專利名稱：半絕緣體上硅半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法。更具體地，本發(fā)明涉及ー種半絕緣體上硅半導(dǎo)體器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
高性能半導(dǎo)體器件的ー個重要性質(zhì)是其導(dǎo)電能力。電流是反比于電阻的。傳統(tǒng)地講，增大半導(dǎo)體材料的截面、縮短電子通道長度、提高電壓、或降低半導(dǎo)體材料的電阻率，都可減小電學(xué)器件的電阻率并增大電流。為能制作比現(xiàn)有技術(shù)集成度更高的集成電路(1C)，如存儲器、邏輯電路以及其他器件，人們不得不設(shè)法進(jìn)ー步減小場效應(yīng)晶體管(FET)如金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)和互補(bǔ)金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(CMOS)的尺寸。在保持器件電 學(xué)性質(zhì)的同時(shí)縮小器件的總尺寸和降低工作電壓，使器件規(guī)模更緊湊，工作性能得到改善。此外，器件的所有尺寸必須同時(shí)按比例縮小以優(yōu)化器件的電學(xué)性能。然而，隨著半導(dǎo)體器件尺寸的變小，如附圖4所示，源漏結(jié)雜散結(jié)電容變大。另ー方面，溝道尺寸也會相應(yīng)地變小，因此更加容易發(fā)生源至漏的穿通泄露。此外，隨著半導(dǎo)體器件尺寸的變小，器件的短溝道效應(yīng)的影響變得顯著。因此，需要ー種新型的半導(dǎo)體器件。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括位于襯底上的柵極；位于柵極兩側(cè)的源區(qū)和漏區(qū)；水平絕緣層，位于源區(qū)和漏區(qū)中的至少ー個下方，水平絕緣層大體上與襯底表面平行。優(yōu)選地，還包括垂直絕緣層，垂直絕緣層位于柵極側(cè)面下方，并且基本上垂直于襯底表面。優(yōu)選地，垂直絕緣層低于源區(qū)和漏區(qū)。優(yōu)選地，還包括位于源區(qū)和漏區(qū)遠(yuǎn)離柵極的ー側(cè)的隔離槽。優(yōu)選地，其中水平絕緣層與隔離槽相交。優(yōu)選地，其中水平絕緣層與垂直絕緣層成《 |_，，形或“」，，形。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟提供第一半導(dǎo)體材料的襯底，在襯底上形成具有期望高度的凸起部分，以及提供覆蓋凸起部分的頂部和側(cè)壁的蓋帽形的掩模；在凸起部分兩側(cè)的襯底表面上生長第二半導(dǎo)體材料層；去除蓋帽形掩模的一部分，從而暴露凸起部分的側(cè)壁；在第二半導(dǎo)體材料層上外延生長第一半導(dǎo)體材料，使得生長的第一半導(dǎo)體材料與凸起部分平齊；去除掩模的殘余部分；在襯底上形成隔離槽，使得隔離槽與所生長的第二半導(dǎo)體材料層相交；通過隔離槽選擇性地去除第二半導(dǎo)體材料層；通過隔離槽在去除了第二半導(dǎo)體材料層的位置形成水平絕緣層。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟提供第一半導(dǎo)體材料的襯底，在襯底上形成凸起部分，以及提供覆蓋凸起部分的頂部和側(cè)壁的蓋帽形掩模；利用掩模去除襯底至期望的深度，從而暴露凸起部分之下的部分襯底的側(cè)壁；形成絕緣層，所述絕緣層在所述部分襯底的側(cè)壁上具有垂直部分并且在所述凸起部分兩側(cè)的襯底上具有水平部分；去除所述絕緣層的水平部分并同時(shí)去除所述掩模的第一部分；在凸起部分兩側(cè)的襯底上外延生長水平的第二半導(dǎo)體材料層；去除掩模的第二部分，從而暴露凸起部分的側(cè)壁；選擇性地去除所述絕緣層的垂直部分；在第二半導(dǎo)體材料層上生長第一半導(dǎo)體材料，以使得所生長的第一半導(dǎo)體材料與凸起部分平齊；去除掩模的第三部分；在襯底上形成隔離槽，使得隔離槽與第二半導(dǎo)體材料層相交；通過隔離槽選擇性地去除第二半導(dǎo)體材料層，井隨后通過隔離槽在去除了第二半導(dǎo)體材料層的位置形成水平絕緣層。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，優(yōu)選地，在去除掩模的第二部分，從而暴露凸起部分的側(cè)壁之后，方法包括使用所述絕緣層的垂直部分用作垂直絕緣層；在第二半導(dǎo)體材料層上生長第一半導(dǎo)體材料，以使得所生長的第一半導(dǎo)體材料與凸起部分平齊；在襯底上形成隔離槽，使得隔離槽與第二半導(dǎo)體材料層相交；去除掩模的第三部分；通過隔離槽選擇性地去除第二半導(dǎo)體材料層，井隨后通過隔離槽在去除了第二半導(dǎo)體材料層的位置形成水平絕 緣層。