用于嵌入式SiGe改良的鰭型場(chǎng)效晶體管間隔物蝕刻的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于嵌入式SiGe改良的鰭型場(chǎng)效晶體管間隔物蝕刻，提供一種通過(guò)在傳統(tǒng)間隔物ME步驟之后直接地插入硅凹陷步驟的蝕刻鰭型場(chǎng)效晶體管(FinFET)間隔物的方法，并提供由此獲得的裝置。實(shí)施例包含形成柵極在具有硅鰭片的襯底上，該柵極具有氮化物帽蓋在其上表面以及氧化物帽蓋在該氮化物帽蓋的上表面；形成介電層在該硅鰭片和該柵極上面；從該氧化物帽蓋的上表面和該硅鰭片的上表面移除該介電層；使該硅鰭片凹陷；以及從該硅鰭片的側(cè)表面和殘余的該硅鰭片移除該介電層。
【專利說(shuō)明】用于嵌入式SiGe改良的鰭型場(chǎng)效晶體管間隔物蝕刻

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本揭露是關(guān)于鰭型場(chǎng)效晶體管（FinFET)間隔物蝕刻。本揭露特別是適用于14納 米以及以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)。

【背景技術(shù)】
[0002] 間隔物蝕刻（spacer etching)對(duì)制造 FinFET裝置提出了挑戰(zhàn)。特別是，該鰭 片間隔物需要被完全移除。無(wú)法移除該間隔物可能導(dǎo)致嵌入式硅鍺（embedded silicon germanium, eSiGe)缺陷，且還可能造成電性效能劣化。以大的氮化物蝕刻來(lái)移除間隔物可 成造成大里的氣化物帽蓋fe失，其可導(dǎo)致重疊的風(fēng)化物凸塊（overlap nitride bump)或 潛在的過(guò)量柵極間隔物薄化。高度重疊的氮化物凸塊可以給下游的多晶硅開(kāi)放制程（p〇ly open process)帶來(lái)大量的負(fù)擔(dān)，且柵極間隔物薄化可能導(dǎo)致在eSiGe或嵌入式磷化硅 (embedded silicon phosphire，eSiP)制程期間不想要的外延生長(zhǎng)。
[0003] 用于FinFET間隔物蝕刻的現(xiàn)有方法包含四個(gè)步驟：1)間隔物沉積；2)間隔物主 蝕刻（main etch，ME) ;3)間隔物過(guò)蝕刻（over etch, 0E);以及 4)硅（silicon, Si)凹陷， 分別如圖1A至ID所示。在該間隔物沉積步驟（圖1A)期間，柵極101首先被形成在具有 硅鰭片的襯底103上，該柵極101具有氮化物帽蓋105在其上表面以及氧化物帽蓋1〇7在 該氮化物帽蓋105的上表面。特別是，該硅鰭片可以是該襯底1〇1的一部分或可以不同于 襯底101的被形成。之后，在該襯底103的硅鰭片和該柵極101上面形成介電層109,例如 氮化硅（Si 3N4)、二氧化硅（Si02)、陶瓷涂層（SiOCN)、硼碳氮（SiBCN)、或是在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中 任何常用的介電材料。接著，如圖1B所示，在間隔物ME步驟期間，從所有的水平表面（例 如，該氧化物帽蓋107的上表面、該襯底103的硅鰭片的上表面、以及該襯底103)移除該介 電層109。在間隔物0E步驟期間（圖1C)，部分的該介電層109和該氧化物帽蓋107 -起 從該柵極101和該襯底103的硅鰭片的側(cè)表面被移除。此外，部分的該氮化物帽蓋105和 部分的該襯底103的硅鰭片也被移除。最后，在Si凹陷步驟期間，該介電層109的其他部 分是從該襯底103的硅鰭片的側(cè)表面和該硅鰭片的殘余部分一起被移除，如圖1D所示。也 使得在該硅鰭片101下方的部分的襯底105凹陷。然而，一些該介電層109會(huì)殘留臨近該 襯底103中的凹口。進(jìn)一步的處理來(lái)移除該殘留的介電層1〇9也會(huì)移除部分的該氮化物帽 蓋105及/或薄化該柵極間隔物。
[0004] 因此，存在對(duì)于比在使該鰭片凹陷之后更快速地從該鰭片的側(cè)表面移除全部介電 間隔物且沒(méi)有大的氮化物帽蓋損失的方法，以及由此獲得的裝置的需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本揭露的一個(gè)方面是一種包含在傳統(tǒng)間隔物ME步驟之后直接Si凹陷步驟的 FinFET間隔物蝕刻的方法。
