具有倒t形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)及形成方法

專利名稱：具有倒t形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)及形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體元件，特別是涉及一種具有含鍺鰭片的鰭片場效應(yīng)晶體管 (Fin field-effect transistors, FinFET)的結(jié)構(gòu)及形成該結(jié)構(gòu)的方法。
背景技術(shù)：
鰭片場效應(yīng)晶體管，因?yàn)榫哂休^高的驅(qū)動電流以及較低的晶片面積使用率，使其 成為小型集成電路(例如，22nm技術(shù)以及小于22nm的技術(shù))中愈來愈受矚目的元件。為了 更進(jìn)一步改善鰭片場效應(yīng)晶體管的驅(qū)動電流，可將具有高電子遷移率及空穴遷移率的半導(dǎo) 體材料應(yīng)用在鰭片場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)中。 鍺為一般現(xiàn)有習(xí)知的半導(dǎo)體材料。鍺的電子遷移率及空穴遷移率遠(yuǎn)大于硅，因此 使得鍺成為可用來制造集成電路的一種好材料。然而，在過去，硅受到較大的歡迎，因?yàn)楣?的氧化物(氧化硅)馬上可以用在金屬氧化物半導(dǎo)體(metal-oxide-semiconductor,MOS) 晶體管的柵極介電體中。晶體管的柵極介電體可以很容易地藉由加熱氧化硅基材而形成。 反之，鍺的氧化物是水溶性的，因此不適合用來制造柵極介電體。 隨著高k值介電材料被應(yīng)用在MOS晶體管的柵極介電體中，氧化硅所能提供的便 利性不再具有優(yōu)勢，因此鍺再度被考慮使用在集成電路中。最近鍺的研究集中于鍺納米導(dǎo) 線，且報(bào)導(dǎo)指出已有人將此用在鰭片場效應(yīng)晶體管中。 半導(dǎo)體工業(yè)面臨的一項(xiàng)挑戰(zhàn)是很難形成具有高鍺濃度的鍺膜或純鍺膜。特別是， 形成具有低缺陷密度及適當(dāng)厚度的高濃度鍺膜是很困難的，而這樣的鍺膜對于形成鰭片場 效應(yīng)晶體管是必須的。先前的研究已經(jīng)透露當(dāng)由一層毯覆式硅晶圓磊晶生長硅鍺膜時(shí)，由 于晶格常數(shù)不匹配的因素，硅鍺膜的關(guān)鍵厚度會隨著硅鍺膜中鍺的百分比的增加而下降， 其中的關(guān)鍵厚度是指硅鍺膜能達(dá)成但不衍生過量缺陷的最大厚度。例如，當(dāng)在毯覆式硅晶 圓上生長硅鍺膜時(shí)，具有20X鍺的硅鍺膜的關(guān)鍵厚度大約是10nm至20nm，這樣的厚度仍不 足以形成鰭片場效應(yīng)晶體管。更糟的是，當(dāng)鍺百分比提高至40、60、80%時(shí)，關(guān)鍵厚度分別下 降至大約6-8nm、4-5nm、及2_3nm。因此，在毯覆式硅晶圓上形成鍺膜是不太可能達(dá)成形成 鰭片場效應(yīng)晶體管的目的。 由此可見，上述現(xiàn)有的鰭片場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)及方法在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、制造方法及使 用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決上述存在的問題，相關(guān) 廠商莫不費(fèi)盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展完成，而一般 產(chǎn)品及方法又沒有適切的結(jié)構(gòu)及方法能夠解決上述問題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問 題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新的具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)及形成方法， 實(shí)屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的鰭片場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)及方法存在的缺陷，而提 供一種新的具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)及形成方法，所要解決的技術(shù)問
