本發(fā)明涉及具有應(yīng)變松弛緩沖層(strainrelaxedbuffer；srb)的半導(dǎo)體裝置制造方法。本發(fā)明尤其適用于鰭式場效應(yīng)晶體管(fin-typefieldeffecttransistor；finfet)的鰭片的形成。

背景技術(shù)：

通過早期硅鍺(sige)外延(epi)切口制程形成finfet裝置，提供實(shí)現(xiàn)無缺陷彈性松弛的機(jī)會(huì)。一種選擇是使用偽切口。不過，偽切口需要額外的掩膜并引入若干設(shè)計(jì)限制，以防止溝道落入切口區(qū)域。第二種選擇是首先使用平行于鰭片方向(findirection；fh)的切口掩膜并接著使用垂直于鰭片方向(fc)的切口掩膜。不過，以該fh切口掩膜開始可因蝕刻負(fù)載效應(yīng)而損傷鰭片的端部。因此，位于陣列的端部的鰭片相對于朝向陣列的中心的鰭片會(huì)具有不同的關(guān)鍵尺寸(criticaldimension；cd)或輪廓。

因此，需要支持均勻的鰭片關(guān)鍵尺寸及輪廓而無需額外掩膜或引入顯著設(shè)計(jì)限制的方法及所得裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)方面是一種首先用垂直于后續(xù)鰭片方向的切口掩膜并接著用平行于該鰭片方向的切口掩膜形成srbfinfet鰭片的方法。

本發(fā)明的另一個(gè)方面是一種具有無缺陷彈性松弛及均勻鰭片關(guān)鍵尺寸及輪廓的srbfinfet裝置。

本發(fā)明的額外方面以及其它特征將在下面的說明中闡述，且本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在檢查下文以后將在某種程度上清楚該些額外方面以及其它特征，或者該些額外方面以及其它特征可自本發(fā)明的實(shí)施中獲知。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可如所附權(quán)利要求中所特別指出的那樣來實(shí)現(xiàn)和獲得。

依據(jù)本發(fā)明，一些技術(shù)效果可通過一種方法在某種程度上實(shí)現(xiàn)。該方法包括：在硅(si)襯底上形成sigesrb；在該sigesrb上方形成si層；在該si層中彼此相鄰形成n型場效應(yīng)晶體管(nfet)溝道與sigep型fet(pfet)溝道；在該nfet及pfet溝道上方形成氮化硅(sin)層；向下穿過該sin層、各別該nfet及pfet溝道以及該sigesrb至該si襯底形成第一及第二切口，該第一及第二切口形成于該si襯底的相對端部上并垂直于該nfet及pfet溝道；穿過該sin層及該nfet及pfet溝道在該sigesrb中形成鰭片，該些鰭片垂直于該第一及第二切口形成；在該些鰭片之間形成第一氧化物層；在該nfet與pfet溝道之間向下至該sigesrb中形成第三切口，該第三切口平行于該些鰭片形成，并用第二氧化物層填充該第三切口；向下凹入該第一及第二氧化物層至該sigesrb；以及移除該sin層。

本發(fā)明的方面包括形成具有10％至30％的鍺(ge)濃度的該sigesrb。其它方面包括形成該sigesrb至1000埃至2500埃的厚度。另外的方面包括形成該si層至25納米(nm)至45納米的厚度。另一個(gè)方面包括通過以下方式形成該nfet及pfet溝道：在該si層中執(zhí)行阱注入；掩蔽該si層的部分，該掩蔽部分形成該nfet溝道；向下蝕刻該si層的其余部分至該sigesrb；以及鄰近該nfet溝道在該sigesrb上形成sige層，該sige層形成該pfet溝道。額外的方面包括形成具有30％至60％的鍺濃度的該sigepfet溝道。其它方面包括通過以下方式形成該多個(gè)鰭片：在該sin層上方形成第三氧化物層，該第三氧化物層填充該第一及第二切口；向下平坦化該第三氧化物層至該sin層；向下凹入該第三氧化物層至該nfet及pfet溝道的上表面；移除該sin層；在該第三氧化物層以及nfet及pfet溝道上方形成第二sin層；執(zhí)行光刻及蝕刻制程以在該第二sin層中定義鰭片圖案；以及蝕刻該鰭片圖案之間的該nfet及pfet溝道以及該sigesrb的部分。另外的方面包括：在形成該第三切口之前向下平坦化該第一氧化物層至該sin層；以及在凹入該第一及第二氧化物層之前向下平坦化該第二氧化物層至該sin層。額外的方面包括該第三切口移除單個(gè)nfet鰭片及單個(gè)pfet鰭片，該單個(gè)nfet與pfet鰭片彼此相鄰。