[0006] 本揭露的另一方面是一種FinFET裝置，包含在該硅晶圓中鄰近該柵極的凹口，該 凹口在該凹口的相反側(cè)的該硅晶圓上不具有介電間隔物。
[0007] 本揭露的額外方面和其他特征將在隨后的說(shuō)明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度 上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的，或者可以從本發(fā)明的 實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本揭露的優(yōu)點(diǎn)可以如權(quán)利要求書中所指出的來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
[0008] 依據(jù)本揭露，可以由一種半導(dǎo)體裝置的制造方法來(lái)達(dá)到某種程度的技術(shù)效果，該 方法包括：形成柵極在具有硅鰭片的襯底上，該柵極具有氮化物帽蓋在其上表面以及氧化 物帽蓋在該氮化物帽蓋的上表面；形成介電層在該硅鰭片和該柵極上面；從該氧化物帽蓋 的上表面和該硅鰭片的上表面移除該介電層；使該硅鰭片凹陷；以及從該硅鰭片的側(cè)表面 和殘余的該硅鰭片移除該介電層。
[0009] 本揭露的多方面包含使該硅鰭片凹陷〇埃（I)到700 A的深度。其他方面包含 以對(duì)氧化物和氮化物具有選擇性的蝕刻劑使該硅鰭片凹陷。進(jìn)一步的方面包含使用譬如， 但不限于溴化氫（HBr)、六氟化硫（SF 6)、三氟化氮（NF3)、四氟化碳（CF4)、或其他氟基化學(xué) 的干蝕刻劑，或是譬如，但不限于四甲基氫氧化銨（TMAH)、四乙基氫氧化銨（TEAH)、氫氧化 鉀（Κ0Η)、或氫氧化銨（ΝΗ 40Η)等等的濕蝕刻劑。另一方面包含通過(guò)蝕刻從該硅鰭片的側(cè)表 面移除該介電層。其他方面包含以對(duì)氧化物和硅具有選擇性的蝕刻劑從該硅鰭片的側(cè)表面 蝕刻該介電層。進(jìn)一步的方面包含使用譬如，但不限于三氟甲烷（CHF 3)、氟甲烷（CH3F)、二 氟甲烷（CH2F2)、CF 4、或其他烴的干蝕刻劑，或是譬如，但不限于磷酸（Η3Ρ04)的濕蝕刻劑。額 外的方面包含使該鰭片下方的該襯底凹陷。另一方面包含使該鰭片下方的該襯底凹陷0 A 到700 A的深度。其他方面包含通過(guò)蝕刻來(lái)使該襯底凹陷。進(jìn)一步的方面包含以對(duì)氮化 物具有選擇性的蝕刻劑來(lái)蝕刻該襯底，其中，該蝕刻劑由包含譬如，但不限于HBr、SF6、NF3、 CF4、或其他氟基化學(xué)的干蝕刻劑，或是譬如，但不限于TMAH、TEAH、K0H、或ΝΗ40Η的濕蝕刻 齊U。額外的方面包含通過(guò)蝕刻來(lái)從該氧化物帽蓋的上表面和該硅鰭片的上表面移除該介電 層。另一方面包含通過(guò)毯覆式沉積（blanket deposition)到50 .義到::i:調(diào):i的厚度來(lái)形 成該介電層。其他方面包含形成氮化硅或包含有譬如，但不限于SiOCN或SiBCN的低k電 介質(zhì)的其他電介質(zhì)的介電層。
[0010] 本揭露的另一方面是一種裝置，包括：硅晶圓；柵極，在該硅晶圓上，該柵極具有 氮化物帽蓋在其上表面上；介電間隔物，在該柵極和該氮化物帽蓋的側(cè)表面上；以及凹口， 在該硅晶圓中鄰近該柵極，該凹口在該凹口的相反側(cè)的該硅晶圓上不具有介電間隔物。該 裝置的方面包含該凹口具有ο A到700 i的深度。
[0011] 本揭露的另一方面是一種方法，包括：形成硅鰭片并鄰近該硅鰭片地形成硅柵極 在硅晶圓上，該硅柵極具有氮化物帽蓋在其上表面以及氧化物帽蓋在該氮化物帽蓋的上 表面；毯覆式沉積硅介電層在該硅鰭片、該硅柵極、和該晶圓上面；以譬如，但不限于chf3、 ch3f、ch2f2、cf4、或其他烴的干蝕刻劑，或是譬如H 3P04的濕蝕刻劑從該氧化物帽蓋的上表 面、該硅鰭片的上表面、和該硅晶圓的上表面蝕刻該硅介電層；使該硅鰭片凹陷到50 ▲到 700 A的深度；以及以譬如，但不限于含池1^「6、斯3、〇?4、或其他氟基化學(xué)的干蝕刻劑，或 是譬如，但不限于ΤΜΗ、ΤΕΑΗ、Κ0Η、或ΝΗ40Η的濕蝕刻劑從該硅鰭片的側(cè)表面蝕刻該硅介電 層并移除殘余的該硅鰭片。其他方面包含以譬如，但不限于HBr、SF 6、NF3、CF4、或其他氟基 化學(xué)的干蝕刻劑，或是譬如，但不限于ΤΜΑΗ、ΤΕΑΗ、Κ0Η、或ΝΗ 40Η的濕蝕刻劑來(lái)使該硅鰭片 的第一部分凹陷。進(jìn)一步的方面包含使該鰭片下方的該硅襯底凹陷0贏到700 A的深度。 額外的方面包含該硅柵極具有氧化物帽蓋在該氮化物帽蓋的上表面。
