形成半導(dǎo)體圖案和半導(dǎo)體層的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了形成半導(dǎo)體圖案和半導(dǎo)體層的方法。所述方法可包括：在襯底上形成氧化物層；以及在氧化物層和襯底內(nèi)形成凹部。所述方法可以進(jìn)一步包括在凹部?jī)?nèi)形成外延生長(zhǎng)的半導(dǎo)體圖案，該半導(dǎo)體圖案接觸襯底的在氧化物層和襯底之間的界面處的側(cè)壁，并且限定襯底內(nèi)的凹部中的空隙的上表面。
【專利說(shuō)明】形成半導(dǎo)體圖案和半導(dǎo)體層的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開總體上涉及電子領(lǐng)域，更具體地，涉及形成集成電路裝置的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]已開發(fā)了不同半導(dǎo)體材料的異質(zhì)集成(hetero-1ntegrat1n)以改善集成電路裝置的性能。然而，異質(zhì)集成可以因晶格失配引起的應(yīng)變而導(dǎo)致位錯(cuò)缺陷，且可能不能改善性倉(cāng)泛。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]一種形成半導(dǎo)體圖案的方法可包括:在襯底上形成氧化物層；在氧化物層和襯底內(nèi)形成凹部；以及在凹部?jī)?nèi)形成外延生長(zhǎng)的半導(dǎo)體圖案，所述半導(dǎo)體圖案可接觸襯底的在氧化物層和襯底之間的界面處的側(cè)壁，并且可限定襯底中的凹部?jī)?nèi)的空隙的上表面。
[0004]根據(jù)多種實(shí)施方式，形成外延生長(zhǎng)的半導(dǎo)體圖案可包括:使用襯底的在氧化物層和襯底之間的界面處的側(cè)壁作為第一籽層來(lái)外延生長(zhǎng)限定襯底中的凹部?jī)?nèi)的空隙的上表面的下部半導(dǎo)體圖案；以及使用下部半導(dǎo)體圖案作為第二籽層來(lái)在凹部?jī)?nèi)外延生長(zhǎng)上部半導(dǎo)體圖案。
[0005]在多種實(shí)施方式中，空隙可暴露襯底的部分側(cè)壁。
[0006]在多種實(shí)施方式中，下部半導(dǎo)體圖案可包括與上部半導(dǎo)體圖案不同的材料。下部半導(dǎo)體圖案可包括硅鍺(SiGe)，上部半導(dǎo)體圖案可包括鍺(Ge)。
[0007]根據(jù)多種實(shí)施方式，襯底可包括第一半導(dǎo)體層、以及在氧化物層和第一半導(dǎo)體層之間延伸的第二半導(dǎo)體層。第二半導(dǎo)體層可包括鍺(Ge)、硅鍺(SiGe)、銦鎵砷化物(InGaAs)或II1-V族化合物，外延生長(zhǎng)的半導(dǎo)體圖案可接觸第二半導(dǎo)體層的側(cè)壁。
[0008]在多種實(shí)施方式中，第二半導(dǎo)體層的厚度可以在約10nm到約Ιμπι的范圍內(nèi)。
[0009]在多種實(shí)施方式中，形成凹部可包括形成在襯底內(nèi)的凹部的下部，凹部的下部具有大于3的長(zhǎng)徑比，從而空隙可暴露襯底的部分側(cè)壁。
[0010]在多種實(shí)施方式中，形成凹部可包括形成穿過(guò)氧化物層的凹部的上部，凹部的上部具有大于I的長(zhǎng)徑比。
[0011]根據(jù)多種實(shí)施方式，所述方法可進(jìn)一步包括將氧離子注入到襯底內(nèi)，以在凹部下方形成絕緣區(qū)域。
[0012]根據(jù)多種實(shí)施方式，所述方法擴(kuò)大襯底中的凹部的在襯底和氧化物層的界面處的部分，以形成底切區(qū)域。
[0013]一種形成鰭形半導(dǎo)體圖案的方法可包括:在襯底上形成氧化物層；形成穿過(guò)氧化物層并在襯底內(nèi)的凹部；以及進(jìn)行第一外延生長(zhǎng)工藝，以使用襯底的在氧化物層和襯底之間的界面處的側(cè)壁作為第一籽層來(lái)在凹部?jī)?nèi)形成懸空籽圖案。懸空籽圖案可限定凹部?jī)?nèi)的空隙的上表面。所述方法還可包括:進(jìn)行第二外延生長(zhǎng)工藝，以使用懸空籽圖案作為第二籽層來(lái)在凹部?jī)?nèi)形成半導(dǎo)體圖案；以及使氧化物層凹陷，以通過(guò)暴露半導(dǎo)體圖案的上部來(lái)形成鰭形半導(dǎo)體圖案。
[0014]在多種實(shí)施方式中，進(jìn)行第一外延生長(zhǎng)工藝可進(jìn)一步包括在凹部的底部上形成底部籽圖案。懸空籽圖案可以與底部籽圖案分隔開。
[0015]根據(jù)多種實(shí)施方式，襯底可包括第一半導(dǎo)體層、以及在氧化物層和第一半導(dǎo)體層之間延伸的第二半導(dǎo)體層。第二半導(dǎo)體層可包括鍺(Ge)、硅鍺(SiGe)、銦鎵砷化物(InGaAs)或II1-V族化合物，且凹部可暴露第二半導(dǎo)體層的包括第一籽層的側(cè)壁。
[0016]在多種實(shí)施方式中，第二半導(dǎo)體層的厚度可以在約10nm到約Ιμπι的范圍內(nèi)。
[0017]在多種實(shí)施方式中，所述方法可在進(jìn)行第一和第二外延生長(zhǎng)工藝之間進(jìn)一步包括進(jìn)行退火工藝。
[0018]根據(jù)多種實(shí)施方式，形成凹部可包括形成在襯底內(nèi)的凹部的下部，凹部的下部具有大于3的長(zhǎng)徑比，使得空隙可暴露襯底的部分側(cè)壁。
[0019]在多種實(shí)施方式中，形成凹部可包括形成穿過(guò)氧化物層的凹部的上部，凹部的上部具有大于I的長(zhǎng)徑比。
[0020]一種形成半導(dǎo)體層的方法可包括:順序地在襯底上形成半導(dǎo)體籽層和氧化物層；以及在氧化物層和半導(dǎo)體籽層中形成多個(gè)凹部。所述方法還可以包括，通過(guò)使用半導(dǎo)體籽層的側(cè)壁的在氧化物層和半導(dǎo)體籽層之間的界面處的部分作為籽層，在多個(gè)凹部中的每個(gè)凹部?jī)?nèi)外延生長(zhǎng)半導(dǎo)體圖案，直至所述半導(dǎo)體圖案的上部從相應(yīng)的凹部突出，來(lái)形成多個(gè)半導(dǎo)體圖案。在多個(gè)凹部中的每個(gè)凹部?jī)?nèi)，所述半導(dǎo)體圖案可限定空隙的上表面。所述方法可以進(jìn)一步包括使用所述多個(gè)半導(dǎo)體圖案作為籽層，外延生長(zhǎng)在氧化物層上延伸的半導(dǎo)體層。
[0021]根據(jù)多種實(shí)施方式，形成多個(gè)半導(dǎo)體圖案可包括:使用半導(dǎo)體籽層的側(cè)壁的在氧化物層和半導(dǎo)體籽層之間的界面處的部分作為籽層，在每個(gè)凹部?jī)?nèi)外延生長(zhǎng)下部半導(dǎo)體圖案，每個(gè)凹部?jī)?nèi)的下部半導(dǎo)體圖案限定相應(yīng)凹部?jī)?nèi)的空隙的上表面；以及在每個(gè)凹部?jī)?nèi)，自相應(yīng)凹部?jī)?nèi)的下部半導(dǎo)體圖案,外延生長(zhǎng)上部半導(dǎo)體圖案。
