在塊體半導(dǎo)體材料上用于形成隔離的鰭部結(jié)構(gòu)的方法
【專利摘要】本申請?zhí)峁┮环N在塊體半導(dǎo)體材料上用于形成隔離的鰭部結(jié)構(gòu)的方法。一種方法包括在塊體襯底上形成第一半導(dǎo)體材料層和在該第一半導(dǎo)體材料層上形成第二半導(dǎo)體材料層。該方法進一步包括在該第二半導(dǎo)體材料層上創(chuàng)造鰭狀圖案掩膜，以及使用該鰭狀圖案掩膜作為蝕刻掩膜，各向異性地蝕刻該第二半導(dǎo)體材料層和該第一半導(dǎo)體材料層。該各向異性蝕刻導(dǎo)致從該第二半導(dǎo)體材料形成鰭部和位于該鰭部下方的該第一半導(dǎo)體材料的暴露區(qū)域。該方法進一步包括在位于該鰭部下方的該第一半導(dǎo)體材料的暴露區(qū)域中形成隔離層。
【專利說明】在塊體半導(dǎo)體材料上用于形成隔離的鰭部結(jié)構(gòu)的方法
[0001]本申請是申請?zhí)枮?01010501204.5，申請日為2010年10月8日，發(fā)明名稱為“在塊體半導(dǎo)體材料上用于形成隔離的鰭部結(jié)構(gòu)的方法”的中國專利申請的分案申請。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明的實施例一般是關(guān)于半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)和相關(guān)的制作方法，且本發(fā)明的實施例尤其是關(guān)于用于形成具有導(dǎo)電鰭部的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法，其中，該導(dǎo)電鰭部與塊體半導(dǎo)體襯底電性隔離。

【背景技術(shù)】
[0003]例如金屬氧化半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)的晶體管為大部分半導(dǎo)體器件的核心建構(gòu)區(qū)塊。一些半導(dǎo)體器件(例如高性能的處理器器件)可包含數(shù)百萬個晶體管。對于這種器件而言，降低晶體管尺寸、并因而增加晶體管密度，一直都是半導(dǎo)體制造工業(yè)的高優(yōu)先項目。
[0004]鰭式場效應(yīng)晶體管(FinFET)為一種可使用非常小尺寸工藝而制作的半導(dǎo)體類型。圖1為鰭式場效應(yīng)晶體管100的簡化透視圖，鰭式場效應(yīng)晶體管100是形成在半導(dǎo)體晶片襯底102上。鰭式場效應(yīng)晶體管是因為其使用一個或多個導(dǎo)電鰭部104而命名。如圖1所顯示的，每個鰭部104均在鰭式場效應(yīng)晶體管100的源極區(qū)域106和漏極區(qū)域108之間延伸。鰭式場效應(yīng)晶體管100包含跨越鰭部104而形成的柵極結(jié)構(gòu)110。該鰭部104與柵極結(jié)構(gòu)110接觸的表面區(qū)域決定鰭式場效應(yīng)晶體管100的有效信道(effective channel)。
[0005]鰭式場效應(yīng)晶體管器件一直以來都是使用絕緣體上娃(silicon-on-1nsulator ；SOI)襯底來加以形成。使用SOI襯底，該導(dǎo)電鰭部是由硅材料所形成，但該絕緣體層提供鄰接鰭式場效應(yīng)晶體管器件之間的隔離。塊體硅襯底較SOI襯底便宜，因此，如果使用適當(dāng)?shù)母綦x方法，鰭式場效應(yīng)晶體管器件可使用塊體硅來加以制作。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本申請?zhí)峁┮环N用于在塊體襯底上制作半導(dǎo)體器件的方法。該方法包括在該塊體襯底上形成第一半導(dǎo)體材料層、及在該第一半導(dǎo)體材料層上形成第二半導(dǎo)體材料層。該方法進一步包括在該第二半導(dǎo)體材料層上創(chuàng)造鰭狀圖案掩膜、及使用該鰭狀圖案掩膜作為蝕刻掩膜而各向異性地蝕刻該第二半導(dǎo)體材料層和該第一半導(dǎo)體材料層。該各向異性蝕刻導(dǎo)致從該第二半導(dǎo)體材料形成鰭部和位于該鰭狀下方的該第一半導(dǎo)體材料的暴露區(qū)域。該方法進一步包括在位于該鰭部下方的該第一半導(dǎo)體材料的暴露區(qū)域中形成隔離層。
