半导体结构及制造方法技术

本文公开一种鳍片FET端注入半导体结构及制造方法。所述方法包括在包括下伏绝缘体层（10b）的衬底（18’）的硅层上形成至少一个芯轴（图5中的14）。该方法进一步包括蚀刻硅层以在至少一个芯轴之下形成至少一个硅岛（18’）。该方法进一步包括对至少一个硅岛的侧壁执行离子注入以在侧壁上形成掺杂区（20）。该方法进一步包括在衬底上形成介电层，平坦化介电层的顶表面以便与至少一个芯轴（14）的顶表面共面。该方法进一步包括去除至少一个芯轴（14）以在介电层中形成开口。该方法进一步包括蚀刻至少一个硅岛以形成具有掺杂的源极和漏极区的至少一个鳍片岛。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。更具体地说，本专利技术涉及鳍片FET端注入半导体带及制造方法。
技术介绍
构成多鳍片双栅鳍片场效应晶体管(鳍片FET)的部件几何形状会导致制造的复杂度。例如，当使用传统的倾斜离子注入时，阻挡抗蚀剂的遮蔽效应导致鳍片FET中的扩展掺杂复杂化。具体而言，阻挡抗蚀剂对鳍片间距的纵横比导致在离子注入期间遮蔽结构两侧的问题。此遮蔽效应可以导致有限的电路密度。传统解决方案包括使用V型鳍片布局，从与栅极近似正交的扭转方向倾斜注入；以及在与栅极近似正交的扭转角上注入经端蚀刻的(end-etched)鳍片。前一种传统方法限于V型布置方案，而后一种传统方法依赖于在极小的结构上的利用选择性硅的鳍片扩展，这极具挑战性。因此，本领域需要克服上面描述的缺陷和限制。
技术实现思路
在本专利技术的第一方面，一种方法包括在包括下伏绝缘体层的衬底的硅层上形成至少一个芯轴。所述方法进一步包括蚀刻所述硅层以在所述至少一个芯轴之下形成至少一个硅岛。所述方法进一步包括对所述至少一个硅岛的侧壁执行离子注入以在所述侧壁上形成掺杂区。所述方法进一步包括在所述掺杂的侧壁区上生长外延材料。所述方法进一步包括在所述衬底上形成介电层，平坦化其顶表面以便与所述至少一个芯轴的顶表面共面。所述方法进一步包括去除所述至少一个芯轴以在所述介电层中形成开口。所述方法进一步包括蚀刻所述至少一个硅岛以形成具有源极和漏极掺杂区的至少一个鳍片岛。在本专利技术的另一方面,一种方法包括在衬底的娃膜上形成多个牺牲结构。所述方法进一步包括选择性蚀刻所述硅膜以形成由沟槽隔离的多个分立岛。所述方法进一步包括在所述硅膜的侧壁上形成掺杂区。所述方法进一步包括在所述硅膜的所述侧壁上的所述掺杂区上形成外延材料。所述方法进一步包括去除所述硅膜上的所述多个牺牲结构并将沟槽蚀刻到所述硅岛中以形成分立鳍片结构。所述方法进一步包括在所述分立鳍片结构之上形成栅极介电材料和栅极电极材料以形成分立鳍片FET，该分立鳍片FET在其端部具有由掺杂区形成的源极区和漏极区的。在本专利技术的又一方面，一种结构包括多个间隔的单晶硅鳍片。所述结构进一步包括邻接所述多个间隔的单晶硅鳍片一个端部的掺杂的单晶硅源极以及邻接所述多个间隔的单晶硅鳍片的另一端部的掺杂的单晶硅漏极。所述结构进一步包括邻接所述掺杂的单晶娃源极和漏极的外延娃接触。在本专利技术的另一方面，提供有形地包含在机器可读存储介质中用于设计、制造或测试集成电路的设计结构。所述设计结构包括本专利技术的结构。在进一步的实施例中，在机器可读数据存储介质上编码的硬件描述语言(HDL)设计结构包括当在计算机辅助设计系统中处理时，产生包括本专利技术的结构的鳍片FET结构的机器可执行表示的元件。