[0022]在多種實(shí)施方式中，在每個(gè)凹部?jī)?nèi)外延生長(zhǎng)上部半導(dǎo)體圖案可包括生長(zhǎng)上部半導(dǎo)體圖案以從相應(yīng)的凹部突出，外延生長(zhǎng)半導(dǎo)體層可包括橫向生長(zhǎng)所述多個(gè)半導(dǎo)體圖案的上部半導(dǎo)體圖案，直到上部半導(dǎo)體圖案中相鄰的上部半導(dǎo)體圖案彼此接觸。
[0023]在多種實(shí)施方式中，形成多個(gè)凹部可包括形成在半導(dǎo)體籽層內(nèi)的所述多個(gè)凹部的下部。所述多個(gè)凹部的下部每個(gè)可具有大于3的長(zhǎng)徑比，使得每個(gè)空隙可暴露半導(dǎo)體籽層的部分側(cè)壁。
[0024]根據(jù)多種實(shí)施方式，半導(dǎo)體籽層的厚度可以在約10nm到約I μ m的范圍內(nèi)。
[0025]一種包含鰭形半導(dǎo)體圖案的集成電路裝置可包括襯底上的氧化物層、以及在氧化物層和襯底內(nèi)的凹部。襯底內(nèi)的凹部的第一深度可以是氧化物層內(nèi)的凹部的第二深度的三倍以上。所述裝置還可包括在凹部?jī)?nèi)的外延生長(zhǎng)的半導(dǎo)體圖案。外延生長(zhǎng)的半導(dǎo)體圖案可接觸襯底的在氧化物層和襯底之間的界面處的側(cè)壁，并且可限定襯底內(nèi)的凹部中的空隙的上表面。外延生長(zhǎng)的半導(dǎo)體圖案的上部可被氧化物層暴露。
[0026]根據(jù)多種實(shí)施方式，襯底可包括第一半導(dǎo)體層、以及在氧化物層和第一半導(dǎo)體層之間延伸的第二半導(dǎo)體層。第二半導(dǎo)體層可包括鍺(Ge)、硅鍺(SiGe)、銦鎵砷化物(InGaAs)或II1-V族化合物，并且外延生長(zhǎng)的半導(dǎo)體圖案可接觸第二半導(dǎo)體層的與氧化物層相鄰的側(cè)壁。
[0027]在多種實(shí)施方式中，第二半導(dǎo)體層的厚度可以約在約10nm到約Ιμπι的范圍內(nèi)。
[0028]在多種實(shí)施方式中，凹部可包括襯底內(nèi)的凹部的下部，凹部的下部具有大于3的長(zhǎng)徑比,從而空隙可暴露襯底的部分側(cè)壁。
[0029]在多種實(shí)施方式中，凹部可包括穿過(guò)氧化物層的凹部的上部，凹部的上部具有大于I的長(zhǎng)徑比。
[0030]根據(jù)多種實(shí)施方式，所述裝置可進(jìn)一步包括在凹部下方的含氧的絕緣區(qū)域。
[0031 ] 根據(jù)多種實(shí)施方式，襯底內(nèi)的凹部的與氧化物層相鄰的部分可以具有比凹部的與凹部的底部相鄰的部分大的寬度。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1至圖4為示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的形成半導(dǎo)體圖案的操作中提供的中間結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0033]圖5為示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的形成半導(dǎo)體圖案的操作中提供的中間結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0034]圖6至圖8為示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的形成半導(dǎo)體圖案的操作中提供的中間結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0035]圖9至圖10為示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的形成半導(dǎo)體層的操作中提供的中間結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0036]圖1lA和IlB為示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的形成半導(dǎo)體圖案的操作的流程圖。
[0037]圖12Α和12Β為示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的形成半導(dǎo)體層的操作的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0038]以下參照附圖描述示例實(shí)施方式。在不偏離本公開的主旨和教導(dǎo)的情況下，可以有許多不同的形式和實(shí)施方式，因而本公開不應(yīng)被解釋為限于此處所闡述的示例實(shí)施方式。相反，這些示例實(shí)施方式被提供，使得本公開全面和完整，并且將把本公開的范圍傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。附圖中，為了清楚，層和區(qū)域的尺寸和相對(duì)尺寸可以被夸大。相同的附圖標(biāo)記始終表示相同的元件。
[0039]此處參照剖面圖描述本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式，剖面圖為示例實(shí)施方式的理想實(shí)施方式和中間結(jié)構(gòu)的示意性圖示。因此，作為例如制造技術(shù)和/或公差的結(jié)果的相對(duì)于圖示形狀的改變將被預(yù)見到。這樣，本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式不應(yīng)被解釋為限于這里示出的特定形狀，而是包括例如由制造導(dǎo)致的形狀上的偏差。
[0040]除非另有定義，本文使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員通常理解的含義相同的含義。將進(jìn)一步理解，諸如常用詞典中定義的術(shù)語(yǔ)的術(shù)語(yǔ)應(yīng)該被解釋為具有與它們?cè)谙嚓P(guān)領(lǐng)域的背景下的含義相一致的含義，并且將不在理想化或過(guò)于形式化的意義上被解釋，除非在此明確地這樣定義。