5題是使其可以具有較高的鍺百分率以及可以降低硅鍺膜中缺陷，進(jìn)而具高驅(qū)動電流，并可 以降低缺陷密度及提高硅鍺膜的厚度與濃度，非常適于實(shí)用。 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出 的一種形成具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括以下步驟 提供一半導(dǎo)體基材；形成一第一絕緣區(qū)以及一第二絕緣區(qū)于該半導(dǎo)體基材中，且彼此相對； 形成一具有一倒T形的磊晶半導(dǎo)體區(qū)，且包括一水平盤，包括一底部，介于并鄰接該第一 絕緣區(qū)與該第二絕緣區(qū)，其中該水平盤的一底表面接觸于該半導(dǎo)體基材；及一鰭片，鄰接該 水平盤并在其上方；形成一柵極介電體于該鰭片的一上表面及至少該鰭片的側(cè)壁的頂部； 以及形成一柵極電極于該柵極介電體的上方。 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。 前述的形成具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)的方法，其中所述的形
成一具有一倒T形的磊晶半導(dǎo)體區(qū)的步驟包括磊晶成長一第一含鍺區(qū)，接觸該半導(dǎo)體基
材并在其上；以及磊晶成長一第二含鍺區(qū)，其組成不同于該第一含鍺區(qū)并在該第一含鍺區(qū)
之上。前述的形成一集成電路結(jié)構(gòu)的方法，其中所述的第一含鍺區(qū)是由硅鍺所形成，且其中
該第二含鍺區(qū)是由本質(zhì)上純鍺所形成。 前述的形成具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)的方法，其中所述的第 一含鍺區(qū)包括一超晶格結(jié)構(gòu)，該超晶格結(jié)構(gòu)包含有交替配置的鍺層與硅鍺層，且其中該第 二含鍺區(qū)是由本質(zhì)上純鍺所形成。 前述的形成具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)的方法，其中所述的形 成一具有一倒T形的磊晶半導(dǎo)體區(qū)的步驟包括蝕刻介于該第一絕緣區(qū)與該第二絕緣區(qū)之 間的該半導(dǎo)體基材的一部分以形成一凹部，其中該凹部具有一底部，該底部不低于該第一 絕緣區(qū)的一底表面，且低于該第一絕緣區(qū)的一上表面，且其中該第一絕緣區(qū)的一第一側(cè)壁 以及面對該第一側(cè)壁的該第二絕緣區(qū)的一第二側(cè)壁是露出的；磊晶成長一含鍺物質(zhì)于該凹 部中；以及圖案化該含鍺物質(zhì)的一上部以形成該鰭片，其中該含鍺物質(zhì)的下部不被蝕刻而 形成該水平盤。 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的 一種形成具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括以下步驟提 供一半導(dǎo)體基材；形成一第一淺渠溝隔離區(qū)及一第二淺渠溝隔離區(qū)于該半導(dǎo)體基材中，其 中該半導(dǎo)體基材包括一部分，其是水平地介于并鄰接該第一淺渠溝隔離區(qū)及該第二淺渠溝 隔離區(qū)；蝕刻該半導(dǎo)體基材的該部分以形成一凹部，其中該凹部具有一底部是低于該第一 淺渠溝隔離區(qū)的一上表面且不低于該第一淺渠溝隔離區(qū)的一底表面，且其中該第一淺渠溝 隔離區(qū)及該第二淺渠溝隔離區(qū)的側(cè)壁是經(jīng)由該凹部而露出；在該凹部中磊晶成長一含鍺區(qū) 域；僅蝕刻該含鍺區(qū)域的一上部，而使該含鍺區(qū)域的剩余部具有一倒T形，其包括一水平盤 及位于該水平盤上方的一鰭片；在一上表面上形成一柵極介電體，且至少覆蓋該鰭片側(cè)壁 的頂部；以及在該柵極介電體上方形成一柵極電極。 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。 前述的形成具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)的方法，更包括在該蝕
刻該含鍺區(qū)域的步驟后，且在該形成該柵極介電體的步驟前，形成一介電層覆蓋該水平盤，
