本發(fā)明實(shí)施例涉及一種鰭式場(chǎng)效晶體管。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體組件的尺寸不斷縮小，所開發(fā)的三維多重柵極結(jié)構(gòu)(three-dimensionalmulti-gatestructures)，例如鰭式場(chǎng)效晶體管(fin-typefieldeffecttransistor，finfet)取代平面的互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)體(complementarymetaloxidesemiconductor，cmos)組件。鰭式場(chǎng)效晶體管的結(jié)構(gòu)特征為硅基鰭片(siliconbasedfin)，其從襯底的表面垂直延伸，且柵極會(huì)圍繞由鰭片所形成的導(dǎo)電溝道，以進(jìn)一步地對(duì)溝道提供更好的電氣控制。

在鰭式場(chǎng)效晶體管的工藝期間，鰭片輪廓對(duì)于工藝裕度而言是相當(dāng)關(guān)鍵的。目前鰭式場(chǎng)效晶體管的工藝可能面臨負(fù)載效應(yīng)(loadingeffect)以及鰭片彎曲(fin-bending)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供一種鰭式場(chǎng)效晶體管，包括：襯底、多個(gè)隔離結(jié)構(gòu)、多個(gè)阻擋層以與柵極疊層結(jié)構(gòu)。襯底具有多個(gè)半導(dǎo)體鰭片。隔離結(jié)構(gòu)位在襯底上，以隔離半導(dǎo)體鰭片。半導(dǎo)體鰭片突出于隔離結(jié)構(gòu)。阻擋層位在隔離結(jié)構(gòu)與半導(dǎo)體鰭片之間。阻擋層的材料與隔離結(jié)構(gòu)的材料不同。柵極疊層結(jié)構(gòu)橫跨過(guò)部分半導(dǎo)體鰭片、部分所述阻擋層以及部分所述隔離結(jié)構(gòu)。

附圖說(shuō)明

圖1是依照本發(fā)明一些實(shí)施例的一種鰭式場(chǎng)效晶體管的制造方法的流程圖；

圖2a至圖2m是依照本發(fā)明一些實(shí)施例的一種鰭式場(chǎng)效晶體管的制造方法的立體圖；

圖3a至圖3g是沿著圖2a至圖2g的i-i’線的鰭式場(chǎng)效晶體管的剖面圖；

圖3h至圖3i是沿著圖2h至圖2i的ii-ii’線的鰭式場(chǎng)效晶體管的剖面圖；

圖3j至圖3m是沿著圖2j至圖2m的iii-iii’線的鰭式場(chǎng)效晶體管的剖面圖。

具體實(shí)施方式

以下揭示內(nèi)容提供用于實(shí)施所提供的目標(biāo)之不同特征的許多不同實(shí)施例或?qū)嵗?。以下所描述的?gòu)件及配置的具體實(shí)例是為了以簡(jiǎn)化的方式傳達(dá)本發(fā)明為目的。當(dāng)然，這些僅僅為實(shí)例而非用以限制。舉例來(lái)說(shuō)，在以下描述中，在第二特征上方或在第二特征上形成第一特征可包括第一特征與第二特征形成為直接接觸的實(shí)施例，且也可包括第一特征與第二特征之間可形成有額外特征，使得第一特征與第二特征可不直接接觸的實(shí)施例。為了簡(jiǎn)單及清楚起見，各種特征可任意地示出為不同尺寸。此外，本發(fā)明在各種實(shí)例中可重復(fù)使用組件標(biāo)號(hào)和/或字母。組件標(biāo)號(hào)的重復(fù)使用是為了簡(jiǎn)單及清楚起見，且并不表示所欲討論的各個(gè)實(shí)施例和/或配置本身之間的關(guān)系。

另外，為了易于描述附圖中所示出的一個(gè)構(gòu)件或特征與另一組件或特征的關(guān)系，本文中可使用例如“在...下”、“在...下方”、“下部”、“在…上方”、“上部”及類似術(shù)語(yǔ)的空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)。除了附圖中所示出的定向之外，所述空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)意欲涵蓋組件在使用或操作時(shí)的不同定向。設(shè)備可被另外定向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他定向)，而本文所用的空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)相應(yīng)地作出解釋。

圖1是依照本發(fā)明一些實(shí)施例的一種鰭式場(chǎng)效晶體管的制造方法的流程圖。圖2a至圖2m是依照本發(fā)明一些實(shí)施例的一種鰭式場(chǎng)效晶體管的制造方法的立體圖。圖3a至圖3g是沿著圖2a至圖2g的i-i’線的鰭式場(chǎng)效晶體管的剖面圖。圖3h至圖3i是沿著圖2h至圖2i的ii-ii’線的鰭式場(chǎng)效晶體管的剖面圖。圖3j至圖3m是沿著圖2j至圖2m的iii-iii’線的鰭式場(chǎng)效晶體管的剖面圖。

