專利名稱：鰭片式場效應(yīng)晶體管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及鰭片式場效應(yīng)晶體管(FinFET)及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，器件的關(guān)鍵尺寸不斷降低。在此趨勢下，提出了鰭片式半導(dǎo)體器件，諸如鰭片式場效應(yīng)晶體管?，F(xiàn)今，鰭片式半導(dǎo)體器件已被廣泛用在存儲器和邏輯器件領(lǐng)域中。在鰭片式場效應(yīng)晶體管中，鰭片的高度越高，則可以提供越大的溝道寬度。然而隨著鰭片的尺寸(特別是，厚度(或者寬度))的不斷縮減，在器件制造工藝中鰭片會更容易垮塌和被不期望地去除。另外，期望進(jìn)一步提高鰭片式場效應(yīng)晶體管中的載流子遷移率，以便提高該晶體管的性能。因此，存在對解決上述問題的需求。針對此，發(fā)明人提出了新穎的富有創(chuàng)造性的鰭片式場效應(yīng)晶體管及其制造方法，以減輕或消除現(xiàn)有技術(shù)中的一個或更多個問題以及進(jìn)一步提聞晶體管的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于:至少減輕或解決上述問題以提高鰭片式場效應(yīng)晶體管的成品率。本發(fā)明的又一目的在于:提高鰭片式場效應(yīng)晶體管中的載流子遷移率。本發(fā)明提出了在鰭片式場效應(yīng)晶體管中應(yīng)用鍺硅或碳硅以對溝道區(qū)施加應(yīng)力的技術(shù)。在溝道區(qū)中的壓縮應(yīng)力或拉伸應(yīng)力能夠提高空穴或電子的遷移率。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種制造鰭片式場效應(yīng)晶體管的方法，包括:在半導(dǎo)體襯底上形成圖案化的硬掩模；形成偽柵以包覆所述硬掩模的在待形成的溝道區(qū)正上方的部分；利用所述硬掩模和所述偽柵作為掩模，刻蝕所述半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底的暴露的表面上選擇性生長鍺硅或碳硅；去除所述偽柵，從而暴露所述硬掩模的在待形成的溝道區(qū)正上方的部分和在所述偽柵下方的部分半導(dǎo)體襯底；利用所述硬掩模的暴露的所述部分作為掩模，刻蝕暴露的所述部分半導(dǎo)體襯底以形成所述鰭片式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)；以及形成所述鰭片式場效應(yīng)晶體管的柵極結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體襯底是硅襯底或者絕緣體上硅襯底。優(yōu)選地，所述選擇性生長鍺硅或碳硅的步驟包括:選擇性生長鍺硅，其中所述鍺硅中的鍺濃度為10-45mol%。優(yōu)選地，所述選擇性生長鍺硅或碳硅的步驟包括:選擇性生長碳硅，其中所述碳硅中的碳濃度為l_4mol%。優(yōu)選地，所述偽柵包括自下而上依次堆疊的氧化物層、硅氮化物層和硅氧化物層。更優(yōu)選地，所述硬掩模由硅氮化物構(gòu)成，以及所述方法在選擇性生長鍺硅或碳硅之后還包括如下步驟:沉積硅氮化物；刻蝕所述硬掩模和所述硅氮化物，直到僅在所述偽柵的兩個相對的側(cè)面留下部分硅氮化物以作為間隔件；沉積層間電介質(zhì)層，并且回刻所述層間電介質(zhì)層直到所述偽柵的硅氧化物層被去除；沉積非晶硅，并且執(zhí)行平坦化處理以露出所述偽柵的硅氮化物層。更加優(yōu)選的是，形成所述鰭片式場效應(yīng)晶體管的柵極結(jié)構(gòu)的步驟包括:去除所述硬掩模和所述間隔件；沉積高k(介電常數(shù))電介質(zhì)層；沉積金屬柵極；以及執(zhí)行平坦化處理，以使得所述柵極結(jié)構(gòu)與所述層間電介質(zhì)層的頂面平坦。優(yōu)選地，所述方法在選擇性生長鍺硅或碳硅之后并且在去除所述偽柵之前還包括如下步驟:形成層間電介質(zhì)層以僅暴露所述偽柵的頂部。更優(yōu)選地，形成層間電介質(zhì)層以僅暴露所述偽柵的頂部的步驟包括:沉積層間電介質(zhì)層；并且回刻所述層間電介質(zhì)層直到暴露所述偽柵為止。優(yōu)選地，所述方法在選擇性生長鍺硅或碳硅之后并且在去除所述偽柵之前還包括如下步驟:去除所述硬掩模的未被所述偽柵包覆的部分，以及在所述偽柵的兩個相對的側(cè)面形成間隔件；以及形成層間電介質(zhì)層以僅暴露所述偽柵和所述間隔件的頂部。更優(yōu)選地，形成所述鰭片式場效應(yīng)晶體管的柵極結(jié)構(gòu)的步驟包括:去除所述硬掩模和所述間隔件；沉積高k電介質(zhì)層；沉積金屬柵極；以及執(zhí)行平坦化處理，以使得所述柵極結(jié)構(gòu)與所述層間電介質(zhì)層的頂面平坦。