[0012] 本領(lǐng)域技術(shù)人員通過(guò)下面的詳細(xì)描述可以更容易理解本發(fā)明的其他方面和技術(shù) 效果，其中簡(jiǎn)單地通過(guò)實(shí)施本揭露的優(yōu)選方式的示例形式顯示和描述了本揭露的實(shí)施例。 如將被了解的，本揭露能夠?qū)嵤槠渌煌膶?shí)施例，并且其細(xì)節(jié)在各個(gè)顯見(jiàn)方面中可以 被修改，但完全不背離本揭露。因此，附圖和說(shuō)明均本質(zhì)上應(yīng)被認(rèn)為是示例性的而非限制性 的。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013] 在附加圖式的圖中，本揭露是以實(shí)例的方式而非限制的方式來(lái)例示，且其中類似 的組件以類似的參考編號(hào)代表，且其中：
[0014] 圖1A至1D示意地例示FinFET間隔物蝕刻的【背景技術(shù)】方法的連續(xù)步驟；以及 [0015] 圖2A至2E示意地例示依據(jù)本揭露的具體實(shí)施例的FinFET間隔物蝕刻方法的連 續(xù)步驟。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 在下面的說(shuō)明書中，出于解釋說(shuō)明的目的，闡述了多個(gè)特定細(xì)節(jié)以提供對(duì)于具體 實(shí)施例徹底地理解。然而，應(yīng)能夠認(rèn)識(shí)到可在沒(méi)有這些特定細(xì)節(jié)的情況下或者在具有等效 布置的情況下實(shí)踐具體實(shí)施例。在其它實(shí)例中，以方塊圖形式示出了眾所周知的結(jié)構(gòu)和裝 置以避免對(duì)具體實(shí)施例產(chǎn)生不必要的混淆。另外，除非另有指明，否則所有以數(shù)字記載的數(shù) 量、比例、以及成分的屬性數(shù)值、反應(yīng)條件、及其它于說(shuō)明書與權(quán)利要求書中所使用的數(shù)值 在所有情況下應(yīng)理解為「大約」的數(shù)值。
[0017] 本揭露處理并解決目前在FinFET制造過(guò)程期間隨鰭片間隔物去除而出現(xiàn)的潛在 eSiGe缺陷和大的氮化物帽蓋損失的問(wèn)題。而且，大的氮化物帽蓋損失可造成高度重疊的氮 化物凸塊，例如，BOO及的凸塊，或者是過(guò)度的柵極間隔物薄化的可能性。特別是，高度重 疊的氮化物凸塊可以給下游的多晶硅開(kāi)放制程帶來(lái)大量的負(fù)擔(dān)，且柵極間隔物薄化可能導(dǎo) 致在eSiGe或eSiP制程期間不想要的外延生長(zhǎng)。
[0018] 依據(jù)本揭露的實(shí)施例的方法包含形成硅鰭片和柵極在襯底上，該柵極具有氮化物 帽蓋在其上表面以及氧化物帽蓋在該氮化物帽蓋的上表面。形成介電層在該硅鰭片和該柵 極上面。從該氧化物帽蓋的上表面和該硅鰭片的上表面移除該介電層。使該硅鰭片凹陷。 從該硅鰭片的側(cè)表面和殘余的該硅鰭片移除該介電層。
[0019]本領(lǐng)域技術(shù)人員通過(guò)下面的詳細(xì)描述可以更容易理解本發(fā)明的其他方面、特征和 技術(shù)效果，其中簡(jiǎn)單地通過(guò)實(shí)施本揭露的優(yōu)選方式的示例形式顯示和描述了較佳實(shí)施例。 本揭露能夠?qū)嵤槠渌煌膶?shí)施例，并且其細(xì)節(jié)在各個(gè)顯見(jiàn)方面中可以被修改。因此，附 圖和說(shuō)明本質(zhì)上均應(yīng)被認(rèn)為是示例性的而非限制性的。