其中該鰭片的一頂部并未被該介電層覆蓋。
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本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題另外再采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提 出的一種具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)，其包括一半導(dǎo)體基材；一第一絕 緣區(qū)以及一第二絕緣區(qū)，位于該半導(dǎo)體基材中；一具有倒T形的磊晶區(qū)，且包括一水平盤， 介于并鄰接該第一絕緣區(qū)及該第二絕緣區(qū)，其中該水平盤的一底部接觸該半導(dǎo)體基材，且 其中該底部不低于該第一絕緣區(qū)的一底表面；及一鰭片，鄰接該水平盤并在該水平盤上方； 一柵極介電體，在該鰭片的一上表面及至少該鰭片的頂部側(cè)壁上；以及一柵極電極，在該柵 極介電體上方。 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。 前述的具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)，其中所述的水平盤包括硅
鍺，且其中該鰭片的一頂部是由本質(zhì)上純鍺所形成。 前述的具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)，其中所述的水平盤包括一 超晶格結(jié)構(gòu)，該超晶格結(jié)構(gòu)包括多數(shù)的鍺層以及多數(shù)的硅鍺層并以一交替配置模式堆疊。
前述的具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)，其中所述的第一絕緣區(qū)及 該第二絕緣區(qū)的上表面包括第一部分，與該水平盤的一上表面齊平。 前述的具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)，更包括有一第三絕緣區(qū)在
該半導(dǎo)體基材中，且與該第一絕緣區(qū)及該第二絕緣區(qū)分離，其中該第三絕緣區(qū)包括一底表
面大致上齊平于該第一絕緣區(qū)的一底表面，以及一上表面高于該水平盤的該上表面。 前述的具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)，其中所述的第一絕緣區(qū)及
該第二絕緣區(qū)的上表面更包括有高于該第一部分的第二部分，且其中該第二部分是較該第
一部分更遠(yuǎn)離該水平盤。 前述的具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)，更包括有一介電層，在該 水平盤、該第一絕緣區(qū)以及該第二絕緣區(qū)上方，其中該鰭片的一頂部未被該介電層覆蓋。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題另外還采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提 出的一種具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)，其包括一半導(dǎo)體基材；一第一淺 渠溝隔離區(qū)及一第二淺渠溝隔離區(qū)，位于該半導(dǎo)體基材中；一具有倒T形的含鍺區(qū)域，且包 括一水平盤，介于并鄰接該第一淺渠溝隔離區(qū)及該第二淺渠溝隔離區(qū)，其中該水平盤的一 底部接觸該半導(dǎo)體基材，且不低于該第一淺渠溝隔離區(qū)的一底表面；及一鰭片，鄰接該水平 盤并在該水平盤上方；一柵極介電體，在該鰭片的一上表面及側(cè)壁的頂部上；以及一柵極 電極，在該柵極介電體上方。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。由以上可知，為達(dá)到上述目 的，本發(fā)明提供了一種形成一集成電路結(jié)構(gòu)的方法中，包括形成一第一絕緣區(qū)以及一第二 絕緣區(qū)于一半導(dǎo)體基材中，且彼此相對。然后形成一具有倒T形的磊晶半導(dǎo)體區(qū)。該磊晶 半導(dǎo)體區(qū)包括有一水平盤，其包含有一底部介于并鄰接該第一絕緣區(qū)與該第二絕緣區(qū)；以 及一鰭片，鄰接該水平盤并在其上方。該水平盤的底部接觸該半導(dǎo)體基材。本方法更包括 有形成一柵極介電體于該鰭片的一上表面以及至少該鰭片的側(cè)壁的頂部，以及形成一柵極 電極于該柵極介電體的上方。同時(shí)也揭露其他的實(shí)施例。 借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)及形成 方法至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果本發(fā)明的鰭片場效應(yīng)晶體管具高驅(qū)動電流，這是因?yàn)?最終的鰭片場效應(yīng)晶體管可以具有較高的鍺百分率以及可以降低硅鍺膜中缺陷。再者，利