[0041]本文所用的術(shù)語(yǔ)僅為了描述【具體實(shí)施方式】，不是要成為實(shí)施方式的限制。當(dāng)在本文使用時(shí)，單數(shù)形式“一”和“該”也要包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文明確地作其它表示。將進(jìn)一步理解，當(dāng)在本說(shuō)明書中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“包括”和/或“包含”指出所述特征、整體、步驟、操作、元件、和/或構(gòu)件的存在，但不排除一個(gè)或更多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、元件、構(gòu)件和/或它們的組合的存在或添加。
[0042]將理解，當(dāng)一元件被稱為“聯(lián)接到”、“連接到”或“響應(yīng)于”另一元件，或者“在”另一元件“上”時(shí),它能直接聯(lián)接到、連接到或響應(yīng)于該另一元件，或者在該另一元件上，或者也可存在居間元件。相反，當(dāng)一元件被稱為“直接聯(lián)接到”、“直接連接到”或“直接響應(yīng)于”另一元件，或“直接在”另一元件“上”時(shí)，則不存在居間元件。當(dāng)在本文中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括相關(guān)所列項(xiàng)目中的一個(gè)或更多個(gè)項(xiàng)目的任意和所有組合。
[0043]將理解，盡管術(shù)語(yǔ)第一、第二等在這里可以用于描述各種元件，但這些元件不應(yīng)該受這些術(shù)語(yǔ)的限制。這些術(shù)語(yǔ)僅用來(lái)將一元件與另一元件區(qū)分開。因此，第一元件能被稱為第二元件，而不脫離當(dāng)前實(shí)施方式的教導(dǎo)。
[0044]為了容易描述，諸如“在......之下”、“下面”、“下部”、“上方”、“上部”等的空間關(guān)系術(shù)語(yǔ)可在本文中被使用，以描述如圖所示的一元件或特征的與另一個(gè)元件(多個(gè)元件)或特征(多個(gè)特征)的關(guān)系。將理解，除了附圖中描繪的方位外，空間關(guān)系術(shù)語(yǔ)意在還包含裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果圖中的裝置被翻轉(zhuǎn)，則被描述為“在”其它元件或特征“下方”或“之下”的元件將被取向“在”其它元件或特征“上方”。因此，示例性術(shù)語(yǔ)“下方”能涵蓋上方和下方兩種方位。裝置可被不同地取向(被旋轉(zhuǎn)90度或者處于其它取向)，并且本文所用的空間關(guān)系描述語(yǔ)可以被相應(yīng)地解釋。
[0045]還應(yīng)當(dāng)注意，在一些替代實(shí)施方式中，本文流程圖方框中標(biāo)注的活動(dòng)/行為可以不按照該流程圖中標(biāo)注的順序發(fā)生。例如，相繼顯示的兩個(gè)方框?qū)嶋H上可以基本上同時(shí)被執(zhí)行，或者這些方框有時(shí)可以以相反的順序執(zhí)行，這取決于所涉及的活動(dòng)/行為。而且，流程圖和/或框圖中給定方框的活動(dòng)可以被分成多個(gè)方框，和/或流程圖和/或框圖的兩個(gè)或更多個(gè)方框的活動(dòng)可以至少部分地合并。最后，其他的方框可以被添加/插入在示出的方框之間，和/或方框/操作可以被省略而不脫離本發(fā)明構(gòu)思的范圍。
[0046]圖1至圖4為示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的形成半導(dǎo)體圖案的操作中提供的中間結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0047]參見圖1，形成半導(dǎo)體圖案的操作可包括在襯底100上形成氧化物層102和形成凹部104。例如，氧化物層102可以是硅氧化物層，襯底100可以是體硅襯底(bulk siliconsubstrate)。凹部104可包括氧化物層102內(nèi)的凹部的上部104a和襯底100內(nèi)的凹部的下部104b。
[0048]根據(jù)圖1，操作可包括執(zhí)行第一外延生長(zhǎng)工藝，以形成包括半導(dǎo)體材料的籽圖案106，籽圖案106包括懸空籽圖案106a和底部籽圖案106b。所述半導(dǎo)體材料例如可以是鍺、硅鍺、銦鎵砷化物或II1-V族化合物。也可以使用其它材料。
[0049]外延生長(zhǎng)工藝在具有懸空鍵的活性表面上形成半導(dǎo)體圖案，但不在沒有懸空鍵的非活性表面上形成半導(dǎo)體圖案。因此，如圖1所示，所述第一外延生長(zhǎng)工藝可以選擇性地在凹部104內(nèi)的襯底100的活性的表面上形成籽圖案106，在凹部104內(nèi)的氧化物層102的非活性的表面上可以不形成半導(dǎo)體圖案。具體地，可以將襯底100內(nèi)的凹部104的在氧化物層102和襯底100之間的界面處的側(cè)壁用作籽層來(lái)形成懸空籽圖案106a，可以將襯底100用作籽層來(lái)形成底部籽圖案106b。將理解，襯底100的在襯底100和氧化物層102之間的界面處的側(cè)壁可包括襯底100的側(cè)壁的鄰近該界面的部分。懸空籽圖案106a可接觸襯底100的在氧化物層102和襯底100之間的界面處的側(cè)壁。
[0050]將理解，用第一外延生長(zhǎng)工藝形成的半導(dǎo)體圖案的生長(zhǎng)速率可以沿凹部的下部104b的深度方向減小，因?yàn)閿U(kuò)散進(jìn)入凹部的下部104b的反應(yīng)物的量可以沿該深度方向減少。因此，在氧化物層102和襯底100之間的界面處形成的懸空籽圖案106a可以快速生長(zhǎng)，并可抑制反應(yīng)物擴(kuò)散進(jìn)入凹部的下部104b，使得空隙可在凹部的下部104b中形成?？障犊墒箲铱兆褕D案106a與底部籽圖案106b斷開，從而可至少部分地保留凹部的下部104b的側(cè)壁被暴露。
[0051]仍然參照?qǐng)D1，懸空籽圖案106a和底部籽圖案106b可包含用直線表示的位錯(cuò)缺陷，其源于襯底100和籽圖案106之間的界面。垂直直線和水平直線分別表示垂直位錯(cuò)缺陷和水平位錯(cuò)缺陷。位錯(cuò)缺陷可由于襯底100和籽圖案106之間的界面處的晶格失配引起的應(yīng)變而產(chǎn)生。
[0052]底部籽圖案106b可包括具有各種方向的位錯(cuò)缺陷，所述位錯(cuò)缺陷源于襯底100和底部籽圖案106b之間的界面，包括垂直位錯(cuò)缺陷。然而，由于凹部的下部104b中的空隙可使懸空籽圖案106a與底部籽圖案106b斷開，所以底部籽圖案106b中的位錯(cuò)缺陷可以不擴(kuò)展進(jìn)懸空籽圖案106a內(nèi)。換言之，空隙可減小或最小化懸空籽圖案106a和底部籽圖案106b之間的聯(lián)系。因此，懸空籽圖案106a可以不包括源于襯底100和底部籽圖案106b之間的界面的位錯(cuò)缺陷，因而可以只包括源于襯底100和懸空籽圖案106a之間的界面的位錯(cuò)缺陷。因?yàn)橐r底100和懸空籽圖案106a之間的界面的取向，懸空籽圖案106a可包括水平位錯(cuò)缺陷，但可以不包括垂直位錯(cuò)缺陷。