[0020]請(qǐng)注意圖2A，在間隔物沉積步驟期間，柵極201首先被形成在具有硅鰭片的襯底 203上，該柵極201具有氮化物帽蓋2〇5在其上表面以及氧化物帽蓋207在該氮化物帽蓋 205的上表面。更詳細(xì)地說(shuō)，該襯底203的硅鰭片可以不同于襯底203的被形成或是可以 是該襯底2〇3的一部分。之后，在該襯底2〇3的硅鰭片和該柵極201上面毯覆式沉積50 A 到！灘！厚度的介電層209,例如氮化硅或譬如SiOCN、SiBCN的低k材料。接著，在間隔 物ME步驟期間，通過(guò)蝕刻從包含該氧化物帽蓋207的上表面、該硅鰭片的上表面、以及該襯 底203的水平表面上移除該介電層209,如圖2B所示。接著，在插入的第一 Si凹陷的步驟 期間，如圖2C所示，以對(duì)氧化物和氮化物具有選擇性的蝕刻劑使該襯底203的硅鰭片凹陷 I: A到700 A的深度，該蝕刻劑是譬如，但不限于HBr、SF6、NF3、CF4、或其他氟基化學(xué)的干 蝕刻劑，或是譬如，但不限于TMAH、TEAH、K0H、或NH 40H的濕蝕刻劑。
[0021] 一旦該襯底203的硅鰭片被凹陷后，該間隔物0E步驟如圖2D所示。特別是，以對(duì) 氧化物和硅具有選擇性的蝕刻劑通過(guò)蝕刻從該襯底203的硅鰭片的側(cè)表面和該硅鰭片移 除該介電層 2〇9,該蝕刻劑是譬如，但不限于CHF3、CH3F、CH2F 2、CF4、或其他烴的干蝕刻劑，或 是譬如，但不限于h3po4的濕蝕刻劑。該硅鰭片下方的該襯底2〇 3也被凹陷到|邊至70:0 A 的深度。選擇性地，可如圖2E所示的實(shí)行額外的Si凹陷步驟。在此額外的Si凹陷步驟期 間，該氧化物帽蓋207也被移除。
[0022] 本揭露的具體實(shí)施例可以達(dá)成數(shù)種技術(shù)效果，包含降低在間隔物0E步驟期間從 該硅鰭片的側(cè)面清除全部的間隔物電介質(zhì)所需要的時(shí)間，其繼而造成較小的重疊凸塊高 度。舉例而言，可以比未先進(jìn)行該鰭片凹陷步驟的可能制程更快的移除該硅鰭片上的電介 質(zhì)側(cè)壁。再者，清除全部的間隔物電介質(zhì)可以增進(jìn)制程邊界（process margin)。本揭露 的具體實(shí)施例在各種產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中享有效用，例如，微處理器、智能型手機(jī)、手機(jī)、蜂窩手機(jī) (cellular handsets)、機(jī)頂盒、DVD錄放機(jī)、汽車導(dǎo)航、打印機(jī)和外圍、網(wǎng)絡(luò)和電信設(shè)備、游 戲系統(tǒng)、以及數(shù)字相機(jī)。本揭露的具體實(shí)施例因此在包含F(xiàn)inFET的各種種類的高度集成半 導(dǎo)體裝置中享有產(chǎn)業(yè)應(yīng)用性。
[0023] 在前述的說(shuō)明書中，本揭露是參考其特定具體實(shí)施例來(lái)描述。然而，顯然，在不背 離如權(quán)利要求書所闡述的本揭露的較廣精神和范疇下，可以對(duì)本發(fā)明作出各種修改和改 變。因此，說(shuō)明書和附圖應(yīng)認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限制性的。應(yīng)了解到的是，本發(fā)明能夠使用 各種其它組合和實(shí)施例，且能夠如在此表現(xiàn)的發(fā)明概念范圍內(nèi)做任何改變或改良。
【權(quán)利要求】
1. 一種方法，包括： 形成柵極在具有硅鰭片的襯底上，該柵極具有氮化物帽蓋在其上表面以及氧化物帽蓋 在該氮化物帽蓋的上表面； 形成介電層在該硅鰭片和該柵極上面； 從該氧化物帽蓋的上表面和該硅鰭片的上表面移除該介電層； 使該硅鰭片凹陷；以及 從該硅鰭片的側(cè)表面和殘余的該硅鰭片移除該介電層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,包括使該硅鰭片凹陷50埃（1)到700A的深度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括以對(duì)氧化物和氮化物具有選擇性的蝕刻劑使該硅 鰭片凹陷。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，該蝕刻劑由包含溴化氫（HBr)、六氟化硫（SF6)、 三氟化氮（NF3)、四氟化碳（CF4)、或其他氟基化學(xué)的干蝕刻劑，或是包含四甲基氫氧化銨 (TMH)、四乙基氫氧化銨（TEAH)、氫氧化鉀（KOH)、或氫氧化銨（NH4OH)的濕蝕刻劑組成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括通過(guò)蝕刻從該硅鰭片的側(cè)表面移除該介電層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，包括以對(duì)氧化物和硅具有選擇性的蝕刻劑從該硅鰭片 的側(cè)表面蝕刻該介電層。