根據(jù)本發(fā)明的第二方面或第三方面，優(yōu)選地，掩模包括水平的氧化物絕緣層的第一部分、蓋帽形氮化物絕緣層的第二部分以及水平的氧化物絕緣層的第三部分。根據(jù)本發(fā)明的第二方面或第三方面，優(yōu)選地，在形成水平絕緣層之后，填充隔離槽。根據(jù)本發(fā)明的第二方面或第三方面，優(yōu)選地，利用熱氧化工藝通過隔離槽形成水平絕緣層。根據(jù)本發(fā)明的第二方面或第三方面，優(yōu)選地，在形成水平絕緣層之后，進(jìn)ー步包括如下步驟在所形成的結(jié)構(gòu)上形成柵極；在柵極兩側(cè)形成源區(qū)和漏區(qū)。根據(jù)本發(fā)明的第二方面或第三方面，優(yōu)選地，包括在襯底上形成蓋帽形掩模，其進(jìn)一歩包括在襯底上順序形成氧化物絕緣層、氮化物絕緣層和氧化物絕緣層；進(jìn)行蝕刻，從而在襯底上形成凸起部分；沉積氮化物絕緣層；進(jìn)行干蝕刻，去除所沉積的氮化物絕緣層，保留凸起部分側(cè)壁上的氮化物絕緣層，由此形成蓋帽形掩模以及該蓋帽形掩模覆蓋的凸起部分。根據(jù)本發(fā)明的第二方面或第三方面，優(yōu)選地，其中第一半導(dǎo)體材料是硅，以及第二半導(dǎo)體材料是硅鍺。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，優(yōu)選地，其中凸起部分的期望高度是源區(qū)或漏區(qū)的深度。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，優(yōu)選地，其中利用掩模去除襯底至期望的深度，從而暴露凸起部分之下的部分襯底的側(cè)壁的步驟包括利用掩模去除襯底至源區(qū)或漏區(qū)期望的深度。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，優(yōu)選地，水平絕緣層和垂直絕緣層是氧化物絕緣層。


閱讀了以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述后將會更好地理解本發(fā)明，在附圖中類似的附圖標(biāo)記指示類似的元件，并且在附圖中圖1A-1M示例性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法；圖2A-2Q示例性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法；圖3A-3F示例性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法；以及圖4示出了現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體器件。將意識到，為了使說明簡化和清楚，圖中示出的要素沒有必要按比例繪制。例如，為了促進(jìn)和提高清楚性和可理解性，一些元件的尺寸相對于其它元件的尺寸放大了。此外，在這些圖中，重復(fù)附圖標(biāo)記用于表示相對應(yīng)或類似的元件。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖通過舉例的方式描述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。第一實(shí)施例參見附圖1A，提供第一半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體襯底100 (以下簡稱為襯底100)，所述第一半導(dǎo)體材料例如是硅。在襯底100上形成氧化物絕緣層110，氧化物絕緣層110可以例如由氧化硅(SiO2)構(gòu)成。當(dāng)形成如附圖IA中所示的結(jié)構(gòu)之后，在其上涂敷光刻膠，利用光掩模(未示出)進(jìn)行光刻在光刻膠中形成圖案，然后蝕刻襯底100和氧化物絕緣層110，從而在襯底100上形成具有期望高度的凸起部分，如圖IB所示。如下文將描述的，該期望的高度將會是源區(qū)和漏區(qū)的期望深度。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀了此處的教導(dǎo)后可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用來選擇此處的期望高度。