7用成長硅鍺膜于較為寬松的淺渠溝隔離區(qū)(relaxed STI pitch)，可以降低缺陷密度及提 高硅鍺膜的厚度與濃度，其中淺渠溝隔離區(qū)是用來形成含硅鍺鰭片。 綜上所述，本發(fā)明是有關(guān)于一種具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)及 形成方法。該方法包括形成一第一絕緣區(qū)以及一第二絕緣區(qū)于一半導(dǎo)體基材中，且彼此相 對；以及形成一具有倒T形的磊晶半導(dǎo)體區(qū)。該磊晶半導(dǎo)體區(qū)包括有一水平盤，其包含有一 底部介于并鄰接該第一絕緣區(qū)與該第二絕緣區(qū)；以及一鰭片，鄰接該水平盤并在其上方。該 水平盤的底部接觸該半導(dǎo)體基材。本方法更包括有形成一柵極介電體于該鰭片的一上表面 以及至少該鰭片的側(cè)壁的頂部；以及形成一柵極電極于該柵極介電體的上方。本發(fā)明還提 供了一種具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)。本發(fā)明在技術(shù)上有顯著的進(jìn)步， 具有明顯的積極效果，誠為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。 上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠 更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。


圖1至圖12是形成本發(fā)明較佳實(shí)施例的中間階段的剖面圖
20:硅基材22，22"222 :淺渠溝隔離區(qū)24:凹部26 :遮罩28:底表面30 :底部32:含鍺區(qū)域:下部322:上部33工SiGe層332:鍺層34 :虛線36:硬遮罩39 :部40:鰭片42 :水平盤43:側(cè)壁44 :介電質(zhì)46:柵極介電體47 :上表面48:柵極電極
具體實(shí)施例方式
為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合
附圖及較佳實(shí)施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的具有倒T形鰭片的多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)
及形成方法其具體實(shí)施方式
、方法、步驟、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。 有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，在以下配合參閱圖式的較佳實(shí)
施例的詳細(xì)說明中將可清楚呈現(xiàn)。通過具體實(shí)施方式
的說明，當(dāng)可對本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定目
的所采取的技術(shù)手段及功效獲得一更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與
說明之用，并非用來對本發(fā)明加以限制。 本發(fā)明提供了一集成電路制造過程，包括形成倒T形鍺區(qū)域，其可用來形成鰭片 場效應(yīng)晶體管(Fin FET)(又稱為一種多重柵晶體管)。制造本發(fā)明一較佳實(shí)施例的中間 步驟也被詳細(xì)說明。討論數(shù)個實(shí)施例的變化型態(tài)。在本發(fā)明所有各式觀點(diǎn)及示例性實(shí)施例