[0053]將理解，凹部的上部104a和凹部的下部104b的長(zhǎng)徑比能影響空隙的形狀和位置。因此，凹部的上部104a的長(zhǎng)徑比和凹部的下部104b的長(zhǎng)徑比(相對(duì)于彼此)可以預(yù)先確定，以形成使懸空籽圖案106a與底部籽圖案106b斷開的空隙，使得底部籽圖案106b中的位錯(cuò)缺陷的向懸空籽圖案106a內(nèi)的擴(kuò)展可以被減少或最小化。
[0054]在一些實(shí)施方式中，凹部的上部104a的長(zhǎng)徑比可以大于1，并且凹部的下部104b的長(zhǎng)徑比可以大于3。在一些實(shí)施方式中，凹部的上部104a和凹部的下部104b可以具有基本相同的寬度，并且凹部的下部104b的深度可以是凹部的上部104a的深度的三倍以上。
[0055]現(xiàn)在參照?qǐng)D2，操作可包括將懸空籽圖案106a用作籽層來(lái)進(jìn)行第二外延生長(zhǎng)工藝，以形成初步半導(dǎo)體圖案108。如圖2所示，懸空籽圖案106a中的水平位錯(cuò)缺陷可在第二外延生長(zhǎng)工藝期間，擴(kuò)展進(jìn)初步半導(dǎo)體圖案108內(nèi)。然而，將理解，大部分水平位錯(cuò)缺陷可被阻擋在氧化物層102內(nèi)，從而初步半導(dǎo)體圖案108的上部可不包括水平位錯(cuò)缺陷，或者可基本上沒有水平位錯(cuò)缺陷。氧化物層102的厚度可以預(yù)先確定，以形成具有大于I的長(zhǎng)徑比的凹部的上部104a，使得基本上所有的水平位錯(cuò)缺陷可被氧化物層102阻擋。
[0056]此外，初步半導(dǎo)體圖案108的上部可以不包括垂直位錯(cuò)缺陷，因?yàn)槿鐓⒄請(qǐng)D1討論那樣，懸空籽圖案106a可不包括垂直位錯(cuò)缺陷。因此，初步半導(dǎo)體圖案108的上部可不包括位錯(cuò)缺陷，或者可基本上沒有位錯(cuò)缺陷。
[0057]第二外延生長(zhǎng)工藝可以被執(zhí)行，直到初步半導(dǎo)體圖案108過(guò)生長(zhǎng)，從而初步半導(dǎo)體圖案108的上部從凹部104突出為止。將理解，第一和第二外延生長(zhǎng)工藝可以以原位方式進(jìn)行，在該方式中，第一和第二外延生長(zhǎng)工藝在同一處理室中進(jìn)行。
[0058]操作可包括平坦化初步半導(dǎo)體圖案108的上部，以在凹部104中形成半導(dǎo)體圖案108a(圖3)。例如，各向同性蝕刻工藝或化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝可用于平坦化。在一些實(shí)施方式中，氧化物層102的上部可被部分地去除。在平坦化初步半導(dǎo)體圖案108的上部之后，氧化物層102的上表面和半導(dǎo)體圖案108a的上表面可以是共面的。
[0059]操作可以進(jìn)一步包括使氧化物層102凹陷，以部分地暴露半導(dǎo)體圖案108a的上部(圖4)。可使用例如相對(duì)于半導(dǎo)體圖案108a選擇性地去除氧化物層102的蝕刻工藝，來(lái)使氧化物層102凹陷。凹陷后的氧化物層由附圖標(biāo)記“102a”表示。該蝕刻工藝可以是干法蝕刻工藝、濕法蝕刻工藝或它們的組合。將理解，半導(dǎo)體圖案108a可用在集成電路裝置中，例如作為鰭型FET (場(chǎng)效應(yīng)晶體管)中的鰭形溝道區(qū)。
[0060]根據(jù)圖4，操作可包括將氧離子注入到襯底內(nèi)，以在凹部104下方形成絕緣區(qū)域110。該絕緣區(qū)域可與襯底100的上表面相隔一距離，該距離處于約50nm到約10nm的范圍內(nèi)。氧離子的劑量可在約I.E17原子/平方厘米(atoms/cm2)至約I.E19原子/平方厘米的范圍內(nèi)。
[0061]圖5為示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的形成半導(dǎo)體圖案的操作中提供的中間結(jié)構(gòu)的剖面圖。根據(jù)圖5，操作可以在第一外延生長(zhǎng)工藝之前，額外包括擴(kuò)大凹部的下部104b的開口。例如，相對(duì)于氧化物層102選擇性地去除襯底100的各向同性蝕刻工藝，可被用來(lái)擴(kuò)大凹部的下部104b的開口。擴(kuò)大凹部的下部104b的開口可形成底切區(qū)域并暴露氧化物層102的部分下表面。如圖5所示，氧化物層102的所述部分下表面可額外地阻擋源于襯底100和懸空籽圖案106a之間的界面的位錯(cuò)缺陷。
[0062]圖6至圖8為示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的形成半導(dǎo)體圖案的操作中提供的中間結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0063]參照?qǐng)D6，形成半導(dǎo)體圖案的操作可包括在襯底100上順序地形成半導(dǎo)體層201和氧化物層102。襯底100可包括與半導(dǎo)體層201不同的材料。例如，襯底100可包括硅，半導(dǎo)體層201可包括鍺、硅鍺、銦鎵砷化物或II1-V族化合物。因此，由于襯底100和半導(dǎo)體層201之間的界面處的晶格失配引起的應(yīng)變，半導(dǎo)體層201可包括圖6中的直線代表的各種位錯(cuò)缺陷。將理解，大部分垂直位錯(cuò)缺陷可被氧化物層102阻擋，水平位錯(cuò)缺陷可擴(kuò)展到后來(lái)形成的半導(dǎo)體圖案內(nèi)。半導(dǎo)體層201的厚度可在約10nm到約I μπι的范圍內(nèi)。氧化物層102例如可以是硅氧化物層。
[0064]仍然參照?qǐng)D6，操作可包括形成凹部204。凹部204可包括氧化物層102中的凹部的上部104a、以及半導(dǎo)體層201和襯底100中的凹部的下部204b。在一些實(shí)施方式中，凹部的下部204b可以僅在半導(dǎo)體層201內(nèi)，且可以不暴露襯底100。
[0065]現(xiàn)在參照?qǐng)D7，操作可包括執(zhí)行第一外延生長(zhǎng)工藝以形成包括半導(dǎo)體材料的籽圖案206，籽圖案206包括懸空籽圖案206a和底部籽圖案206b?？梢詫雽?dǎo)體層201的在氧化物層102和半導(dǎo)體層201之間的界面處的側(cè)壁用作籽層來(lái)形成懸空籽圖案206a，并且可以將襯底100用作籽層來(lái)形成底部籽圖案206b。將理解，半導(dǎo)體層201的在氧化物層102和半導(dǎo)體層201之間的界面處的側(cè)壁可包括半導(dǎo)體層201的側(cè)壁的鄰近氧化物層102和半導(dǎo)體層201之間的界面的部分。懸空籽圖案206a可接觸半導(dǎo)體層201的該側(cè)壁。
