用于FinFET器件的結(jié)構(gòu)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施例涉及集成電路器件，更具體地，涉及用于FinFET器件的結(jié)構(gòu)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體集成電路(1C)工業(yè)已經(jīng)經(jīng)歷了指數(shù)式增長(zhǎng)。1C材料和設(shè)計(jì)中的技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)產(chǎn)生了數(shù)代的1C，其中每代1C都具有比上一代1C更小和更復(fù)雜的電路。在1C發(fā)展過(guò)程中，功能密度(即，每一芯片面積上互連器件的數(shù)量)通常已經(jīng)增加而幾何尺寸(即，使用制造工藝可以制造的最小部件(或線))卻已減小。這種按比例縮小工藝通常通過(guò)提高生產(chǎn)效率和降低相關(guān)成本而提供益處。
[0003]這種按比例縮小也增大了加工和制造1C的復(fù)雜度，并且為了繼續(xù)實(shí)現(xiàn)這些進(jìn)步，需要1C加工和制造中的類似發(fā)展。例如，已經(jīng)引入諸如鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FinFET)的三維晶體管以代替平面晶體管。雖然現(xiàn)有的FinFET器件及其制造方法通常已經(jīng)能夠滿足它們的預(yù)期目的，但是它們不是在所有方面都已完全令人滿意。期望在該領(lǐng)域中具有改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種用于制造鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FinFET)器件的方法，所述方法包括:在襯底上方形成第一鰭結(jié)構(gòu)；在所述第一鰭結(jié)構(gòu)上方形成介電層；在所述介電層內(nèi)形成溝槽，其中，在所述溝槽的底部中暴露所述第一鰭結(jié)構(gòu)；在所述溝槽內(nèi)沉積第一半導(dǎo)體材料層；在所述溝槽內(nèi)的所述第一半導(dǎo)體材料層上方沉積第二半導(dǎo)體材料層；使所述介電層凹進(jìn)以橫向暴露所述第一半導(dǎo)體材料層；以及蝕刻暴露的第一半導(dǎo)體材料層以露出所述第二半導(dǎo)體材料層，其中，位于所述第二半導(dǎo)體材料層下方的所述第一半導(dǎo)體材料層的至少一部分保持完整。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供了一種用于制造鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FinFET)器件的方法，所述方法包括:在襯底上方形成由介電層圍繞的第一鰭結(jié)構(gòu)；使所述第一鰭結(jié)構(gòu)凹進(jìn)以在所述介電層中形成溝槽；擴(kuò)大所述溝槽以具有垂直的側(cè)壁輪廓；在所述溝槽的側(cè)壁和底部上方共形地沉積第一半導(dǎo)體材料層；從剩余的溝槽的底部外延生長(zhǎng)第二半導(dǎo)體材料層；使所述介電層凹進(jìn)以橫向暴露所述第一半導(dǎo)體材料層；去除沿著所述第二半導(dǎo)體材料層的側(cè)壁的暴露的第一半導(dǎo)體材料層，但是基本上不蝕刻所述第二半導(dǎo)體材料層，其中，位于所述第二半導(dǎo)體材料層下方的所述第一半導(dǎo)體材料層的至少一部分保持完整；以及在所述襯底上方形成高k/金屬柵極，所述高k/金屬柵極包裹在所述第二半導(dǎo)體材料層上方和位于所述第二半導(dǎo)體材料層下方的剩余的第一半導(dǎo)體材料層上方。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括:第一鰭結(jié)構(gòu)，設(shè)置在襯底上方；第二鰭結(jié)構(gòu)，設(shè)置在所述第一鰭結(jié)構(gòu)上方，所述第二鰭結(jié)構(gòu)包括:第一半導(dǎo)體材料層，作為所述第二鰭結(jié)構(gòu)的下部；和第二半導(dǎo)體材料層，作為所述第二鰭結(jié)構(gòu)的上部并且具有垂直的側(cè)壁輪廓；以及高k/金屬柵極(HK/MG)，設(shè)置在所述襯底上方并且包裹在所述第二鰭結(jié)構(gòu)上方。
【附圖說(shuō)明】
[0007]當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，從以下詳細(xì)描述可最佳理解本發(fā)明的各方面。應(yīng)該注意，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各個(gè)部件未按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各個(gè)部件的尺寸可以任意地增大或減小。
[0008]圖1是根據(jù)一些實(shí)施例的用于制造FinFET器件的示例性方法的流程圖。
[0009]圖2至圖13是根據(jù)圖1的方法構(gòu)建的處于制造階段的示例性FinFET器件的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]以下公開(kāi)內(nèi)容提供了許多用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同特征的不同實(shí)施例或?qū)嵗?。下面描述了組件和布置的具體實(shí)例以簡(jiǎn)化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅僅是實(shí)例，而不旨在限制本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接觸形成的實(shí)施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成額外的部件，從而使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實(shí)施例。此外，本發(fā)明可在各個(gè)實(shí)例中重復(fù)參考標(biāo)號(hào)和/或字符。該重復(fù)是為了簡(jiǎn)單和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的各個(gè)實(shí)施例和/或配置之間的關(guān)系。