接下來，在圖IB的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上沉積氮化物絕緣層120，如圖IC所示。氮化物絕緣層120可以由例如氮化硅(SiN)構(gòu)成。很顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以使用其他任何適當(dāng)?shù)难趸?、氮化物?或其組合來實(shí)現(xiàn)這里的氧化物絕緣層110和氮化物絕緣層120。如圖ID所示，利用選擇性蝕刻的エ藝來去除位于凸起部分兩側(cè)和凸起部分頂部的氮化物絕緣層120，由此形成覆蓋凸起部分的頂部和側(cè)壁的蓋帽形絕緣層。該蓋帽形絕緣層包括氧化物絕緣層110和氮化物絕緣層120。如參考下文的描述將變得更加清楚的，此處的蓋帽形絕緣層將被用作掩模。如圖IE所示，在第一半導(dǎo)體材料的襯底100上生長第二半導(dǎo)體材料層130。此處，第二半導(dǎo)體材料例如是硅鍺。盡管這里通過舉例的方式將第一半導(dǎo)體材料說明為硅，以及將第二半導(dǎo)體材料說明為硅鍺，然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，只要兩種半導(dǎo)體材料能夠互相外延生長，則可以采用任何其他的半導(dǎo)體材料，例如，第一半導(dǎo)體材料可以是硅鍺或鍺，而第二半導(dǎo)體材料可以是硅。如下文將要討論的，所生長的第二半導(dǎo)體材料層130的厚度將決定最終形成絕緣層的厚度。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以選擇此處第二半導(dǎo)體材料層130的厚度，以實(shí)現(xiàn)期望的效果。在一個例子中，第二半導(dǎo)體材料層130的厚度可以是5 500納米。接下來，通過例如濕法蝕刻去除氮化物絕緣層120的殘留部分，暴露出凸起部分的側(cè)壁，如圖IF所示。參考附圖1G，在附圖IF的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上外延生長第一半導(dǎo)體材料，使得生長的第一半導(dǎo)體材料與所述凸起部分平齊。參考附圖1H，在圖IF所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上去除氧化物絕緣層110，例如，此處可以使用干蝕刻去除氧化物絕緣層110。隨后，在該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成隔離槽140，該隔離槽后續(xù)可以被用于形成淺槽隔離(Shallow Trench Isolation, STI)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，淺槽隔離通常被用于隔離同一個半導(dǎo)體襯底上形成的多個器件。在本發(fā)明中，隔離槽140的深度被選擇為與第二半導(dǎo)體材料層130相交。在圖II中，通過隔離槽140引入蝕刻劑，從而選擇性地蝕刻掉第二半導(dǎo)體材料層130。例如，通過濕法蝕刻蝕刻掉例如硅鍺的第二半導(dǎo)體材料層130。在圖IJ中，通過熱氧化方法在原先第二半導(dǎo)體材料層130存在的位置處形成水平絕緣層150。如上文所述的，水平絕緣層150的厚度將取決于原先第二半導(dǎo)體材料層130生長的厚度。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以選擇水平絕緣層150的厚度以實(shí)現(xiàn)期望的有益效果，
如下文所述。參考附圖1K，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，填充隔離槽140。并且在所得到的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上形成柵極160和柵極絕緣層(未示出)。如附圖IL所示，以柵極160為掩模，執(zhí)行LDD輕摻雜。如附圖IM所示，在柵極160兩側(cè)形成隔離物180，并且進(jìn)行進(jìn)ー步的源/漏摻雜從而完成半導(dǎo)體器件的制造。應(yīng)當(dāng)理解，本實(shí)施例著重描述了在半導(dǎo)體器件中形成水平絕緣層的エ藝和方法。為了簡明起見，省略或僅僅簡單描述了與本發(fā)明主g無關(guān)的一個或多個步驟。然而，結(jié)合此處的公開和教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員已經(jīng)完全能夠理解如何實(shí)現(xiàn)在半導(dǎo)體襯底中形成水平絕緣層。