在圖1的步驟s12與圖2a以及圖3a中，提供襯底200。舉例來(lái)說(shuō)，襯底200可包括塊狀襯底(bulksubstrate)、絕緣體覆硅(silicon-on-insulator，soi)襯底或絕緣體覆鍺(germanium-on-insulator，goi)襯底。在一實(shí)施例中，襯底200包括結(jié)晶硅襯底(例如是晶圓(wafer))。襯底200可依據(jù)設(shè)計(jì)需求而包括多種摻雜區(qū)(例如是p型襯底或n型襯底)。在其他實(shí)施例中，摻雜區(qū)可摻雜p型或n型摻質(zhì)。舉例來(lái)說(shuō)，摻雜區(qū)可摻雜p型摻質(zhì)，例如是硼或二氟化硼(bf2⁺)；而n型摻質(zhì)，例如是磷、砷和/或其組合。摻雜區(qū)可以是用于n型鰭式場(chǎng)效晶體管或是p型鰭式場(chǎng)效晶體管。在其他實(shí)施例中，襯底200可包括一些其它適合的元素半導(dǎo)體(例如鉆石或鍺)；適合的化合物半導(dǎo)體(例如砷化鎵、碳化硅、砷化銦或磷化銦)；或者適合的合金半導(dǎo)體(例如碳化硅鍺(silicongermaniumcarbide，sigec)、磷化砷鎵(galliumarsenicphosphide)或磷化銦鎵(galliumindiumphosphide))。另外，在一些實(shí)施例中，襯底200可包括其他導(dǎo)電層或其他半導(dǎo)體組件，例如晶體管、二極管等。

在一實(shí)施例中，在襯底200上依序形成墊層202與掩模層203。墊層202可以是氧化硅薄膜，其可例如是由熱氧化工藝所形成。墊層202可當(dāng)作襯底200與掩模層203之間的黏著層。墊層202可用以當(dāng)作蝕刻掩模層203的蝕刻停止層。在至少一實(shí)施例中，掩模層203可以是氮化硅層，其可例如是由低壓化學(xué)氣相沉積(low-pressurechemicalvapordeposition，lpcvd)工藝或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(plasmaenhancedchemicalvapordeposition，pecvd)工藝所形成。掩模層203可在后續(xù)工藝中用以當(dāng)作硬掩模層。此外，在掩模層203上可形成具有預(yù)定圖案的圖案化光刻膠層204。

在圖1的步驟s14與圖2a至圖2b以及圖3a至圖3b中，接著可蝕刻未被圖案化光刻膠層204所覆蓋的掩模層203與墊層202，以形成圖案化掩模層203a以及圖案化墊層202a，并暴露出下方的襯底200。利用圖案化光刻膠層204當(dāng)作掩模，部分襯底200被暴露并被蝕刻，以形成溝渠206與半導(dǎo)體鰭片208。半導(dǎo)體鰭片208被圖案化掩模層203a、圖案化墊層202a以及圖案化光刻膠層204所覆蓋。兩個(gè)相鄰溝渠206相隔一間距s。舉例來(lái)說(shuō)，溝渠206之間的間距s可小于約30nm。也就是說(shuō)，兩個(gè)相鄰溝渠206是由一相對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體鰭片208所分隔。

半導(dǎo)體鰭片208的高度與溝渠206的深度介于約5nm至約500nm之間。形成溝渠206與半導(dǎo)體鰭片208之后，可接著移除圖案化光刻膠層204。在一實(shí)施例中，可進(jìn)行清潔工藝，以移除半導(dǎo)體襯底200a與半導(dǎo)體鰭片208的原生氧化物(nativeoxide)。清潔過(guò)程可以用稀釋氫氟酸(dilutedhydrofluoric，dhf)溶液或其它適當(dāng)?shù)那逑匆簛?lái)進(jìn)行。

在圖1的步驟s16、步驟s18與圖2b至圖2d以及圖3b至圖3d中，在襯底200a上形成阻擋材料層209，以覆蓋半導(dǎo)體鰭片208的側(cè)壁以及溝渠206的底面。在襯底200a上形成絕緣材料210，以覆蓋阻擋材料層209、圖案化墊層202a以及圖案化掩模層203a，并填滿溝渠206。

