專利名稱：鰭式場效晶體管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)，尤其涉及鰭式場效晶體管及其制造方法。
背景技術(shù)：
在快速發(fā)展的半導(dǎo)體制造工業(yè)中，互補(bǔ)式金屬一氧化物一半導(dǎo)體晶體管 (complementary metal oxide semiconductor ；CMOS)鰭式場效晶體管裝置是受到許多邏輯元件及其他應(yīng)用的偏好，并且被整合至各種不同類型的半導(dǎo)體裝置。鰭式場效晶體管裝置通常具有多個半導(dǎo)體鰭狀物，其形成是垂直于基底的上表面，并具有高的高寬比，而半導(dǎo)體晶體管裝置的溝道區(qū)與源極/漏極區(qū)是形成于上述半導(dǎo)體鰭狀物中。鰭狀物是受到隔離的凸起的結(jié)構(gòu)。一柵極是形成于鰭狀物的側(cè)面上方、并沿著鰭狀物的側(cè)面而形成，其是利用上述溝道區(qū)與源極/漏極區(qū)的增加的表面積的優(yōu)點，來制造較快、可靠度優(yōu)選、較容易控制的半導(dǎo)體晶體管裝置。圖IA是一傳統(tǒng)的鰭式場效晶體管100的等角視圖(isometric view)。鰭狀物 105、106具有在一半導(dǎo)體基底101(示于圖1C、圖1D)上方的凸起的氧化物定義(oxide defined ；0D)區(qū) 10δ、106。鰭狀物 10δ、106 是通過一淺溝槽隔離(shallow trench isolation ；STI)區(qū)102而相互隔離，并位于一對的淺溝槽隔離區(qū)104之間。鰭狀物105、 106是在淺溝槽隔離區(qū)102的上表面的上方具有一階差高度(st印height) 107。多個復(fù)晶硅柵極108是形成于鰭狀物105、106的上方。多個側(cè)壁間隔件110是形成于每個柵極108 的二側(cè)，以用于形成輕摻雜漏極(lightly doped drain ；LDD)區(qū)(未示出)。圖IB是顯示在提高鰭狀物106的Si、SiP或SiC層106e的一外延成長步驟之后的鰭狀物106中的一個。鰭狀物106的上部的Si、SiP或SiC層106e是獲得一大體上五邊形的形狀，并帶有多個橫向延伸結(jié)構(gòu)106L，橫向延伸結(jié)構(gòu)106L是在半導(dǎo)體基底101 (示于圖 1C、圖1D)的上表面的方向延伸。圖1C、圖ID是顯示在形成氧化硅硬掩模112與虛置側(cè)壁間隔件110之后、但在形成外延層之前的圖IA的鰭式場效晶體管100的X方向(前)與Y方向(側(cè))的正面圖 (elevation view)0圖IE與圖IF是顯示在執(zhí)行雙外延工藝后的圖IA的鰭式場效晶體管100的X方向(前)與Y方向(側(cè))的正面圖。一光致抗蝕劑(未示出)是形成是沉積于P溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體(PM0Q裝置的上方，而在N溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體鰭狀物106上執(zhí)行一第一外延工藝，而在N溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體鰭式場效晶體管的鰭狀物106的上方，形成一 Si、SiP、或SiC層106e。P溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體裝置是通過一硅凹入工藝(silicon recess process)來形成，其中N溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體裝置是受到一光致抗蝕劑(未示出)的掩模，而從P溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體虛置鰭狀物105蝕刻硅， 而由在第二外延形成步驟中成長的SiGe來取代被蝕刻的硅。因此，如圖IE與圖IF所示，P 溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體的虛置鰭狀物105是被一實體的SiGe結(jié)構(gòu)124的鰭狀物所取代。