[0066]如參照?qǐng)D1討論那樣，第一外延生長(zhǎng)工藝可以選擇性地在襯底100的表面和半導(dǎo)體層201的表面上形成籽圖案206，因?yàn)樗鼈儍蓚€(gè)都具有活性表面，并且可以不在氧化物層102上形成半導(dǎo)體圖案。此外，第一外延生長(zhǎng)工藝可快速生長(zhǎng)懸空籽圖案206a。因此，第一外延生長(zhǎng)工藝可在懸空籽圖案206a下方，在凹部的下部204b內(nèi)導(dǎo)致空隙。該空隙可至少部分地暴露凹部的下部204b的側(cè)壁，因而可以使懸空籽圖案206a和底部籽圖案206b斷開。
[0067]根據(jù)圖7，懸空籽圖案206a和底部籽圖案206b可包括以直線代表的位錯(cuò)缺陷，其源于襯底100和籽圖案206之間的界面、以及半導(dǎo)體層201和籽圖案206之間的界面。因本文稍后討論的原因，懸空籽圖案206a可包括水平位錯(cuò)缺陷，而可以不包括垂直位錯(cuò)缺陷。
[0068]在一些實(shí)施方式中，籽圖案206與半導(dǎo)體層201可以包括相同的半導(dǎo)體材料。因此，懸空籽圖案206a可形成在晶格匹配表面上，從而懸空籽圖案206a可不包括源于半導(dǎo)體層201和懸空籽圖案206a之間的界面的位錯(cuò)缺陷。如圖7中所示，一些源于襯底100和半導(dǎo)體層201之間的界面的水平位錯(cuò)缺陷可以擴(kuò)展到懸空籽圖案206a。然而，將理解，因?yàn)榘雽?dǎo)體層201的厚度比10nm薄，且相應(yīng)地懸空籽圖案206a的厚度比10nm薄，所以位錯(cuò)缺陷被阻擋在懸空籽圖案206a內(nèi)的概率可以較低。籽圖案206與半導(dǎo)體層201 二者都可包括例如鍺、硅鍺、銦鎵砷化物或II1-V族化合物。
[0069]在一些實(shí)施方式中，籽圖案206和半導(dǎo)體層201可包括不同的半導(dǎo)體材料，由此懸空籽圖案206a可由于半導(dǎo)體層201和懸空籽圖案206a之間的界面處的晶格失配而發(fā)生應(yīng)變。因此，除了源于襯底100和半導(dǎo)體層201之間的界面的水平位錯(cuò)缺陷外，懸空籽圖案206a還可以包括源于半導(dǎo)體層201和懸空籽圖案206a之間的界面的水平位錯(cuò)缺陷。例如，半導(dǎo)體層201可包含硅鍺，懸空籽圖案206a可包含鍺。懸空籽圖案206a的鍺濃度可以被調(diào)整，以形成發(fā)生應(yīng)變但不包括許多源于懸空籽圖案206a和半導(dǎo)體層201之間的界面的位錯(cuò)缺陷的懸空籽圖案206a。
[0070]底部籽圖案206b可包括具有各種方向的位錯(cuò)缺陷，所述位錯(cuò)缺陷包括垂直位錯(cuò)缺陷。將理解，因?yàn)榭障妒沟撞孔褕D案206b與懸空籽圖案206a斷開，所以底部籽圖案206b中的垂直位錯(cuò)缺陷可以不擴(kuò)展至懸空籽圖案206a內(nèi)。因此，懸空籽圖案206a可不包括垂直位錯(cuò)缺陷，或者可以基本上無(wú)垂直位錯(cuò)缺陷。
[0071]如參照?qǐng)D1討論那樣，將理解，凹部的上部104a的長(zhǎng)徑比和凹部的下部204b的長(zhǎng)徑比(相對(duì)于彼此)可以預(yù)先確定，以形成使懸空籽圖案206a與底部籽圖案206b斷開的空隙。在一些實(shí)施方式中，凹部的上部104a的長(zhǎng)徑比可以大于1，并且凹部的下部204b的長(zhǎng)徑比可以大于3。在一些實(shí)施方式中，凹部的上部104a和凹部的下部204b可以具有基本相同的寬度，并且凹部的下部204b的深度可以是凹部的上部104a的深度的三倍以上。
[0072]操作可以在形成懸空籽圖案206a之后額外包括退火工藝。該退火工藝可作為在進(jìn)行第一外延生長(zhǎng)工藝的同一處理室中進(jìn)行的原位工藝被執(zhí)行。該退火工藝可以在比懸空籽圖案206a的回流溫度高的溫度進(jìn)行，以形成基本上完全封閉凹部的下部204b的開口的懸空籽圖案206a。在一些實(shí)施方式中，懸空籽圖案206a可包含鍺，退火工藝溫度可在約500°C至約800°C的范圍內(nèi)。例如，退火工藝氣體可包括氫氣、氮?dú)饣蛉魏尾换顫姎怏w。
[0073]現(xiàn)在參照?qǐng)D8，操作可包括將懸空籽圖案206a用作籽層來(lái)執(zhí)行第二外延生長(zhǎng)工藝，以形成初步半導(dǎo)體圖案208。如圖8所示，懸空籽圖案206a中的水平位錯(cuò)缺陷可在第二外延生長(zhǎng)工藝期間擴(kuò)展到初步半導(dǎo)體圖案208內(nèi)。然而，將理解，大部分水平位錯(cuò)缺陷可被阻擋在氧化物層102中，因?yàn)檠趸飳?02的厚度可被預(yù)先確定以形成具有大于I的長(zhǎng)徑比的凹部的上部104a。
[0074]因而，初步半導(dǎo)體圖案208的上部可不包括水平位錯(cuò)缺陷。此外，初步半導(dǎo)體圖案208的上部可不包括垂直位錯(cuò)缺陷，因?yàn)閼铱兆褕D案206a不包括垂直位錯(cuò)缺陷。因此，初步半導(dǎo)體圖案208的上部可以不包括位錯(cuò)缺陷，或者可以基本上無(wú)位錯(cuò)缺陷。第二外延生長(zhǎng)工藝可以被進(jìn)行，直到初步半導(dǎo)體圖案208過(guò)生長(zhǎng)，從而初步半導(dǎo)體圖案208的上部可以從凹部204突出為止。
[0075]在第二外延生長(zhǎng)工藝之后，操作可進(jìn)一步包括平坦化初步半導(dǎo)體圖案208的上部，以形成半導(dǎo)體圖案和凹陷的氧化物層102，其是與參照?qǐng)D3和圖4討論的工藝相似的工藝。將理解，該半導(dǎo)體圖案可以用在集成電路裝置中，例如，作為鰭型FET(場(chǎng)效應(yīng)晶體管)中的鰭形溝道區(qū)。
[0076]此外，將理解，操作可在進(jìn)行第一外延生長(zhǎng)工藝之前，額外包括擴(kuò)大凹部的下部204b的開口，其是與參照?qǐng)D5討論的工藝相似的工藝。將理解，參照?qǐng)D6至圖8描述的襯底100和半導(dǎo)體層201可以被當(dāng)作一襯底的兩個(gè)層，這不會(huì)對(duì)參照?qǐng)D6至圖8描述的方法帶來(lái)任何實(shí)質(zhì)改變。