阻擋材料層209包括介電材料。介電材料包括氧化物。在一些實(shí)施例中，阻擋材料層209的氧含量大于絕緣材料210的氧含量。在一些示例實(shí)施例中，阻擋材料層209包括富氧氧化物(oxygen-richoxide)，例如富氧半導(dǎo)體氧化物(oxygen-richsemiconductoroxide)。舉例來(lái)說(shuō)，富氧半導(dǎo)體氧化物可包括富氧氧化硅、富氧氧化硅鍺(oxygen-richsilicon-germaniumoxide)或其組合。在一些實(shí)施例中，富氧氧化物可以mox來(lái)表示，其中m為硅(si)或鍺(ge)，且2.1≤x≤2.5。在替代實(shí)施例中，阻擋材料層209包括負(fù)電荷層(negative-chargedlayers)。負(fù)電荷層的表面電荷介于-20×10¹⁰/cm²至-150×10¹⁰/cm²之間。在替代實(shí)施例中，阻擋材料層209與絕緣材料210可以是硅的氧化物，且阻擋材料層209的硅-氧的束縛能(bindingenergyvalue)小于絕緣材料210的硅-氧的束縛能。有至少一阻擋材料層209包括單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。阻擋材料層209的厚度例如是介于約1nm至約50nm之間。

在一些實(shí)施例中，阻擋材料層209的形成方法可以是氧化工藝。所述氧化工藝?yán)缡前ㄊ褂弥辽僖环N含氧氣體的等離子體處理。在所述氧化工藝中，可通過(guò)等離子體處理中的中性自由基(neutralradicals)、離子、電子或其組合來(lái)氧化半導(dǎo)體鰭片208。在一些實(shí)施例中，所述阻擋材料層209的形成方法為等離子體工藝，且所述等離子體工藝的工藝參數(shù)包括氧氣流速約為0.1每分鐘標(biāo)準(zhǔn)公升(slm)至30slm，氫氣流速約為0.05slm至10slm，操作溫度為25℃至600℃，而操作壓力為0.5托(torr)至200torr。在替代實(shí)施例中，阻擋材料層209的形成方法可以是等離子體處理，且所述等離子體工藝包括使用氧氣與氫氣，其工藝參數(shù)包括氧氣流速約為0.1slm至30slm，氫氣流速約為0.05slm至10slm，操作溫度為300℃至400℃，而操作壓力為1torr至20torr。

絕緣材料210的材料與阻擋材料層209的材料不同。絕緣材料210可包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、旋涂介電材料(spin-ondielectricmaterial)或低介電常數(shù)介電材料。應(yīng)該理解，低介電常數(shù)介電材料通常是具有低于3.9的介電常數(shù)的介電材料。低介電常數(shù)介電材料的實(shí)例包括black(加州圣克拉拉的應(yīng)用材料公司所生產(chǎn))、干凝膠(xerogel)、氣凝膠(aerogel)、非晶氟化碳(amorphousfluorinatedcarbon)、聚對(duì)二甲苯(parylene)、雙苯并環(huán)丁烯(bis-benzocyclobutenes，bcb)、氟化聚芳香醚(flare)、(密歇根州米蘭的陶氏化學(xué)公司所生產(chǎn))、氫倍半硅氧烷(hydrogensilsesquioxane，hsq)或氟化氧化硅(fluorinatedsiliconoxide，siof)和/或其組合。

在一些實(shí)施例中，絕緣材料210可包括氧化物。在一些示例實(shí)施例中，絕緣材料210的氧含量小于阻擋材料層209的氧含量。在一些示例實(shí)施例中，隔離結(jié)構(gòu)210可表示為sioy，且y≤2.0。在替代實(shí)施例中，阻擋材料層209可包括負(fù)電荷層，而絕緣材料210包括正電荷層(positivechargedlayers)。在替代實(shí)施例中，阻擋材料層209與絕緣材料210可以是硅的氧化物，且絕緣材料210的si-o的束縛能大于阻擋材料層209的si-o的束縛能。絕緣材料210的形成方法可以是高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法(highdensityplasmacvd，hdp-cvd)、次大氣壓化學(xué)氣相沉積法(sub-atmosphericcvd，sacvd)或旋轉(zhuǎn)涂布法(spin-onprocess)。

在圖1的步驟s20中，在一些實(shí)施例中，在形成絕緣材料210之后，可進(jìn)行退火工藝，以致密化(densify)絕緣材料210。所述退火工藝的溫度例如是介于200℃至1150℃之間。由于阻擋材料層209覆蓋半導(dǎo)體鰭片208，因此，可防止半導(dǎo)體鰭片208在退火工藝中被氧化。如此一來(lái)，可以避免半導(dǎo)體鰭片208的關(guān)鍵尺寸(thecriticaldimension，cd)在退火工藝之后縮小。

