用于通過氫處理控制多柵極FinFET裝置外延擴(kuò)展結(jié)的方法和結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】實(shí)施例針對(duì)：形成包括至少一個(gè)鰭片、柵極以及間隔件的結(jié)構(gòu)，對(duì)所述結(jié)構(gòu)應(yīng)用退火工藝以生成在所述至少一個(gè)鰭片與所述間隔件之間的間隙，以及在所述間隔件與所述至少一個(gè)鰭片之間的間隙中生長(zhǎng)外延半導(dǎo)體層。
【專利說明】
用于通過氫處理控制多柵極F i nFET裝置外延擴(kuò)展結(jié)的方法和結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明總體涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)，并且更具體地，涉及半導(dǎo)體裝置的制備，諸如鰭片式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FinFET)的制備。
【背景技術(shù)】
[0002]摻雜劑擴(kuò)散可以與FinFET結(jié)工程關(guān)聯(lián)地使用。例如，摻雜劑擴(kuò)散用于擴(kuò)展重疊(extens1n over lap)形成?？赡苡龅脚c間隔件(spacer)摻雜和所得到的結(jié)梯度有關(guān)的問題?？赡茈y以提供或獲得在一個(gè)或多個(gè)鰭片與柵極之間的區(qū)域中的摻雜(潛在地與間隔件或絕緣體有關(guān))。傳統(tǒng)地，使用注入劑來實(shí)現(xiàn)摻雜。然而，注入劑可能引起對(duì)鰭片的損壞，這導(dǎo)致關(guān)于電阻的不期望增大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]—些實(shí)施例針對(duì)一種用于制備半導(dǎo)體裝置的方法，該方法包括:形成包括柵極、間隔件和至少一個(gè)鰭片的結(jié)構(gòu)，對(duì)所述結(jié)構(gòu)應(yīng)用退火工藝以創(chuàng)建在所述至少一個(gè)鰭片與所述間隔件之間的間隙，以及在所述間隔件與所述至少一個(gè)鰭片之間的間隙中生長(zhǎng)外延半導(dǎo)體層。
[0004]—些實(shí)施例針對(duì)一種半導(dǎo)體裝置，所述半導(dǎo)體裝置包括:鰭片，形成在鰭片上的柵極，形成在柵極和鰭片上的間隔件，以及形成在鰭片與間隔件之間的間隙中的外延層，該間隙是對(duì)裝置應(yīng)用退火工藝而得到的。
[0005]—些實(shí)施例針對(duì)一種鰭片式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FinFET)，該FinFET包括:多個(gè)硅鰭片，形成在所述鰭片之上的柵極，形成在所述鰭片的至少一部分和所述柵極之上的間隔件，以及形成在每個(gè)鰭片與所述間隔件之間的間隙中的外延層，其中所述間隙基于對(duì)該晶體管應(yīng)用退火工藝而形成。
[0006]通過本文描述的技術(shù)還實(shí)現(xiàn)另外的特征和優(yōu)點(diǎn)。本文中詳細(xì)描述了其它的實(shí)施例和方面。為了更好理解，請(qǐng)參考說明書和附圖。
【附圖說明】
[0007]在本申請(qǐng)文件的結(jié)尾處，在權(quán)利要求書中特別指出作為本發(fā)明的主題，并明確要求對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。從以下結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)的描述，以上及其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，在附圖中:
[0008 ]圖1A是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的示例性圖示；
[0009]圖1B示出了沿著圖1A示出的線A-A’的圖1A的結(jié)構(gòu)的前透視圖；
[0010]圖1C示出了沿著圖1A示出的線B-B’的圖1A的結(jié)構(gòu)的側(cè)透視圖；
[0011 ]圖2A示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的圖1A的結(jié)構(gòu)在退火后的示例性圖示；
[0012]圖2B示出了沿著圖2A示出的線A-A’的圖2A的結(jié)構(gòu)的前透視圖；
[0013]圖2C示出了沿著圖2A示出的線B-B’的圖2A的結(jié)構(gòu)的側(cè)透視圖；