如圖IE所示，P溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體鰭狀物(SiGe結(jié)構(gòu)124)的外延SiGe 橫向延伸結(jié)構(gòu)124L與N溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體鰭狀物106的Si、SiP或SiC層106e 的橫向延伸結(jié)構(gòu)106L是朝向彼此而橫向延伸，降低了相鄰的鰭狀物的側(cè)向延伸結(jié)構(gòu)之間的空間。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明在某些實施例中，提供一種鰭式場效晶體管的制造方法是包含形成延伸至一半導(dǎo)體基底的上方的一第一鰭狀物和一第二鰭狀物、與位于上述第一鰭狀物與上述第二鰭狀物之間的一淺溝槽隔離區(qū)。一間隔是定義于上述淺溝槽隔離區(qū)的上表面上方的上述第一鰭狀物與第二鰭狀物之間。一第一高度是定義于上述淺溝槽隔離區(qū)的上表面與上述第一、第二鰭狀物的上表面之間。一流動性的介電材料是經(jīng)沉積而置入上述間隔內(nèi)。上述介電材料的上表面是位于上述淺溝槽隔離區(qū)的上表面的上方，而在上述介電材料的上表面與上述第一、第二鰭狀物的上表面之間定義出一第二高度，上述第二高度是小于上述第一高度。在上述沉積步驟之后，在上述第一鰭狀物與上述第二鰭狀物上，分別以外延成長形成位于上述介電材料上方的一第一鰭狀物延伸結(jié)構(gòu)與一第二鰭狀物延伸結(jié)構(gòu)。在某些實施例中，一種鰭式場效晶體管的制造方法是包含形成延伸至一半導(dǎo)體基底的上方的一第一鰭狀物和一第二鰭狀物、與位于上述第一鰭狀物與上述第二鰭狀物之間的一淺溝槽隔離區(qū)。一間隔是定義于上述淺溝槽隔離區(qū)的上表面上方的上述第一鰭狀物與第二鰭狀物之間。一第一高度是定義于上述淺溝槽隔離區(qū)的上表面與上述第一、第二鰭狀物的上表面之間。上述第一鰭狀物與上述第二鰭狀物具有一第一長度方向。在上述第一鰭狀物的上方形成一第一柵極。上述第一柵極具有與上述第一長度方向垂直的一第二長度方向。一流動性的氧化硅或氮化硅的介電材料是經(jīng)由沉積而置入上述間隔內(nèi)。上述介電材料的上表面是位于上述淺溝槽隔離區(qū)的上表面的上方，而在上述介電材料的上表面與上述第一、第二鰭狀物的上表面之間定義出一第二高度。上述第二高度是小于上述第一高度。在上述沉積步驟之后，在上述第一鰭狀物與上述第二鰭狀物上，分別以外延成長形成位于上述介電材料上方的一第一鰭狀物延伸結(jié)構(gòu)與一第二鰭狀物延伸結(jié)構(gòu)。在某些實施例中，一種鰭式場效晶體管是包含一第一鰭狀物和一第二鰭狀物，其延伸至一半導(dǎo)體基底的上方，并帶有位于上述第一鰭狀物與上述第二鰭狀物之間的一淺溝槽隔離區(qū)。一間隔是定義于上述淺溝槽隔離區(qū)的上表面上方的上述第一鰭狀物與第二鰭狀物之間。上述第一鰭狀物與上述第二鰭狀物具有一第一長度方向。一第一柵極是位在上述第一鰭狀物的上方。上述第一柵極具有與上述第一長度方向垂直的一第二長度方向。一流動性的介電材料是提供于上述淺溝槽隔離區(qū)的上表面上，而定義出上述介電材料的上表面與上述第一、第二鰭狀物的上表面之間的一階差高度，上述階差高度是小于上述淺溝槽隔離區(qū)的上表面與上述第一、第二鰭狀物的上表面之間的一距離。一第一外延SiGe橫向鰭狀物延伸結(jié)構(gòu)與一第二外延SiGe橫向鰭狀物延伸結(jié)構(gòu)是提供于上述介電材料上方，且分別在上述第一鰭狀物與上述第二鰭狀物上。上述第一外延SiGe橫向鰭狀物延伸結(jié)構(gòu)與上述第二外延SiGe橫向鰭狀物延伸結(jié)構(gòu)的橫向延伸是避開上述介電材料的上表面下方的上述第一鰭狀物與第二鰭狀物的側(cè)緣。
