本揭露大體上關(guān)于集成電路的制作,而且,更尤指各種形成用于鰭式場(chǎng)效晶體管半導(dǎo)體裝置的鰭片的方法以及其半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù):
在諸如微處理器、儲(chǔ)存裝置及類似者等現(xiàn)代集成電路中,是在有限的芯片面積上提供非常大量的電路元件,特別是晶體管。晶體管有各種形狀及形式,例如平面型晶體管、鰭式場(chǎng)效晶體管、納米線裝置等。此等晶體管一般是NMOS(NFET)或PMOS(PFET)型裝置,其中“N”及“P”名稱是基于產(chǎn)生裝置的源極/漏極區(qū)所用的摻質(zhì)類型。所謂的CMOS(互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體)技術(shù)或產(chǎn)品是指使用NMOS及PMOS晶體管裝置所制造的集成電路產(chǎn)品。不論晶體管裝置是何種實(shí)體組構(gòu),各裝置皆包含漏極與源極區(qū)、以及置于源極/漏極區(qū)上面及之間的柵極電極結(jié)構(gòu)。對(duì)柵極電極施加適度控制電壓時(shí),漏極區(qū)與源極區(qū)之間便形成導(dǎo)電通道區(qū)。
圖1是例示性先前技術(shù)集成電路產(chǎn)品100的透視圖,此集成電路產(chǎn)品是在半導(dǎo)體襯底105上面形成。在這項(xiàng)實(shí)施例中,產(chǎn)品100包括五個(gè)例示性鰭片110、115、共用柵極結(jié)構(gòu)120、側(cè)壁間隔物125及柵極蓋體130。產(chǎn)品100以共用柵極結(jié)構(gòu)實(shí)施兩個(gè)不同的鰭式場(chǎng)效晶體管裝置(N型及P型)。柵極結(jié)構(gòu)120一般包含一層絕緣材料(未分別表示),例如一層高k絕緣材料或二氧化硅,以及一或多個(gè)導(dǎo)電材料層(例如:金屬及/或多晶硅),此一或多個(gè)導(dǎo)電材料層作用為產(chǎn)品100上的晶體管的柵極電極。鰭片110、115具有三維組構(gòu)。鰭片110、115中被柵極結(jié)構(gòu)120所包覆的部分界定產(chǎn)品100上的鰭式場(chǎng)效晶體管的通道區(qū)。隔離結(jié)構(gòu)135是在鰭片110、115之間形成。鰭片110與第一類型(例如:N型)的晶體管裝置相關(guān)聯(lián),而鰭片115與互補(bǔ)類型(例如:P型)的晶體管裝置相關(guān)聯(lián)。柵極結(jié)構(gòu)120是由N型及P型晶體管共用,這是一種諸如靜態(tài)隨機(jī)存取記憶體(SRAM)胞元的常見(jiàn)記憶體產(chǎn)品組構(gòu)。
一般而言,鰭片初始是在跨布襯底的規(guī)則性陣列中形成。若要界定不同晶體管裝置,可調(diào)整鰭片的長(zhǎng)度,并且可移除一些鰭片或鰭片的部分。舉例而言,鰭片切割或“FC切割”程序涉及切割或移除鰭片位在FC切割掩膜中所界定的開口下方的部分。FC切割掩膜中的開口的長(zhǎng)軸一般是朝與鰭片寬度平行的方向,也就是說(shuō),鰭片在FC切割程序期間遭受橫切。與FC切割程序相比,鰭片也在所謂的主動(dòng)區(qū)切割程序或“RX切割”程序中遭到切割。在RX切割程序中,鰭片待留下的部分是通過(guò)RX切割掩膜來(lái)保護(hù)或包覆。因此,在RX切割程序中,鰭片未受RX切割掩膜保護(hù)的部分遭到移除。舉例而言,在RX切割程序期間,(未受RX切割掩膜包覆的)鰭節(jié)(fin segment)中有一或多個(gè)可予以移除(例如,介于鰭片110與鰭片115之間的區(qū)域中可移除一或多個(gè)鰭片),這些鰭節(jié)是置于(由RX切割掩膜所包覆的)其它平行而置的鰭節(jié)之間。