8中，相同元件即指定以相同的元件號碼表示。 請參閱圖1所示，提供半導(dǎo)體基材20。在一實(shí)施例中，半導(dǎo)體基材20為一種包括 本質(zhì)上為純硅的塊硅基材(下文中，是指硅基材20)，雖然也可以使用其他的導(dǎo)體材料。淺 渠溝隔離(shallow trench isolation, STI)區(qū)域22 (標(biāo)示為22!及222，又稱為隔離區(qū)域) 形成在硅基材20中。形成淺渠溝隔離區(qū)22的工藝是現(xiàn)有習(xí)知的技術(shù)，在此不再重述。介 于相鄰淺渠溝隔離區(qū)22工間的空間S可小于約100iim，雖然此值也可以更大。然而，本領(lǐng)域 技術(shù)人員可以理解，所有敘述的尺寸只是舉例而已，將會視所使用技術(shù)不同而有所變化。
請參閱圖2所示，蝕刻介于淺渠溝隔離區(qū)22工間的硅基材20的一部分而形成凹部 24。當(dāng)進(jìn)行蝕刻時(shí)，硅基材的其他部分可以使用遮罩26而遮蔽，蝕刻過程對淺渠溝隔離區(qū) 22工及硅基材具有高度的選擇比(selectivity)。在一實(shí)施例中，凹部24的底表面28高于 淺渠溝隔離區(qū)22的底部30。在另一實(shí)施例中，底表面28大致上與底部30在同一平面，如 虛線所示。然而，凹部24的底表面28可以不低于底部30。 接著，如圖3所示，含鍺區(qū)域32是磊晶地成長于凹部24中。含鍺區(qū)域32可以包 括硅鍺，其可表示為Si卜,G ，其中x是鍺的原子百分比，且可以在大于0至等于或小于1的 范圍。在一實(shí)施例中，含鍺區(qū)域32包括本質(zhì)上純鍺(即x等于l)。 在一實(shí)施例中，含鍺區(qū)域32包括下部32工以及具有不同鍺百分率的上部322，其 中上部322可以比下部32工具有較大的鍺百分率。在這個例子中，鍺是以大致上純質(zhì)的鍺 形成上部322。更進(jìn)一步，具有較低鍺百分率的下部32工可以作為具有較高百分率的上部 的緩沖層。在另一實(shí)施例中，含鍺區(qū)域32可包括一鍺百分率漸漸地且連續(xù)地由低到高的 區(qū)域。在另一實(shí)施例中，上部322可以包括本質(zhì)上純鍺，而下部32工可以包括一超晶格結(jié)構(gòu) (super-latticestructure)，其中包含有多層SiGe層33工以及多層本質(zhì)上純鍺層332，其以 交替模式一層接著一層排列。在另一實(shí)施例中，含鍺區(qū)域32整體均為超晶格結(jié)構(gòu).。
含鍺區(qū)域32可以成長至一高過淺渠溝隔離區(qū)22上表面的高度，隨后以化學(xué)機(jī)械 研磨使淺渠溝隔離區(qū)22的上表面平整。在另一實(shí)施例中，并不進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨。 一典型 未研磨的含鍺區(qū)域32的上表面如虛線34所示。 較佳是，相比較于由毯覆式晶圓上磊晶生長含鍺膜來說，藉由在介于淺渠溝隔離 區(qū)22工之間成長含鍺區(qū)域32，可大幅降低缺陷(位置錯亂)的數(shù)目，有時(shí)差異在10、two orders)或更多。再者，淺渠溝隔離區(qū)22工間的空間S可以大到兩百納米，而各別的含鍺層 的關(guān)鍵厚度仍然大于100nm或明顯更多。因此，淺渠溝隔離區(qū)22工已經(jīng)釋放出間距而不造成 含鍺層的關(guān)鍵厚度太薄。這樣大的關(guān)鍵厚度對于形成鰭片場效應(yīng)晶體管是足夠的。同時(shí)， 在較大空間S的淺渠溝隔離區(qū)22工間成長(硅)鍺層，可將缺陷(位置錯亂)抑制于含鍺 區(qū)域32的下部，使得上部及表面達(dá)到近乎無缺陷的區(qū)域。 請參閱圖4所示，形成硬遮罩36 (或光阻)，例如可使用氮化硅。硬遮罩36包括 有一直接覆蓋在含鍺區(qū)域32上的部分。在一實(shí)施例中，硬遮罩36可以包括覆蓋露出的基 材20以及STI區(qū)域222的部分，所以在隨后的淺渠溝隔離區(qū)22工的蝕刻中，硅基材20的某 些部分并未被蝕刻?；蛘?，只有含鍺區(qū)域32中的形成鰭片的部分被覆蓋，但露出此晶圓的 所有其他部分，包括所有淺渠溝隔離區(qū)22工及222。 圖5繪示含鍺區(qū)域32以及淺渠溝隔離區(qū)22"可以進(jìn)行干蝕刻并使用一蝕刻劑攻 擊淺渠溝隔離區(qū)22以及含鍺區(qū)域32，由于較差的蝕刻選擇比，使上述兩者都產(chǎn)生凹部。凹部39的底部是高過含鍺區(qū)域32的底表面28。在所形成的結(jié)構(gòu)中，含鍺區(qū)域32的剩余部分 具有一倒T形(在剖面示圖中)，其包括有一垂直部分(是指含鍺的鰭片40)以及水平盤 42。在此實(shí)施例中，其中含鍺區(qū)域32包括大致上為純質(zhì)的鍺的上部322，且下部32工包括硅 鍺或一超晶格結(jié)構(gòu)，凹部39的底部是大致上與下部32工的上表面齊平或較低，所以鰭片40 是由本質(zhì)上純鍺所組成。因此，硅鍺部分或超晶格結(jié)構(gòu)可以在水平盤42中。或者，水平盤 42可以包括本質(zhì)上純鍺。在他實(shí)施例中，鰭片40及水平盤42兩者都由硅鍺所形成。