更加優(yōu)選的是，所述高k電介質(zhì)層包括鉿氧化物，所述金屬柵極包括鉭氮化物和鎢的疊層。優(yōu)選地，刻蝕所述半導(dǎo)體襯底以形成溝道區(qū)的步驟包括:通過反應(yīng)離子刻蝕來刻蝕所述半導(dǎo)體襯底。優(yōu)選地，選擇性生長鍺硅或碳硅的步驟包括:選擇性外延生長鍺硅或碳硅。優(yōu)選地，所述方法還包括:在選擇性生長鍺硅之后，執(zhí)行氧化操作，以便使鍺硅中的部分硅被氧化。更為優(yōu)選地，所述方法還包括:在執(zhí)行氧化操作之后，去除所述鍺硅的頂面的硅氧化物，并且在所述鍺硅的頂面上形成硅化物。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種鰭片式場效應(yīng)晶體管，包括:沿溝道長度方向延伸的鰭片，所述鰭片由半導(dǎo)體材料構(gòu)成，并且所述鰭片的在溝道長度方向上的中心部分用作所述鰭片式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)，而所述鰭片的在溝道長度方向上的兩端部分分別作為所述鰭片式場效應(yīng)晶體管的源極區(qū)和漏極區(qū)的一部分；至少在所述溝道區(qū)的兩個側(cè)面上形成的柵極結(jié)構(gòu)；以及圍繞所述鰭片的兩端部分的側(cè)面形成的鍺硅或碳硅。優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體材料為硅。優(yōu)選地，所述鍺硅中的鍺濃度為10-45mOl%。優(yōu)選地，所述碳硅中的碳濃度為l_4mol %。優(yōu)選地，所述柵極結(jié)構(gòu)包括高k電介質(zhì)層和金屬柵極的疊層。更加優(yōu)選地，所述高k電介質(zhì)層包括鉿氧化物，所述金屬柵極包括鉭氮化物和鎢的疊層。優(yōu)選地，所述柵極結(jié)構(gòu)還覆蓋所述溝道區(qū)的頂面。優(yōu)選地，所述鍺硅的表面由于其中的部分硅被氧化而具有硅氧化物。優(yōu)選地，所述鰭片式場效應(yīng)晶體管還包括在所述鍺硅的頂面上形成的硅化物。通過以下參照附圖對本發(fā)明的示例性實施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征及其優(yōu)點將會變得更為清楚。


本申請包含附圖。附圖與說明書一起用于說明本發(fā)明的原理。參照附圖，根據(jù)下面的詳細(xì)描述，可以更加清楚地理解本發(fā)明。圖1A-1B是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的鰭片式場效應(yīng)晶體管的制造方法中在半導(dǎo)體襯底上形成圖案化的硬掩模的步驟的示意性俯視圖和截面圖。圖2A-2C是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的鰭片式場效應(yīng)晶體管的制造方法中、在圖1的步驟之后形成偽柵的示意性俯視圖和截面圖。圖3A-3C是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的鰭片式場效應(yīng)晶體管的制造方法中、在圖2的步驟之后刻蝕半導(dǎo)體襯底的步驟的示意性俯視圖和截面圖。圖4A-4C是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的鰭片式場效應(yīng)晶體管的制造方法中、在圖3的步驟之后選擇性生長鍺硅或碳硅的步驟的示意性俯視圖和截面圖。圖5A-5C是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的鰭片式場效應(yīng)晶體管的制造方法中、在圖4的步驟之后可選地執(zhí)行氧化操作以及形成間隔件的步驟的示意性俯視圖和截面圖。圖6A-6C、圖7A-7C以及圖8A-8C是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的鰭片式場效應(yīng)晶體管的制造方法中、在圖5的步驟之后去除偽柵的多個步驟的示意性俯視圖和截面圖。圖9A-9C是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的鰭片式場效應(yīng)晶體管的制造方法中、在去除偽柵之后刻蝕半導(dǎo)體襯底以形成鰭片式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)的步驟的示意性俯視圖和截面圖。圖10A-10C以及圖11A-11C是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的鰭片式場效應(yīng)晶體管的制造方法中、在圖9的步驟之后形成柵極結(jié)構(gòu)的步驟的示意性俯視圖和截面圖。應(yīng)當(dāng)理解，這些附圖僅僅是示例性的，而不是限制本發(fā)明的范圍。在附圖中，各組成部分并未嚴(yán)格按比例或嚴(yán)格按實際形狀示出，其中的某些組成部分(例如，層或部件)可以被相對于其他的一些放大，以便更加清楚地說明本發(fā)明的原理。并且，那些可能導(dǎo)致使得本發(fā)明的要點模糊的細(xì)節(jié)并未在附圖中示出。