如附圖IM中所示的半導(dǎo)體器件，由于絕緣層的介電常數(shù)比硅小，位于源區(qū)170和漏區(qū)171與部分襯底之間的水平絕緣層150將有助于減小雜散結(jié)電容。由于水平絕緣層150并不是延伸穿過整個襯底，而是分別位于源區(qū)170和漏區(qū)171之下，故此該器件被稱為“半絕緣體上硅”器件。圖IM示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識到，水平絕緣層150只需要位于源區(qū)170和漏區(qū)171中的ー個之下，即可起到減小襯底100與相應(yīng)區(qū)域之間的結(jié)電容。在制造エ藝方面，相應(yīng)地，只需在圖IE的步驟時(shí)，通過光刻等方式去除其中一側(cè)生長的第二半導(dǎo)體材料層130，即可實(shí)現(xiàn)僅僅在源區(qū)170或漏區(qū)171下形成水平絕緣層150。根據(jù)本發(fā)明，即使僅在凸起部分ー側(cè)形成水平絕緣層150，也足以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，即，減小源區(qū)或漏區(qū)與襯底之間的雜散電容。第二實(shí)施例下面將結(jié)合附圖2A-2Q講述本發(fā)明的第二實(shí)施例。如圖2A所示，提供第一半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體襯底200 (以下簡稱為襯底200)，所述第一半導(dǎo)體材料例如是硅。在襯底200上依次形成氧化物絕緣層210，氮化物絕緣層220和氧化物絕緣層230。應(yīng)當(dāng)理解，此處的氧化物絕緣層210、氮化物絕緣層220和氧化物絕緣層230可以由任意適當(dāng)?shù)难趸锖偷飿?gòu)成。例如，氧化物絕緣層210和氧化物絕緣層230可以例如由氧化硅(SiO2)構(gòu)成，氮化物絕緣層220可以由例如氮化硅(SiN)構(gòu)成。很顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以使用其他任何適當(dāng)?shù)难趸?、氮化物?或其組合來實(shí)現(xiàn)這里的氧化物絕緣層210、氮化物絕緣層220和氧化物絕緣層230。當(dāng)形成如附圖2A中所示的結(jié)構(gòu)之后，在其上涂敷光刻膠，利用光掩模(未示出)進(jìn)行光刻在光刻膠中形成圖案，然后蝕刻圖2A所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，從而在襯底200上形成具有期望高度的凸起部分。在蝕刻之后，該凸起部分在其側(cè)面暴露了襯底200的一部分，而氧化物絕緣層210、氮化物絕緣層220和氧化物絕緣層230位于所述凸起部分之上，如圖2B所示。接下來，參見附圖2C，在圖2B的結(jié)構(gòu)上沉積氮化物絕緣層240。如圖2C所示，氮化物絕緣層240覆蓋了暴露的襯底部分和凸起部分。在圖2D中，進(jìn)行干法蝕刻，去除位于凸起部分兩側(cè)的氮化物絕緣層240和位于凸起部分之上的氮化物絕緣層240，保留覆蓋凸起部分側(cè)壁的氮化物絕緣層240。在圖2D中，形成了覆蓋凸起部分的蓋帽形結(jié)構(gòu)。結(jié)合下文的描述將會清楚，此處的蓋帽形結(jié)構(gòu)將被用作掩模。
如圖2E所示，利用圖2D中的蓋帽形結(jié)構(gòu)作為掩模繼續(xù)蝕刻襯底200至期望的深度，從而暴露位于凸起部分之下的部分襯底200的側(cè)壁。結(jié)合下文的描述將會清楚，在圖2E中，蝕刻后的凸起部分兩側(cè)的襯底表面與該襯底的凸起部分的頂表面的距離將會成為源區(qū)和漏區(qū)的深度。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用來選擇圖2B和圖2E中進(jìn)行蝕刻的深度，由此選擇源區(qū)和漏區(qū)的深度。如圖2F所示，通過熱氧化工藝在暴露的襯底側(cè)壁上以及在凸起部分兩側(cè)的襯底表面上形成氧化物絕緣層250。如圖所示，氧化物絕緣層250包括位于暴露的襯底側(cè)壁上的垂直部分和位于凸起部分兩側(cè)的襯底上的水平部分。如圖2G所示，選擇性地蝕刻掉氧化物絕緣層250的水平部分和位于凸起部分上的最上層的氧化物絕緣層230。當(dāng)蝕刻掉凸起部分兩側(cè)的氧化物絕緣層250之后，在凸起部分兩側(cè)暴露出部分襯底200。優(yōu)選地，使得氧化物絕緣層250與氧化物絕緣層230的成分相同，由此可以在ー個蝕刻步驟中同時(shí)去除氧化物絕緣層250和氧化物絕緣層230。如圖2H所示，在暴露出的襯底200部分上外延生長第二半導(dǎo)體材料層260。