[0007]本申請?zhí)峁┝硪环N用于制造有鰭的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法。該方法包括提供襯底，該襯底包括塊體半導(dǎo)體材料、在該塊體半導(dǎo)體材料上的第一半導(dǎo)體材料層、和在該第一半導(dǎo)體材料層上的第二半導(dǎo)體材料層。該方法進一步包括選擇性地去除部分該第二半導(dǎo)體材料層和該第一半導(dǎo)體材料層，其導(dǎo)致從該第一半導(dǎo)體材料的暴露區(qū)域上的第二半導(dǎo)體材料形成鰭部。該方法進一步包括在該第一半導(dǎo)體材料的暴露區(qū)域中形成隔離層。
[0008]在另一個實施例中，本申請?zhí)峁┮环N用于制作半導(dǎo)體器件的方法。該方法包括提供從塊體半導(dǎo)體材料形成的塊體襯底、在該塊體半導(dǎo)體材料上形成第一半導(dǎo)體材料層、以及在該第一半導(dǎo)體材料層上形成第二半導(dǎo)體材料層。該第二半導(dǎo)體材料的氧化速率小于該第一半導(dǎo)體材料的氧化速率。該方法進一步包括在該第二半導(dǎo)體材料層上創(chuàng)造鰭狀圖案掩膜、及使用該鰭狀圖案掩膜作為蝕刻掩膜而各向異性地蝕刻該第二半導(dǎo)體材料層，其導(dǎo)致從該第二半導(dǎo)體材料形成鰭部。各向異性地蝕刻該第二半導(dǎo)體材料層也去除該第一半導(dǎo)體材料的部分，導(dǎo)致位于鰭部下方的該第一半導(dǎo)體材料的暴露區(qū)域。該方法進一步包括氧化位于該鰭部下方的該第一半導(dǎo)體材料的暴露區(qū)域，以使該鰭部與該塊體半導(dǎo)體材料電性隔離。
[0009]提供此
【發(fā)明內(nèi)容】
并以簡化的形式引進概念的選擇，該概念的選擇進一步描述于以下的詳細描述中。此
【發(fā)明內(nèi)容】
并不打算確認(rèn)請求保護的發(fā)明主題的關(guān)鍵特征或主要特征，也不打算用來幫助決定請求保護的發(fā)明主題的范疇。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]通過參考詳細的描述和權(quán)利要求，并一并考慮接下來的圖式時，可得出本發(fā)明更完整的了解，其中，相同的參考編號在圖式中是指類似的元件。
[0011]圖1為習(xí)知具有多個鰭部的鰭式場效應(yīng)晶體管的簡化透視圖；以及
[0012]圖2-8例示示范實施例中半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的剖面圖及用于制作該半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的示范方法。

【具體實施方式】
[0013]接下來的詳細描述在本質(zhì)上僅用來例示，并不打算用來限制本發(fā)明的實施例或這些實施例的應(yīng)用和使用。如本文中所使用的，“示范"一詞是指“作為實例、例子、或例示"。本文中所描述作為示范之用的任何實作并不需要解讀為較佳或優(yōu)于其它實作。此外，也不打算被前述的【技術(shù)領(lǐng)域】、【背景技術(shù)】、
【發(fā)明內(nèi)容】
或接下來的詳細描述中明示或暗示的理論所限制。
[0014]本文所描述的技術(shù)和科技可運用來制作MOS晶體管器件，包含NMOS晶體管器件、PMOS晶體管器件、和CMOS晶體管器件。雖然“M0S器件"一詞適當(dāng)?shù)刂妇哂薪饘贃艠O電極和氧化柵極絕緣體的器件，然而，該詞在全文中是指包含導(dǎo)電柵極電極(不論是金屬或其它導(dǎo)電材料)的任何半導(dǎo)體器件，其中，該導(dǎo)電柵極電極是位于柵極絕緣體(不論是氧化或其它絕緣體)之上，而該柵極絕緣體是位于半導(dǎo)體襯底之上。在該半導(dǎo)體器件的制作中的各種步驟皆為已知，因此，為了簡潔起見，在本文中一些習(xí)知的步驟僅簡單提及、或完全省略而未提供已知的工藝細節(jié)。
[0015]已知有各式各樣的鰭式場效應(yīng)晶體管器件和相關(guān)的制作工藝。依據(jù)習(xí)知制造技術(shù)，鰭式場效應(yīng)晶體管器件中的導(dǎo)電鰭部是使用光刻(photolithography)、蝕刻、和其它習(xí)知工藝步驟來形成。鰭式場效應(yīng)晶體管的性能與鰭部的高度、厚度、和間距有關(guān)，而這些尺寸在制造期間應(yīng)該是均勻且被嚴(yán)密控制。就此而言，使用現(xiàn)有的半導(dǎo)體制造工藝(例如，22納米(nm)和更小的技術(shù))來制作鰭式場效應(yīng)晶體管會因控制鰭部的尺寸的重要性，而可以非常具有挑戰(zhàn)性。本文所描述的制作技術(shù)可用來精確地控制鰭部的尺寸，尤其是控制從塊體半導(dǎo)體襯底形成的鰭部結(jié)構(gòu)的鰭部高度。