在更进一步地实施例中，提供计算机辅助设计系统中的方法以产生鳍片FET结构的功能设计模型。所述方法包括产生鳍片FET结构的结构元件的功能表示。附图说明下面的具体实施例参考所指出的多个附图，借助本专利技术示例性实施例的非限制性实例描述。图1-11示出根据本专利技术各方面的用于构建具有自对准扩展的密集鳍片FET结构的处理步骤和各个结构；以及图12是用于半导体设计、制造和/或测试的设计过程的流程图。具体实施例方式本专利技术涉及。更具体地说，本专利技术涉及鳍片FET端注入半导体带及制造方法。更具体地说，本专利技术提供具有自对准延伸功能的密集鳍片FET结构及制造方法。在实施例中，本专利技术的方法包括对硅的端块执行注入并在形成鳍片FET栅极之前蚀刻该块中的鳍片。这样有利地允许形成具有自对准扩展的密集鳍片FET集成。在实施例中，鳍片FET可以具有单晶结构，此结构与传统的鳍片FET结构相比，提供低电阻结构。可提供此优点是因为与传统的构建方法相比，用于形成源极和漏极区的注入过程以陡峭(steep)角度和更低的剂量和能量执行。可以这样做是因为消除了通常阻止掺杂剂从陡峭角度注入下伏硅的阻挡掩模和/或邻近的鳍片。图1示出根据本专利技术的各方面的处理步骤和最终结构。图1示出包括晶片10的结构5。在实施例中，晶片10例如可以是BULK (体)或绝缘体上硅(SOI)。在SOI实现中，氧化物或其他隔离区IOb夹在硅层IOa与硅膜IOc之间。在BULK实现中，参考标号IOb可以表示任何隔离区或结隔离。在实施例中，在晶片10中形成浅沟槽隔离结构(STI)12。STI12可通过任何传统方式(例如光刻工艺和蚀刻工艺)形成。在实施例中，STI12包括氧化物。在晶片10上形成多个牺牲结构(例如，芯轴)14，具体指在硅膜IOc形成。牺牲结构14是通过在晶片10上沉积材料和使用所属领域的技术人员公知的传统的构图技术(例如，反应离子蚀刻(RIE)技术)构图材料形成的牺牲结构。在实施例中，牺牲结构14可以由氮化硅、氧化硅或多晶硅构成，也可以是这些材料的适当叠层。在进一步的实施例中，牺牲结构14由不同于下伏膜IOc的材料形成。在实施例中，牺牲结构14宽度约8nm至约25nm,高度约60nm至约600nm,长度约50nm至约300nm,具体取决于栅结构设计。图2a示出根据本专利技术的各方面的其他处理步骤和产生的结构。图2b示出图2a的结构的顶视图。在实施例中，在牺牲结构14上形成保形(conformal)材料以形成侧壁结构16。保形材料可通过在牺牲结构14和所述结构的暴露面(例如，STI12和膜IOc)上沉积材料形成。在实施例中，保形材料例如可以是SiN或Si02。在实施例中，保形材料可以是其他材料，例如SiN和SiO2的组合。在进一步的实施例中，执行各向同性蚀刻以在牺牲结构14的侧面形成侧壁结构(例如，间隔物)16。在实施例中，各向同性蚀刻暴露出牺牲结构14的顶部。侧壁结构16可以为约1.5nm至约5nm，但是可优选地调整尺寸以允许最终注入的源极和漏极会底扩散将形成鳍片FET的最终栅极电极约10%的物理栅极长度。图3示出根据本专利技术的各方面的其他处理步骤和产生的结构。如图3所示，沟槽18在牺牲结构14的侧面形成。沟槽18形成硅岛18’，所述硅岛的高度可以约为15-35nm，宽度可以约为7-30nm。在实施例中，硅岛18’具有与侧壁结构16和牺牲结构14的相同的尺寸。