這里，第二半導(dǎo)體材料例如可以是硅鍺。如結(jié)合下文將會變得清楚的，此處生長的第二半導(dǎo)體材料層260的厚度隨后將決定形成的水平絕緣層的厚度。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在選擇生長第二半導(dǎo)體材料層260的厚度，以滿足不同應(yīng)用的需求。如圖21所示，選擇性地去除位于蓋帽形掩模中的氮化物絕緣層，例如，蝕刻掉蓋帽形掩模中的氮化物絕緣層240和氮化物絕緣層220。優(yōu)選地，使得氮化物絕緣層240與氮化物絕緣層220的成分相同，由此可以在ー個蝕刻步驟中同時(shí)去除氮化物絕緣層240和氮化物絕緣層220。如圖2J所示，在圖21的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，利用濕法蝕刻選擇性地去除豎直氧化物絕緣層250。在圖21和圖2J的步驟之后，暴露了襯底的凸起部分的側(cè)壁。如圖2K所示，在圖2J的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上外延生長第一半導(dǎo)體材料，使得所生長的第一半導(dǎo)體材料與所述凸起部分平齊。如前所述，第一半導(dǎo)體材料可以例如是硅。如圖2L所示，去除蓋帽形掩模的最后一部分，S卩，蓋帽形掩模中的氧化物絕緣層210。接下來，如圖2M所示，在得到的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成隔離槽270。在本發(fā)明中，隔離槽270的深度被選擇為與第二半導(dǎo)體材料層260相交。在圖2N中，通過隔離槽270引入蝕刻劑，從而選擇性地蝕刻掉第二半導(dǎo)體材料層260。例如，通過濕法蝕刻去除例如硅鍺的第二半導(dǎo)體材料層260。在圖20中，通過熱氧化方法在原先第二半導(dǎo)體材料層260存在的位置處形成水平絕緣層280。如上文所述的，水平絕緣層280的厚度將取決于原先第二半導(dǎo)體材料層260生長的厚度。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以選擇水平絕緣層280的厚度以實(shí)現(xiàn)期望的有益效果。參考附圖2P，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，填充隔離槽270。如附圖2Q所示，在所得到的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上形成柵極和柵極絕緣層(未示出)。通過摻雜在柵極兩側(cè)形成源區(qū)和漏區(qū)。上述步驟與附圖1K-1M所示的步驟相類似，此處不在贅述。 與本發(fā)明第一實(shí)施例類似的，此處的第二實(shí)施例也提供了一種制造半絕緣體上硅的方法。類似的，圖2Q示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員完全能夠理解，水平絕緣層280只需要位于源區(qū)和漏區(qū)之一以下即可減小相應(yīng)的結(jié)電容。在制造エ藝方面，相應(yīng)地，只需在圖2G的步驟時(shí)，通過光刻等方式，去除在凸起部分ー側(cè)上生長的第二半導(dǎo)體材料層260，即可實(shí)現(xiàn)僅僅在源區(qū)和漏區(qū)之一上形成水平絕緣層280。根據(jù)本發(fā)明，即使僅在凸起部分ー側(cè)形成水平絕緣層280，也足以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，S卩，減小雜散電容。另外，由于在圖2B和圖2E的步驟中可以預(yù)先選擇源區(qū)和漏區(qū)的期望深度，因此可以有利地預(yù)先確定水平絕緣層280與源區(qū)和漏區(qū)的相對位置。這對于減小結(jié)電容來說是非常有利的。例如，可以根據(jù)形成源區(qū)和漏區(qū)所進(jìn)行的摻雜エ藝的參數(shù)預(yù)測其深度，并且在形成源區(qū)和漏區(qū)之前根據(jù)所預(yù)測的深度形成水平絕緣層。第三實(shí)施例下面將結(jié)合附圖講述本發(fā)明的第三實(shí)施例。本發(fā)明的第三實(shí)施例與第二實(shí)施例的步驟直到附圖21都是相同的。為了簡明起見，此處不再詳細(xì)討論。在附圖21的基礎(chǔ)上，不再如附圖2J那樣去除氧化物絕緣層250的垂直部分，而是保留該氧化物絕緣層250的垂直部分，后續(xù)作為垂直絕緣層。如附圖3A所示，在第二半導(dǎo)體材料層260上生長第一半導(dǎo)體材料，例如硅。