在RX切割程序中,待移除鰭片部分上面的介電材料遭到移除而僅曝露待移除的下面鰭片部分的上表面。后續(xù)的等向性蝕刻程序移除經(jīng)曝露的鰭片部分。等向性蝕刻程序是在鰭片間距小的情況下,用于避免與非等向性蝕刻程序相關(guān)聯(lián)的對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題。若要使用的是非等向性蝕刻,則對(duì)準(zhǔn)誤差可能導(dǎo)致留下不希望的鰭片部分或破壞其余鰭片。由于等向性蝕刻期間鰭片僅曝露頂端表面,所以蝕刻前端大致是從鰭片的經(jīng)曝露頂端朝襯底垂直向下移動(dòng)。
圖2A至2C是裝置200的截面圖,其展示襯底210上面所界定的多個(gè)鰭片205。鰭片205可使用各種材料來(lái)界定,例如:硅、諸如硅鍺等硅的合金、或其它半導(dǎo)電性材料。在圖2A至2C中,截面是順著與鰭片205的長(zhǎng)軸垂直的方向取得(也就是說(shuō),順著裝置200的柵極寬度方向)。氧化物覆蓋層215及氮化物覆蓋層220(先前當(dāng)作硬罩層用于圖案化襯底210中的鰭片205)呈現(xiàn)于某些鰭片205的上面。襯墊225、230可在鰭片205上面形成。介電層235可在鰭片205之間形成。
如圖2A所示,覆蓋層215、220及介電層235的一部分是選擇性地從待于RX切割程序期間移除的鰭片205上面移除。覆蓋層215、220維持置于待保留的鰭片205上面。
圖2B繪示進(jìn)行等向性蝕刻程序以移除不再被覆蓋層215、220所包覆的鰭片205,從而界定騰空區(qū)中的凹口240之后的裝置200。
圖2C繪示進(jìn)行沉積程序以在鰭片205上面形成介電層245之后的裝置200。在一些情況下,介電層245未完全填充凹口240,借以界定氣隙250。在后續(xù)程序步驟期間,使介電層235、245凹陷以界定介于剩余鰭片205之間的隔離結(jié)構(gòu),并且曝露鰭片205的側(cè)壁。進(jìn)行此凹陷之后,氣隙250因?yàn)榕c鰭片205實(shí)質(zhì)同一高度而敞開。氣隙250代表結(jié)構(gòu)中不理想的溝槽,此等溝槽可能在后續(xù)處理期間導(dǎo)致產(chǎn)生諸如短路等顯著缺陷。
本揭露是針對(duì)可避免、或至少降低以上所指出問(wèn)題中一或多個(gè)的影響的各種方法及產(chǎn)生的裝置。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
以下介紹本發(fā)明的簡(jiǎn)化概要,以便對(duì)本發(fā)明的一些方面有基本的了解。本概要并非本發(fā)明的詳盡概述。用意不在于鑒別本發(fā)明的重要或關(guān)鍵要素,或敘述本發(fā)明的范疇。目的僅在于以簡(jiǎn)化形式介紹一些概念,作為下文更詳細(xì)說(shuō)明的引言。
大體上,本揭露是針對(duì)各種形成用于鰭式場(chǎng)效晶體管半導(dǎo)體裝置的鰭片的方法以及其半導(dǎo)體裝置。一種方法,包括(但不限于)在襯底上面形成多個(gè)鰭片,在多個(gè)鰭片上面及之間形成至少一個(gè)介電材料,以及在介電材料上面形成掩膜層。掩膜層中界定有開口。進(jìn)行至少一個(gè)蝕刻程序以移除至少一個(gè)介電材料中被開口所曝露的一部分,以便曝露多個(gè)鰭片中至少一個(gè)鰭片的頂端表面部分及側(cè)壁表面部分。至少一個(gè)介電材料留在襯底上面與至少一個(gè)鰭片相鄰。進(jìn)行蝕刻程序以移除至少一個(gè)鰭片。
本文中揭示的另一例示性方法,包括(但不限于)在襯底上面形成多個(gè)鰭片。各鰭片在頂端表面上形成有覆蓋層。在多個(gè)鰭片及覆蓋層上面形成襯墊層。在襯墊層上面形成第一介電層。平坦化第一介電層以曝露覆蓋層的頂端表面。在第一介電層上面形成掩膜層。掩膜層中界定有開口,該開口曝露多個(gè)鰭片中至少一個(gè)鰭片。移除開口所曝露的覆蓋層、襯墊層及第一介電層的一部分,以便曝露至少一個(gè)鰭片的頂端與側(cè)壁表面部分。第一介電材料留在襯底上面與至少一個(gè)鰭片相鄰。進(jìn)行蝕刻程序以移除通過(guò)移除覆蓋層、襯墊層及第一介電層的部分所曝露的至少一個(gè)鰭片。凹口是通過(guò)移除至少一個(gè)鰭片來(lái)界定。在至少一個(gè)鰭片上面形成第二介電層以至少部分填充凹口。
附圖說(shuō)明