在圖1的步驟s22與圖2d至圖2e以及圖3e至圖3e中，可進(jìn)行例如是化學(xué)機(jī)械研磨工藝來(lái)移除部分絕緣材料210、部分阻擋材料層209、圖案化掩模層203a以及圖案化墊層202a，以暴露出半導(dǎo)體鰭片208。如圖2e與3e所示，在一些實(shí)施例中，在研磨絕緣材料210之后，經(jīng)研磨的絕緣材料210a以及阻擋材料層209的頂面與半導(dǎo)體鰭片208的頂面t2實(shí)質(zhì)上共平面。

在圖1的步驟s22與圖2e至圖2f以及圖3e至圖3f中，通過(guò)蝕刻工藝部分移除阻擋材料層209以及填在溝渠206中的研磨后的絕緣材料210a，以在襯底200a上形成隔離結(jié)構(gòu)210b與阻擋層209a。隔離結(jié)構(gòu)210b的其中之一者與阻擋層209a的其中之一者位在兩個(gè)相鄰半導(dǎo)體鰭片208之間。在一些實(shí)施例中，所述蝕刻工藝可以是使用氫氟酸(hf)的濕式蝕刻工藝或是干式蝕刻工藝。隔離結(jié)構(gòu)210b與阻擋層209a的頂面t1低于半導(dǎo)體鰭片208的頂面t2。半導(dǎo)體鰭片208突出于隔離結(jié)構(gòu)210b與阻擋層209a的頂面t1。半導(dǎo)體鰭片208的頂面t2與隔離結(jié)構(gòu)210b與阻擋層209a的頂面t1之間具有高度差h，所述高度差h例如是介于約15nm至約50nm之間。

在圖1的步驟s24與圖2f至圖2g以及圖3f至圖3g中，形成柵極疊層結(jié)構(gòu)212。所述柵極疊層結(jié)構(gòu)212橫跨過(guò)部分半導(dǎo)體鰭片208、部分隔離結(jié)構(gòu)210b以及部分阻擋層209a。在一實(shí)施例中，柵極疊層結(jié)構(gòu)212的延伸方向d1可例如是垂直于半導(dǎo)體鰭片208的延伸方向d2，使得柵極疊層結(jié)構(gòu)212覆蓋半導(dǎo)體鰭片208的中間部分m(或稱為第一部分，如圖3g所示)。

在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體鰭片208的中間部分m(或稱為第一部分)的頂部關(guān)鍵尺寸(tcd)與半導(dǎo)體鰭片208的中間關(guān)鍵尺寸(mcd)的比率介于0.6至0.95之間。半導(dǎo)體鰭片208的中間部分m(或稱為第一部分)的底部關(guān)鍵尺寸(bcd)與半導(dǎo)體鰭片208的中間關(guān)鍵尺寸(mcd)的比率介于1.2至2.5之間。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體鰭片208的中間關(guān)鍵尺寸(mcd)為半導(dǎo)體鰭片208在隔離結(jié)構(gòu)210b的頂面t1的水平面處的關(guān)鍵尺寸。中間部分m可視為三重柵極鰭式場(chǎng)效晶體管的溝道(channels)。在一些實(shí)施例中，柵極疊層結(jié)構(gòu)212包括柵介電層214與位于柵介電層214上的柵極216。柵介電層214位在部分半導(dǎo)體鰭片208、部分隔離結(jié)構(gòu)210b以及部分阻擋層209a上。在替代實(shí)施例中，柵極疊層結(jié)構(gòu)212可更包括位在半導(dǎo)體鰭片208上的接口層(interfaciallayer，il)。也就是說(shuō)，柵介電層214位在所述接口層與所述柵極216之間。在一些實(shí)施例中，所述接口層包括介電材料，例如氧化硅層或氮氧化硅層。所述接口層的形成方法包括熱氧化工藝、cvd工藝或原子層沉積(atomiclayerdeposition，ald)工藝。