使得所生長的第一半導(dǎo)體材料與襯底的凸起部分的頂端平齊。如附圖3B所示，去除蓋帽形掩模的最后一部分，S卩，蓋帽形掩模中的氧化物絕緣層 210。接下來，如圖3C所示，在得到的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成隔離槽270。在本發(fā)明中，隔離槽270的深度被選擇為與第二半導(dǎo)體材料層260相交。隨后通過隔離槽270引入蝕刻齊U，從而選擇性地蝕刻掉第二半導(dǎo)體材料層260。例如，通過濕法蝕刻去除例如硅鍺的第二半導(dǎo)體材料層260。在圖3D中，通過熱氧化方法在原先第二半導(dǎo)體材料層260存在的位置處形成水平絕緣層280。如上文所述的，水平絕緣層280的厚度將取決于原先第二半導(dǎo)體材料層260生長的厚度。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以選擇水平絕緣層280的厚度以實(shí)現(xiàn)期望的有益效果。參考附圖3E，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，填充隔離槽270。如附圖3F所示，在所得到的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上形成柵極和柵極絕緣層(未示出)。通過摻雜在柵極兩側(cè)形成源區(qū)和漏區(qū)。上述步驟與附圖1K-1M所示的步驟相類似，此處不在贅述。正如圖2B-2E所示的，在圖2B中蝕刻襯底的深度將決定氧化物絕緣層250的垂直部分距離襯底表面的距離。由此,垂直絕緣層將低于襯底表面。并且,本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠選擇垂直絕緣層的高度，由此根據(jù)不同的器件性能要求來決定垂直絕緣層的高度，并由此確定對抗穿通泄露的強(qiáng)度。例如，垂直絕緣層的高度越高，則防止穿通泄露的效果就越好。然而，垂直絕緣層應(yīng)當(dāng)?shù)陀谝r底表面。在另ー個實(shí)施例中，垂直絕緣層可以低于源區(qū)以及漏區(qū)。根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例，保留了氧化物絕緣層250的垂直部分。由此，在襯底200的內(nèi)部形成了包括氧化物絕緣層250的垂直部分和水平絕緣層280共同形成了“ |_w形或“」，，形的絕緣層。該結(jié)構(gòu)可以獲得有益的技術(shù)效果。例如，《 形或”形絕緣層的垂直部分將會大大降低穿通泄露，由此改善半導(dǎo)體器件的性能。此外，《 形或，，形絕緣層的水平部分將減小源區(qū)和漏區(qū)與襯底之間形成的雜散結(jié)電容。
根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件及其制造方法可以減小短溝道效應(yīng)的影響，提供高性能的半導(dǎo)體器件。應(yīng)當(dāng)理解，詞語“基本上”或“大約”等的使用是指該詞語所形容的值或位置被期望非常接近于說明的值或位置。然而，本領(lǐng)域中公知的是，總是存在微小的偏差妨礙了所述值或位置完全與所說明的相同。在本領(lǐng)域中眾所周知的是，直到約百分之十(10%)(并且對于半導(dǎo)體摻雜濃度直到百分之二十(20%))的偏差被認(rèn)為是與所述的理想目標(biāo)合理的偏差。此外，盡管ー些氧化物或氮化物絕緣層在附圖和本文中被示出為單層，然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，可以根據(jù)應(yīng)用選擇ー層或多層的氧化物和/或氮化物絕緣層，此時(shí)可以根據(jù)所選擇的絕緣層的組分相應(yīng)地改變エ藝。雖然結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明作了特別描述，顯然本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)前面的描述作出許多選擇、修改和改變。因此，所附權(quán)利要求將涵蓋任何這樣的屬于本發(fā)明真正范圍和主g的選擇、修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括 位于襯底上的柵極； 位于所述柵極兩側(cè)的源區(qū)和漏區(qū)； 水平絕緣層，位于所述源區(qū)和漏區(qū)中的至少ー個下方，所述水平絕緣層大體上與襯底表面平行。