[0014]圖3A是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的圖2A的結(jié)構(gòu)在外延(epi)生長(zhǎng)/插入后的示例性圖示；
[0015]圖3B示出了沿著圖3A示出的線A-A’的圖3A的結(jié)構(gòu)的前透視圖；
[0016]圖3C示出了沿著圖3A示出的線B-B’的圖3A的結(jié)構(gòu)的側(cè)透視圖；以及
[0017]圖4是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的示例性方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]注意，在以下描述和附圖中闡述了元件之間的各種連接(其內(nèi)容通過引用包括在本文中)。注意，這些連接一般可以是直接的或間接的，除非另有說明，并且本說明書在這方面并不意圖作為限制性的。在這點(diǎn)上，實(shí)體的耦接可以指直接連接或間接連接。
[0019]轉(zhuǎn)向圖1A-1C，示出了結(jié)構(gòu)100的示例性實(shí)施例。結(jié)構(gòu)100被示出為包括一個(gè)或多個(gè)硅(Si)鰭片102以及間隔件104和PC 106。如圖1A示出的，鰭片102可以基本上彼此平行。PC106可以對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)100的柵極。間隔件104可以通過在結(jié)構(gòu)100的柵極/PC 106與源極-漏極區(qū)域之間提供絕緣來保護(hù)柵極/PC 106。
[0020]鰭片102、間隔件104和PC 106可以形成在掩埋氧化物(BOX) 108上。BOX層108可以是絕緣體上半導(dǎo)體(SOI)襯底(例如，硅-氧化物-硅堆疊件)的一部分。
[0021 ] 轉(zhuǎn)向圖2A-2C，示出了應(yīng)用退火工藝后的結(jié)構(gòu)100。例如，可以在大致以下的條件應(yīng)用氫氣(H2)退火:750攝氏度和10托持續(xù)5分鐘?；谠撏嘶?，鰭片102可以經(jīng)歷收縮，在鰭片102與間隔件104之間留下間隙或空間(虛線環(huán)206表示，或在虛線環(huán)206附近)，如圖2A-2C所示。退火工藝一般可以使鰭片102相對(duì)于結(jié)構(gòu)100保留在適當(dāng)位置(例如，鰭片可以不受干擾)，并且可以用作用于創(chuàng)建大致均勻的間隙/空間206的受控工藝。該退火工藝可以與傳統(tǒng)工藝形成對(duì)照，其中傳統(tǒng)工藝:(I)傾向于本質(zhì)上是手動(dòng)的，(2)顛倒或移動(dòng)鰭片，以及(3)傾向于缺乏均勻一致性。如以下描述的，可以執(zhí)行本文描述的退火工藝以促進(jìn)外延(epi)層的生長(zhǎng)。
[0022]間隙/空間206可以被創(chuàng)建以允許在鰭片102的暴露的硅表面上生長(zhǎng)epi層。對(duì)于η型裝置，可以使用磷摻雜的多晶硅。對(duì)于P型裝置，可以使用硼。在一些實(shí)施例中，可以使用其它類型的材料或摻雜劑。
[0023]轉(zhuǎn)向圖3A-3C，示出了在間隔件104與鰭片102之間的間隙/空間206中生長(zhǎng)epi 312后的結(jié)構(gòu)100 ^pi 312可以確保適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展重疊以及受抑制的擴(kuò)展結(jié)(extens1njunct1n)梯度。較陡的結(jié)(更小的結(jié)梯度)有助于改善柵極短溝道控制，并因此，在晶體管處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)有更小的泄漏電流。典型地，可以利用降低的熱預(yù)算(更小的摻雜劑擴(kuò)散)實(shí)現(xiàn)這種結(jié)。但是，熱預(yù)算方面的降低/更低的摻雜劑擴(kuò)散可能導(dǎo)致不充分的摻雜劑激活，并因此，增大串聯(lián)電阻。由于降低了摻雜劑需要擴(kuò)散的距離，因此本文描述的實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)陡的擴(kuò)展結(jié)而無(wú)需對(duì)摻雜劑激活進(jìn)行折衷。
[0024]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖4，示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的示例性方法400的流程圖。方法400可以用于提供一種受控工藝，該工藝用于摻雜FinFET結(jié)構(gòu)同時(shí)使得對(duì)鰭片的移動(dòng)、改變或損壞最小化。