[0016]本文所描述的技術(shù)和科技可用來形成用于有鰭的半導(dǎo)體器件的鰭部結(jié)構(gòu)，其中，是使用塊體半導(dǎo)體襯底，而非SOI襯底。就此而言，圖2-6為例示有鰭的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的實施例的剖面圖和相關(guān)的制作方法。此制作工藝代表適用于有鰭的半導(dǎo)體器件(例如，鰭式場效應(yīng)晶體管或其它多柵極晶體管器件)的方法的一個實作。然而，實際上，該制作工藝可用來形成最終用于其它半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體鰭部。
[0017]參考圖2，在示范實施例中，該制作工藝開始于提供適當(dāng)?shù)膲K體襯底200、在該塊體襯底200上形成第一半導(dǎo)體材料層204、和在該中介的半導(dǎo)體材料層204上形成上半導(dǎo)體材料層206。就此而言，第一半導(dǎo)體材料層204在本文中或可稱為中介層或中介半導(dǎo)體材料，而第二半導(dǎo)體材料層206在本文中或可稱為上半導(dǎo)體材料的上層。圖2繪示于塊體襯底200上形成半導(dǎo)體材料層204、206后的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)208。應(yīng)了解的是，制作有鰭的半導(dǎo)體器件不需要總是開始于塊體襯底，而在該制作工藝的實施例中，制作有鰭的半導(dǎo)體器件可開始于圖2中所繪示的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)208。因此，可從販賣者得到適當(dāng)?shù)仡A(yù)先制作的晶片，在該販賣者處，該預(yù)先制作的晶片已經(jīng)具有塊體半導(dǎo)體材料，而該塊體半導(dǎo)體材料具有形成于該塊體半導(dǎo)體材料上的中介半導(dǎo)體材料層、和形成于該中介半導(dǎo)體材料層上的上半導(dǎo)體材料層。相應(yīng)地，本文所描述的制作該鰭部結(jié)構(gòu)可開始于提供這種預(yù)先制作的晶片或襯底。
[0018]如以下所詳細討論的，在示范實施例中，中介半導(dǎo)體材料204的氧化速率大于上半導(dǎo)體材料206的氧化速率，以使在上半導(dǎo)體材料206下方的中介半導(dǎo)體材料204的暴露區(qū)域在接下來的氧化中可完全消耗，但保留上半導(dǎo)體材料206實質(zhì)上原封不動，從而將上半導(dǎo)體材料206與塊體半導(dǎo)體材料202隔離。就此而言，中介半導(dǎo)體材料的氧化速率較好是第二半導(dǎo)體材料206的氧化速率的至少三倍。
[0019]在示范實施例中，塊體襯底200是從半導(dǎo)體材料202形成、或包括半導(dǎo)體材料202 (在本文中或稱為塊體半導(dǎo)體材料)。塊體半導(dǎo)體材料202較好是通常使用在半導(dǎo)體工業(yè)中的硅材料，例如，相當(dāng)純的硅、以及與其它元素(例如鍺、碳、和類似物)混合的硅。或者，塊體半導(dǎo)體材料202可為鍺、砷化鎵、或類似物。塊體半導(dǎo)體材料202不需要摻雜，盡管塊體半導(dǎo)體材料202可輕度摻雜成例如N-型或P-型，而不會影響本文所描述的制造工藝。舉例來說，塊體硅襯底通常被提供為輕度摻雜的P-型襯底，而輕度摻雜的P-型半導(dǎo)體材料202可用于本文所描述的實施例。當(dāng)然，塊體半導(dǎo)體材料202可接下來以適當(dāng)?shù)姆绞綋诫s，以那些熟悉半導(dǎo)體制造技術(shù)的人員已相當(dāng)了解的方法形成主動區(qū)，。
[0020]依據(jù)一個或多個實施例，通過在塊體半導(dǎo)體材料202上外延地生長不同類型的半體體材料層，以形成中介半導(dǎo)體材料層204。在示范實施例中，塊體半導(dǎo)體材料202包括硅，其中，通過在塊體半導(dǎo)體材料202上外延地生長硅材料，以形成中介半導(dǎo)體材料層204。較佳地，中介半導(dǎo)體材料204是用硅鍺來實現(xiàn)，該硅鍺是依據(jù)已知的工藝技術(shù)而生長于塊體半導(dǎo)體材料202的暴露表面上。應(yīng)注意的是，具有一般性質(zhì)和特性的其它材料也可用來代替硅鍺。也就是說，硅鍺通常在半導(dǎo)體制造工藝中用于其它目的、可接受用于工業(yè)中、并充分地記載于文件中。因此，較佳實施例采用硅鍺作為中介半導(dǎo)體材料204。