本發(fā)明通過一低壓化學(xué)氣相沉禾只(low pressure chemical vapor deposition ； LPCVD)工藝，將一流動性的介電材料沉積于淺溝槽隔離(shallow trench isolation ；STI) 區(qū)的上方，以減少淺溝槽隔離區(qū)的上表面與鰭狀物的氧化物定義區(qū)的上表面之間的階差高度。通過減少此階差高度，可將一目標(biāo)量的SiGe形成于鰭狀物上，伴隨著橫向鰭狀物延伸結(jié)構(gòu)的減少。因此，減少或避免了相鄰的鰭狀物延伸結(jié)構(gòu)之間的間隙的窄化。


圖IA是一傳統(tǒng)的鰭式場效晶體管的等角視圖。圖IB是顯示外延成長步驟后的圖IA的裝置的一個鰭狀物。圖IC 圖IF是顯示在鰭狀物上形成外延SiGe之前與之后的鰭式場效晶體管。圖2A 圖2X是顯示本發(fā)明一實施例的一鰭式場效晶體管的制造過程中的各個階段。上述附圖中的附圖標(biāo)記說明如下100 鰭式場效晶體管101 半導(dǎo)體基底102 淺溝槽隔離區(qū) 104 淺溝槽隔離區(qū)105 鰭狀物 106 鰭狀物1066 5151 或5比層 106L 橫向延伸結(jié)構(gòu)107 階差高度 108 柵極109 橫向延伸結(jié)構(gòu)110 側(cè)壁間隔件 112 硬掩模IM SiGe結(jié)構(gòu)(鰭狀物)124L 橫向延伸結(jié)構(gòu)200 裝置201 半導(dǎo)體基底202 淺溝槽隔離區(qū) 205 第一鰭狀物206 第二鰭狀物 206e Si、SiP或SiC層207 間隔 207a 第一高度207b 高度 207c 第二高度208 柵極(柵導(dǎo)體)209 橫向延伸距離210 側(cè)壁間隔件211 延伸長度212 硬掩模 214 介電膜2He 回蝕膜 2Hs 平坦表面216 氧化物層 218 氮化物層220 光致抗蝕劑 222 氮化物層223 凹部 2 光致抗蝕劑226 SiGe 結(jié)構(gòu)
具體實施例方式為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉出優(yōu)選實施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下本案諸位發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)對于現(xiàn)有技術(shù)(例如22nm或更小)而言，在鰭式場效晶體管的鰭狀物上形成外延SiGe，會嚴(yán)重地使鄰近的N溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體與P溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體的鰭狀物的橫向延伸結(jié)構(gòu)之間的間隙變窄，而可能會發(fā)生橋接。即使并未完成橋接，鄰近的鰭狀物延伸結(jié)構(gòu)之間的間隙的窄化可能會在第一金屬間介電(inter metal dielectric ；IMD)層內(nèi)產(chǎn)生孔洞，其中上述第一金屬間介電層是在完成主動元件工藝后沉積。這些孔洞會發(fā)生于相鄰的P溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體裝置與N溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體裝置的鰭狀物延伸結(jié)構(gòu)的下方與之間。圖2A 圖2X是顯示用以減少外延形成的SiGe的橫向延伸的方法與結(jié)構(gòu)的一例。 通過一低壓化學(xué)氣相沉積(low pressure chemical vapor d印osition ;LPCVD)工藝，將一流動性的介電材料沉積于淺溝槽隔離(shallow trench isolation ；STI)區(qū)的上方，以減少淺溝槽隔離區(qū)的上表面與鰭狀物的氧化物定義區(qū)的上表面之間的階差高度。通過減少此階差高度，可將一目標(biāo)量的SiGe形成于鰭狀物上，伴隨著橫向鰭狀物延伸結(jié)構(gòu)的減少。