本揭露可搭配附圖參照以下說(shuō)明來(lái)了解,其中相同的參考元件符號(hào)表示相似的元件,并且其中:
圖1是先前技術(shù)半導(dǎo)體產(chǎn)品的一項(xiàng)例示性具體實(shí)施例的平面圖;
圖2A至2C繪示先前技術(shù)RX切割程序所造成的氣隙的形成過(guò)程;以及
圖3A至3I繪示一種經(jīng)揭示用于形成半導(dǎo)體產(chǎn)品的例示性方法以及其半導(dǎo)體裝置。
盡管本文中揭示的專利標(biāo)的容許各種修改及替代形式,但其特定具體實(shí)施例仍已在圖式中舉例展示,并且于本文中詳述。然而,應(yīng)了解的是,本文中特定具體實(shí)施例的說(shuō)明用意不在于將本發(fā)明限制于所揭示的特定形式,相反地,如隨附權(quán)利要求書所界定,用意在于涵蓋落于本發(fā)明的精神及范疇內(nèi)的所有修改、均等例、及替代方案。
符號(hào)說(shuō)明
100 集成電路產(chǎn)品 105 半導(dǎo)體襯底
110、115、205、305 鰭片
120 柵極結(jié)構(gòu) 125 側(cè)壁間隔物
130 柵極蓋體 135 隔離結(jié)構(gòu)
200 裝置 210 襯底
215 氧化物覆蓋層 220 氮化物覆蓋層
225、230 襯墊 235、245、335 介電層
240、352 凹口 250 氣隙
300 產(chǎn)品 305S 側(cè)壁
310 半導(dǎo)體襯底 315、320 覆蓋層
325、330 襯墊層 340 硬掩膜層
345 開口 350 溝槽
355 介電層 360 氣隙
365 側(cè)壁。
具體實(shí)施方式
下面說(shuō)明本發(fā)明的各項(xiàng)例示性具體實(shí)施例。為求清楚,實(shí)際實(shí)作方面不是所有特征都有在本說(shuō)明書中說(shuō)明。當(dāng)然,將會(huì)領(lǐng)會(huì)旳是,在開發(fā)任何此實(shí)際具體實(shí)施例時(shí),必須做出許多實(shí)作方面特定決策才能達(dá)到開發(fā)者的特定目的,例如符合系統(tǒng)有關(guān)及業(yè)務(wù)有關(guān)的限制條件,這些限制條件會(huì)隨實(shí)作方面不同而變。此外,將會(huì)領(lǐng)會(huì)的是,此一開發(fā)努力可能復(fù)雜且耗時(shí),雖然如此,仍會(huì)是具有本揭露的效益的本領(lǐng)域技術(shù)人員的例行工作。
本專利標(biāo)的現(xiàn)將參照附圖來(lái)說(shuō)明。各種結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)及裝置在圖式中只是為了闡釋而繪示,為的是不要因本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的細(xì)節(jié)而混淆本揭露。雖然如此,仍將附圖包括進(jìn)來(lái)以說(shuō)明并闡釋本揭露的說(shuō)明性實(shí)施例。本文中使用的字組及詞組應(yīng)了解并詮釋為與本領(lǐng)域技術(shù)人員了解的字組及詞組具有一致的意義。與本領(lǐng)域技術(shù)人員了解的通常及慣用意義不同的詞匯或詞組(即定義)的特殊定義,用意不在于通過(guò)本文詞匯或詞組的一致性用法提供暗示。就一詞匯或詞組用意在于具有特殊意義的方面來(lái)說(shuō),即有別于本領(lǐng)域技術(shù)人員了解的意義,此一特殊定義將會(huì)按照為此詞匯或詞組直接且明確提供此特殊定義的定義方式,在本說(shuō)明書中明確提出。