接著，如圖6所示，凹部39填滿介電質(zhì)44，例如以低于大氣壓的化學(xué)氣相沉積 (sub-atmospheric chemical vapor d印osition， SA-CVD)所形成的氧化硅。在其他實(shí)施例 中，介電質(zhì)44是由高密度等離子體化學(xué)氣相沉積(high-density plasma chemical vapor d印osition，HDP-CVD)或旋涂式玻璃(spin on glass, S0G)所形成的。然后進(jìn)行化學(xué)機(jī)械 研磨使晶圓表面平整，并且移除過多的介電質(zhì)44。在化學(xué)機(jī)械研磨過程中，可以使用硬遮罩 36做為化學(xué)機(jī)械研磨的停止層。 請參閱圖7介電質(zhì)44是凹陷的?？梢粤粝乱粚咏殡娰|(zhì)44不移除，所以水平盤42 被剩余的介電質(zhì)44所覆蓋。只有站在介電質(zhì)44上的鰭片的頂部40，被用來形成鰭片場效 應(yīng)晶體管。圖8繪示鰭片場效應(yīng)晶體管的柵極介電體46以及柵極電極48。柵極介電體46 以及柵極電極48的材料及形成的細(xì)節(jié)是現(xiàn)有習(xí)知的技術(shù)，在此不再重述。較佳是，藉由以 一介電質(zhì)覆蓋水平盤42，可以降低最終鰭片場效應(yīng)晶體管的漏電流。 在另一實(shí)施例中，在形成圖4所示的結(jié)構(gòu)之后，與原本蝕刻淺渠溝隔離區(qū)22工以及 含鍺區(qū)域32不同的是，只有蝕刻含鍺區(qū)域32，淺渠溝隔離區(qū)22則未被蝕刻，如圖9所示。 所造成的凹部39的深度可以高于下部32工與上部322 (未圖示)的介面，所以鰭片40是由 大致上純鍺所構(gòu)成，但它可以是在含鍺區(qū)域32的底表面28之上的任何位置。如現(xiàn)有習(xí)知 技術(shù)所知，藉由使用大致上為純鍺而形成鰭片場效應(yīng)晶體管的鰭片，可以改善電子遷移率 以及空穴遷移率而得到較高的驅(qū)動電流。接著，如圖10所示，移除硬遮罩36，然后形成柵極 介電體46以及柵極電極48。 圖11及圖12繪示了本發(fā)明另一實(shí)施例。此實(shí)施例的起始結(jié)構(gòu)是基本上與圖9的 結(jié)構(gòu)相同，其中是含鍺層32被蝕刻，但是淺渠溝隔離區(qū)22并未被蝕刻。接著，如圖11所示， 進(jìn)行例如干蝕刻的蝕刻，而使淺渠溝隔離區(qū)22工上表面的至少一部分凹陷至低于水平盤42 上表面的程度。因此，水平盤42的側(cè)壁43的一部分被暴露出。在一實(shí)施例中，凹部的淺渠 溝隔離區(qū)22工的上表面47是高于水平盤42的底表面28，所以水平盤42與位于下方的基材 20之間的介面區(qū)域并沒有暴露出來。因此，在最終的多柵極場效應(yīng)晶體管中，此可能具有高 錯位濃度的介面區(qū)域，將不會作為通道區(qū)域的一部分。 在圖12中，硬遮罩36被移除，并且形成多柵極場效應(yīng)晶體管的其他部分(其包括 柵極介電體46以及柵極電極48)。 在以上討論的實(shí)施例中，含鍺物質(zhì)是作為高遷移率材料的例子。然而，本發(fā)明的實(shí) 施例所提供的教示是可以應(yīng)用在形成其他高遷移率半導(dǎo)體材料上，例如III族/V族化合物 的半導(dǎo)體材料(現(xiàn)有習(xí)知的III-V族化合物半導(dǎo)體材料)，例如氮化鎵，及砷化鎵等。因此， 如圖8、圖10及圖12所示的最終多柵極場效應(yīng)晶體管是可以包括有III-V族化合物半導(dǎo)體 鰭片為其通道。 本發(fā)明的實(shí)施例具有許多進(jìn)步的特征。藉由含鍺區(qū)域磊晶成長在淺渠溝隔離區(qū)之間，厚的具有高鍺濃度的鍺可以被形成而不會造成錯位濃度的增加?？梢砸虼诵纬肾捚瑘?效應(yīng)晶體管裝置。再者，藉由形成倒T形的含鍺區(qū)域，鰭片場效應(yīng)晶體管可以由具有釋放間 距的淺渠溝隔離區(qū)開始，且沒有需要將淺渠溝隔離區(qū)緊緊配置在一起去滿足鰭片場效應(yīng)晶 體管的要求。 