因此， 減少或避免了相鄰的鰭狀物延伸結(jié)構(gòu)之間的間隙的窄化。在每一對的相鄰附圖(2A與2B、2C與2D、2E與2F、2G與2H、2I與2J、2K與2L、2M 與2N、20與2P、2Q與2R、2S與2T、2U與2V、2W與2X)中，左邊的附圖是前(X方向)視圖， 而鰭狀物205、206的長度方向是朝紙面延伸。對應(yīng)的右邊附圖是側(cè)(Y方向)視圖，而鰭狀物205、206的長邊方向是從圖面的平面由左向右延伸。圖2A與圖2B是顯示在定義鰭狀物205、206、復(fù)晶硅柵導(dǎo)體208、側(cè)壁間隔件210與硬掩模212以及執(zhí)行輕摻雜漏極的摻雜之后的具有N溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體與P溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的裝置200。裝置200是具有在一半導(dǎo)體基底201的上方并在一第一長度方向延伸的一第一鰭狀物205與一第二鰭狀物206，并帶有位于第一鰭狀物205 與第二鰭狀物206之間的一淺溝槽隔離區(qū)202。一間隔207是定義于淺溝槽隔離區(qū)202的上表面上方的第一鰭狀物205與第二鰭狀物206之間。一第一高度207a是定義于淺溝槽隔離區(qū)202的上表面與第一、第二鰭狀物205、206的上表面之間。多個柵極208是形成于第一、第二鰭狀物205、206的上方。柵極208具有與上述第一長度方向垂直的一第二長度方向。一薄閘介電層(未示出)是形成于鰭狀物205、206與柵極208之間。半導(dǎo)體基底201可以是塊硅(bulk silicon)、塊硅鍺(bulk SiGe)、或其他III-V 族的化合物基底。半導(dǎo)體基底201是在鰭狀物205、206之間具有淺溝槽隔離區(qū)202。淺溝槽隔離的形成通常包含在硅基底上形成凹部，并使用化學(xué)氣相沉積 (chemical vapor deposition ；CVD)例如低壓化學(xué)氣相沉禾只(low pressure chemical vapor deposition ；LPCVD) ^^^^Ιφ Μ^^^^Κ (plasma enhanced chemical vapor deposition ；PECVD)來形成一氧化物膜，然后使用化學(xué)機(jī)械研磨(chemical mechanical polishing ;CMP)來移除多余的淺溝槽隔離氧化物膜?？梢砸运囊一柩跬?(tetraethoxysilane ；TE0S)、Si0、SiN或同類物質(zhì)來填充淺溝槽隔離區(qū)。在一實施例中，淺溝槽隔離電介質(zhì)是在高于500°C的溫度下以低壓化學(xué)氣相沉積工藝來沉積。形成上述淺溝槽隔離的結(jié)果，是在淺溝槽隔離區(qū)202的上表面與鰭狀物205、206的上表面之間，具有一階差高度(第一高度)207a。圖2C與圖2D是顯示通過低壓化學(xué)氣相沉積工藝來沉積對表面起伏不敏感的流動性的介電膜214。介電膜214的高度是高于淺溝槽隔離區(qū)202的電介質(zhì)的上表面，并至少部分地填充間隔207。在某些實施例中，是沉積介電膜214而使其先具有高于鰭狀物205、206的氧化物定義的上表面之一平坦表面2Hs。介電膜214可以是例如氧化硅(SiOx)或氮化硅(SiNx)。因為硅與SiNxW晶格尺寸不同，此氮化物物質(zhì)的使用會導(dǎo)致壓應(yīng)力源區(qū) (compressive stressor region)的形成，而可能是在強(qiáng)化載子遷移率與改善P溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的漏極飽和電流Idsat的方面所期盼的，而不會對N溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體的Idsat造成實質(zhì)上的劣化。