[0021]如以下所詳細描述的，在示范實施例中，當(dāng)中介半導(dǎo)體材料204的氧化速率與上半導(dǎo)體材料206的氧化速率間的比例增加時，中介半導(dǎo)體材料204的厚度會減少。舉例來說，當(dāng)用娃鍺來實現(xiàn)時，依據(jù)實施例，半導(dǎo)體材料204的厚度的范圍介于約1nm至約lOOnm。硅鍺層204的氧化速率是直接相關(guān)于其鍺濃度，如本領(lǐng)域中已了解的。較佳地，中介半導(dǎo)體材料204的鍺濃度大于約10 %的鍺。因此，當(dāng)以鍺濃度約10 %的鍺的硅鍺來實現(xiàn)的中介半導(dǎo)體材料204時的中介半導(dǎo)體材料204的厚度可大于當(dāng)以較高鍺濃度來實現(xiàn)的中介半導(dǎo)體材料204時的中介半導(dǎo)體材料204的厚度。在示范實施例中，中介半導(dǎo)體材料204包括硅鍺，該硅鍺具有約30 %的鍺的鍺濃度、和約30nm的厚度。
[0022]依據(jù)一個或多個實施例，通過在中介半導(dǎo)體材料層204的暴露表面上外延地生長上半導(dǎo)體材料層206，以形成上半導(dǎo)體材料層206。在示范實施例中，塊體半導(dǎo)體材料202包括硅，而中介半導(dǎo)體材料204則包括硅鍺，其中，通過在形成中介半導(dǎo)體材料層204的硅鍺上外延地生長硅，以形成上半導(dǎo)體材料層206。就此而言，上半導(dǎo)體材料206和塊體半導(dǎo)體材料202包括相同的材料，例如，硅，然而，并不需要非使用相同的材料不可，不同的實施例可針對塊體半導(dǎo)體材料202和上半導(dǎo)體材料利用不同的材料。外延硅可依據(jù)已知的工藝技術(shù)，而生長于硅鍺上，如以下所簡單描述的。實際上，第二半導(dǎo)體材料206的厚度介于約20至50nm，盡管也可利用該通常范圍外的厚度。需注意的是，半導(dǎo)體材料206最終會用來形成導(dǎo)電鰭部結(jié)構(gòu)。如此一來，半導(dǎo)體材料206較佳包括器件質(zhì)量娃(device qualitysilicon)，該器件質(zhì)量硅可外延生長而具有非常小或沒有瑕疵或污染。應(yīng)注意的是，其它具有這些性質(zhì)和特性的材料也可用于上半導(dǎo)體材料206 (以代替硅)。也就是說，較佳實施例是利用娃用于上半導(dǎo)體材料206。
[0023]在示范實施例中，該制作工藝?yán)^續(xù)，以在上半導(dǎo)體材料層206形成兩個絕緣材料層214、216，并去除的絕緣材料層214、216的部分，以創(chuàng)造并界定鰭狀圖案掩膜210。在特定實施例中，第一絕緣材料層214是從氧化材料形成。此氧化材料可為通過在氧化環(huán)境中加熱半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)212而形成的加熱生長的二氧化硅，或可為例如氧化硅的沉積材料。或者，第一絕緣材料層214可為氮化娃、例如鉿化合物(例如,鉿娃酸鹽(hafnium silicate)、給氧化物(hafnium oxide)或給娃氮氧化合物(hafnium silicon oxynitride))的高-k的介電材料)、或類似物。絕緣材料214可由化學(xué)氣相沉積(CVD)、低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)、或等離子加強化學(xué)氣相沉積(PECVD)來加以沉積。實際上，第一絕緣材料層214的厚度通常介于約5nm至30nm。在較佳實施例中,第二絕緣材料層216是通過將氮化娃沉積在第一絕緣材料層214上而形成，第二絕緣材料層216的厚度介于約5nm至30nm。實際上，氮化硅可使用例如LPCVD而沉積在第一絕緣材料層214上。因為當(dāng)選擇蝕刻下方的半導(dǎo)體材料204、206于接下來作為蝕刻掩膜時，氮材料適應(yīng)選擇蝕刻下方的半導(dǎo)體材料204、206，并且因為氮材料是良好的氧阻障物，因此，氮材料是較好的。或者，硅氮氧化合物、或無定形硅或多晶硅也可用于第二絕緣材料層216。雖然例示的實施例包含用于創(chuàng)造鰭狀圖案掩膜210的下氧化層和上氮化層，然而，鰭狀圖案掩膜210的不同實施例可具有下氮化層和上氧化層。此夕卜，可利用超過兩個絕緣材料層。再者，在不同的實施例(未顯示)，鰭狀圖案掩膜210僅包含上方的氮材料層，而沒有下方的氧化材料層。