[0011]而且，為便于描述，在此可以使用諸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等的空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)，以描述如圖所示的一個(gè)元件或部件與另一個(gè)(或另一些)元件或部件的關(guān)系。除了圖中所示的方位外，空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。裝置可以以其他方式定向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位上)，而本文使用的空間相對(duì)描述符可以同樣地作相應(yīng)的解釋。
[0012]本發(fā)明涉及但不以其他方式限制于FinFET器件。例如，F(xiàn)inFET器件可以是包括P型金屬氧化物半導(dǎo)體(PMOS) FinFET器件和N型金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS) FinFET器件的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)器件。以下公開(kāi)內(nèi)容將繼續(xù)以FinFET實(shí)例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例。然而，應(yīng)該理解，除了權(quán)利要求中特別聲明，本申請(qǐng)不應(yīng)限制于特定類型的器件。
[0013]圖1是根據(jù)本發(fā)明的各方面的用于制造FinFET器件200的方法100的流程圖。圖2至圖13是根據(jù)圖1的方法100構(gòu)建的處于制造階段的FinFET器件200的截面圖。參照?qǐng)D1至圖9共同地描述FinFET器件200。應(yīng)該理解，在方法100之前、期間和之后可以提供額外的步驟，并且對(duì)于方法的其他實(shí)施例，可以替代或消除描述的一些步驟。
[0014]參照?qǐng)D1和圖2，方法100開(kāi)始于步驟102，在襯底210中形成第一鰭結(jié)構(gòu)220。襯底210包括硅。在另一實(shí)施例中，襯底可以包括鍺、硅鍺、砷化鎵或其他適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體材料。可選地并且對(duì)于一些實(shí)施例，襯底210可以包括外延層。例如，襯底210可以具有位于塊狀半導(dǎo)體上面的外延層。此外，襯底210可以被應(yīng)變以用于性能增強(qiáng)。例如，外延層可以包括與塊狀半導(dǎo)體的那些材料不同的半導(dǎo)體材料，諸如通過(guò)包括選擇性外延生長(zhǎng)(SEG)的工藝形成的位于塊狀硅上面的硅鍺層或者位于塊狀硅鍺上面的硅層。此外，襯底210可以包括諸如掩埋介電層的絕緣體上半導(dǎo)體(SOI)結(jié)構(gòu)。同樣可選地，襯底210可以包括諸如通過(guò)稱為注氧隔離(snrox)技術(shù)、晶圓接合、SEG的方法或其他適當(dāng)?shù)姆椒ㄐ纬傻闹T如埋氧(BOX)層的掩埋介電層。實(shí)際上，各個(gè)實(shí)施例可以包括各種襯底結(jié)構(gòu)和材料的任何結(jié)構(gòu)和材料。
[0015]可以通過(guò)諸如沉積、光刻和蝕刻的一個(gè)或多個(gè)工序形成第一鰭結(jié)構(gòu)220。在一個(gè)實(shí)施例中，在襯底210上方形成硬掩模(HM)層。HM層可以包括氮化硅、氧化硅、碳化硅、氧化鈦、氮化鈦、氧化鉭、氮化鉭或任何合適的材料。然后在HM層上方形成圖案化的光刻膠層以限定第一鰭結(jié)構(gòu)220。通常地，圖案化工藝可以包括光刻膠涂布(例如，旋涂)、曝光、顯影光刻膠、其他合適的工藝或它們的組合?？蛇x地，由諸如無(wú)掩模光刻、電子束寫(xiě)入、直接寫(xiě)入和/或離子束寫(xiě)入的其他適當(dāng)?shù)姆椒▽?shí)施或代替光刻曝光工藝。然后通過(guò)圖案化的光刻膠層蝕刻HM層以形成圖案化的HM層215。然后通過(guò)圖案化的HM層蝕刻襯底210以形成第一鰭結(jié)構(gòu)220。
[0016]可以通過(guò)包括干蝕刻、濕蝕刻或它們的組合的各種方法蝕刻襯底210。在一個(gè)實(shí)施例中，濕蝕刻溶液包括四甲基氫氧化銨(TMAH)、HF/HN03/CH3C00H溶液或其他合適的溶液?？梢岳弥T如所使用的蝕刻劑、蝕刻溫度、蝕刻溶液濃度、蝕刻壓力、源功率、RF偏置電壓、RF偏置功率、蝕刻劑流量和/或其他合適的參數(shù)的各種蝕刻參數(shù)調(diào)節(jié)相應(yīng)的蝕刻工藝。干蝕刻工藝可以包括使用氯基化學(xué)物質(zhì)的偏置等離子體蝕刻工藝。其他干蝕刻劑氣體包括CF4、NF3、SF#P He。也可以使用諸如DRIE(深反應(yīng)離子蝕刻)的機(jī)制各向異性地實(shí)施干蝕刻。
[0017]也參照?qǐng)D1和圖2，方法100進(jìn)行至步驟104，在襯底210上方沉積介電層240，包括填充每個(gè)第一鰭結(jié)構(gòu)220之間的空間。在一個(gè)實(shí)施例中，位于每個(gè)第一鰭結(jié)構(gòu)220之間的介電層240用作隔離區(qū)以使襯底210中的各個(gè)器件區(qū)分隔開(kāi)。介電層240