同樣地，在其他實施例中，使用SiOx來作為流動性的電介質(zhì)會導(dǎo)致張應(yīng)力源區(qū)(tensile stressor region)的形成，以改善N溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的特性。上述流動性的化學(xué)氣相沉積工藝，是可以在約20°C的溫度與約IOOkPa的壓力下執(zhí)行。在沉積之后，在約200°C的溫度與約600ΤΟΠ·的壓力下執(zhí)行約10分鐘的一臭氧O3固化步驟。另外，在約400°C的溫度下執(zhí)行約20秒的一 O2等離子體處理步驟，以使流動性的化學(xué)氣相沉積膜的膜質(zhì)致密化。在O2等離子體處理之后，使用100 1的稀釋HF(氟化氫) 的蝕刻率可以降低約80%。沉積的介電膜214的平坦表面2Hs是具有一高度207b，高度 207b是比鰭狀物205、206的上表面高約10nm。圖2E與圖2F是顯示在用于將流動性的化學(xué)氣相沉積介電膜214的上表面回蝕而使其低于鰭狀物205、206的上表面的回蝕步驟之后的裝置200的結(jié)構(gòu)。此步驟的執(zhí)行可使用一化學(xué)性的濕蝕刻法例如稀釋的氟化氫(dilute hudrogen fluoride ；DHF)、一等離子體干蝕刻法或一化學(xué)性的干蝕刻法，以部分性地移除化學(xué)氣相沉積介電膜214。所形成的回蝕膜2He是示于圖2E與圖2F。上述回蝕工藝是移除化學(xué)氣相沉積介電膜214的之高于鰭狀物205、206的上表面的上部，以準(zhǔn)備SiGe凹下的源極、漏極工藝所需的鰭狀物，并可將回蝕膜2He回蝕至低于鰭狀物205、206的上表面的程度。上述回蝕工藝定義了介電材料的上表面與第一、第二鰭狀物205、206的上表面之間的一第二高度207c，而第二高度207c是小于第一高度207a。第二高度207c是以一個足夠的數(shù)量差小于第一高度207a，以在后續(xù)的外延步驟的過程中，避免第一鰭狀物延伸結(jié)構(gòu)與第二鰭狀物延伸結(jié)構(gòu)的合并。在某些實施例中，第二高度207c比第一高度207a的比值為約67%或小于67%。在某些實施例中，第二高度207c比第一高度207a的比值為約50%。在一例子中，為了寬度20nm的鰭狀物205、206，起始的階差高度207a為30nm、而第二高度207c為20nm。因此，第二高度207c比第一高度207a的比值為67%。再另一例子中，為了寬度20nm的鰭狀物205、206，起始的階差高度207a為40nm、而第二高度207c為 20nm。因此，第二高度207c比第一高度207a的比值為50 %。圖2G與圖2H是顯示虛置側(cè)壁(dummy sidewall ；DSff)的沉積，而可以執(zhí)行后續(xù)的選擇性外延成長。首先，一在整個裝置的上方形成一順應(yīng)性的氧化物(SiOx)層216。然后， 將一順應(yīng)性的氮化物(SiN)層218形成于氧化物層216的上方。另外，也可執(zhí)行一輕摻雜漏極的退火。如圖21與圖2J所示，在基底上沉積一光致抗蝕劑220，再執(zhí)行一光刻工藝以選擇性地移除N溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上方的光致抗蝕劑220，而保留P溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體上方的光致抗蝕劑220。接下來，執(zhí)行一異向性蝕刻(例如干蝕刻)，以移除用以形成與N溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的柵極208相鄰的虛置側(cè)壁間隔件以外的氧化物層216與氮化物層218。 然后，如圖觀與圖2L所示，移除光致抗蝕劑220(例如通過灰化的步驟)。