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，該蝕刻劑由包含三氟甲烷（CHF3)、氟甲烷（CH3F)、 二氟甲烷（CH2F2)、CF4、或其他烴的干蝕刻劑，或是包含磷酸（H3PO4)的濕蝕刻劑組成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括使該鰭片下方的該襯底凹陷。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，包括使該鰭片下方的該襯底凹陷〇A到700A的深 度。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，包含通過(guò)蝕刻來(lái)使該襯底凹陷。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，包括以對(duì)氮化物具有選擇性的蝕刻劑來(lái)蝕刻該襯 底，其中，該蝕刻劑由包含HBr、SF6、NF3、CF4、或其他氟基化學(xué)的干蝕刻劑，或是包含TMAH、 TEAH、K0H、或NH4OH的濕蝕刻劑組成。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包含通過(guò)蝕刻來(lái)從該氧化物帽蓋的上表面和該硅鰭 片的上表面移除該介電層。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包含通過(guò)毯覆式沉積到50A到250A的厚度來(lái)形成 該介電層。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，該介電層包含氮化硅或包含有低k電介質(zhì) SiOCN或SiBCN的其他電介質(zhì)。
15. -種裝置,包括： 娃晶圓； 柵極，在該硅晶圓上，該柵極具有氮化物帽蓋在其上表面上； 介電間隔物，在該柵極和該氮化物帽蓋的側(cè)表面上；以及 凹口，在該硅晶圓中鄰近該柵極，該凹口在該凹口的相反側(cè)的該硅晶圓上不具有介電 間隔物。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中，該凹口具有〇義到7001的深度。
17. -種方法，包括： 鄰近硅鰭片地形成硅柵極在硅晶圓上，該硅柵極具有氮化物帽蓋在其上表面； 毯覆式沉積硅介電層在該硅鰭片、該硅柵極、和該晶圓上面； 以包含CHF3、CH3F、CH2F2、CF4、或其他烴的干蝕刻劑，或是包含H3PO4的濕蝕刻劑從該氧 化物帽蓋的上表面、該硅鰭片的上表面、和該硅晶圓的上表面蝕刻該硅介電層； 使該硅鰭片凹陷到50A到700A的深度；以及 以包含HBr、SF6、NF3、CF4、或其他氟基化學(xué)的干蝕刻劑，或是包含TMAH、TEAH、K0H、或NH4OH的濕蝕刻劑從該硅鰭片的側(cè)表面蝕刻該硅介電層并移除殘余的該硅鰭片。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，包含以包含耶1~、3?6、即3、0?4、或其他氟基化學(xué)的干 蝕刻劑，或是包含TMAH、TEAH、K0H、或NH4OH的濕蝕刻劑來(lái)使該硅鰭片的第一部分凹陷。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括使該鰭片下方的該襯底凹陷〇A到700A的深 度。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，該硅柵極包含氧化物帽蓋在該氮化物帽蓋的 上表面。
【文檔編號(hào)】H01L29/78GK104241136SQ201410261615
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月14日
【發(fā)明者】宇宏, 亞安·海克索, 柯哈納·布尼特 申請(qǐng)人:格羅方德半導(dǎo)體公司