[0077]圖9和圖10為示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的形成半導(dǎo)體層的操作中提供的中間結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0078]參見圖9，形成半導(dǎo)體層的操作可包括在襯底100上順序地形成半導(dǎo)體籽層301和氧化物層302。襯底100可包括與半導(dǎo)體籽層301不同的材料。例如，襯底100可包括硅，半導(dǎo)體籽層301可包括鍺、硅鍺、銦鎵砷化物或II1-V族化合物。因此，半導(dǎo)體籽層301可包括源于襯底100和半導(dǎo)體籽層301之間的界面的各種位錯(cuò)缺陷，所述位錯(cuò)缺陷由直線代表。
[0079]將理解，只有一些源于襯底100和半導(dǎo)體籽層301之間的界面的水平位錯(cuò)缺陷可以擴(kuò)展到后來(lái)形成的半導(dǎo)體圖案內(nèi)，因?yàn)榘雽?dǎo)體籽層301中的大多數(shù)垂直位錯(cuò)缺陷可以被氧化物層102阻擋。半導(dǎo)體籽層301的厚度可以在約10nm到約I μ m的范圍內(nèi)。氧化物層302例如可以是硅氧化物層。
[0080]根據(jù)圖9，操作可包括在氧化物層302、半導(dǎo)體籽層301和襯底100中形成凹部304。每個(gè)凹部304可包括氧化物層302內(nèi)的凹部的上部304a、以及半導(dǎo)體籽層301和襯底100內(nèi)的凹部的下部304b。在一些實(shí)施方式中，凹部的下部304b可在半導(dǎo)體籽層301中，可以不暴露襯底100。
[0081]操作可包括執(zhí)行第一外延生長(zhǎng)工藝，以在各凹部304中形成包括半導(dǎo)體材料的籽圖案306，該第一外延生長(zhǎng)工藝是與參照?qǐng)D7討論的工藝相似的工藝。每個(gè)籽圖案306可包括懸空籽圖案306a和底部籽圖案306b。可以將半導(dǎo)體籽層301的在氧化物層302和半導(dǎo)體籽層301之間的界面處的側(cè)壁用作籽層來(lái)形成懸空籽圖案306a，并且可以將襯底100用作籽層來(lái)形成底部籽圖案306b。
[0082]如參照?qǐng)D1討論那樣，第一外延生長(zhǎng)工藝可在懸空籽圖案306a下方在凹部的下部304b內(nèi)導(dǎo)致空隙。該空隙可至少部分地暴露凹部的下部304b的側(cè)壁，于是可以使懸空籽圖案306a與底部籽圖案306b斷開。
[0083]在一些實(shí)施方式中，半導(dǎo)體籽層301和懸空籽圖案306a可包括相同的半導(dǎo)體材料，例如鍺、硅鍺、銦鎵砷化物或II1-V族化合物。在一些實(shí)施方式中，半導(dǎo)體籽層301和懸空籽圖案306a可包括不同的半導(dǎo)體材料。例如，半導(dǎo)體籽層301可包括硅鍺，懸空籽圖案306a可包括鍺。
[0084]懸空籽圖案306a可包括源于襯底100和半導(dǎo)體籽層301之間的界面的水平位錯(cuò)缺陷。在一些實(shí)施方式中，當(dāng)半導(dǎo)體籽層301和懸空籽圖案306a包括不同的半導(dǎo)體材料時(shí)，懸空籽圖案306a可額外包括源于半導(dǎo)體籽層301和懸空籽圖案306a之間的界面的水平位錯(cuò)缺陷。
[0085]底部籽圖案306b可包括源于襯底100和底部籽圖案306b之間的界面的具有各種方向的位錯(cuò)缺陷，所述位錯(cuò)缺陷包括垂直位錯(cuò)缺陷。將理解，因?yàn)榭障妒沟撞孔褕D案306b和懸空籽圖案306a斷開，所以底部籽圖案306b中的垂直位錯(cuò)缺陷可以不擴(kuò)展進(jìn)懸空籽圖案306a內(nèi)。因此，懸空籽圖案306a可不包括垂直位錯(cuò)缺陷，或者可以基本上無(wú)垂直位錯(cuò)缺陷。
[0086]凹部的上部304a的長(zhǎng)徑比和凹部的下部304b的長(zhǎng)徑比(相對(duì)于彼此)可以預(yù)先確定，以形成使懸空籽圖案306a與底部籽圖案306b斷開的空隙。在一些實(shí)施方式中，凹部的上部304a的長(zhǎng)徑比可以大于1，并且凹部的下部304b的長(zhǎng)徑比可以大于3。在一些實(shí)施方式中，凹部的上部304a和凹部的下部304b可以具有基本相同的寬度，并且凹部的下部304b的深度可以是凹部的上部304a的深度的三倍以上。
[0087]將理解，可以在第一外延生長(zhǎng)工藝之前額外進(jìn)行退火工藝，以在基本上完全晶格匹配的表面上形成懸空籽圖案306a。該退火工藝的溫度可以比半導(dǎo)體籽層301的回流溫度高。例如，半導(dǎo)體籽層301可以是鍺層，溫度可在約500°C至約800°C的范圍內(nèi)。例如，退火工藝氣體可包括氫氣、氮?dú)饣蛉魏尾换顫姎怏w。
[0088]此外，操作可在第一外延生長(zhǎng)工藝之后進(jìn)一步包括另一退火工藝。相對(duì)于第一外延生長(zhǎng)工藝，該另一退火工藝可以作為原位工藝被執(zhí)行，且退火工藝溫度可以高于懸空籽圖案306a的回流溫度，以形成基本上完全封閉凹部的下部304b的開口的懸空籽圖案306a。在一些實(shí)施方式中，懸空籽圖案306a可包含鍺，于是退火工藝溫度可在約500°C至約800°C的范圍內(nèi)。例如，退火工藝氣體可包括氫氣、氮?dú)饣蛉魏尾换顫姎怏w。
[0089]根據(jù)圖9，操作還可以包括執(zhí)行第二外延生長(zhǎng)工藝，以在各凹部304內(nèi)形成半導(dǎo)體圖案308。將理解，在第二外延生長(zhǎng)工藝期間，懸空籽圖案306a內(nèi)的大多數(shù)水平位錯(cuò)缺陷可被阻擋在氧化物層302內(nèi)，因此半導(dǎo)體圖案308的上部可不包括水平位錯(cuò)缺陷。另外，半導(dǎo)體圖案308的上部可不包括垂直位錯(cuò)缺陷，因?yàn)閼铱兆褕D案306a可不包括垂直位錯(cuò)缺陷。因此，該半導(dǎo)體圖案的上部可不包括位錯(cuò)缺陷，或者可以基本上無(wú)位錯(cuò)缺陷。第二外延生長(zhǎng)工藝可被進(jìn)行，直到半導(dǎo)體圖案308過(guò)生長(zhǎng)，從而半導(dǎo)體圖案308的上部從凹部304突出為止。
[0090]將理解，操作可以在執(zhí)行第一外延生長(zhǎng)工藝前額外包括擴(kuò)大凹部的下部304b的開口，這是與參照?qǐng)D5討論的工藝相似的工藝。
[0091]在第二外延生長(zhǎng)工藝之后，操作可進(jìn)一步包括第三外延生長(zhǎng)工藝，其將多個(gè)初步半導(dǎo)體圖案308用作籽層來(lái)形成在氧化物層302上延伸的半導(dǎo)體層310 (圖10)。多個(gè)初步半導(dǎo)體圖案308可以橫向生長(zhǎng)，直到多個(gè)初步半導(dǎo)體圖案308中相鄰的初步半導(dǎo)體圖案彼此接觸。將理解，半導(dǎo)體層310可以是用于制造絕緣體上半導(dǎo)體一例如絕緣體上硅(SOI)、絕緣體上鍺(GeOI)或絕緣體上II1-V族化合物(IIIVOI)—的供體晶片(donor wafer)的一部分。