圖2M與圖2N是顯示雙外延工藝(dual epitaxial process)的一部分。將外延 Si、SiP或SiC層206e成長于N溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的鰭狀物206的暴露的上表面與側(cè)緣。由于已減少流動性的化學(xué)氣相沉積回蝕膜2He的上表面與鰭狀物206的上表面之間的階差高度(第二高度)207c(圖2E)，鰭狀物206的外延成長會使一橫向延伸距離 209(圖2M)小于一橫向延伸結(jié)構(gòu)109(圖1E)。在某些實施例中，上述外延步驟會將Si、SiP 或SiC層206e的上表面推升至比N溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的硅鰭狀物206的上表面還高約20nm。雖然此Si、SiP或SiC層206e的20nm的高度是與示于圖IE的Si、SiP 或SiC層106e的高度相同，但是Si、SiP或SiC層206e上的橫向延伸結(jié)構(gòu)較小，因為相對于圖IE的階差高度107之階差高度207c的減少。在圖20與圖2P中，是通過等向性的蝕刻(例如濕蝕刻)，選擇性地蝕除氮化物層 218。在圖2Q與圖2R中，是在整個裝置200的上方形成另一個順應(yīng)性的氮化物層222。接下來，沉積一光致抗蝕劑2M并執(zhí)行一光刻工藝，以移除P溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上方的光致抗蝕劑224，而留下N溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上方的光致抗蝕劑224，如圖2S與圖2T所示。接下來，執(zhí)行異向性蝕刻(例如干蝕刻)而蝕刻P溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的鰭狀物205的上部，而在P溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的鰭狀物205的上部形成一凹部223。此蝕刻步驟也將P溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的柵極上方的氮化物層222 移除。在此蝕刻步驟之后，移除光致抗蝕劑224(例如通過灰化)，如圖2U與圖2V所示。接下來，執(zhí)行一第二外延成長步驟，而在P溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第二鰭狀物205的上表面成長SiGe結(jié)構(gòu)226。與前述的N溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的情況相似，P溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的橫向延伸結(jié)構(gòu)的延伸，是通過小于P溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的鰭狀物延伸結(jié)構(gòu)124L的長度的一延伸長度211，而避開P溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的鰭狀物205的側(cè)緣。在某些實施例中，外延成長是將SiGe結(jié)構(gòu)226的上表面推升至比P溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的硅鰭狀物205的上表面還高約20nm，如圖2T所示。如圖2W與圖2X所示，通過一選擇性的蝕刻步驟，移除氮化物層(氮化物硬掩模)222。然后，執(zhí)行源極/漏極的摻雜而形成晶體管。表1是比較不同條件下的橫向延伸結(jié)構(gòu)。五行均對應(yīng)至20nm的鰭狀物寬度。五行也均對應(yīng)至最后的SiGe上表面是比外延工藝之前的原始的鰭狀物的上表面還高20nm。 在外延工藝之前，第一、第二鰭狀物205、206之間的額定的間隙是約50nm。在表1中，行3是對應(yīng)至適用圖IE與圖IF的結(jié)構(gòu)的額定條件，其中淺溝槽隔離區(qū)的上表面與鰭狀物106、124的上表面之間的階差高度為30nm。在每個鰭狀物的二側(cè)，因為 SiGe的成長所造成的橫向延伸量為24. 