具體實施例方式下面將參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的各種示例性實施例。應(yīng)注意到:除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。另外，相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步討論。以下對示例性實施例的描述僅僅是說明性的，決不作為對本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制。本領(lǐng)域中公知的技術(shù)可以被應(yīng)用于沒有特別示出或描述的部分。在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它示例可以具有不同的值。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的鰭片式場效應(yīng)晶體管的制造方法中在半導(dǎo)體襯底上形成圖案化的硬掩模的步驟，其中圖1A為俯視圖，圖1B為沿圖1A中的線A-A截取的截面圖。
在根據(jù)本發(fā)明實施例的鰭片式場效應(yīng)晶體管的制造方法中，首先，在半導(dǎo)體襯底上形成圖案化的硬掩模。在圖1A和圖1B所示出的示例中，該半導(dǎo)體襯底為絕緣體上硅(SOI)襯底，即，附圖標(biāo)記101表示絕緣體層，而附圖標(biāo)記102表示硅層。應(yīng)當(dāng)理解，盡管在該示例中采用了 SOI襯底，然而本發(fā)明也可以適用于其它半導(dǎo)體襯底，諸如單晶硅襯底。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，在采用單晶硅襯底的情況下，該半導(dǎo)體襯底也可以不具有硅層102下的絕緣體層101?？梢圆捎帽绢I(lǐng)域已知的各種方法來形成圖案化的硬掩模。在一種具體實施方案中，可以通過沉積硬掩模層并且然后利用光刻形成的掩?？涛g該硬掩模層，來形成圖案化的硬掩模103。硬掩模103可以由硅氮化物構(gòu)成，然而不限于此。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)需要或者不同的應(yīng)用場合而選擇適當(dāng)?shù)挠惭谀２牧?。在圖1A中示出了兩個條狀的硬掩模103圖案，其對應(yīng)于待形成的兩個鰭片式場效應(yīng)晶體管。應(yīng)當(dāng)理解，這兩個條狀的硬掩模103圖案僅僅是示例性的，本發(fā)明不限于此，而是可以適用于一個條狀的硬掩模103圖案或者多于兩個的條狀的硬掩模103圖案。也就是說，本發(fā)明可以適用于同時制造一個或更多個鰭片式場效應(yīng)晶體管。另外，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，本發(fā)明的硬掩模的圖案也不僅限于圖1A中所示出的形狀和排列，而是可以根據(jù)鰭片式場效應(yīng)晶體管的設(shè)計和布置而變化。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的鰭片式場效應(yīng)晶體管的制造方法中、在圖1的步驟之后形成偽柵的步驟，其中圖2A為俯視圖，圖2B為沿圖2A中的線A-A截取的截面圖，圖2C為沿圖2A中的線B-B截取的截面圖。如圖2所示，形成偽柵104以包覆硬掩模103的在待形成的溝道區(qū)正上方的部分。在圖2示出的示例中，偽柵104包括自下而上依次堆疊的氧化物層、硅氮化物層和硅氧化物層。偽柵104中的該氧化物層可以是硅氧化物層。在其它實施例中，偽柵104可以是多晶硅或者氧化物。在一種具體實施方案中，可以通過沉積偽柵材料并且然后使該偽柵材料圖案化來形成偽柵104，其中偽柵104的圖案為與硬掩模103的延伸長度方向垂直地延伸的條帶，且包覆硬掩模103的在待形成的溝道區(qū)正上方的部分。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的鰭片式場效應(yīng)晶體管的制造方法中、在圖2的步驟之后刻蝕半導(dǎo)體襯底的步驟，其中圖3A為俯視圖，圖3B為沿圖3A中的線A-A截取的截面圖，圖3C為沿圖3A中的線B-B截取的截面圖。