替代栅极鳍片结构和方法技术

本发明专利技术涉及替代栅极鳍片结构和方法。鳍片场效应晶体管（鳍片FET）结构和制造包括硅鳍片的鳍片FET的方法，该硅鳍片包括沟道区域和在沟道区域的每个端部上形成的源极/漏极（S/D）区域，其中沟道区域的整个底表面接触下绝缘体的顶表面并且S/D区域的底表面接触下硅锗（SiGe）层的顶表面的第一部分。鳍片FET结构还包括外部S/D区域，其接触每个S/D区域的顶表面和两个侧表面以及下SiGe层的顶表面的第二部分。鳍片FET结构还包括替代栅极或者栅极叠层，其接触在沟道区域的顶表面和两个侧表面上形成的保形介质，该栅极叠层被设置在下绝缘体之上且不在下SiGe层的第一和第二部分之上，其中替代栅极与外部S/D区域通过保形介质电绝缘。

【技术实现步骤摘要】

示范性实施例一般地涉及在小型互补金属氧化物半导体(CMOS)集成电路中使用的鳍片型场效应晶体管(鳍片FET)。具体地，可以在体硅晶片上形成鳍片FET的示范性实施例，其中提供源极/漏极(S/D)的结隔离。更具体地，提供体和鳍片FET的扩展的自对准介质隔离。
技术介绍
鳍片型场效应晶体管(鳍片FET)技术是14nm或者更小的互补金属氧化物半导体(CMOS)集成电路的主要竞争者。对于鳍片FET，鳍片结构必须通过电介质从衬底晶片隔离以避免泄漏、功率和可变性的大惩罚。绝缘体上硅(SOI)衬底提供简单的解决方法，然而SOI晶片成本和体积利用率削弱了此解决方法。仍旧存在对使用体硅晶片制造低成本鳍片FET的结构和方法的需要，提供源极/漏极(S/D)区域的结隔离并且提供体的自对准介质隔离和鳍片FET的延伸。
技术实现思路
这里公开的示范性实施例可以提供与体衬底晶片电隔离的鳍片场效应晶体管(鳍片FET)结构。所述鳍片FET结构可以包括硅鳍片，进一步包括沟道区域和在所述沟道区域的每个端部上形成的源极/漏极(S/D)区域。沟道区域的整个底表面可以接触下绝缘体的顶表面并且S/D区域的底表面接触下硅锗(SiGe)层的顶表面的第一部分。鳍片FET结构还包括外部S/D区域，其接触每个S/D区域的顶表面和两个侧表面以及下SiGe层的顶表面的第二部分。鳍片FET结构还包括接触在沟道区域的顶表面和两个侧表面之上形成的保形介质的栅极叠层，该栅极叠层设置在下绝缘体之上且不在下SiGe层的第一和第二部分之上。栅极叠层通过保形介质与外部S/D区域电绝缘。这里公开的另一个示范性实施例提供了一种用于制造与体衬底晶片电隔离的鳍片场效应晶体管(鳍片FET)的方法。该方法包括在鳍片FET的硅(Si)鳍片的一部分之上形成虚设栅极，其中在Si衬底上形成的硅锗(SiGe)层上形成Si鳍片。该方法还包括在Si鳍片中在虚设栅极的每个侧面上形成源极/漏极(S/D)区域，并且在Si鳍片的S/D区域和SiGe层没有被虚设栅极覆盖的部分上沉积外部S/D区域。该方法还包括去除所述虚设栅极并且暴露所述Si鳍片的沟道区域和所述SiGe层的邻近所述沟道区域的部分。该方法还包括选择性去除所述沟道区域下面的所述SiGe层，所述SiGe层的所述暴露部分和所述S/D区域邻近所述沟道区域的部分，并且用第二绝缘体替代所述选择去除的SiGe层。最后，该方法可以包括通过在Si鳍片的沟道区域和第二绝缘体上沉积保形介质，并且用栅极叠层填充由在Si鳍片的沟道区域之上的保形介质限定的间隔，而形成替代栅极。然而，这里公开的另一个示范性实施例可以提供从体衬底晶片电隔离的鳍片场效应晶体管(鳍片FET)结构 。所述鳍片FET结构可以包括硅(Si)鳍片，该鳍片包括沟道区域和在所述沟道区域的每个端部上形成的源极/漏极(S/D)区域。沟道区域的底表面可以接触第一下绝缘体的顶表面并且每个S/D区域的整个底部表面可以接触第二下绝缘体的顶表面。鳍片FET结构还包括外部S/D区域，其接触每个S/D区域的顶表面和两个侧表面以及第二下绝缘体的顶表面。鳍片FET结构还包括接触每个所述S/D区域的顶表面和两个侧表面以及所述第二下绝缘体的顶表面的外部S/D区域。鳍片FET结构还包括接触在沟道区域的顶表面和两个侧表面之上形成的保形介质的栅极叠层，该栅极叠层设置在第一下绝缘体之上且不在第二下绝缘体之上。栅极叠层通过保形介质与外部S/D区域电绝缘。然而，这里公开的另一个示范性实施例提供了一种制造与体衬底晶片电隔离的鳍片场效应晶体管(鳍片FET)的方法。该方法包括在鳍片FET的硅(Si)鳍片的部分之上形成虚设栅极，其中在Si衬底上形成的硅锗(SiGe)层上形成Si鳍片。