7nm。行5是對應(yīng)至最差的條件(階差高度為40nm)。 在每個鰭狀物的二側(cè)的橫向延伸量為28. 2nm。由于在鰭狀物延伸結(jié)構(gòu)之間的間隙的減少， 此條件會造成鄰近的鰭狀物的合并、或是在SiGe橫向延伸結(jié)構(gòu)的下方出現(xiàn)空孔。行1是對應(yīng)至圖2W、圖2X，其中流動性的介電層2He的上表面與第一、第二鰭狀物205、206的上表面之間的階差高度僅有20nm。橫向延伸量則減少為21. 2nm，而避免了相鄰的鰭狀物的合并，并在鰭狀物之間留下足夠的間隙，而使后續(xù)會沉積于鰭式場效晶體管上方的蝕刻停止層(未示出)與金屬間介電層(未示出)可以進(jìn)入并填滿鰭狀物延伸結(jié)構(gòu)之間的間隙，而避免在金屬間介電層內(nèi)產(chǎn)生空孔。表 1
條件階差高度(nm)SiGe 推升量 (nm)橫向延伸量 (nm)1圖2W、圖2X20.020.021.2225.020.023.03圖1E、圖IF 額定30.020.024.7435.020.026.55圖1E、圖IF 最差條件40.020.028.0在圖2A至圖2X所示實施例中，SiGe凹部工藝是僅在P溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(P溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的凹下源極、漏極，或稱PSSD步驟)執(zhí)行。上述 PSSD步驟是形成一凹部來取代在鰭狀物205的上表面，以獲得較大的SiGe體積，如圖2W與圖2X所示，而且PSSD步驟會止于原始的硅表面。在其他實施例(未示出)中，是在P溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的鰭狀物206 執(zhí)行一 N溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的Si、SiP或SiC的凹下源極、漏極(NSSD)步驟， 也是形成一凹部來取代N溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的鰭狀物的上表面。在具有NSSD 步驟的實施例中，是在N溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形成較大的Si、SiP或SiC的體積。在其他實施例(未示出)中，是使用單一的外延步驟，其中對P溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的鰭狀物的處理，是與對N溝道金屬一氧化物一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)鰭狀物的處理相同，而未使用Si凹部。雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
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權(quán)利要求
1.一種鰭式場效晶體管的制造方法，包含形成延伸至一半導(dǎo)體基底的上方的一第一鰭狀物和一第二鰭狀物、與位于該第一鰭狀物與該第二鰭狀物之間的一淺溝槽隔離區(qū)，其中，一間隔是定義于該淺溝槽隔離區(qū)的上表面上方的該第一鰭狀物與第二鰭狀物之間，一第一高度是定義于該淺溝槽隔離區(qū)的上表面與該些第一、第二鰭狀物的上表面之間；一沉積步驟，沉積一流動性的介電材料而將其置入該間隔內(nèi)，該介電材料的上表面是位于該淺溝槽隔離區(qū)的上表面的上方，而在該介電材料的上表面與該些第一、第二鰭狀物的上表面之間定義出一第二高度，該第二高度是小于該第一高度；以及一外延形成步驟，在該沉積步驟之后，在該第一鰭狀物與該第二鰭狀物上，分別以外延成長形成位于該介電材料上方的一第一鰭狀物延伸結(jié)構(gòu)與一第二鰭狀物延伸結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的鰭式場效晶體管的制造方法，其中該第二高度是以一個足夠的數(shù)量差小于第一高度，以在該外延形成步驟的過程中，避免該第一鰭狀物延伸結(jié)構(gòu)與該第二鰭狀物延伸結(jié)構(gòu)的合并。