如圖3所示，利用硬掩模103和偽柵104作為掩模，刻蝕半導(dǎo)體襯底(在圖3中為硅層102)?？梢钥闯觯诳涛g之后，僅僅留下了被硬掩模103和偽柵104遮擋的硅層102的部分?？梢岳弥T如反應(yīng)離子刻蝕(RIE)等的刻蝕方法來刻蝕半導(dǎo)體襯底。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的鰭片式場效應(yīng)晶體管的制造方法中、在圖3的步驟之后選擇性生長鍺硅或碳硅的步驟，其中圖4A為俯視圖，圖4B為沿圖4A中的線A-A截取的截面圖，圖4C為沿圖4A中的線B-B截取的截面圖。如圖4所示，在刻蝕半導(dǎo)體襯底之后，在該半導(dǎo)體襯底的暴露的表面上選擇性生長鍺硅(SiGe)或碳硅(SiC)。在如圖4所示的半導(dǎo)體襯底為SOI襯底的情況下，在Si層102的暴露的表面(在該示例中為側(cè)面)上選擇性生長SiGe或SiC?？梢岳眠x擇性外延工藝來實現(xiàn)上述選擇性生長。可以僅選擇性生長SiGe或者僅選擇性生長SiC，或者可以根據(jù)需要在不同的位置選擇性生長SiGe或SiC。所生長的鍺硅中的鍺濃度可以為10-45mOl%。所生長的碳硅中的碳濃度可以為l-4m0l%。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的鰭片式場效應(yīng)晶體管的制造方法中、在圖4的步驟之后執(zhí)行氧化操作以及形成間隔件的步驟，其中圖5A為俯視圖，圖5B為沿圖5A中的線A-A截取的截面圖，圖5C為沿圖5A中的線B-B截取的截面圖。如圖5所示，可選地，可以在選擇性生長SiGe之后，對其執(zhí)行氧化操作，以便使SiGe中的部分硅被氧化。在一個示例性實施例中，可以使SiGe的暴露的表面處的部分硅氧化，從而在SiGe的表面處具有硅氧化物。該氧化操作可以引入拉伸應(yīng)力。在硬掩模103由硅氮化物構(gòu)成的一個示例性實施例中，可以利用如下操作來在偽柵104的兩個側(cè)面形成間隔件107:沉積硅氮化物；刻蝕硬掩模103和所沉積的硅氮化物，直到僅在偽柵104的兩個相對的側(cè)面留下部分硅氮化物以作為間隔件107。在另一個實施例中，可以先去除硬掩模103的未被偽柵104包覆的部分，然后在偽柵104的兩個相對的側(cè)面形成間隔件107，如圖5所示。在對SiGe執(zhí)行了氧化操作的情況下，在形成間隔件107之后，可選地，可以去除SiGe的頂面的硅氧化物，并且在SiGe的頂面上形成硅化物(附圖中未示出)。圖6-8示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的鰭片式場效應(yīng)晶體管的制造方法中、在圖5的步驟之后去除偽柵的多個示例性步驟，其中圖6A、7A和8A為俯視圖，圖6B、7B和8B為沿圖中的線A-A截取的截面圖，圖6C、7C和8C為沿圖中的線B-B截取的截面圖。在選擇性生長鍺硅或碳硅之后，可以去除偽柵104，從而暴露硬掩模103的在待形成的溝道區(qū)正上方的部分和在偽柵104下方的部分半導(dǎo)體襯底。在圖6-8所示出的示例中，可以采用如下步驟來去除偽柵104:沉積層間電介質(zhì)層108，并且回刻該層間電介質(zhì)層108直到偽柵104的硅氧化物層被去除(如圖6所示)；沉積非晶硅109，并且執(zhí)行平坦化處理以露出偽柵104的硅氮化物層(如圖7所示)；以及去除偽柵104的硅氮化物層和氧化物層(如圖8所示)?？梢岳没瘜W(xué)機械拋光等工藝來執(zhí)行平坦化處理。另外，應(yīng)該理解，可以利用諸如化學(xué)氣相沉積等工藝來進(jìn)行沉積操作。應(yīng)該理解，在本發(fā)明的制造方法中，去除偽柵的方法并不僅限于上述圖6-8所示出的步驟。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，可以采用各種方法來去除偽柵。例如可以形成層間電介質(zhì)層以僅暴露偽柵的頂部，然后去除整個偽柵。優(yōu)選地，可以沉積層間電介質(zhì)層，并且然后回刻該層間電介質(zhì)層直到暴露偽柵為止，最后去除偽柵。圖9示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的鰭片式場效應(yīng)晶體管的制造方法中、在去除偽柵之后刻蝕半導(dǎo)體襯底以形成鰭片式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)的步驟，其中圖9A為俯視圖，圖9B為沿圖9A中的線A-A截取的截面圖，圖9C為沿圖9A中的線B-B截取的截面圖。