本揭露大致關(guān)于各種形成用于鰭式場(chǎng)效晶體管半導(dǎo)體裝置的鰭片的方法以及其半導(dǎo)體裝置。此外,如完整閱讀本申請(qǐng)案時(shí),對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員便將會(huì)輕易顯而易見(jiàn)的是,本方法適用于各種裝置,包括但不限于邏輯裝置、記憶體裝置等,而本文中揭示的方法可用于形成N型或P型半導(dǎo)體裝置。本文中揭示的方法及裝置可運(yùn)用于制造使用例如NMOS、PMOS、CMOS等各種技術(shù)的產(chǎn)品,并且其可運(yùn)用于制造例如記憶體裝置、邏輯裝置、ASIC等各種不同裝置。如本領(lǐng)域技術(shù)人員在完整閱讀本申請(qǐng)案后將會(huì)領(lǐng)會(huì)的是,本文中揭示的發(fā)明可運(yùn)用于形成使用諸如鰭式場(chǎng)效晶體管等各種所謂3D裝置的集成電路產(chǎn)品。
本文中揭示的發(fā)明不應(yīng)視為受限于本文中所繪示及所述的例示性實(shí)施例?,F(xiàn)將參照附圖更詳細(xì)說(shuō)明本文中揭示的方法及裝置的各項(xiàng)例示性具體實(shí)施例。
圖3A至3I繪示一種經(jīng)揭示用于形成鰭式場(chǎng)效晶體管半導(dǎo)體裝置的例示性方法以及其半導(dǎo)體裝置。例示性產(chǎn)品300包括多個(gè)在半導(dǎo)體襯底310中形成的鰭片305。襯底310可具有各種組構(gòu),例如:所示的主體硅組構(gòu)。襯底310也可具有包括主體硅層、埋置型絕緣層及主動(dòng)層的絕緣體上覆硅(SOI)組構(gòu),其中,半導(dǎo)體裝置是在主動(dòng)層中及主動(dòng)層上面形成。襯底310可由硅或硅鍺所構(gòu)成,或可由硅除外的材料(諸如鍺等)所制成。因此,“襯底”或“半導(dǎo)體襯底”等詞應(yīng)理解成涵蓋所有半導(dǎo)電性材料及所有形式的此類材料。襯底310可具有不同層。
圖3A繪示在已進(jìn)行數(shù)個(gè)程序操作的制作點(diǎn)的產(chǎn)品300。首先,使用覆蓋層315、320(例如:分別為二氧化硅及氮化硅)當(dāng)作圖案化蝕刻掩膜來(lái)形成多個(gè)鰭片305。大體上,鰭片305界定用于形成諸如鰭式場(chǎng)效晶體管等裝置的主動(dòng)區(qū)。其次,襯墊層325、300(例如:分別為二氧化硅及氮化硅)是在鰭片305上面形成。雖然圖示是具有兩個(gè)部分325、330的襯墊,但在一些具體實(shí)施例中,可在襯墊中使用更多或更少層。本文中揭示的例示性產(chǎn)品300是繪示成包含五個(gè)例示性鰭片305。然而,如本領(lǐng)域技術(shù)人員在完整閱讀本申請(qǐng)案之后將會(huì)了解的是,本文中揭示的方法及裝置可在制造具有任意鰭片數(shù)目的裝置時(shí)運(yùn)用。介電層355(例如:二氧化硅、低k介電材料、可流動(dòng)氧化物等)是接著在鰭片305之間形成以作用為隔離結(jié)構(gòu)。
圖3B繪示進(jìn)行平坦化程序以移除介電層335及襯墊層325、330等曝露覆蓋層320的部分之后的產(chǎn)品300。
圖3C繪示進(jìn)行多個(gè)程序以在介電層335上面沉積并圖案化硬掩膜層340之后的產(chǎn)品300。硬掩膜層340具有開口345。在例示性具體實(shí)施例中,硬掩膜層340是使用包括有機(jī)平坦化(OPL)層、抗反射涂布(ARC)層及光阻層的光微影堆迭所形成。ARC層是在OPL層上面形成,而光阻是在ARC層上面形成。光阻層是使用光罩(reticle)曝露于輻射并經(jīng)顯影以產(chǎn)生圖案。光阻圖案是轉(zhuǎn)移到ARC及OPL層,而光阻及ARC層是遭到移除。因此,在一些具體實(shí)施例中,硬掩膜層340可以是剩余的OPL層。一般而言,開口345是基于鰭片305中待移除的邊緣來(lái)調(diào)整尺寸,而不是襯墊層330的邊緣。這為覆蓋誤差提供裕度,下面有更詳細(xì)的描述。
圖3D繪示進(jìn)行蝕刻程序(例如:非等向性反應(yīng)性離子蝕刻)以移除開口345所曝露的覆蓋層315、320、襯墊層325、330及介電材料335以界定具有底端表面的溝槽350之后的產(chǎn)品300,此底端表面曝露鰭片305中待隨后移除的頂端表面。