柵介電層214覆蓋半導(dǎo)體鰭片208的中間部分m(或稱為第一部分)、部分隔離結(jié)構(gòu)210b以及部分阻擋層209a。也就是說(shuō)，柵介電層214位在半導(dǎo)體鰭片208的中間部分m(或稱為第一部分)的頂面與上側(cè)壁，而阻擋層209a位在半導(dǎo)體鰭片208的中間部分m(或稱為第一部分)的下側(cè)壁。在一些實(shí)施例中，柵介電層214包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、高介電常數(shù)介電材料或其組合。所述高介電常數(shù)介電材料通常是具有大于4的介電常數(shù)的介電材料。所述高介電常數(shù)介電材料包括金屬氧化物。在一些實(shí)施例中，用以當(dāng)作高介電常數(shù)介電材料的所述金屬氧化物的示例包括li、be、mg、ca、sr、sc、y、zr、hf、al、la、ce、pr、nd、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、lu的氧化物或其組合。柵介電層214的形成方法包括熱氧化工藝、cvd工藝、ald工藝或其組合。

柵極216形成在柵介電層214上。在一些實(shí)施例中，柵極216可以是虛擬柵極。舉例來(lái)說(shuō)，所述虛擬柵極包括由cvd工藝所形成的多晶硅層、非晶硅層或其組合。在替代實(shí)施例中，柵極216可以是金屬柵極，且柵極216可包括阻障層、功函數(shù)層、晶種層、黏著層、緩沖層或其組合。舉例來(lái)說(shuō)，所述金屬柵極包括al、cu、w、ti、ta、ag、ru、mn、zr、tial、tin、tan、wn、tialn、tan、tac、tacn、tasin、nisi、cosi或其組合。在一些實(shí)施例中，柵極216包括合適的金屬，例如用于pmos組件的tin、wn、tan或ru。在一些替代實(shí)施例中，柵極216包括合適的金屬，例如用于nmos組件的ti、ag、al、tial、tialn、tac、tacn、tasin、mn或zr。柵極216的形成方法包括ald工藝、cvd工藝、pvd工藝、電鍍工藝或其組合。

另外，柵極疊層結(jié)構(gòu)212可更包括一對(duì)間隙壁(spacer)218，其分別位在柵介電層214與柵極216的側(cè)壁上。所述一對(duì)間隙壁218可更覆蓋部分半導(dǎo)體鰭片208。間隙壁218的材料可以是介電材料，例如氧化硅、氮化硅、碳氮氧化硅(sicon)或其組合。間隙壁218可包括單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。以下未被柵極疊層結(jié)構(gòu)212所覆蓋的部分半導(dǎo)體鰭片208可稱為暴露的部分e。

在圖1的步驟s26與圖2g至圖2h以及圖3g至圖3h中，移除并凹蝕半導(dǎo)體鰭片208的暴露的部分e，以形成凹陷部r(或稱為第二部分)。舉例來(lái)說(shuō)，暴露的部分e可通過(guò)非等向性蝕刻工藝、等向性蝕刻工藝或其組合來(lái)移除。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體鰭片208的暴露的部分e可被凹蝕，而低于隔離結(jié)構(gòu)210b的頂面t1。凹陷部r的深度d小于隔離結(jié)構(gòu)210b的厚度th。當(dāng)半導(dǎo)體鰭片208的暴露的部分e被凹蝕時(shí)，部分半導(dǎo)體鰭片208被柵極疊層結(jié)構(gòu)212覆蓋而沒有被移除。因此，半導(dǎo)體鰭片208的中間部分m(或稱為第一部分)的高度大于凹陷部r(或稱為第二部分)的高度。柵極疊層結(jié)構(gòu)212的側(cè)壁暴露出被柵極疊層結(jié)構(gòu)212所覆蓋的部分半導(dǎo)體鰭片208。阻擋層209a的一部分位在半導(dǎo)體鰭片208的凹陷部r(或稱為第二部分)的側(cè)壁上，且未被柵極疊層結(jié)構(gòu)212所覆蓋的阻擋層209a的另一部分則外露于凹陷部r。