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖 然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾 為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對 以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種形成具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于該方法包括以下步驟提供一半導(dǎo)體基材；形成一第一絕緣區(qū)以及一第二絕緣區(qū)于該半導(dǎo)體基材中，且彼此相對；形成一具有一倒T形的磊晶半導(dǎo)體區(qū)，且包括一水平盤，包括一底部，介于并鄰接該第一絕緣區(qū)與該第二絕緣區(qū)，其中該水平盤的一底表面接觸于該半導(dǎo)體基材；及一鰭片，鄰接該水平盤并在其上方；形成一柵極介電體于該鰭片的一上表面及至少該鰭片的側(cè)壁的頂部；以及形成一柵極電極于該柵極介電體的上方。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)的方法， 其特征在于其中所述的形成一具有一倒T形的磊晶半導(dǎo)體區(qū)的步驟包括磊晶成長一第一含鍺區(qū)，接觸該半導(dǎo)體基材并在其上；以及 磊晶成長一第二含鍺區(qū)，其組成不同于該第一含鍺區(qū)并在該第一含鍺區(qū)之上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的形成具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)的方法， 其特征在于其中所述的第一含鍺區(qū)是由硅鍺所形成，且其中該第二含鍺區(qū)是由本質(zhì)上純鍺 所形成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的形成具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)的方法， 其特征在于其中所述的第一含鍺區(qū)包括一超晶格結(jié)構(gòu)，該超晶格結(jié)構(gòu)包含有交替配置的鍺 層與硅鍺層，且其中該第二含鍺區(qū)是由本質(zhì)上純鍺所形成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)的方法， 其特征在于其中所述的形成一具有一倒T形的磊晶半導(dǎo)體區(qū)的步驟包括蝕刻介于該第一絕緣區(qū)與該第二絕緣區(qū)之間的該半導(dǎo)體基材的一部分以形成一凹部， 其中該凹部具有一底部，該底部不低于該第一絕緣區(qū)的一底表面，且低于該第一絕緣區(qū)的 一上表面，且其中該第一絕緣區(qū)的一第一側(cè)壁以及面對該第一側(cè)壁的該第二絕緣區(qū)的一第 二側(cè)壁是露出的；磊晶成長一含鍺物質(zhì)于該凹部中；以及圖案化該含鍺物質(zhì)的一上部以形成該鰭片，其中該含鍺物質(zhì)的下部不被蝕刻而形成該 水平盤。
6. —種形成具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于該方法 包括以下步驟提供一半導(dǎo)體基材；形成一第一淺渠溝隔離區(qū)及一第二淺渠溝隔離區(qū)于該半導(dǎo)體基材中，其中該半導(dǎo)體基 材包括一部分，其是水平地介于并鄰接該第一淺渠溝隔離區(qū)及該第二淺渠溝隔離區(qū)；蝕刻該半導(dǎo)體基材的該部分以形成一凹部，其中該凹部具有一底部是低于該第一淺渠 溝隔離區(qū)的一上表面且不低于該第一淺渠溝隔離區(qū)的一底表面，且其中該第一淺渠溝隔離 區(qū)及該第二淺渠溝隔離區(qū)的側(cè)壁是經(jīng)由該凹部而露出；在該凹部中磊晶成長一含鍺區(qū)域；僅蝕刻該含鍺區(qū)域的一上部，而使該含鍺區(qū)域的剩余部具有一倒T形，其包括一水平盤及位于該水平盤上方的一鰭片；在一上表面上形成一柵極介電體，且至少覆蓋該鰭片側(cè)壁的頂部；以及 在該柵極介電體上方形成一柵極電極。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的形成具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)的方法， 其特征在于更包括在該蝕刻該含鍺區(qū)域的步驟后，且在該形成該柵極介電體的步驟前，形 成一介電層覆蓋該水平盤，其中該鰭片的一頂部并未被該介電層覆蓋。
