具有垂直鳍状件的鳍式场效应晶体管及其形成方法技术

在形成器件的方法中，蚀刻(110)硅衬底以在(110)硅衬底中形成第一沟槽，其中，位于第一沟槽之间的(110)硅衬底的剩余部分形成硅条。硅条的侧壁具有(111)表面方向。用电介质材料填充第一沟槽以形成浅沟槽隔离(STI)区域。去除硅条以形成位于STI区域之间的第二沟槽。实施外延以在第二沟槽中生长半导体条。对STI区域的顶部部分开槽，位于STI区域的被去除顶部部分之间的半导体条的顶部部分以形成半导体鳍状件。本发明专利技术还公开了具有垂直鳍状件的鳍式场效应晶体管及其形成方法。

【技术实现步骤摘要】
具有垂直鳍状件的鳍式场效应晶体管及其形成方法
本专利技术涉及涉及半导体
，更具体地，涉及具有垂直鳍状件的鳍式场效应晶体管及其形成方法。
技术介绍
随着集成电路的尺寸逐渐减小以及更多的对集成电路的速度的要求，晶体管需要在尺寸逐渐更小的同时具有更高的驱动电流。因此开发了鳍式场效应晶体管(FinFET)。在传统的FinFET形成工艺中，半导体鳍状件可以以如下方式形成：在硅衬底中形成沟槽，用电介质材料填充沟槽以形成浅沟槽隔离(STI)区域，然后对STI区域的顶部开槽。因此，在STI区域的被开槽部分之间的硅衬底部分形成半导体鳍状件，FinFET形成于半导体鳍状件之上。硅衬底可以是(100)衬底或者(110)衬底。如果使用(100)衬底来形成FinFET，则得到的鳍状件具有粗糙并且略微倾斜的侧壁表面，并且受邻近效应的影响。此外，图案密集区域中的鳍状件的轮廓与图案稀疏区域中的鳍状件的轮廓不同。另一方面，如果使用(110)衬底来形成FinFET，则得到的鳍状件具有高质量并且垂直的侧壁表面。然而，可能由于使用(110)衬底而牺牲基于(110)衬底的FinFETs的器件性能。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种方法，包括：蚀刻(110)硅衬底以在所述(110)硅衬底中形成第一沟槽，其中位于所述第一沟槽之间的所述(110)硅衬底的剩余部分形成硅条，所述硅条的侧壁具有(111)表面方向；用电介质材料填充所述第一沟槽以形成浅沟槽隔离(STI)区域；去除所述硅条以在所述STI区域之间形成第二沟槽；实施外延以在所述第二沟槽中生长半导体条；以及对所述STI区域的顶部部分开槽，其中位于所述STI区域的被去除顶部部分之间的所述半导体条的顶部部分形成半导体鳍状件。在可选实施例中，在蚀刻所述(110)硅衬底的步骤之前，将(100)硅衬底通过界面层接合所述(110)硅衬底，并且在蚀刻所述(110)硅衬底的步骤中，所述界面层用作蚀刻停止层。在可选实施例中，在实施外延的步骤之前，去除所述界面层通过所述第二沟槽暴露的部分以暴露所述(100)硅衬底，所述半导体条自所述(100)硅衬底外延生长。在可选实施例中，所述界面层进一步包括氧化硅、氮氧化硅SiON、氮化硅、多晶硅、金属氧化物(例如TiO2，Al2O3，HfO2等)、金属氮化物(如TiN，TaN等)或金属(Ti，Ge等)。在可选实施例中，当所述第一沟槽的底部位于所述(110)硅衬底的顶面和底面之间的中间水平位置时，停止蚀刻所述(110)硅衬底的步骤，并且其中所述半导体条包括非硅半导体材料。在可选实施例中，所述方法还包括：在形成所述STI区域之后、去除所述硅条的步骤之前，将(100)硅衬底接合至所述STI区域上；减薄所述(110)硅衬底；在接合所述(100)硅衬底的步骤之后，去除所述硅条，其中在实施完去除所述硅条的步骤之后，所述(100)硅衬底通过所述第二沟槽暴露，并且其中所述半导体条自所述(100)硅衬底外延生长。在可选实施例中，将(100)硅衬底直接接合所述(110)硅衬底，并且当所述(100)硅衬底暴露时，停止蚀刻所述(110)硅衬底的步骤。在可选实施例中，所述半导体条自所述(100)硅衬底外延生长。