本發(fā)明的另一個(gè)方面是一種方法，其包括：在si襯底上形成sigesrb；在該sigesrb上方形成第一sin層；穿過該sin層及sigesrb形成第一及第二切口，該第一及第二切口形成于該si襯底的相對端部上；用第一氧化物層填充該第一及第二切口；移除該第一sin層；在該sigesrb上形成si層；在該si層中彼此相鄰形成nfet溝道與sigepfet溝道；在該nfet及pfet溝道以及第一氧化物層上方形成第二sin層；穿過該第二sin層及該nfet及pfet溝道在該sigesrb中形成鰭片，該些鰭片垂直于該第一及第二切口形成；在該些鰭片之間形成第二氧化物層；在該nfet與pfet溝道之間向下至該sigesrb中形成第三切口，該第三切口平行于該些鰭片形成，并用第二氧化物填充該第三切口；以及向下凹入該第二及第三氧化物層至該sigesrb。

方面包括形成具有10％至30％的鍺(ge)濃度的該sigesrb。其它方面包括形成該sigesrb至1000埃至2500埃的厚度。另外的方面包括形成該第一sin層至10納米至50納米的厚度。額外的方面包括：向下平坦化該第一氧化物層至該第一sin層；向下凹入該氧化物層至該sigesrb的上表面；以及在形成該si層之前移除該sin層。另一個(gè)方面包括通過以下方式形成該nfet及pfet溝道：在該si及氧化物層上方形成第三sin層；掩蔽該第三sin層及該si層的部分，該si層的該部分形成該nfet溝道；向下蝕刻該第三sin層及該si層的其余部分至該sigesrb；與該si層相鄰并共面在該sigesrb上形成sige層，該sige層形成該pfet溝道；以及移除該第三sin層。其它方面包括通過以下方式形成該些鰭片：在該第二sin層上方形成第三氧化物層；向下平坦化該第三氧化物層至該第二sin層；執(zhí)行光刻及蝕刻制程以在該第二sin層中定義鰭片圖案；以及蝕刻該鰭片圖案之間的該nfet及pfet溝道以及該sigesrb的部分。另外的方面包括：在形成該第三切口之前平坦化該第二氧化物層；以及在凹入該第二及第三氧化物層以后移除該第二sin層。額外的方面包括該第三切口移除單個(gè)nfet鰭片及單個(gè)pfet鰭片，該單個(gè)nfet與pfet鰭片彼此相鄰。

本發(fā)明的另一個(gè)方面是一種finfet裝置，其包括：形成于si襯底上的sigesrb；形成于該sigesrb的部分上的sinfet溝道；形成于該sigesrb的其余部分上的sigepfet溝道，該sinfet溝道與該sigepfet溝道橫向隔開；相應(yīng)由該sigesrb及該sinfet溝道與sigepfet溝道形成的多個(gè)nfet及pfet鰭片；以及形成于該些鰭片周圍及該些鰭片之間向上至該sinfet及sigepfet溝道的氧化物層。該裝置的方面包括該sigesrb具有10％至30％的鍺(ge)濃度，且該sigepfet溝道具有30％至60％的ge濃度。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員從下面的詳細(xì)說明中將很容易了解額外的方面以及技術(shù)效果，在該詳細(xì)說明中，通過示例擬執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式來簡單說明本發(fā)明的實(shí)施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到，本發(fā)明支持其它及不同的實(shí)施例，且其數(shù)個(gè)細(xì)節(jié)支持在各種顯而易見的方面的修改，所有這些都不背離本發(fā)明。相應(yīng)地，附圖及說明將被看作說明性質(zhì)而非限制性質(zhì)。

附圖說明

附圖中的圖形示例顯示(而非限制)本發(fā)明，附圖中類似的附圖標(biāo)記表示類似的元件，且其中：

圖1a、1b及1c至9a、9b及9c分別示意顯示依據(jù)一個(gè)示例實(shí)施例用以形成具有無缺陷彈性松弛以及均勻鰭片關(guān)鍵尺寸及輪廓的srbfinfet裝置的流程的兩個(gè)剖視圖及一個(gè)頂視圖；以及