在去除偽柵104之后，利用硬掩模的暴露的部分作為掩模，刻蝕半導(dǎo)體襯底的暴露的部分以形成鰭片式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)?？梢岳肦IE來刻蝕該半導(dǎo)體襯底。在圖9所示出的示例中，利用暴露的硬掩模103作為掩模，刻蝕如圖8A所示的暴露的Si層102，從而留下被硬掩模103遮擋住的Si層部分作為鰭片式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)。注意，在刻蝕Si層102的同時，非晶硅層109也被刻蝕掉。至此，如圖9所示，形成了與硬掩模103的圖案相同的由半導(dǎo)體材料構(gòu)成的鰭片。所述鰭片沿溝道長度方向(即圖9A和圖9B中的左右方向)延伸，并且所述鰭片的在溝道長度方向上的中心部分用作該鰭片式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)，而所述鰭片的在溝道長度方向上的兩端部分分別作為該鰭片式場效應(yīng)晶體管的源極區(qū)和漏極區(qū)的一部分。圍繞所述鰭片的兩端部分的側(cè)面形成有鍺硅或碳硅。圖10以及圖11示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的鰭片式場效應(yīng)晶體管的制造方法中、在圖9的步驟之后形成柵極結(jié)構(gòu)的步驟，其中圖1OA和圖1lA為俯視圖，圖1OB和圖1lB為沿圖中的線A-A截取的截面圖，圖1OC和圖1lC為沿圖中的線B-B截取的截面圖。在形成溝道區(qū)之后，形成鰭片式場效應(yīng)晶體管的柵極結(jié)構(gòu)。在圖10以及圖11所示出的示例中，該柵極結(jié)構(gòu)包括高k電介質(zhì)層110和金屬柵極111的疊層。形成鰭片式場效應(yīng)晶體管的柵極結(jié)構(gòu)的步驟可以包括:去除硬掩模103和間隔件107 (如圖10所示)；沉積高k電介質(zhì)層110 ;沉積金屬柵極111 ;以及執(zhí)行平坦化處理，以使得所述柵極結(jié)構(gòu)與層間電介質(zhì)層108的頂面平坦(如圖11所示)?？梢岳没瘜W(xué)機械拋光來執(zhí)行平坦化處理。在本發(fā)明的一種實施例中，高k電介質(zhì)層110可以包括鉿氧化物，金屬柵極111可以包括鉭氮化物和鎢的疊層。應(yīng)該理解，根據(jù)本發(fā)明的柵極結(jié)構(gòu)決不僅限于上述的高k電介質(zhì)層110和金屬柵極111的疊層。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)需要或者不同的應(yīng)用場合而選擇適當(dāng)?shù)臇艠O結(jié)構(gòu)。如圖11所示，最終形成的柵極結(jié)構(gòu)覆蓋溝道區(qū)的三個面，即兩個側(cè)面和頂面。然而，本發(fā)明并不限于此。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，可以僅在溝道區(qū)的兩個側(cè)面上形成柵極結(jié)構(gòu)。盡管附圖中示出了根據(jù)本發(fā)明某些特定實施例的鰭片式場效應(yīng)晶體管的制造方法的步驟，然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明也提供了一種鰭片式場效應(yīng)晶體管，其包括:沿溝道長度方向延伸的鰭片，所述鰭片由半導(dǎo)體材料構(gòu)成，并且所述鰭片的在溝道長度方向上的中心部分用作所述鰭片式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)，而所述鰭片的在溝道長度方向上的兩端部分分別作為所述鰭片式場效應(yīng)晶體管的源極區(qū)和漏極區(qū)的一部分；至少在所述溝道區(qū)的兩個側(cè)面上形成的柵極結(jié)構(gòu)；以及圍繞所述鰭片的兩端部分的側(cè)面形成的鍺硅或碳硅。優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體材料為硅。優(yōu)選地，所述柵極結(jié)構(gòu)包括高k電介質(zhì)層和金屬柵極的疊層。更加優(yōu)選地，所述高k電介質(zhì)層包括鉿氧化物，所述金屬柵極包括鉭氮化物和鎢的疊層。優(yōu)選地，所述柵極結(jié)構(gòu)還覆蓋所述溝道區(qū)的頂面。優(yōu)選地，所述鍺硅的表面由于其中的部分硅被氧化而具有硅氧化物。優(yōu)選地，所述鍺硅的頂面上形成有硅化物。根據(jù)本發(fā)明，由于在鰭片式場效應(yīng)晶體管的源極和漏極區(qū)中引入了鍺硅或碳硅，因此提高了鰭片式場效應(yīng)晶體管中的載流子遷移率，并且通過本發(fā)明的制造方法可以提高鰭片式場效應(yīng)晶體管的成品率，且降低了成本。