剂(未示出)的掩模，而从P沟道金属一氧化物一半导体虚置鳍状物105蚀刻硅， 而由在第二外延形成步骤中成长的SiGe来取代被蚀刻的硅。因此，如图IE与图IF所示，P 沟道金属一氧化物一半导体的虚置鳍状物105是被一实体的SiGe结构124的鳍状物所取代。如图IE所示，P沟道金属一氧化物一半导体鳍状物(SiGe结构124)的外延SiGe 横向延伸结构124L与N沟道金属一氧化物一半导体鳍状物106的Si、SiP或SiC层106e 的横向延伸结构106L是朝向彼此而横向延伸，降低了相邻的鳍状物的侧向延伸结构之间的空间。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术在某些实施例中，提供一种鳍式场效晶体管的制造方法是包含形成延伸至一半导体基底的上方的一第一鳍状物和一第二鳍状物、与位于上述第一鳍状物与上述第二鳍状物之间的一浅沟槽隔离区。一间隔是定义于上述浅沟槽隔离区的上表面上方的上述第一鳍状物与第二鳍状物之间。一第一高度是定义于上述浅沟槽隔离区的上表面与上述第一、第二鳍状物的上表面之间。一流动性的介电材料是经沉积而置入上述间隔内。上述介电材料的上表面是位于上述浅沟槽隔离区的上表面的上方，而在上述介电材料的上表面与上述第一、第二鳍状物的上表面之间定义出一第二高度，上述第二高度是小于上述第一高度。在上述沉积步骤之后，在上述第一鳍状物与上述第二鳍状物上，分别以外延成长形成位于上述介电材料上方的一第一鳍状物延伸结构与一第二鳍状物延伸结构。在某些实施例中，一种鳍式场效晶体管的制造方法是包含形成延伸至一半导体基底的上方的一第一鳍状物和一第二鳍状物、与位于上述第一鳍状物与上述第二鳍状物之间的一浅沟槽隔离区。一间隔是定义于上述浅沟槽隔离区的上表面上方的上述第一鳍状物与第二鳍状物之间。一第一高度是定义于上述浅沟槽隔离区的上表面与上述第一、第二鳍状物的上表面之间。上述第一鳍状物与上述第二鳍状物具有一第一长度方向。在上述第一鳍状物的上方形成一第一栅极。上述第一栅极具有与上述第一长度方向垂直的一第二长度方向。一流动性的氧化硅或氮化硅的介电材料是经由沉积而置入上述间隔内。上述介电材料的上表面是位于上述浅沟槽隔离区的上表面的上方，而在上述介电材料的上表面与上述第一、第二鳍状物的上表面之间定义出一第二高度。上述第二高度是小于上述第一高度。在上述沉积步骤之后，在上述第一鳍状物与上述第二鳍状物上，分别以外延成长形成位于上述介电材料上方的一第一鳍状物延伸结构与一第二鳍状物延伸结构。在某些实施例中，一种鳍式场效晶体管是包含一第一鳍状物和一第二鳍状物，其延伸至一半导体基底的上方，并带有位于上述第一鳍状物与上述第二鳍状物之间的一浅沟槽隔离区。一间隔是定义于上述浅沟槽隔离区的上表面上方的上述第一鳍状物与第二鳍状物之间。上述第一鳍状物与上述第二鳍状物具有一第一长度方向。一第一栅极是位在上述第一鳍状物的上方。上述第一栅极具有与上述第一长度方向垂直的一第二长度方向。一流动性的介电材料是提供于上述浅沟槽隔离区的上表面上，而定义出上述介电材料的上表面与上述第一、第二鳍状物的上表面之间的一阶差高度，上述阶差高度是小于上述浅沟槽隔离区的上表面与上述第一、第二鳍状物的上表面之间的一距离。一第一外延SiGe横向鳍状物延伸结构与一第二外延SiGe横向鳍状物延伸结构是提供于上述介电材料上方，且分别在上述第一鳍状物与上述第二鳍状物上。上述第一外延SiGe横向鳍状物延伸结构与上述第二外延SiGe横向鳍状物延伸结构的横向延伸是避开上述介电材料的上表面下方的上述第一鳍状物与第二鳍状物的侧缘。