[0024]仍然參考圖3，鰭狀圖案掩膜210可使用，但不限于，以下的工藝步驟來加以形成:材料沉積或形成；光刻；間隔件成像；蝕刻；以及，清洗。舉例來說，軟式掩膜(從光阻(photoresist)材料形成)或硬式掩膜(使用間隔件形成)可形成于半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)上，以作為蝕刻掩膜。之后，可使用適當(dāng)?shù)奈g刻劑化學(xué)法，各向異性地蝕刻第一絕緣材料層214和第二絕緣材料層216未受保護的部分，導(dǎo)致如圖3所顯示的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)。因此，鰭狀圖案掩膜210是從上半導(dǎo)體材料層206上的絕緣材料214、216形成，并代表一種硬式掩膜，該硬式掩膜包含由絕緣材料214、216的剩余部分所界定的掩膜特征。需注意的是，繪示于圖3中的鰭狀圖案掩膜210包含兩個對應(yīng)于兩個各別鰭部的特征，該鰭部是接下來從上半導(dǎo)體材料206形成。
[0025]參考圖4，在示范實施例中，該制作工藝?yán)^續(xù)，以選擇性地去除部分上半導(dǎo)體材料206和中介半導(dǎo)體材料204，導(dǎo)致具有一個或多個鰭部218的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)226，而鰭部218是從上半導(dǎo)體材料206形成，其中，每個鰭部218均在中介半導(dǎo)體材料204的暴露區(qū)域222(或頸部區(qū)域)上。在示范實施例中，該制作工藝通過使用鰭狀圖案掩膜210作為蝕刻掩膜，各向異性地蝕刻上半導(dǎo)體材料206的暴露部分，以選擇性地去除上半導(dǎo)體材料層206的部分，其中，該蝕刻掩膜保護位于鰭狀圖案掩膜210下方的上半導(dǎo)體材料206的部分。在示范實施例中，該制作工藝采用各向異性蝕刻劑(該蝕刻劑也去除中介半導(dǎo)體材料204的部分)，并同時使用鰭狀圖案掩膜210作為蝕刻掩膜，從而暴露中介半導(dǎo)體材料204環(huán)繞鰭部218的部分(在本文中或稱為環(huán)繞區(qū)域)。該選擇的蝕刻也導(dǎo)致在鰭部218上創(chuàng)造或暴露絕緣蓋220。圖4中所顯示的實施例具有復(fù)合的絕緣蓋220，每個絕緣蓋皆從第一和第二絕緣材料層214、216的剩余區(qū)段形成。
[0026]如圖4所顯示的，通過使用鰭狀圖案掩膜210作為蝕刻掩膜而各向異性地蝕刻中介半導(dǎo)體材料204，該制作工藝暴露位于鰭部218下方的中介半導(dǎo)體材料204的區(qū)域222。在示范實施例中，中介半導(dǎo)體材料層204被各向異性地蝕刻至相對于鰭部218的基底(base) 224 (或上半導(dǎo)體材料層206的底表面)的深度，以使暴露區(qū)域222相對于中介半導(dǎo)體材料204的環(huán)繞區(qū)域223的高度小于或等于鰭部218的寬度。就此而言，暴露區(qū)域222的高度小于或等于暴露區(qū)域222的寬度。舉例來說，依據(jù)實施例，鰭部218的寬度可介于約1nm至約20nm,其中，中介半導(dǎo)體材料204是蝕刻至相對于鰭部218的基底224約1nm至15nm的深度。維持暴露區(qū)域222中寬度大于或等于高度的區(qū)域的深寬比(aspect rat1)可于接下來的工藝步驟中，在鰭部218的基底提供穩(wěn)定和/或支撐。
[0027]現(xiàn)在參考圖5，在示范實施例中，該制作工藝?yán)^續(xù)，以通過形成包括從中介半導(dǎo)體材料206形成的絕緣材料的隔離層228，來將鰭部218與塊體半導(dǎo)體材料202隔離(或絕緣)。在示范實施例中，通過實施可氧化半導(dǎo)體材料204、206的暴露表面的場氧化(fieldoxidat1n)工藝，以形成隔離層228。在該場氧化步驟期間，圖4的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)226是暴露于升高溫度的氧化環(huán)境中，該升高溫度促進氧化材料在半導(dǎo)體材料204、206的暴露表面選擇生長，導(dǎo)致圖5的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)234。較佳地，位于鰭部218下方的中介半導(dǎo)體材料204的暴露區(qū)域222在此場氧化工藝期間完全消耗，以形成位于鰭部218下方的連接區(qū)域230。就此而言，在中介半導(dǎo)體材料204包括硅鍺的實施例中，在鰭部218下方的連接區(qū)域230包括氧化材料，該氧化材料的鍺濃度對應(yīng)于中介半導(dǎo)體材料204在氧化前的鍺濃度。換言之，中介半導(dǎo)體材料204在氧化前的鍺濃度會影響連接區(qū)域230的氧化材料的鍺濃度。在一些實際實施例中，連接區(qū)域230的氧化材料的鍺濃度可約等于中介半導(dǎo)體材料204在氧化前的鍺濃度。雖然圖5繪示被完全消耗的整個中介半導(dǎo)體材料層206，然而，在不同的實施例中，位于環(huán)繞區(qū)域223中的中介半導(dǎo)體材料層204 —些部分可在氧化過后維持原封不動。通過氧化位于鰭部218下方的中介半導(dǎo)體材料204的暴露區(qū)域222以形成連接區(qū)域230，該鰭部218彼此之間電性隔離。此外，鰭部218與塊體襯底材料202電性隔離，塊體襯底材料202接著降低(例如，經(jīng)由鰭部218至塊體襯底材料202的)泄漏電流(leakagecurrent),并降低鄰近器件對相同塊體襯底200的影響。