[0025]在塊402中，可以構(gòu)建FinFET結(jié)構(gòu)。例如，在塊402中構(gòu)建的FinFET結(jié)構(gòu)一般可以對(duì)應(yīng)于圖1A-1C中示出的結(jié)構(gòu)100。
[0026]在塊404中，可以向塊402中構(gòu)建的結(jié)構(gòu)應(yīng)用退火工藝。退火工藝可以導(dǎo)致在結(jié)構(gòu)中生成空間或間隙。例如，可以在間隔件(例如，間隔件104)與一個(gè)或多個(gè)鰭片(例如，鰭片102)之間生成空間或間隙，如圖2A-2C所示。
[0027]在塊406中，可以在塊404中生成的間隙/空間中生長(zhǎng)或插入epi。以這種方式，相對(duì)于傳統(tǒng)解決方案，可以更有效地傳遞摻雜劑，并可以獲得適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展重疊和受抑制的擴(kuò)展結(jié)梯度。
[0028]方法400是示例性的。在一些實(shí)施例中，塊中的一個(gè)或多個(gè)(或其部分)可以是可選的。在一些實(shí)施例中，可以包括未示出的一個(gè)或多個(gè)塊或操作。在一些實(shí)施例中，可以以不同于圖4中示出的順序或序列執(zhí)行塊或操作。
[0029]本公開的實(shí)施例可以用于形成與柵極邊緣緊鄰(在偏移間隔件之下)的擴(kuò)展(例如，epi擴(kuò)展)。一個(gè)或多個(gè)工藝可以是自對(duì)準(zhǔn)的，其中可以由靠近間隔件的幾何特征限制氫氣(H2)擴(kuò)散以防止柵極到源極-漏極區(qū)域的短路。
[0030]本文描述的示例性例子包括對(duì)各種元件、材料和化合物的引述。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本文具體引述的這些元件、材料和化合物可以被其它元件、材料和化合物替代。
[0031]在一些實(shí)施例中，可以在給定的位置處和/或與一個(gè)或多個(gè)設(shè)備或系統(tǒng)的操作相關(guān)聯(lián)地，進(jìn)行各種功能或動(dòng)作。在一些實(shí)施例中，可以在第一裝置或位置處執(zhí)行給定的功能或動(dòng)作的一部分，而在一個(gè)或多個(gè)另外的裝置或位置處執(zhí)行功能或動(dòng)作的其余部分。
[0032]本文使用的術(shù)語(yǔ)僅是為了描述特定實(shí)施例的目的，而不是限制性的。如本文中所使用的，單數(shù)形式“一”和“該”意在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文明確另外說明。還將理解，當(dāng)在說明書中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“包括”和/或“包含”指示所陳述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但并不排除一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的集合的存在或添加。
[0033]在以下權(quán)利要求中的所有裝置(means)或步驟加功能元素的對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)、材料、動(dòng)作和等同物意在包括結(jié)合其它權(quán)利要求元素來如具體要求保護(hù)的那樣執(zhí)行功能的任何結(jié)構(gòu)、材料或動(dòng)作。本公開呈現(xiàn)用于例示和說明的目的，而并不意圖是窮盡的或限于所公開的形式。對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，各種修改和變形將是顯然的，而不脫離本公開的范圍和精神。實(shí)施例被選擇和描述以最佳地解釋本公開的原理和實(shí)際應(yīng)用，并使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠理解本公開各種實(shí)施例具有各種修改以適合于所構(gòu)思的特定使用。
[0034]在此所描述的示圖是示例性的?？梢詫?duì)本文描述的示圖或步驟(或操作)做出各種變型，而不脫離本公開的精神。例如，可以以不同的順序執(zhí)行步驟，或者可以添加、刪除或修改步驟。所有這些變型認(rèn)為是本公開的一部分。