圖10a、10b及10c至21a、21b及21c分別示意顯示依據(jù)另一個(gè)示例實(shí)施例用以形成具有無缺陷彈性松弛以及均勻鰭片關(guān)鍵尺寸及輪廓的srbfinfet裝置的流程的兩個(gè)剖視圖及一個(gè)頂視圖。

具體實(shí)施方式

在下面的說明中，出于解釋目的，闡述許多具體細(xì)節(jié)來提供有關(guān)示例實(shí)施例的充分理解。不過，應(yīng)當(dāng)很清楚，可在不具有這些具體細(xì)節(jié)或者具有等同布置的情況下實(shí)施示例實(shí)施例。在其它例子中，以方塊圖形式顯示已知的結(jié)構(gòu)及裝置，以避免不必要地模糊示例實(shí)施例。此外，除非另外指出，否則說明書及權(quán)利要求中所使用的表示組分的量、比例及數(shù)值屬性，反應(yīng)條件等的所有數(shù)字將被理解為通過術(shù)語“大約”在所有情況下被修飾。

本發(fā)明處理并解決當(dāng)前利用早期sige外延切口制程形成finfet裝置所伴隨的額外掩膜及顯著設(shè)計(jì)限制以及/或者不均勻鰭片關(guān)鍵尺寸或分布的問題。本發(fā)明通過使用垂直于后續(xù)鰭片方向的切口掩膜并接著使用平行于該鰭片方向的切口掩膜來解決此類問題。

依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法包括在si襯底上形成sigesrb。在該sigesrb上方形成si層，以及在該si層中彼此相鄰形成nfet溝道及sigepfet溝道。在該nfet及pfet溝道上方形成sin層。向下穿過該sin層、各別該nfet及pfet溝道以及該sigesrb至該si襯底形成第一及第二切口，該第一及第二切口形成于該si襯底的相對端部上并垂直于該nfet及pfet溝道。接著，穿過該sin層及該nfet及pfet溝道在該sigesrb中形成鰭片，該些鰭片垂直于該第一及第二切口形成。在該些鰭片之間形成第一氧化物層，以及在該nfet與pfet溝道之間向下至該sigesrb中形成第三切口，該第三切口平行于該些鰭片形成。用第二氧化物層填充該第三切口。向下凹入該第一及第二氧化物層至該sigesrb，以及移除該sin層。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員從下面的詳細(xì)說明中將很容易了解其它方面、特征以及技術(shù)效果，在該詳細(xì)說明中，簡單地通過示例所考慮的最佳模式來顯示并說明優(yōu)選實(shí)施例。本發(fā)明支持其它及不同的實(shí)施例，且其數(shù)個(gè)細(xì)節(jié)支持在各種顯而易見的方面的修改。相應(yīng)地，附圖及說明將被看作示例性質(zhì)而非限制。

圖1a、1b及1c至9a、9b及9c分別示意顯示依據(jù)一個(gè)示例實(shí)施例用以形成具有無缺陷彈性松弛以及均勻鰭片關(guān)鍵尺寸及輪廓的srbfinfet裝置的流程。圖1a至9a分別顯示沿線1a-1a至9a-9a’的剖視圖，圖1b至9b分別顯示沿線1b-1b’至9b-9b’的剖視圖，以及圖1c至9c顯示頂視圖。請參照圖1a至1c，在si襯底103上(例如通過外延生長)形成sigesrb101。sigesrb101可經(jīng)形成而例如具有10％至30％的ge濃度(例如25％)，并達(dá)1000埃至2500埃的厚度。接著，在sigesrb101上方(也外延)形成si層105，至例如25納米至45納米的厚度。通過執(zhí)行阱注入(wellimplant)在si層105下方可形成n阱及p阱區(qū)以及穿通停止區(qū)域(出于說明方便未顯示)?？墒褂昧?p)、氟化硼(bf)或硼(b+)進(jìn)行阱注入，例如采用10e13量級的劑量以及幾至幾十千電子伏特(kev)的能量。

在si層105中形成nfet及pfet溝道，如圖2a、2b及2c中所示。在si層105的部分上方設(shè)置掩膜(出于說明方便未顯示)，然后將si層105的其余部分向下蝕刻至sigesrb101(出于說明方便未顯示)。接著，與si層105相鄰并共面在sigesrb101上(例如通過外延生長)形成sige層(出于說明方便未顯示)。si層105的該保留部分形成nfet溝道105’，且該sige層形成pfet溝道201。該sige層可經(jīng)形成而例如具有30％至60％的ge濃度，例如50％。