[0028]實際上，在氧化工藝期間，氧化材料也可生長在鰭部218的側(cè)壁232和/或基底224的暴露半導(dǎo)體材料206上。然而，由于中介半導(dǎo)體材料204的氧化速率是足以大于上半導(dǎo)體材料206的氧化速率，因此，在鰭部218下方的暴露區(qū)域222可完全消耗，而只留下最少的氧化材料形成在鰭部218的側(cè)壁232和/或基底224上，其中，該留下的氧化材料接著即便沒有保存鰭部218全部的原始高度和寬度、也至少保存鰭部218大部分的原始高度和寬度。舉例來說，在中介半導(dǎo)體材料204所包括的硅鍺的鍺濃度約30%的鍺而上半導(dǎo)體材料206包括硅的示范實施例中，形成于鰭部218的側(cè)壁上的隔離層228的厚度是介于約3mn至5nm，而從中介半導(dǎo)體材料204的區(qū)域222、223所形成的隔離層228的厚度介于約20nm至 30nm。
[0029]雖然在形成隔離層228后也可實施其它制作步驟或次工藝，然而，依據(jù)一個實施例，該制作工藝?yán)m(xù)繼，以去除位于鰭部218的側(cè)壁232上的隔離層228的部分并在鰭部218上形成柵極結(jié)構(gòu)236，導(dǎo)致顯示于圖6的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)238。在示范實施例中，通過使用各向同性蝕刻劑各向同性蝕刻隔離層228，以將隔離層228從鰭部218的側(cè)壁232去除，其中，該各向同性蝕刻劑選擇性地蝕刻隔離層228，而不至于攻擊上半導(dǎo)體材料206。舉例來說，當(dāng)隔離層228包括氧化材料，基于氟化氫的蝕刻劑可利用來各向同性地蝕刻隔離層228。該各向同性蝕刻劑也從環(huán)繞鰭部218的區(qū)域223將隔離層228的部分去除，然而，在一些實施例中，在環(huán)繞區(qū)223中的隔離層228的厚度仍足夠防止柵極結(jié)構(gòu)236和塊體半導(dǎo)體材料202之間不希望的寄生電容。此外，應(yīng)了解到雖然圖6繪示絕緣材料214、216仍維持原封不動，然而，在一些實施例，該各向同性蝕刻劑也可視絕緣材料的特定類型和使用的蝕刻劑來部分地蝕刻絕緣材料214、216的暴露部分?？墒褂昧?xí)知柵極堆棧模塊或任何已知工藝步驟的組合，來創(chuàng)造柵極結(jié)構(gòu)236。應(yīng)了解到圖6為半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)238的剖面圖。因此，柵極結(jié)構(gòu)236實際上只在每個鰭部218的一區(qū)段上，并且，柵極結(jié)構(gòu)236會跟隨鰭部218的整個輪廓(contour)，以接觸側(cè)壁232與絕緣材料214、216的各別區(qū)段。就此而言，柵極結(jié)構(gòu)236以圖1中繪示的方式“纏繞(wrap)"在鰭部218之上。之后，可實施任何數(shù)目個已知工藝步驟、模塊、和技術(shù)，以完成并入有鰭部218的一個或多個半導(dǎo)體器件的制作。舉例來說，該制造工藝可實現(xiàn)以完成包含鰭部218和柵極結(jié)構(gòu)236的至少一個晶體管器件的制作。這些最終工藝步驟、和其它后端工藝步驟在本文中將不會予以描述。
[0030]現(xiàn)在參考圖7和圖8，在一些實施例，希望接下來從半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)234形成的半導(dǎo)體器件，在環(huán)繞例如鰭部218的區(qū)域223中具有較厚的絕緣材料層，以減少接下來形成在鰭部218上的柵極結(jié)構(gòu)和塊體半導(dǎo)體材料202之間不想要的寄生電容。就此而言，依據(jù)一個或多個實施例，在如關(guān)于圖5的上下文中所描述的隔離層228形成之后，該制作工藝?yán)^續(xù)，以在隔離層228和鰭部218上形成介電材料層240 (在本文中或稱為介電層)。