[0035]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，不管是現(xiàn)在還是未來，可以做出各種改進(jìn)和增強(qiáng)，這落入以下權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于制備半導(dǎo)體裝置的方法，所述方法包括: 形成包括至少一個(gè)鰭片、柵極、和間隔件的結(jié)構(gòu)； 對(duì)所述結(jié)構(gòu)應(yīng)用退火工藝以生成在所述至少一個(gè)鰭片與所述間隔件之間的間隙；以及 在所述間隔件與所述至少一個(gè)鰭片之間的所述間隙中生長(zhǎng)外延半導(dǎo)體層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少一個(gè)鰭片包括硅。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述間隔件將所述柵極與所述結(jié)構(gòu)的源極-漏極區(qū)域絕緣開。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少一個(gè)鰭片、所述間隔件在掩埋氧化物(box)層上形成，所述掩埋氧化物層是硅-氧化物-硅堆疊的一部分。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述退火工藝是氫氣退火工藝。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中在大致以下的條件應(yīng)用所述退火工藝:750攝氏度，1托，持續(xù)5分鐘。7.—種半導(dǎo)體裝置，包括: 魚耆片； 在所述鰭片上形成的柵極； 在所述柵極和所述鰭片上形成的間隔件；以及 在所述鰭片與所述間隔件之間的間隙中形成的外延層，所述間隙是對(duì)所述裝置應(yīng)用退火工藝而得到的。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述鰭片包括硅。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述間隔件將所述柵極與和所述裝置相關(guān)聯(lián)的源極-漏極區(qū)域絕緣開。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述鰭片在掩埋氧化物(box)層上形成，并且其中所述掩埋氧化物層是硅-氧化物-硅堆疊的一部分。11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述退火工藝是氫氣退火工藝。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其中在大致以下的條件應(yīng)用所述退火工藝:750攝氏度，10托，持續(xù)5分鐘。13.一種鰭片式場(chǎng)效應(yīng)晶體管FinFET，包括: 多個(gè)硅鰭片； 在所述鰭片之上形成的柵極； 在所述鰭片的至少一部分和所述柵極之上形成的間隔件；以及 在所述鰭片中的每一個(gè)鰭片與所述間隔件之間的間隙中形成的外延層，其中所述間隙是基于對(duì)所述晶體管應(yīng)用退火工藝而形成的。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的FinFET，其中所述間隔件將所述柵極與所述FinFET的源極-漏極區(qū)域絕緣開。15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的FinFET，其中所述鰭片在掩埋氧化物(box)層上形成，并且其中所述掩埋氧化物層是硅-氧化物-硅堆疊的一部分。16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的FinFET，其中所述退火工藝是氫氣退火工藝。17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的FinFET，其中在大致以下的條件應(yīng)用所述退火工藝:750攝氏度，10托，持續(xù)5分鐘。18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的FinFET，其中所述FinFET是η型裝置，并且其中與所述外延層關(guān)聯(lián)地使用摻雜磷的多晶硅。19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的FinFET，其中所述FinFET是ρ型裝置，并且其中與所述外延層關(guān)聯(lián)地使用硼。20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的FinFET，其中作為應(yīng)用所述退火工藝的結(jié)果，所述鰭片不受干擾。
【文檔編號(hào)】H01L29/78GK105849874SQ201480070807
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2014年10月10日
【發(fā)明人】V·S·巴斯克, 劉作光, T·亞馬施塔, 葉俊呈
【申請(qǐng)人】國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司