[0092]在一些實(shí)施方式中，操作在第三外延生長(zhǎng)工藝后可以額外包括再一退火工藝，以減少半導(dǎo)體層310內(nèi)的晶粒邊界。退火溫度可以比半導(dǎo)體層310的回流溫度高。例如，半導(dǎo)體層310可以是鍺層，退火溫度可以在約500°C至約800°C的范圍內(nèi)。退火工藝氣體可以包括例如氫氣、氮?dú)饣蛉魏尾换顫姎怏w。
[0093]另外，可以在半導(dǎo)體層310上形成保護(hù)層。保護(hù)層可以是硅氧化物層。將理解，在形成保護(hù)層之前，可額外地在半導(dǎo)體層310上進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝。
[0094]圖1lA和IlB為示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的形成半導(dǎo)體圖案的操作的流程圖。根據(jù)圖11A，操作可包括在襯底上形成氧化物層(方框S1102)。在一些實(shí)施方式中，襯底可以包括兩個(gè)半導(dǎo)體層。例如，襯底的下層可包含硅，在該下層和氧化物層之間延伸的上層可包括鍺、硅鍺、銦鎵砷化物或II1-V族化合物。操作可包括在氧化物層和襯底中形成凹部(方框S1104)?？墒褂霉饪坦に嚺c蝕刻工藝來(lái)形成凹部。蝕刻工藝可以是各向異性蝕刻工藝，并可以是濕法蝕刻工藝、干法蝕刻工藝或它們的組合。此外，操作還可包括在凹部?jī)?nèi)形成外延生長(zhǎng)的半導(dǎo)體圖案，其可以限定空隙的上表面(方框S1106)。
[0095]如參照?qǐng)D1討論那樣，凹部可具有足夠高的長(zhǎng)徑比，使得空隙形成在凹部中在外延生長(zhǎng)的半導(dǎo)體圖案下方。凹部的長(zhǎng)徑比可以大于4。
[0096]根據(jù)圖11B,方框S1106中形成外延生長(zhǎng)的半導(dǎo)體圖案可包括進(jìn)行第一外延生長(zhǎng)工藝，以形成懸空籽圖案(方框S1106-1)。如參照?qǐng)D1討論那樣，第一外延生長(zhǎng)工藝可以將襯底100的在襯底100和氧化物層102之間的界面處的側(cè)壁用作籽層來(lái)形成懸空籽圖案106a,懸空籽圖案106a可限定置于凹部的下部104b內(nèi)的空隙的上表面。懸空籽圖案106a可接觸襯底100的側(cè)壁的在襯底100和氧化物層102之間的界面處的部分。將理解，襯底100的在襯底100和氧化物層102之間的界面處的側(cè)壁可包括襯底100的側(cè)壁的與襯底100和氧化物層102之間的界面相鄰的部分。
[0097]此外，方框S1106中形成外延生長(zhǎng)的半導(dǎo)體圖案可包括利用懸空籽圖案作為籽層來(lái)進(jìn)行第二外延生長(zhǎng)工藝，以在凹部?jī)?nèi)形成初步半導(dǎo)體圖案(方框S1106-2)。第二外延生長(zhǎng)工藝可被進(jìn)行，直到初步半導(dǎo)體圖案過(guò)生長(zhǎng)，使得初步半導(dǎo)體圖案的上部可以從凹部突出為止。將理解，由于參照?qǐng)D1討論的原因，初步半導(dǎo)體圖案的上部可不包括位錯(cuò)缺陷，位錯(cuò)缺陷包括垂直和水平位錯(cuò)缺陷。
[0098]操作可包括平坦化初步半導(dǎo)體圖案的上部，從而形成半導(dǎo)體圖案(方框S1106-3)。在平坦化后，半導(dǎo)體圖案的上表面和氧化物層的上表面可以共面。
[0099]圖12A和圖12B為示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施方式的形成半導(dǎo)體層的操作的流程圖。根據(jù)圖12A，操作可包括在襯底上形成半導(dǎo)體籽層以及氧化物層(方框S1202)。半導(dǎo)體籽層和襯底可以包含不同的半導(dǎo)體材料，例如，半導(dǎo)體籽層可包括鍺，襯底可包含硅。氧化物層可以是例如硅氧化物。
[0100]操作可包括在氧化物層和半導(dǎo)體籽層中形成凹部(方框S1204)。在一些實(shí)施方式中，每個(gè)凹部可以在半導(dǎo)體籽層內(nèi)，還在襯底內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，每個(gè)凹部可不暴露襯底。每個(gè)凹部可具有高的長(zhǎng)徑比，且可以大于4。
[0101]操作可包括在各凹部?jī)?nèi)外延生長(zhǎng)半導(dǎo)體圖案，所述半導(dǎo)體圖案例如如圖9所示地限定各凹部?jī)?nèi)的空隙的上表面(方框S1206)。此外，可進(jìn)行從半導(dǎo)體圖案外延生長(zhǎng)在氧化物層上延伸的半導(dǎo)體層(方框S1208)。
[0102]現(xiàn)在參考圖12B，外延生長(zhǎng)半導(dǎo)體圖案可包括利用半導(dǎo)體籽層在各凹部?jī)?nèi)外延生長(zhǎng)懸空籽圖案(方框S1206-1)。懸空籽圖案可接觸半導(dǎo)體籽層的在半導(dǎo)體籽層和襯底之間的界面處的側(cè)壁，并可以限定凹部?jī)?nèi)各空隙的上表面。此外，可使用懸空籽圖案作為籽層來(lái)進(jìn)行外延生長(zhǎng)半導(dǎo)體圖案(方框S1206-2)。半導(dǎo)體圖案可被過(guò)生長(zhǎng)，使得半導(dǎo)體圖案的上部從凹部突出。
[0103]以上公開的主題應(yīng)被認(rèn)為是說(shuō)明性的，而不是限制性的，并且所附權(quán)利要求旨在覆蓋落入本發(fā)明構(gòu)思的真正主旨和范圍內(nèi)的所有修改、改進(jìn)和其他實(shí)施方式。因此，在法律允許的最大程度上，該范圍應(yīng)由所附權(quán)利要求及其等同物的可允許的最寬解釋確定，并且不應(yīng)被前面的詳細(xì)描述約束或限制。
【權(quán)利要求】
1.一種形成半導(dǎo)體圖案的方法，所述方法包括: 在襯底上形成氧化物層； 在所述氧化物層和所述襯底中形成凹部；以及 在所述凹部?jī)?nèi)形成外延生長(zhǎng)的半導(dǎo)體圖案，所述半導(dǎo)體圖案接觸所述襯底的在所述氧化物層和所述襯底之間的界面處的側(cè)壁，并且限定所述襯底內(nèi)的所述凹部中的空隙的上表面。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中形成所述外延生長(zhǎng)的半導(dǎo)體圖案包括: 將所述襯底的在所述氧化物層和所述襯底之間的所述界面處的所述側(cè)壁用作第一籽層，來(lái)外延生長(zhǎng)限定所述襯底內(nèi)的所述凹部中的所述空隙的所述上表面的下部半導(dǎo)體圖案；以及 將所述下部半導(dǎo)體圖案用作第二籽層，來(lái)在所述凹部中外延生長(zhǎng)上部半導(dǎo)體圖案。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述空隙暴露所述襯底的部分側(cè)壁。