如圖7中所顯示的，介電層240所選擇的厚度較好使得介電材料240填充環(huán)繞區(qū)域223和鰭部218之間的任何間隙，至符合或超過鰭部218的高度的最小高度。在一個示范實施例中，是通過將介電材料(例如硅氧化物)共形(conformally)沉積在隔離層228上以形成介電材料層240，以及通過化學(xué)氣相沉積(CVD)、低壓力化學(xué)氣相沉積(LPCVD)或等離子增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)形成鰭部218，以導(dǎo)致顯示于圖7的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)242。就此而言，在示范實施例中，隔離層228和介電層240各包括氧化材料，然而，將了解到在此領(lǐng)域中，沉積的介電層240可較隔尚層228稀疏。此外，隔尚層228的錯濃度大于介電層240的錯濃度，介電層240的鍺濃度通?？珊雎?盡管一些鍺可能在接下來的高溫工藝步驟中，擴散至與隔離層228的接口處的介電層240)。
[0031]現(xiàn)在參考圖8，在示范實施例中，該制作工藝?yán)^續(xù)，以通過使用蝕刻劑各向同性地蝕刻介電材料240和隔離層228，來去除部分介電層240和隔離層228，其中，該蝕刻劑以上述的類似方式選擇性地蝕刻介電材料240和隔離層228，而不至于攻擊包括鰭部218的半導(dǎo)體材料206。就此而言，該各向同性蝕刻劑從鰭部218的側(cè)壁232去除隔離層228的部分。在示范實施例中，介電層240和/或隔離層228蝕刻后所達到的厚度，可在接下來形成的柵極結(jié)構(gòu)和塊體半導(dǎo)體材料202之間的環(huán)繞區(qū)域223提供足夠的隔離。依據(jù)一個實施例，在環(huán)繞鰭部218的區(qū)域223中剩余的介電層240的上表面244和/或隔離層228是實質(zhì)上均勻，并且實質(zhì)對準(zhǔn)鰭部218的基底224，導(dǎo)致圖8中所顯示的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)246。
[0032]雖然在去除部分介電層240和隔離層228后可實施其它制作步驟或次工藝，然而，在示范實施例中，該制作工藝?yán)^續(xù)，以用圖6的上下文中所描述的類似方式在鰭部218和環(huán)繞介電層240和/或隔離層228上形成柵極結(jié)構(gòu)。之后，可實施任何數(shù)目個已知工藝步驟、模塊、和技術(shù)，以完成并入有鰭部218的一個或多個半導(dǎo)體器件的制作。
[0033]雖然在先前的詳細描述中已呈現(xiàn)至少一個示范實施例，然而，應(yīng)了解到仍存在許多的變化例。應(yīng)了解到，本文所描述的示范實施例并不是用來以任何方式限制請求保護的發(fā)明主體的范疇、應(yīng)用性、或配置。相反地，先前的詳細描述將提供本領(lǐng)域中熟習(xí)技術(shù)人員一張方便用以實作所描述的實施例的地圖。應(yīng)了解到元件的功能和排列可作不同的改變，而不至于偏離權(quán)利要求書所請求保護的范疇，其包含已知的等效物和在此申請?zhí)岢鰰r尚未可知的等效物。
【權(quán)利要求】
1.一種在塊體襯底上制作半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括: 在該塊體襯底上形成第一半導(dǎo)體材料層； 在該第一半導(dǎo)體材料層上形成第二半導(dǎo)體材料層； 在該第二半導(dǎo)體材料層上創(chuàng)造鰭狀圖案掩膜； 使用該鰭狀圖案掩膜作為蝕刻掩膜而各向異性地蝕刻該第二半導(dǎo)體材料層和該第一半導(dǎo)體材料層，產(chǎn)生從第二半導(dǎo)體材料形成的鰭部和位于該鰭部下方的第一半導(dǎo)體材料的暴露區(qū)域；以及 在位于該鰭部下方的該第一半導(dǎo)體材料的暴露區(qū)域中形成隔離層； 其中，各向異性地蝕刻該第一半導(dǎo)體材料層包括將該第一半導(dǎo)體材料層各向異性地蝕刻至相對于該鰭部的基底的深度小于或等于該鰭部的寬度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成該隔離層包括從該第一半導(dǎo)體材料的暴露區(qū)域生長氧化材料。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成該隔離層包括氧化該第一半導(dǎo)體材料的暴露區(qū)域以形成位于該鰭部下方的氧化材料。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，該氧化材料的鍺濃度對應(yīng)於該第一半導(dǎo)體材料的鍺濃度。