在圖1的步驟s28與圖2h至圖2i以及圖3h至圖3i中，在半導(dǎo)體鰭片208的凹陷部r上選擇性成長(zhǎng)應(yīng)變層(strainedlayers)220，且應(yīng)變層220延伸超過(guò)隔離結(jié)構(gòu)210b的頂面t1，以應(yīng)變(strain)或擠壓(stress)半導(dǎo)體鰭片208。應(yīng)變層220包括在柵極疊層結(jié)構(gòu)212的一側(cè)的源極以及在柵極疊層結(jié)構(gòu)212的另一側(cè)的漏極。所述源極覆蓋半導(dǎo)體鰭片208的一端，而所述漏極覆蓋半導(dǎo)體鰭片208的另一端。應(yīng)變層220的晶格常數(shù)(latticeconstant)與襯底200a的晶格常數(shù)不同，因此，被柵極疊層結(jié)構(gòu)212所覆蓋的部分半導(dǎo)體鰭片208被應(yīng)變或擠壓，以提升鰭式場(chǎng)效晶體管的載流子遷移率(carriermobility)與效能。在一實(shí)施例中，應(yīng)變層220(例如是碳化硅(sic))可由lpcvd工藝外延成長(zhǎng)，以形成n型鰭式場(chǎng)效晶體管的源極與漏極。在另一實(shí)施例中，應(yīng)變層220(例如是硅鍺(sige))可由lpcvd工藝外延成長(zhǎng)，以形成p型鰭式場(chǎng)效晶體管的源極與漏極。在形成應(yīng)變層220之后，未被柵極疊層結(jié)構(gòu)212所覆蓋的阻擋層209a位在半導(dǎo)體鰭片208的凹陷部r(或稱為第二部分)與隔離結(jié)構(gòu)210b之間，且位在應(yīng)變層220與隔離結(jié)構(gòu)210b之間。

在圖1的步驟s30與圖2i至圖2j以及圖3i至圖3j中，在襯底200a形成蝕刻停止層222。在一些實(shí)施例中，蝕刻停止層222共形地形成并覆蓋柵極疊層結(jié)構(gòu)212的側(cè)壁與頂面、隔離結(jié)構(gòu)210b、阻擋層209a以及應(yīng)變層220。在一些實(shí)施例中，蝕刻停止層222可以是接觸蝕刻停止層(cesl)。蝕刻停止層222的材料例如是包括氮化硅或碳摻雜氮化硅。在一些實(shí)施例中，蝕刻停止層222的沉積方法包括cvd工藝、hdpcvd工藝、sacvd工藝、分子層沉積(molecularlayerdeposition，mld)工藝或其他合適工藝。在一些實(shí)施例中，在形成蝕刻停止層222之前，還可在襯底200a上形成緩沖層(未示出)。在一實(shí)施例中，所述緩沖層可以是氧化物，例如氧化硅。然而，也可使用其他組合物。在一些實(shí)施例中，所述緩沖層的沉積方法包括cvd工藝、hdpcvd工藝、sacvd工藝、mld工藝或其他合適工藝。

在圖1的步驟s30與圖2i至圖2j以及圖3i至圖3j中，在蝕刻停止層222上以與柵極疊層結(jié)構(gòu)212旁形成介電層224。介電層224包括介電材料。所述介電材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、磷硅玻璃(phosphosilicateglass，psg)、硼磷硅玻璃(borophosphosilicateglass，bpsg)、旋涂玻璃(spin-onglass，sog)、氟化硅玻璃(fluorinatedsilicaglass，fsg)、碳摻雜的氧化硅(例如，sicoh)、聚酰亞胺和/或其組合。在一些其他實(shí)施例中，介電層224包括低介電常數(shù)介電材料。應(yīng)該理解，低介電常數(shù)介電材料通常是具有低于3.9的介電常數(shù)的介電材料。低介電常數(shù)介電材料的實(shí)例包括black(加州圣克拉拉的應(yīng)用材料公司所生產(chǎn))、干凝膠(xerogel)、氣凝膠(aerogel)、非晶氟化碳(amorphousfluorinatedcarbon)、聚對(duì)二甲苯(parylene)、雙苯并環(huán)丁烯(bis-benzocyclobutenes，bcb)、氟化聚芳香醚flare、(密歇根州米蘭的陶氏化學(xué)公司所生產(chǎn))、氫倍半硅氧烷(hydrogensilsesquioxane，hsq)或氟化氧化硅(fluorinatedsiliconoxide，siof)和/或其組合。應(yīng)該理解，介電層224可以包括一種介電材料或多種介電材料和/或一層介電層或多層介電層。在一些實(shí)施例中，介電層224可通過(guò)進(jìn)行cvd工藝、hdpcvd工藝、sacvd工藝、旋涂工藝或其它合適工藝以沉積合適的厚度。

在圖1的步驟s32與圖2j至圖2k以及圖3j至圖3k中，將介電層224與蝕刻停止層222部分移除，使得柵極疊層結(jié)構(gòu)212的頂面暴露出來(lái)，留下介電層224a與蝕刻停止層222a。將介電層224與部分蝕刻停止層222部分移除方法包括化學(xué)機(jī)械研磨(cmp)工藝、蝕刻工藝或其他合適工藝。在一些實(shí)施例中，在研磨介電層224與蝕刻停止層222之后，介電層224a與蝕刻停止層222a的頂面與柵極疊層結(jié)構(gòu)212的頂面實(shí)質(zhì)上共平面。