請參照圖3a、3b及3c，分別在nfet及pfet溝道105’及201上方形成sin層301。接著，在該些溝道的兩端向下穿過sin層301、各別nfet及pfet溝道105’及201以及sigesrb101至si襯底103制作fc切口。該些fc切口分別垂直于nfet及pfet溝道105’及201形成，且各fc切口可經(jīng)形成而例如具有20納米至100納米的寬度。通過引入該fc切口，srb層101沿aa’方向彈性松弛，其可在nfet溝道105’生成拉伸應(yīng)力并在pfet溝道201中生成壓縮應(yīng)力。

接著，在sin層301上方形成氧化物層401，該氧化物層填充該些fc切口并例如通過化學(xué)機(jī)械拋光(chemicalmechanicalpolishing；cmp)被向下平坦化至sin層301，如圖4a、4b及4c中所示。請參照圖5a、5b及5c，向下凹入氧化物層401至各別nfet及pfet溝道105’及201的上表面并剝離sin層301。接著，分別在氧化物層401以及nfet及pfet溝道105’及201上方形成sin層501。執(zhí)行光刻及蝕刻制程，例如側(cè)壁圖像轉(zhuǎn)移第二分解(sit2)(出于說明方便未顯示)，以在sin層501中定義鰭片圖案。

接著，例如通過反應(yīng)離子蝕刻(reactiveionetching；rie)sin層501中的該鰭片圖案之間的各別nfet及pfet溝道105’及201以及sigesrb101的部分來形成鰭片，如圖6a、6b及6c中所示。例如，該些鰭片可經(jīng)形成而具有6納米至15納米的個(gè)別寬度且該些鰭片之間具有15納米至45納米的間距。未被蝕刻的sigesrb101的該部分可具有例如150納米至2微米(um)的厚度。在蝕刻各別nfet及pfet溝道105’及201以及sigesrb101的該部分以后，沿aa’方向的nfet溝道105’中的拉伸應(yīng)力以及pfet溝道201中的壓縮應(yīng)力保留，且該些應(yīng)力沿bb’方向松弛。

請參照圖7a、7b及7c，在該些鰭片上方及之間形成氧化物層701并例如通過cmp將其向下平坦化至sin層501。接著，在nfet與pfet溝道105’與201之間向下至sigesrb101形成fh切口，如圖8a、8b及8c中所示。該fh切口平行于該些鰭片形成并消耗例如單個(gè)nfet溝道鰭片及單個(gè)pfet溝道鰭片。

接著，在氧化物層701及sin層501上方以及在該fh切口(出于說明方便未顯示)中形成氧化物層901并例如通過cmp將其向下平坦化至sin層501。接著，將氧化物層701及901向下凹入至sigesrb101的上表面，并例如通過使用熱磷移除sin層501，如圖9a、9b及9c中所示(從而顯露該些si鰭片)。

圖10a、10b及10c至21a、21b及21c分別示意顯示依據(jù)另一個(gè)示例實(shí)施例用以形成具有無缺陷彈性松弛以及均勻鰭片關(guān)鍵尺寸及輪廓的srbfinfet裝置的流程。圖10a至21a分別顯示沿線10a-10a’至21a-21a’的剖視圖，圖10b至21b分別顯示沿線10b-10b’至21b-21b’的剖視圖，以及圖10c至21c顯示頂視圖。請參照圖10a至10c，在si襯底1003上(例如通過外延生長)形成sigesrb1001。sigesrb1001可經(jīng)形成而例如具有10％至30％的ge濃度，例如25％，且達(dá)1000埃至2500埃的厚度。接著，在sigesrb1001上方形成sin層1005，至例如10納米至50納米的厚度。

請參照圖11a、11b及11c，在該些溝道的兩端向下穿過sin層1005及sigesrb1001至si襯底1003制作fc切口。該些fc切口垂直于后續(xù)形成的鰭片形成，且各fc切口可經(jīng)形成而例如具有20納米至100納米的寬度。通過引入該fc切口，srb層1001沿該aa’方向彈性松弛。

接著，在sin層1005上方形成氧化物層1201，該氧化物層填充該些fc切口并例如通過cmp被向下平坦化至sin層1005，如圖12a、12b及12c中所示。接著，向下凹入氧化物層1201至sigesrb1001的上表面，以及移除sin層1005，如圖13a、13b及13c中所示。通過執(zhí)行阱注入，在sigesrb1001中可形成n阱區(qū)及p阱區(qū)以及穿通停止區(qū)(出于說明方便未顯示)。可再使用p、bf或b+用于阱注入，例如采用10e13量級的劑量以及幾至幾十kev的能量。