至此，已經(jīng)詳細(xì)描述了根據(jù)本發(fā)明的用于制造半導(dǎo)體器件的方法。為了避免遮蔽本發(fā)明的構(gòu)思，沒有描述本領(lǐng)域所公知的一些細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上面的描述，完全可以明白如何實施這里公開的技術(shù)方案。雖然已經(jīng)通過示例性實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上示例性實施例僅是為了進(jìn)行說明，而不是為了限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，對以上實施例進(jìn)行修改。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種制造鰭片式場效應(yīng)晶體管(FinFET)的方法，包括: 在半導(dǎo)體襯底上形成圖案化的硬掩模； 形成偽柵以包覆所述硬掩模的在待形成的溝道區(qū)正上方的部分； 利用所述硬掩模和所述偽柵作為掩模，刻蝕所述半導(dǎo)體襯底； 在所述半導(dǎo)體襯底的暴露的表面上選擇性生長鍺硅或碳硅； 去除所述偽柵，從而暴露所述硬掩模的在待形成的溝道區(qū)正上方的部分和在所述偽柵下方的部分半導(dǎo)體襯底； 利用所述硬掩模的暴露的所述部分作為掩模，刻蝕暴露的所述部分半導(dǎo)體襯底以形成所述鰭片式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)；以及 形成所述鰭片式場效應(yīng)晶體管的柵極結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述半導(dǎo)體襯底是硅襯底或者絕緣體上硅襯底。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述選擇性生長鍺硅或碳硅的步驟包括:選擇性生長鍺硅，其中所述鍺硅中的鍺濃度為10-45mol%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述選擇性生長鍺硅或碳硅的步驟包括:選擇性生長碳娃，其中所述碳娃中的碳濃度為1-Arnold。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述偽柵包括自下而上依次堆疊的氧化物層、硅氮化物層和硅氧化物層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述 的方法，其中所述硬掩模由硅氮化物構(gòu)成，以及所述方法在選擇性生長鍺硅或碳硅之后還包括如下步驟: 沉積硅氮化物； 刻蝕所述硬掩模和所述硅氮化物，直到僅在所述偽柵的兩個相對的側(cè)面留下部分硅氮化物以作為間隔件； 沉積層間電介質(zhì)層，并且回刻所述層間電介質(zhì)層直到所述偽柵的硅氧化物層被去除； 沉積非晶硅，并且執(zhí)行平坦化處理以露出所述偽柵的硅氮化物層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中形成所述鰭片式場效應(yīng)晶體管的柵極結(jié)構(gòu)的步驟包括: 去除所述硬掩模和所述間隔件； 沉積高k電介質(zhì)層； 沉積金屬柵極；以及 執(zhí)行平坦化處理，以使得所述柵極結(jié)構(gòu)與所述層間電介質(zhì)層的頂面平坦。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法在選擇性生長鍺硅或碳硅之后并且在去除所述偽柵之前還包括: 形成層間電介質(zhì)層以僅暴露所述偽柵的頂部。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中形成層間電介質(zhì)層以僅暴露所述偽柵的頂部的步驟包括: 沉積層間電介質(zhì)層；并且 回刻所述層間電介質(zhì)層直到暴露所述偽柵為止。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法在選擇性生長鍺硅或碳硅之后并且在去除所述偽柵之前還包括:去除所述硬掩模的未被所述偽柵包覆的部分，以及在所述偽柵的兩個相對的側(cè)面形成間隔件；以及 形成層間電介質(zhì)層以僅暴露所述偽柵和所述間隔件的頂部。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中形成所述鰭片式場效應(yīng)晶體管的柵極結(jié)構(gòu)的步驟包括: 去除所述硬掩模和所述間隔件； 沉積高k電介質(zhì)層； 沉積金屬柵極；以及 執(zhí)行平坦化處理，以使得所述柵極結(jié)構(gòu)與所述層間電介質(zhì)層的頂面平坦。