例如，硅岛18’的长度可以约为50nm至300nm，这样为鳍片FET退火工艺期间的再结晶提供足够的余地。在实施例中，沟槽18通过具有化学过程的定向蚀刻形成，此工艺可选择性地去除硅膜IOc的暴露部分(例如，不受牺牲结构214和侧壁16保护的硅膜10c)。在实施例中，牺牲结构14与下伏的膜的材料不同，以便确保牺牲结构14不会在定向蚀刻工艺期间被去除。图4a示出根据本专利技术的各方面的其他处理步骤和产生的结构。图4b是图4a的结构的顶视图。如图4a和4b所示，对硅岛18’的暴露侧壁(相对的第一和第二侧壁)执行注入处理以例如形成nFET或pFET。在实施例中，nFET可以掺杂砷或磷；而pFET可以掺杂硼。由于存在诸如注入方向、消除阻挡注入的阻挡掩模或邻近的鳍片FET等因素，与传统的注入工艺相比，现在可以从更陡峭角度提供更低的剂量、低能量。有利地，这样的注入工艺可最小化对硅岛18’的任何损害，例如确保Si岛18’的晶格最小地被离子注入损坏。这样进而确保硅岛18’的硅可以在形成鳍片FET的后续退火工艺期间再结晶。通过这种方式，有利地，鳍片FE本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.10.21 US 12/909,3251.一种方法，包括: 在包括下伏绝缘体层的衬底的硅层上形成至少一个芯轴； 蚀刻所述硅层以在所述至少一个芯轴之下形成至少一个硅岛； 对所述至少一个硅岛的侧壁执行离子注入以在所述侧壁上形成掺杂区； 在掺杂的侧壁区上生长外延材料； 在所述衬底上形成介电层，平坦化所述介电层的顶表面以便与所述至少一个芯轴的顶表面共面； 去除所述至少一个芯轴以在所述介电层中形成开口 ；以及 蚀刻所述至少一个硅岛以形成具有掺杂的源极和漏极区的至少一个分立鳍片岛。2.根据权利要求1的方法，所述至少一个分立鳍片岛是多个鳍片FET，所述多个鳍片FET通过垂直于所述多个鳍片FET的长度在所述至少一个鳍片岛上沉积介电材料并在所述介电材料上沉积栅极电极材料而形成。3.根据权利要求1的方法，进一步包括在去除所述至少一个芯轴之前，在所述至少一个芯轴的侧面形成保形侧壁结构。4.根据权利要求3的方法，其中所述侧壁结构控制所述侧壁的所述离子注入的深度。5.根据权利要求4的方法，其中对所述侧壁的所述离子注入穿透大约10%的栅极长度。6.根据权利要求1的方法，其中在所述掺杂的侧壁区上生长的外延材料为SiG、SiC和Si的一种。7.根据权利要求1的方法，进一步包括在去除所述至少一个芯轴之前，硅化所述外延材料。8.根据权利要求1的方法，其中所述至少一个芯轴在用以形成所述至少一个鳍片岛的蚀刻期间保护所述硅岛的部分。9.根据权利要求1的方法，其中所述掺杂的源极和漏极区在所述至少一个分立鳍片岛的端部。10.根据权利要求1的方法，其中所述衬底为绝缘体上硅(SOI)，以及所述绝缘体层为掩埋氧化物。11.根据权利要求1的方法，其中所述蚀刻形成穿过所述至少一个硅岛并延伸到所述绝缘体层的沟槽，从而形成所述至少一个分立鳍片岛。12.根据权利要求1的方法，其中所述芯轴由不同于所述硅层的材料制成，以便在没有覆盖所述芯轴的掩模的情况下，选择...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·A·安德森，E·J·诺瓦克，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：
国别省市：