在圖1的步驟s34與圖2k至圖2m以及圖3k至圖3m中，當(dāng)柵極216為虛擬柵極時(shí)，可進(jìn)行柵極取代(gatereplacement)工藝。在柵極取代工藝中，將柵極216移除，以形成柵極溝渠225，接著將柵極228填入柵極溝渠225中。舉例來(lái)說(shuō)，柵極216可通過(guò)非等向性蝕刻工藝、等向性蝕刻工藝或其組合來(lái)移除。柵極228包括金屬柵極。所述金屬柵極例如是包括al、cu、w、ti、ta、ag、ru、mn、zr、tial、tin、tan、wn、tialn、tan、tac、tacn、tasin、nisi、cosi或其組合。柵極228可包括阻障層、功函數(shù)層、晶種層、黏著層、緩沖層或其組合。在一些實(shí)施例中，柵極228包括用于pmos組件的合適的金屬，例如是tin、wn、tan或ru。在一些替代實(shí)施例中，柵極228包括用于nmos組件的合適的金屬，例如ti、ag、al、tial、tialn、tac、tacn、tasin、mn或zr。在一些實(shí)施例中，在進(jìn)行柵極取代工藝之后，可形成柵極疊層結(jié)構(gòu)230。柵極疊層結(jié)構(gòu)230包括柵介電層214以及位于柵介電層214上的柵極228。柵極疊層結(jié)構(gòu)230可更包括一對(duì)間隙壁218，其分別位在柵介電層214以與柵極228的側(cè)壁上。

在本發(fā)明實(shí)施例中，將阻擋材料層形成在半導(dǎo)體鰭片的側(cè)壁上，以防止半導(dǎo)體鰭片在后續(xù)退火工藝、蝕刻工藝(干式蝕刻工藝或濕式蝕刻工藝)期間或是在隔離結(jié)構(gòu)形成之后的清潔工藝被氧化或是被蝕刻。因此，可以避免半導(dǎo)體鰭片的關(guān)鍵尺寸(cd)縮小。如此一來(lái)，半導(dǎo)體鰭片的頂部關(guān)鍵尺寸與底部關(guān)鍵尺寸的比率變得較大，組件的效能也將提高。此外，在一些實(shí)施例中，所述阻擋材料層包括富氧半導(dǎo)體氧化物或是負(fù)電荷層，以減少電荷捕捉的現(xiàn)象、提供更好的表面保護(hù)并減少漏電流。此外，當(dāng)所述阻擋材料層包括富氧半導(dǎo)體氧化物或是負(fù)電荷層時(shí)，捕捉到所述半導(dǎo)體鰭片表面的距離會(huì)變得更小。因此，可改善組件的隨機(jī)電報(bào)信號(hào)(randomtelegraphsignal，rts)。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，一種鰭式場(chǎng)效晶體管，包括：襯底、多個(gè)隔離結(jié)構(gòu)、多個(gè)阻擋層以與柵極疊層結(jié)構(gòu)。襯底具有多個(gè)半導(dǎo)體鰭片。隔離結(jié)構(gòu)位在襯底上，以隔離半導(dǎo)體鰭片。另外，半導(dǎo)體鰭片突出于隔離結(jié)構(gòu)。阻擋層位在隔離結(jié)構(gòu)與半導(dǎo)體鰭片之間。阻擋層的材料與隔離結(jié)構(gòu)的材料不同。柵極疊層結(jié)構(gòu)橫跨過(guò)部分半導(dǎo)體鰭片、部分所述阻擋層以及部分所述隔離結(jié)構(gòu)。