本专利技术通过一低压化学气相沉禾只(low pressure chemical vapor deposition ； LPCVD)工艺，将一流动性的介电材料沉积于浅沟槽隔离(shallow trench isolation ；STI) 区的上方，以减少浅沟槽隔离区的上表面与鳍状物的氧化物定义区的上表面之间的阶差高度。通过减少此阶差高度，可将一目标量的SiGe形成于鳍状物上，伴随着横向鳍状物延伸结构的减少。因此，减少或避免了相邻的鳍状物延伸结构之间的间隙的窄化。附图说明图IA是一传统的鳍式场效晶体管的等角视图。图IB是显示外延成长步骤后的图IA的装置的一个鳍状物。图IC 图IF是显示在鳍状物上形成外延SiGe之前与之后的鳍式场效晶体管。图2A 图2X是显示本专利技术一实施例的一鳍式场效晶体管的制造过本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种鳍式场效晶体管的制造方法，包含：形成延伸至一半导体基底的上方的一第一鳍状物和一第二鳍状物、与位于该第一鳍状物与该第二鳍状物之间的一浅沟槽隔离区，其中，一间隔是定义于该浅沟槽隔离区的上表面上方的该第一鳍状物与第二鳍状物之间，一第一高度是定义于该浅沟槽隔离区的上表面与该些第一、第二鳍状物的上表面之间；一沉积步骤，沉积一流动性的介电材料而将其置入该间隔内，该介电材料的上表面是位于该浅沟槽隔离区的上表面的上方，而在该介电材料的上表面与该些第一、第二鳍状物的上表面之间定义出一第二高度，该第二高度是小于该第一高度；以及一外延形成步骤，在该沉积步骤之后，在该第一鳍状物与该第二鳍状物上，分别以外延成长形成位于该介电材料上方的一第一鳍状物延伸结构与一第二鳍状物延伸结构。

【技术特征摘要】
2010.03.01 US 12/714,7961.一种鳍式场效晶体管的制造方法，包含形成延伸至一半导体基底的上方的一第一鳍状物和一第二鳍状物、与位于该第一鳍状物与该第二鳍状物之间的一浅沟槽隔离区，其中，一间隔是定义于该浅沟槽隔离区的上表面上方的该第一鳍状物与第二鳍状物之间，一第一高度是定义于该浅沟槽隔离区的上表面与该些第一、第二鳍状物的上表面之间；一沉积步骤，沉积一流动性的介电材料而将其置入该间隔内，该介电材料的上表面是位于该浅沟槽隔离区的上表面的上方，而在该介电材料的上表面与该些第一、第二鳍状物的上表面之间定义出一第二高度，该第二高度是小于该第一高度；以及一外延形成步骤，在该沉积步骤之后，在该第一鳍状物与该第二鳍状物上，分别以外延成长形成位于该介电材料上方的一第一鳍状物延伸结构与一第二鳍状物延伸结构。2.如权利要求1所述的鳍式场效晶体管的制造方法，其中该第二高度是以一个足够的数量差小于第一高度，以在该外延形成步骤的过程中，避免该第一鳍状物延伸结构与该第二鳍状物延伸结构的合并。3.如权利要求1所述的鳍式场效晶体管的制造方法，其中该介电材料的沉积步骤包含一低压化学气相沉积工艺，该低压化学气相沉积工艺是在约20°C的温度与约IOOkPa的压力下执行。4.如权利要求3所述的鳍式场效晶体管的制造方法，在该沉积步骤之后，还包含在约 2000C的温度与约600Torr的压力下执行约10分钟的一臭氧固化步骤，且在约400°C的温度下执行约20秒的一 A等离子体处理。5.如权利要求1所述的鳍式场效晶体管的制造方法，其中该第二高度比该第一高度的比值为50%至67%。6.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈弘凯，林宪信，林家彬，詹前泰，彭远清，
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：71