该方法还包括选择性去除没有被所述虚设栅极和所述Si鳍片从所述虚设栅极的每个侧面延伸的部分覆盖的所述SiGe层，并且用第一绝缘体替代所述选择性去除的SiGe层。该方法还包括在Si鳍片中在虚设栅极的每个侧面上形成S/D区域，并且在Si鳍片的S/D区域上和第一绝缘体没有被虚设栅极覆盖的部分上沉积外部S/D区域。该方法还包括去除虚设栅极并且暴露Si鳍片的沟道区域和SiGe层的邻近沟道区域的部分，选择性去除沟道区域之下的SiGe层和SiGe层邻近沟道区域的部分，并且用第二绝缘体替代选择去除的SiGe层。最后，该方法可以包括通过在Si鳍片的沟道区域和第二绝缘体上沉积保形介质，并且用栅极叠层填充由在Si鳍片的沟道区域之上的保形介质限定的间隔，而形成替代栅极。附图说明从后面参考不必按比例画出的附图的详细描述可以更好地理解这里的实施例，其中:图1示出了在示范性实施例中的包括四层的初始衬底的截面图；图2A示出了在示范性实施例中的衬底的硅锗(SiGe)层上形成的鳍片的平面 图2B是示出在示范性实施例中的衬底的SiGe层上形成的鳍片的图2A的Y_Y’轴的截面图；图2C是示出在示范性实施例中的衬底的SiGe层上形成的鳍片图2Α的Χ_Χ’轴的截面图；图3Α示出了在示范性实施例中的鳍片上形成的虚设栅极的平面图；图3Β是示出在示范性实施例中的鳍片上形成的虚设栅极的图3Α的Υ-Υ’轴的截面图；图3C是示出在示范性实施例中的鳍片上形成的虚设栅极的图3Α的Χ-Χ’轴的截面图；图4Α示出了在示范性实施例中的鳍片的S/D区域上形成的外部源极/漏极(S/D)区域的平面图；图4Β是示出在示范性实施例中的鳍片的S/D区域上形成的外部源极/漏极(S/D)区域的图4Α的Υ-Υ’轴的截面图；图4C是示出在示范性实施例中的鳍片的S/D区域上形成的外部源极/漏极(S/D)区域的图4Α的Χ-Χ’轴的截面图；图4D是示出在示范性实施例中的鳍片的S/D区域上形成的外部源极/漏极(S/D)区域的图4A的Y1-Y1’轴的截面图；图4E是示出在示范性实施例中的鳍片的S/D区域上形成的外部源极/漏极(S/D)区域的图4A的X1-X1’轴的截面图；图5A示出了在示范性实施例中的虚设栅极和外部S/D区域上沉积的平坦化第一绝缘层的平面图；图5B是示出在示范性实施例中的虚设栅极和外部S/D区域上沉积的平坦化第一绝缘层的图5A的Y-Y’轴的截面图；图5C是示出在示范性实施例中的虚设栅极和外部S/D区域上沉积的平坦化第一绝缘层的图5A的X-X’轴的截面图；图是示出在示范性实施例中的虚设栅极和外部S/D区域上沉积的平坦化第一绝缘层的图5A的Y1-Y1’轴的截面图；图5E是示出在示范性实施例中的虚设栅极和外部S/D区域上沉积的平坦化第一绝缘层的图5A的X1-X1’轴的截面图；图6A示出了在示范性实施例中去除虚设栅极的平面图；图6B是示出在示范性实施例中去除虚设栅极的图6A的Y_Y’轴的截面图；图6C是示出在示范性实施例中去除虚设栅极的图6Α的Χ-Χ’轴的截面图；图6D是示出在示范性实施例中去除虚设栅极的图6Α的Υ1-Υ1’轴的截面图；图6Ε是示出在示范性实施例中去除虚设栅极的图6Α的Χ1-Χ1’轴的截面图；图7Α示出了在示范性实施例中的选择性去除暴露的SiGe并且用第二绝缘体替代去除的SiGe的平面图；图7Β是示出在示范性实施例中的选择性去除暴露的SiGe并且用第二绝缘体替代去除的SiGe的图7Α的Υ-Υ’轴的截面图；图7C是示出在示范性实施例中的选择性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种鳍片场效应晶体管（鳍片FET）结构，包括：硅鳍片，包括沟道区域和在所述沟道区域的每个端部上形成的源极/漏极（S/D）区域，所述沟道区域的整个底表面接触下绝缘体的顶表面，以及所述S/D区域的底表面接触下硅锗（SiGe）层的顶表面的第一部分；外部S/D区域，接触每个所述S/D区域的顶表面和两个侧表面以及所述下SiGe层的顶表面的第二部分；栅极叠层，接触在所述沟道区域的顶表面和两个侧表面之上形成的保形介质，并设置在所述下绝缘体之上且不在所述下SiGe层的所述第一和第二部分之上，所述栅极叠层与所述外部S/D区域通过所述保形介质电绝缘。

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