在上述鰭式場(chǎng)效晶體管中，所述阻擋層的氧含量大于所述隔離結(jié)構(gòu)的氧含量。

在上述鰭式場(chǎng)效晶體管中，述阻擋層包括富氧氧化物。

在上述鰭式場(chǎng)效晶體管中，所述富氧氧化物表示為mox，其中m為硅(si)或鍺(ge)，且2.1≤x≤2.5。

在上述鰭式場(chǎng)效晶體管中，所述隔離結(jié)構(gòu)的材料表示為sioy，且y≤2.0。

在上述鰭式場(chǎng)效晶體管中，所述阻擋層包括負(fù)電荷層，而所述隔離結(jié)構(gòu)包括正電荷層。

根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例，一種鰭式場(chǎng)效晶體管，包括：襯底、柵介電層、柵極、多個(gè)阻擋層、多個(gè)應(yīng)變層以及多個(gè)隔離結(jié)構(gòu)。襯底具有半導(dǎo)體鰭片。半導(dǎo)體鰭片包括第一部分與多個(gè)第二部分，所述第一部分配置在所述第二部分之間。柵介電層位在所述半導(dǎo)體鰭片的所述第一部分的頂面與上側(cè)壁上。柵極位在柵介電層上。阻擋層位在所述半導(dǎo)體鰭片的所述第一部分的下側(cè)壁，且位在所述半導(dǎo)體鰭片的所述第二部分的側(cè)壁上。應(yīng)變層位在所述半導(dǎo)體鰭片的所述第二部分上。隔離結(jié)構(gòu)位在所述阻擋層旁。所述阻擋層的材料與所述隔離結(jié)構(gòu)的材料不同。

在上述鰭式場(chǎng)效晶體管中，所述阻擋層包括富氧氧化物。

在上述鰭式場(chǎng)效晶體管中，所述富氧氧化物表示為mox，其中m為硅(si)或鍺(ge)，且2.1≤x≤2.5。

在上述鰭式場(chǎng)效晶體管中，所述阻擋層包括負(fù)電荷層。

在上述鰭式場(chǎng)效晶體管中，所述負(fù)電荷層的表面電荷介于-20×10¹⁰/cm²至-150×10¹⁰/cm²之間。

在上述鰭式場(chǎng)效晶體管中，所述半導(dǎo)體鰭片的所述第二部分的高度小于所述半導(dǎo)體鰭片的所述第一部分的高度。

在上述鰭式場(chǎng)效晶體管中，所述阻擋層位在所述半導(dǎo)體鰭片與所述隔離結(jié)構(gòu)之間，且位于所述應(yīng)變層與所述隔離結(jié)構(gòu)之間。

根據(jù)本發(fā)明的另一替代實(shí)施例，一種鰭式場(chǎng)效晶體管的制造方法包括下列步驟。提供襯底。移除部分所述襯底，以在所述襯底中形成多個(gè)溝渠，并在所述溝渠之間形成半導(dǎo)體鰭片。在所述半導(dǎo)體鰭片的側(cè)壁處形成多個(gè)阻擋材料層。在所述襯底上形成隔離材料，以覆蓋所述阻擋材料層且填入所述溝渠中。另外，所述阻擋材料層的材料與所述隔離材料不同。部分移除所述隔離材料與所述阻擋材料層，以形成多個(gè)隔離結(jié)構(gòu)與多個(gè)阻擋層。所述半導(dǎo)體鰭片突出于所述隔離結(jié)構(gòu)。之后，形成柵極疊層結(jié)構(gòu)，其橫跨過(guò)所述半導(dǎo)體鰭片、所述阻擋層以及所述隔離結(jié)構(gòu)。

在上述鰭式場(chǎng)效晶體管的制造方法中，形成所述多個(gè)阻擋層的步驟包括進(jìn)行氧化工藝。

在上述鰭式場(chǎng)效晶體管的制造方法中，形成所述多個(gè)阻擋層的步驟包括進(jìn)行等離子體處理。

在上述鰭式場(chǎng)效晶體管的制造方法中，所述阻擋層包括富氧氧化物。

在上述鰭式場(chǎng)效晶體管的制造方法中，所述阻擋層包括負(fù)電荷層。

在上述鰭式場(chǎng)效晶體管的制造方法中，在部分移除所述隔離材料與所述阻擋材料層之前，上述鰭式場(chǎng)效晶體管的制造方法更包括進(jìn)行退火工藝。

在上述鰭式場(chǎng)效晶體管的制造方法中，更包括以下步驟。移除外露于所述柵極疊層結(jié)構(gòu)的所述半導(dǎo)體鰭片的頂部，以形成所述半導(dǎo)體鰭片的多個(gè)凹陷部。在所述半導(dǎo)體鰭片的所述凹陷部上形成多個(gè)應(yīng)變層。

以上概述了數(shù)個(gè)實(shí)施例的特征，使本領(lǐng)域技術(shù)人員可更加了解本發(fā)明的態(tài)樣。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，其可輕易地使用本發(fā)明作為設(shè)計(jì)或修改其他工藝與結(jié)構(gòu)的依據(jù)，以實(shí)行本文所介紹的實(shí)施例的相同目的及/或達(dá)到相同優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)理解，這種等效的配置并不悖離本發(fā)明的精神與范疇，且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不悖離本發(fā)明的精神與范疇的情況下可對(duì)本文做出各種改變、置換以及變更。

雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的改動(dòng)與潤(rùn)飾，均在本發(fā)明范圍內(nèi)。