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述高k電介質(zhì)層包括鉿氧化物，所述金屬柵極包括鉭氮化物和鎢的疊層。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中刻蝕所述半導(dǎo)體襯底以形成溝道區(qū)的步驟包括:通過反應(yīng)離子刻蝕來刻蝕所述半導(dǎo)體襯底。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中選擇性生長鍺硅或碳硅的步驟包括:選擇性外延生長鍺硅或碳硅。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 在選擇性生長鍺硅之后，執(zhí)行氧化操作，以便使鍺硅中的部分硅被氧化為硅氧化物。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述`的方法，還包括: 在執(zhí)行氧化操作之后，去除所述鍺硅的頂面的硅氧化物，并且在所述鍺硅的頂面上形成硅化物。
17.—種鰭片式場效應(yīng)晶體管(FinFET)，包括: 沿溝道長度方向延伸的鰭片，所述鰭片由半導(dǎo)體材料構(gòu)成，并且所述鰭片的在溝道長度方向上的中心部分用作所述鰭片式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)，而所述鰭片的在溝道長度方向上的兩端部分分別作為所述鰭片式場效應(yīng)晶體管的源極區(qū)和漏極區(qū)的一部分； 至少在所述溝道區(qū)的兩個側(cè)面上形成的柵極結(jié)構(gòu)；以及 圍繞所述鰭片的兩端部分的側(cè)面形成的鍺硅或碳硅。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的鰭片式場效應(yīng)晶體管，其中所述半導(dǎo)體材料為硅。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的鰭片式場效應(yīng)晶體管，其中所述鍺硅中的鍺濃度為10_45mol%o
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的鰭片式場效應(yīng)晶體管，其中所述碳硅中的碳濃度為l-4mol%o
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的鰭片式場效應(yīng)晶體管，其中所述柵極結(jié)構(gòu)包括高k電介質(zhì)層和金屬柵極的疊層。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的鰭片式場效應(yīng)晶體管，其中所述高k電介質(zhì)層包括鉿氧化物，所述金屬柵極包括鉭氮化物和鎢的疊層。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的鰭片式場效應(yīng)晶體管，其中所述柵極結(jié)構(gòu)還覆蓋所述溝道區(qū)的頂面。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的鰭片式場效應(yīng)晶體管，其中，所述鍺硅的表面由于其中的部分硅被氧化而具有硅氧化物。
25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的鰭片式場效應(yīng)晶體管，還包括:在所述鍺硅的頂面上形成的硅化物 。
全文摘要
本發(fā)明涉及鰭片式場效應(yīng)晶體管(FinFET)及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明的制造FinFET的方法包括在半導(dǎo)體襯底上形成圖案化的硬掩模；形成偽柵以包覆該硬掩模的在待形成的溝道區(qū)正上方的部分；利用該硬掩模和該偽柵作為掩模，刻蝕半導(dǎo)體襯底；在半導(dǎo)體襯底的暴露的表面上選擇性生長鍺硅或碳硅；去除偽柵，從而暴露硬掩模的在待形成的溝道區(qū)正上方的部分和在偽柵下方的部分半導(dǎo)體襯底；利用硬掩模的暴露的所述部分作為掩模，刻蝕暴露的所述部分半導(dǎo)體襯底以形成FinFET的溝道區(qū)；以及形成該FinFET的柵極結(jié)構(gòu)。利用本發(fā)明的FinFET及其制造方法，可以提高FinFET中的載流子遷移率，并且提高FinFET的成品率。
文檔編號H01L29/10GK103187290SQ20111045824
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者三重野文健 申請人:中芯國際集成電路制造(北京)有限公司