請參照圖14a、14b及14c，在sigesrb1001上(例如通過外延生長)形成si層1401。可例如形成si層1401至30納米至45納米的厚度。該si層將因其生長于松弛srb層1001上而具有拉伸應(yīng)力，這有利于nfet電子遷移率。接著，在si層1401及氧化物層1201上方形成sin襯里1501，如圖15a、15b及15c中所示。sin襯里1501可例如形成至3納米至30納米的厚度。

接著，在sin襯里1501的部分上方設(shè)置掩膜(出于說明方便未顯示)。然后，向下蝕刻sin襯里1501的其余部分以及下方si層1401至sigesrb1001(也出于說明方便未顯示)。接著，與保留si層1401相鄰并共面在sigesrb層1001上(例如通過外延生長)形成sige層(出于說明方便未顯示)。si層1401的保留部分形成nfet溝道1401’且該sige層形成pfet溝道1601，如圖16a、16b及16c中所示。該sige層可經(jīng)形成而例如具有30％至60％的ge濃度，例如50％，且該sige層的質(zhì)量可好于圖2a、2b及2c的形成制程，因?yàn)橄路降膕igesrb1001已被該fc切口松弛。該sige層將因其生長于松弛sigesrb層1001上而具有壓縮應(yīng)力，這有利于pfet空穴遷移率。

請參照圖17a、17b及17c，剝離sin襯里1501并在各別nfet及pfet溝道1401’及1601上方形成新的sin層1701。接著，在sin層1701上方形成氧化物層1703并接著例如通過cmp將其向下平坦化至sin層1701。

與圖5a、5b及5c至6a、6b及6c類似，執(zhí)行光刻及蝕刻制程，例如sit2(出于說明方便未顯示)，以在sin層1701中定義鰭片圖案。接著，例如通過在該鰭片圖案之間的各別nfet及pfet溝道1401’及1601以及sigesrb1001的部分中的rie來形成該些鰭片，如圖18a、18b及18c中所示。該些鰭片可經(jīng)形成而例如具有6納米至15納米的個(gè)別寬度且該些鰭片之間具有15納米至45納米的間距。未被蝕刻的sigesrb1001的該部分可具有例如150納米至2納米的厚度。在該鰭片rie以后，應(yīng)力沿aa’方向保持于各別nfet及pfet溝道1401’及1601中，并沿bb’方向松弛。

請參照圖19a、19b及19c，與圖7a、7b及7c類似，在該些鰭片上方及之間形成氧化物層1901并接著例如通過cmp將其向下平坦化至sin層1701。接著，在nfet與pfet溝道1401’與1601之間向下至sigesrb1001形成fh切口，如圖20a、20b及20c中所示。該fh切口平行于該些鰭片形成并消耗例如單個(gè)nfet溝道鰭片及單個(gè)pfet溝道鰭片。

接著，在氧化物層1901及sin層1701上方以及該fh切口中形成氧化物層2101(出于說明方便未顯示)并例如通過cmp將其向下平坦化至sin層1701。接著，將氧化物層1901及2101向下凹入至sigesrb1001的上表面，且例如通過使用熱磷移除sin層1701，如圖21a、21b及21c中所示。

本發(fā)明的實(shí)施例可實(shí)現(xiàn)數(shù)個(gè)技術(shù)效果，包括形成具有無缺陷彈性松弛及均勻鰭片關(guān)鍵尺寸及輪廓的srbfinfet裝置而無需額外掩膜或引入顯著設(shè)計(jì)限制。本發(fā)明的實(shí)施例適于各種工業(yè)應(yīng)用，例如微處理器、智能電話、移動(dòng)電話、蜂窩手機(jī)、機(jī)頂盒、dvd記錄器及播放器、汽車導(dǎo)航、打印機(jī)及周邊設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)及電信設(shè)備、游戲系統(tǒng)，以及數(shù)字相機(jī)。因此，本發(fā)明對于finfet裝置具有工業(yè)適用性。

在前面的說明中，參照本發(fā)明的具體示例實(shí)施例來說明本發(fā)明。不過，顯然，可對其作各種修改及變更，而不背離如權(quán)利要求中所闡述的本發(fā)明的較廣泛的精神及范圍。相應(yīng)地，說明書及附圖將被看作示例性質(zhì)而非限制。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明能夠使用各種其它組合及實(shí)施例，且支持在本文所表示的發(fā)明性概念的范圍內(nèi)的任意修改或變更。