圖3E繪示進(jìn)行蝕刻程序(例如:非等向性反應(yīng)性離子蝕刻)以對(duì)于鰭片305及襯墊325與330的材料選擇性地蝕刻的開口345所曝露的介電材料355之后的產(chǎn)品300。
圖3F繪示進(jìn)行一或多個(gè)蝕刻程序(例如:等向性蝕刻)以選擇性地移除襯墊325、330中被開口345所曝露的部分,從而曝露經(jīng)曝露的鰭片305的側(cè)壁305S并用以移除掩膜層340之后的產(chǎn)品300。
圖3G繪示進(jìn)行等向性蝕刻程序(例如:RX切割)以移除鰭片305的經(jīng)曝露部分而產(chǎn)生凹口352之后的產(chǎn)品300。由于鰭片305的側(cè)壁305S已被曝露,可順著從鰭片305的頂端表面朝襯底310的主體大致向下垂直方向、及順著始于經(jīng)曝露側(cè)壁305S的大致橫向或水平方向進(jìn)行等向性蝕刻程序。當(dāng)然,實(shí)際上,蝕刻前端可沿著形式為上述垂直與水平方向的組合的前端來(lái)進(jìn)行,但蝕刻程序可通過(guò)曝露鰭片305的側(cè)壁而更快進(jìn)行。
圖3H繪示進(jìn)行沉積程序以在鰭片305上面沉積介電層355(例如:二氧化硅、低k介電材料、可流動(dòng)氧化物等)之后、及在進(jìn)行平坦化程序以曝露覆蓋層320之后的產(chǎn)品300。氣隙360可界定于通過(guò)移除鰭片305所產(chǎn)生的凹口352中的介電層355中。然而,由于凹口352的高度相對(duì)較短(與上述先前技術(shù)相比較),所以相較于圖2C所示的先前技術(shù)程序流程,形成氣隙360的機(jī)會(huì)得以降低且確實(shí)形成的任何此類氣隙360得以縮減尺寸,這是因?yàn)轹捚?05的側(cè)壁305S在等向性RX切割蝕刻前便已先曝露。如上所述,在一些情況下,由于凹口352的深寬比降低,因此可實(shí)質(zhì)避免形成氣隙360。
圖3I繪示進(jìn)行一或多個(gè)蝕刻程序以選擇性地移除覆蓋層315、320、使介電層355凹陷并且移除襯墊325、330的經(jīng)曝露部分,從而曝露鰭片305的側(cè)壁365之后的產(chǎn)品300。由于氣隙360的高度縮減(相較于圖2C),氣隙360因此維持被包封于介電層355中,從而降低缺陷產(chǎn)生的可能性。
可進(jìn)行進(jìn)一步的處理步驟以完成產(chǎn)品300的制作,例如:形成柵極電極、摻雜源極與漏極區(qū)、形成接觸部等。上述程序流程具有數(shù)項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。由于本文中所述的RX切割蝕刻程序流程導(dǎo)致氣隙變小或完全避免氣隙形成,因此與產(chǎn)品300相關(guān)聯(lián)的缺陷率得以降低。
以上所揭示的特定具體實(shí)施例僅具例示性,因?yàn)楸景l(fā)明可采用對(duì)受益于本文教示的本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的不同但均等方式來(lái)修改并且實(shí)踐。舉例而言,以上所提出的程序步驟可按照不同順序來(lái)進(jìn)行。再者,除了如權(quán)利要求書中所述除外,未意圖限制于本文所示構(gòu)造或設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)。因此,證實(shí)可改變或修改以上揭示的特定具體實(shí)施例,而且所有此類變例全都視為在本發(fā)明的范疇及精神內(nèi)。要注意的是,使用本說(shuō)明書中及所附權(quán)利要求書中諸如“第一”、“第二”、“第三”或“第四”等用以說(shuō)明各種程序或結(jié)構(gòu)的用語(yǔ),只是要當(dāng)作對(duì)此類步驟/結(jié)構(gòu)的節(jié)略參考來(lái)使用,不必然暗示此類步驟/結(jié)構(gòu)是按照所排定順序來(lái)進(jìn)行/形成。當(dāng)然,取決于精準(zhǔn)的訴求語(yǔ)言,可能或可能不需要此類程序的排定順序。因此,本文尋求的保護(hù)是如所附權(quán)利要求書中所提。