根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种方法，包括：提供复合衬底，所述复合衬底包括：(100)硅衬底；在所述(100)硅衬底上并接合所述(100)硅衬底的界面层；以及在所述界面层上并接合所述界面层的(110)硅衬底；蚀刻所述(110)硅衬底以形成在所述(110)硅衬底中的第一沟槽，其中位于所述第一沟槽之间的所述(110)硅衬底的剩余部分形成硅条；用电介质材料填充所述第一沟槽以形成在所述第一沟槽中的浅沟槽隔离(STI)区域；去除所述硅条以在所述STI区域之间形成第二沟槽，其中所述界面层通过所述第二沟槽暴露；去除所述界面层通过所述第二沟槽暴露的部分，其中所述(110)硅衬底通过所述第二沟槽暴露；以及实施外延以在所述第二沟槽中生长半导体条，其中所述半导体条自(100)硅衬底外延生长。在可选实施例中，所述界面层进一步包括氧化硅、氮氧化硅SiON、氮化硅、多晶硅、金属氧化物(例如TiO2，Al2O3，HfO2等)、金属氮化物(如TiN，TaN等)或金属(Ti，Ge等)。在可选实施例中，所述硅条的侧壁具有(111)表面方向。在可选实施例中，所述方法还包括：对所述STI区域的顶部部分开槽，其中位于STI区域的顶部部分之间的所述半导体条的顶部部分形成半导体鳍状件。在可选实施例中，所述半导体条包括基本上纯的硅。在可选实施例中，所述半导体条包括非硅半导体材料。在可选实施例中，所述方法还包括：在蚀刻所述(110)硅衬底的步骤之前，在所述(110)硅衬底上形成第一硬掩模；在所述第一硬掩模上形成并图案化第二硬掩模；在图案化后的所述第二硬掩模的顶面和侧壁上形成间隔膜；去除所述间隔膜的水平部分和所述第二硬掩模，其中所述间隔膜的垂直部分被保留以形成间隔件；使用所述间隔件作为蚀刻掩模来蚀刻所述第一硬掩模，其中所述第一硬掩模的剩余部分形成硬掩模图案，蚀刻所述(110)硅衬底的步骤使用所述硬掩模图案作为另外的蚀刻掩模来实施。根据本专利技术的又一个方面，还提供了一种器件，包括：(100)硅衬底；平坦界面层，在所述(100)硅衬底的顶面上；隔离区域，位于所述平坦界面层上并与所述界面层相接触，其中所述隔离区域与所述平坦界面层之间的界面是可区分的并且实质上是平坦的；以及半导体条，自所述隔离区域的顶面延伸并进入到所述隔离区域以及所述平坦界面层中，其中所述半导体条的底面与所述(100)硅衬底接触。在可选实施例中，所述平坦界面层基本上没有延伸至所述半导体条的侧壁上，并且其中所述半导体条与在所述半导体条的相对侧的两个所述隔离区域物理接触。在可选实施例中，所述半导体条的顶部部分在所述隔离区域的所述顶面上方以形成半导体鳍状件。在可选实施例中，所述平坦界面层和所述隔离区域由实质相同的材料形成。在可选实施例中，所述平坦界面层和所述隔离区域包括不同的材料。在可选实施例中，所述平坦界面层具有在大约至大约之间的厚度。在可选实施例中，所述半导体条的底面大致平齐于所述平坦界面层的底面。在可选实施例中，所述界面层进一步包括氧化硅、氮氧化硅SiON、氮化硅、多晶硅、金属氧化物(例如TiO2，Al2O3，HfO2等)、金属氮化物(如TiN，TaN等)或金属(Ti，Ge等)。附图说明为更完整的理解实施例及其优点，现将结合附图所进行的以下描述作为参考，其中：图1至图9是根据本专利技术一些示例性实施例的在制造半导体鳍状件以及鳍式场效应晶体管(FinFET)过程中的中间阶段的截面图；以及，图10至图30示出了根据本专利技术一些可选示例性实施例的在制造半导体鳍状件以及FinFET过程中的中间阶段的截面图。具体实施方式下面，详细讨论本专利技术各实施例的制造和使用。然而，应该理解，本专利技术提供了许多可以在各种具体环境中实现的可应用的概念。所讨论的具体实施例仅是示例性的，并不用于限制本专利技术的范围。提供了可用于形成半导体鳍状件的方法，其中半导体鳍状用于形成鳍式场效应晶体管(FinFET)。示出了根据实施例的制造半导体鳍状件和FinFETs过程的中间阶段。讨论本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：蚀刻(110)硅衬底以在所述(110)硅衬底中形成第一沟槽，其中位于所述第一沟槽之间的所述(110)硅衬底的剩余部分形成硅条，所述硅条的侧壁具有(111)表面方向；用电介质材料填充所述第一沟槽以形成浅沟槽隔离(STI)区域；去除所述硅条以在所述STI区域之间形成第二沟槽；实施外延以在所述第二沟槽中生长半导体条；以及对所述STI区域的顶部部分开槽，其中位于所述STI区域的被去除顶部部分之间的所述半导体条的顶部部分形成半导体鳍状件。

【技术特征摘要】