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成該第一半導(dǎo)體材料層包括將該第一半導(dǎo)體材料層外延地生長于該塊體襯底上。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，該塊體襯底包括硅，且其中，將該第一半導(dǎo)體材料層外延地生長于該塊體襯底上包括將硅鍺層外延地生長于該塊體襯底上。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，該硅鍺層的鍺是濃度大于10%的鍺。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，形成該第二半導(dǎo)體材料層包括在該硅鍺層上形成娃層。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該第一半導(dǎo)體材料具有第一氧化速率，而該第二半導(dǎo)體材料具有第二氧化速率，該第一氧化速率大于該第二氧化速率。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括: 去除形成于該鰭部的側(cè)壁上的該隔離層的任何部分；以及 在該鰭部上形成柵極結(jié)構(gòu)。
11.一種制造有鰭的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括: 提供襯底，該襯底包括塊體半導(dǎo)體材料、在該塊體半導(dǎo)體材料上的第一半導(dǎo)體材料層、和在該第一半導(dǎo)體材料層上的第二半導(dǎo)體材料層； 選擇性地去除部分該第二半導(dǎo)體材料層和該第一半導(dǎo)體材料層，產(chǎn)生從第一半導(dǎo)體材料的暴露區(qū)域上的第二半導(dǎo)體材料形成的鰭部；以及 在該第一半導(dǎo)體材料的暴露區(qū)域中形成隔離層； 其中，選擇性地去除該第一半導(dǎo)體材料層的部分包括將環(huán)繞該鰭部的該第一半導(dǎo)體材料層的區(qū)域各向異性地蝕刻至相對于該鰭部的基底的深度小于或等于該鰭部的寬度。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，形成該隔離層包括氧化該第一半導(dǎo)體材料的暴露區(qū)域，以將該鰭部與該塊體半導(dǎo)體材料隔離。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，該第一半導(dǎo)體材料包括具有大于約10%的鍺濃度的硅鍺，以使氧化該第一半導(dǎo)體材料的暴露區(qū)域產(chǎn)生位于該鰭部下方的該隔離層的區(qū)域具有大于約10 %的鍺濃度。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，進一步包括: 在該隔離層和該鰭部上形成氧化材料層；以及 去除該氧化材料層的部分，以使該氧化材料層的上表面實質(zhì)對準(zhǔn)于該鰭部的基底。
15.一種在塊體襯底上制作半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括: 在該塊體襯底上形成第一半導(dǎo)體材料層； 在該第一半導(dǎo)體材料層上形成第二半導(dǎo)體材料層； 在該第二半導(dǎo)體材料層上創(chuàng)造鰭狀圖案掩膜； 使用該鰭狀圖案掩膜作為蝕刻掩膜而各向異性地蝕刻該第二半導(dǎo)體材料層及該第一半導(dǎo)體材料層，產(chǎn)生從第二半導(dǎo)體材料形成的鰭部以及位于該鰭部下方的第一半導(dǎo)體材料的暴露區(qū)域； 在位于該鰭部下方的該第一半導(dǎo)體材料的暴露區(qū)域中形成隔離層； 在該隔離層和該鰭部上形成介電材料層；以及 去除該介電材料層的部分，以使該介電材料層的上表面實質(zhì)對準(zhǔn)于該鰭部的底部，其中，去除該介電材料層的部分包括各向同性地蝕刻該介電材料層，其中，各向同性地蝕刻該介電材料層也蝕刻形成于該鰭部的側(cè)壁上的該隔離層的任何部分。
【文檔編號】H01L21/336GK104392925SQ201410569405
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2010年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2009年10月7日
【發(fā)明者】W·馬贊拉, H·阿迪卡里 申請人:格羅方德半導(dǎo)體公司