3.如權(quán)利要求1所述的鰭式場效晶體管的制造方法，其中該介電材料的沉積步驟包含一低壓化學(xué)氣相沉積工藝，該低壓化學(xué)氣相沉積工藝是在約20°C的溫度與約IOOkPa的壓力下執(zhí)行。
4.如權(quán)利要求3所述的鰭式場效晶體管的制造方法，在該沉積步驟之后，還包含在約 2000C的溫度與約600Torr的壓力下執(zhí)行約10分鐘的一臭氧固化步驟，且在約400°C的溫度下執(zhí)行約20秒的一 A等離子體處理。
5.如權(quán)利要求1所述的鰭式場效晶體管的制造方法，其中該第二高度比該第一高度的比值為50%至67%。
6.如權(quán)利要求1所述的鰭式場效晶體管的制造方法，其中該沉積步驟包含使該介電材料的一平坦層流動而覆蓋在該半導(dǎo)體基底的上方，以完全填滿該間隔；以及回蝕該介電材料，而使回蝕后的該介電材料的上表面低于該第一鰭狀物與該第二鰭狀物的上表面。
7.如權(quán)利要求6所述的鰭式場效晶體管的制造方法，其中使該平坦層流動包含提供一足夠量的該介電材料，以在回蝕該介電材料之前，使該介電材料的上表面高于該第一鰭狀物與該第二鰭狀物的上表面。
8.—種鰭式場效晶體管，包含一第一鰭狀物和一第二鰭狀物，其延伸至一半導(dǎo)體基底的上方，并帶有位于該第一鰭狀物與該第二鰭狀物之間的一淺溝槽隔離區(qū)，其中，一間隔是定義于該淺溝槽隔離區(qū)的上表面上方的該第一鰭狀物與第二鰭狀物之間，該第一鰭狀物與該第二鰭狀物具有一第一長度方向；第一柵極，位在該第一鰭狀物的上方，該第一柵極具有與該第一長度方向垂直的一第二長度方向；一流動性的介電材料，位于該淺溝槽隔離區(qū)的上表面上，而定義出該介電材料的上表面與該些第一、第二鰭狀物的上表面之間的一階差高度，該階差高度是小于該淺溝槽隔離區(qū)的上表面與該些第一、第二鰭狀物的上表面之間的一距離；以及一第一外延SiGe橫向鰭狀物延伸結(jié)構(gòu)與一第二外延SiGe橫向鰭狀物延伸結(jié)構(gòu)，其位于該介電材料上方，且分別在該第一鰭狀物與該第二鰭狀物上，該第一外延SiGe橫向鰭狀物延伸結(jié)構(gòu)與該第二外延SiGe橫向鰭狀物延伸結(jié)構(gòu)的橫向延伸是避開該介電材料的上表面下方的該第一鰭狀物與第二鰭狀物的側(cè)緣。
9.如權(quán)利要求8所述的鰭式場效晶體管，其中該第一鰭狀物與該第二鰭狀物的至少一個在其上部具有一凹部，外延SiGe則填入該凹部。
10.如權(quán)利要求8所述的鰭式場效晶體管，其中該階差高度比該距離的比值是50% 67%。
全文摘要
本發(fā)明公開了鰭式場效晶體管及其制造方法，其方法包含形成延伸至一半導(dǎo)體基底的上方的一第一鰭狀物和一第二鰭狀物、與位于二者之間的一淺溝槽隔離區(qū)。一間隔定義于淺溝槽隔離區(qū)的上表面上方的第一與第二鰭狀物之間。一第一高度定義于該淺溝槽隔離區(qū)的上表面與第一、第二鰭狀物的上表面之間。一流動性的介電材料經(jīng)沉積而置入間隔內(nèi)。介電材料的上表面位于淺溝槽隔離區(qū)的上表面的上方，而在介電材料的上表面與第一、第二鰭狀物的上表面之間定義出一第二高度。第二高度小于第一高度。在沉積步驟之后，在第一、第二鰭狀物上，分別以外延成長形成位于介電材料上方的第一、第二鰭狀物延伸結(jié)構(gòu)。本發(fā)明減少或避免相鄰的鰭狀物延伸結(jié)構(gòu)之間的間隙的窄化。
文檔編號H01L27/092GK102194755SQ201010243829
公開日2011年9月21日 申請日期2010年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月1日
發(fā)明者彭遠(yuǎn)清, 林憲信, 林家彬, 詹前泰, 陳弘凱 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司