2012.01.05 US 13/344,4231.一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：蚀刻(110)硅衬底以在所述(110)硅衬底中形成第一沟槽，其中位于所述第一沟槽之间的所述(110)硅衬底的剩余部分形成硅条，所述硅条的侧壁具有(111)表面方向；用电介质材料填充所述第一沟槽以形成浅沟槽隔离区域；去除所述硅条以在所述浅沟槽隔离区域之间形成第二沟槽；实施外延以在所述第二沟槽中生长半导体条；以及对所述浅沟槽隔离区域的顶部部分开槽，其中位于所述浅沟槽隔离区域的被去除顶部部分之间的所述半导体条的顶部部分形成半导体鳍状件。2.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其中，在蚀刻所述(110)硅衬底的步骤之前，将(100)硅衬底通过界面层接合所述(110)硅衬底，并且在蚀刻所述(110)硅衬底的步骤中，所述界面层用作蚀刻停止层。3.根据权利要求2所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其中，在实施外延的步骤之前，去除所述界面层通过所述第二沟槽暴露的部分以暴露所述(100)硅衬底，所述半导体条自所述(100)硅衬底外延生长。4.根据权利要求3所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其中，所述界面层进一步包括氧化硅、氮氧化硅SiON、氮化硅、多晶硅、金属氧化物、金属氮化物或金属。5.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其中，当所述第一沟槽的底部位于所述(110)硅衬底的顶面和底面之间的中间水平位置时，停止蚀刻所述(110)硅衬底的步骤，并且其中所述半导体条包括非硅半导体材料。6.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，还包括：在形成所述浅沟槽隔离区域之后、去除所述硅条的步骤之前，将(100)硅衬底接合至所述浅沟槽隔离区域上；减薄所述(110)硅衬底；在接合所述(100)硅衬底的步骤之后，去除所述硅条，其中在实施完去除所述硅条的步骤之后，所述(100)硅衬底通过所述第二沟槽暴露，并且其中所述半导体条自所述(100)硅衬底外延生长。7.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其中，将(100)硅衬底直接接合所述(110)硅衬底，并且当所述(100)硅衬底暴露时，停止蚀刻所述(110)硅衬底的步骤。8.根据权利要求7所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其中，所述半导体条自所述(100)硅衬底外延生长。9.根据权利要求4所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其中，所述金属氧化物包括TiO2、Al2O3、HfO2。10.根据权利要求4所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其中，所述金属氮化物包括TiN、TaN。11.根据权利要求4所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其中，所述金属包括Ti、Ge。12.一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：提供复合衬底，所述复合衬底包括：(100)硅衬底；在所述(100)硅衬底上并接合所述(100)硅衬底的界面层；以及在所述界面层上并接合所述界面层的(110)硅衬底；蚀刻所述(110)硅衬底以形成在所述(110)硅衬底中的第一沟槽，其中位于所述第一沟槽之间的所述(110)硅衬底的剩余部分形成硅条；用电介质材料填充所述第一沟槽以形成在所述第一沟槽中的浅沟槽隔离区域；去除所述硅条以在所述浅沟槽隔离区域之...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘铭棋，
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：