8. —種具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)，其特征在于其包括 一半導(dǎo)體基材；一第一絕緣區(qū)以及一第二絕緣區(qū)，位于該半導(dǎo)體基材中； 一具有倒T形的磊晶區(qū)，且包括一水平盤，介于并鄰接該第一絕緣區(qū)及該第二絕緣區(qū)，其中該水平盤的一底部接觸該 半導(dǎo)體基材，且其中該底部不低于該第一絕緣區(qū)的一底表面；及一鰭片，鄰接該水平盤并在該水平盤上方；一柵極介電體，在該鰭片的一上表面及至少該鰭片的頂部側(cè)壁上；以及 一柵極電極，在該柵極介電體上方。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)，其特征在于 其中所述的水平盤包括硅鍺，且其中該鰭片的一頂部是由本質(zhì)上純鍺所形成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)，其特征在于 其中所述的水平盤包括一超晶格結(jié)構(gòu)，該超晶格結(jié)構(gòu)包括多數(shù)的鍺層以及多數(shù)的硅鍺層并 以一交替配置模式堆疊。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)，其特征在于 其中所述的第一絕緣區(qū)及該第二絕緣區(qū)的上表面包括第一部分，與該水平盤的一上表面齊 平。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)，其特征在 于更包括有一第三絕緣區(qū)在該半導(dǎo)體基材中，且與該第一絕緣區(qū)及該第二絕緣區(qū)分離，其 中該第三絕緣區(qū)包括一底表面大致上齊平于該第一絕緣區(qū)的一底表面，以及一上表面高于 該水平盤的該上表面。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)，其特征在 于其中所述的第一絕緣區(qū)及該第二絕緣區(qū)的上表面更包括有高于該第一部分的第二部分， 且其中該第二部分是較該第一部分更遠(yuǎn)離該水平盤。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)，其特征在 于更包括有一介電層，在該水平盤、該第一絕緣區(qū)以及該第二絕緣區(qū)上方，其中該鰭片的一 頂部未被該介電層覆蓋。
15. —種具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)，其特征在于其包括 一半導(dǎo)體基材；一第一淺渠溝隔離區(qū)及一第二淺渠溝隔離區(qū)，位于該半導(dǎo)體基材中； 一具有倒T形的含鍺區(qū)域，且包括一水平盤，介于并鄰接該第一淺渠溝隔離區(qū)及該第二淺渠溝隔離區(qū)，其中該水平盤的 一底部接觸該半導(dǎo)體基材，且不低于該第一淺渠溝隔離區(qū)的一底表面；及一鰭片，鄰接該水平盤并在該水平盤上方； 一柵極介電體，在該鰭片的一上表面及側(cè)壁的頂部上；以及 一柵極電極，在該柵極介電體上方。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)及形成方法，該方法包括以下步驟提供一半導(dǎo)體基材；形成一第一絕緣區(qū)以及一第二絕緣區(qū)于該半導(dǎo)體基材中，且彼此相對；形成一具有一倒T形的磊晶半導(dǎo)體區(qū)，且包括一水平盤，包括一底部，介于并鄰接該第一絕緣區(qū)與該第二絕緣區(qū)，其中該水平盤的一底表面接觸于該半導(dǎo)體基材；以及一鰭片，鄰接該水平盤并在其上方；形成一柵極介電體于該鰭片的一上表面及至少該鰭片的側(cè)壁的頂部；以及形成一柵極電極于該柵極介電體的上方。本發(fā)明還提供了一種具有倒T形鰭片多重柵晶體管的集成電路結(jié)構(gòu)。因此本發(fā)明最終的鰭片場效應(yīng)晶體管可以具有高驅(qū)動電流。
文檔編號H01L29/06GK101771046SQ20091014299
公開日2010年7月7日 申請日期2009年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月29日
發(fā)明者林俊成, 賴?yán)韺W(xué) 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司