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述下部半導(dǎo)體圖案包括與所述上部半導(dǎo)體圖案不同的材料。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述下部半導(dǎo)體圖案包括硅鍺(SiGe)，所述上部半導(dǎo)體圖案包括鍺(Ge)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中: 所述襯底包括第一半導(dǎo)體層、以及在所述氧化物層和所述第一半導(dǎo)體層之間延伸的第二半導(dǎo)體層； 所述第二半導(dǎo)體層包括鍺(Ge)、硅鍺(SiGe)、銦鎵砷化物(InGaAs)或II1-V族化合物；以及 所述外延生長(zhǎng)的半導(dǎo)體圖案接觸所述第二半導(dǎo)體層的側(cè)壁。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述第二半導(dǎo)體層的厚度在10nm到Iμ m的范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成所述凹部包括在所述襯底中形成所述凹部的下部，所述凹部的下部具有大于3的長(zhǎng)徑比，從而所述空隙暴露所述襯底的部分側(cè)壁。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成所述凹部包括形成穿過(guò)所述氧化物層的所述凹部的上部，所述凹部的上部具有大于I的長(zhǎng)徑比。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括: 將氧離子注入到所述襯底內(nèi)，以在所述凹部下方形成絕緣區(qū)域。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括: 擴(kuò)大所述襯底中的所述凹部的在所述襯底和所述氧化物層的所述界面處的部分，以形成底切區(qū)域。
12.—種形成鰭形半導(dǎo)體圖案的方法，所述方法包括: 在襯底上形成氧化物層； 形成穿過(guò)所述氧化物層并且在所述襯底內(nèi)的凹部； 將所述襯底的在所述氧化物層和所述襯底之間的界面處的側(cè)壁用作第一籽層，來(lái)進(jìn)行第一外延生長(zhǎng)工藝，以在所述凹部?jī)?nèi)形成懸空籽圖案，所述懸空籽圖案限定所述凹部中的空隙的上表面； 將所述懸空籽圖案用作第二籽層，來(lái)進(jìn)行第二外延生長(zhǎng)工藝，以在所述凹部?jī)?nèi)形成半導(dǎo)體圖案；以及 使所述氧化物層凹陷，從而通過(guò)暴露所述半導(dǎo)體圖案的上部來(lái)形成所述鰭形半導(dǎo)體圖案。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中: 進(jìn)行所述第一外延生長(zhǎng)工藝進(jìn)一步包括在所述凹部的底部上形成底部籽圖案；以及 所述懸空籽圖案與所述底部籽圖案分隔開。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中: 所述襯底包括第一半導(dǎo)體層、以及在所述氧化物層和所述第一半導(dǎo)體層之間延伸的第二半導(dǎo)體層，所述第二半導(dǎo)體層包括鍺(Ge)、硅鍺(SiGe)、銦鎵砷化物(InGaAs)或II1-V族化合物；以及 所述凹部暴露所述第二半導(dǎo)體層的包括所述第一籽層的側(cè)壁。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述第二半導(dǎo)體層的厚度在10nm到Iμ m的范圍內(nèi)。
16.—種形成半導(dǎo)體層的方法，所述方法包括: 在襯底上順序形成半導(dǎo)體籽層和氧化物層； 在所述氧化物層和所述半導(dǎo)體籽層中形成多個(gè)凹部； 通過(guò)將所述半導(dǎo)體籽層的側(cè)壁的在所述氧化物層和所述半導(dǎo)體籽層之間的界面處的部分用作籽層，在所述多個(gè)凹部中的每個(gè)凹部?jī)?nèi)外延生長(zhǎng)半導(dǎo)體圖案，直至所述半導(dǎo)體圖案的上部從相應(yīng)的凹部突出，來(lái)形成多個(gè)半導(dǎo)體圖案，在所述多個(gè)凹部中的每個(gè)凹部?jī)?nèi)所述半導(dǎo)體圖案限定空隙的上表面；以及 將所述多個(gè)半導(dǎo)體圖案用作籽層，外延生長(zhǎng)在所述氧化物層上延伸的所述半導(dǎo)體層。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，形成所述多個(gè)半導(dǎo)體圖案包括: 將所述半導(dǎo)體籽層的側(cè)壁的在所述氧化物層和所述半導(dǎo)體籽層之間的所述界面處的所述部分用作所述籽層，在每個(gè)凹部?jī)?nèi)外延生長(zhǎng)下部半導(dǎo)體圖案，每個(gè)凹部?jī)?nèi)的所述下部半導(dǎo)體圖案限定相應(yīng)凹部?jī)?nèi)的所述空隙的所述上表面；以及 在每個(gè)凹部?jī)?nèi)，由相應(yīng)凹部?jī)?nèi)的所述下部半導(dǎo)體圖案，外延生長(zhǎng)上部半導(dǎo)體圖案。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中: 在每個(gè)凹部?jī)?nèi)外延生長(zhǎng)所述上部半導(dǎo)體圖案包括生長(zhǎng)從相應(yīng)的凹部突出的所述上部半導(dǎo)體圖案；以及 外延生長(zhǎng)所述半導(dǎo)體層包括橫向生長(zhǎng)所述多個(gè)半導(dǎo)體圖案的所述上部半導(dǎo)體圖案，直到所述上部半導(dǎo)體圖案中相鄰的上部半導(dǎo)體圖案彼此接觸。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其中: 形成所述多個(gè)凹部包括在所述半導(dǎo)體籽層中形成所述多個(gè)凹部的下部；以及所述多個(gè)凹部的所述下部每個(gè)具有大于3的長(zhǎng)徑比，從而每個(gè)空隙暴露所述半導(dǎo)體籽層的部分側(cè)壁。
20.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述半導(dǎo)體籽層的厚度在10nm到Iμ m的范圍內(nèi)。
【文檔編號(hào)】H01L21/02GK104517810SQ201410521278
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】W-E.王, M.S.羅德, R.C.伯溫 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社