2.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件，還包括垂直絕緣層，所述垂直絕緣層位于柵極側(cè)面下方，并且基本上垂直于所述襯底表面。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，所述垂直絕緣層低于所述源區(qū)以及漏區(qū)。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，還包括位于所述源區(qū)和漏區(qū)遠(yuǎn)離柵極的ー側(cè)的隔WW肉7I曰o
5.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其中所述水平絕緣層與所述隔離槽相交。
6.如權(quán)利要求2或3所述的半導(dǎo)體器件，其中所述水平絕緣層與所述垂直絕緣層成 形或，，形。
7.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟 提供第一半導(dǎo)體材料的襯底，在所述襯底上形成具有期望高度的凸起部分，以及提供覆蓋所述凸起部分的頂部和側(cè)壁的蓋帽形掩模； 在所述凸起部分兩側(cè)的襯底表面上生長第二半導(dǎo)體材料層； 去除所述蓋帽形掩模的一部分，從而暴露所述凸起部分的側(cè)壁； 在所述第二半導(dǎo)體材料層上外延生長第一半導(dǎo)體材料，使得生長的第一半導(dǎo)體材料與所述凸起部分平齊； 去除所述掩模的殘余部分； 在所述襯底上形成隔離槽，使得所述隔離槽與所生長的第二半導(dǎo)體材料層相交； 通過所述隔離槽選擇性地去除所述第二半導(dǎo)體材料層； 通過所述隔離槽在去除了所述第二半導(dǎo)體材料層的位置形成水平絕緣層。
8.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟 提供第一半導(dǎo)體材料的襯底，在所述襯底上形成凸起部分，以及提供覆蓋所述凸起部分的頂部和側(cè)壁的蓋帽形掩模； 利用所述掩模去除所述襯底至期望的深度，從而暴露所述凸起部分之下的部分襯底的側(cè)壁； 形成絕緣層，所述絕緣層在所述部分襯底的側(cè)壁上具有垂直部分并且在所述凸起部分兩側(cè)的襯底上具有水平部分； 去除所述絕緣層的水平部分并同時(shí)去除所述掩模的第一部分； 在所述凸起部分兩側(cè)的襯底上外延生長水平的第二半導(dǎo)體材料層； 去除所述掩模的第二部分，從而暴露所述凸起部分的側(cè)壁； 選擇性地去除所述絕緣層的垂直部分； 在所述第二半導(dǎo)體材料層上生長所述第一半導(dǎo)體材料，以使得所生長的第一半導(dǎo)體材料與所述凸起部分平齊； 去除所述掩模的第三部分； 在所述襯底上形成隔離槽，使得所述隔離槽與所述第二半導(dǎo)體材料層相交；通過所述隔離槽選擇性地去除所述第二半導(dǎo)體材料層，井隨后通過所述隔離槽在去除了所述第二半導(dǎo)體材料層的位置形成水平絕緣層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中在去除所述掩模的第二部分，從而暴露所述凸起部分的側(cè)壁之后，所述方法包括 使用所述絕緣層的垂直部分用作垂直絕緣層； 在所述第二半導(dǎo)體材料層上生長所述第一半導(dǎo)體材料，以使得所生長的第一半導(dǎo)體材料與所述凸起部分平齊； 在所述襯底上形成隔離槽，使得所述隔離槽與所述第二半導(dǎo)體材料層相交； 去除所述掩模的第三部分； 通過所述隔離槽選擇性地去除所述第二半導(dǎo)體材料層，井隨后通過所述隔離槽在去除了所述第二半導(dǎo)體材料層的位置形成水平絕緣層。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的方法，所述掩模包括水平的氧化物絕緣層的第一部分、蓋帽形氮化物絕緣層的第二部分以及水平的氧化物絕緣層的第三部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任意ー項(xiàng)的方法，在形成所述水平絕緣層之后，填充所述隔
12.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任意ー項(xiàng)的方法，利用熱氧化工藝通過所述隔離槽形成所述水平絕緣層。
13.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任意ー項(xiàng)的方法，在形成水平絕緣層之后，進(jìn)ー步包括如下步驟 在所形成的結(jié)構(gòu)上形成柵極； 在所述柵極兩側(cè)形成源區(qū)和漏區(qū)。
14.根據(jù)權(quán)利要求8或9的方法，包括在所述襯底上形成蓋帽形掩模，其進(jìn)ー步包括 在所述襯底上順序形成氧化物絕緣層、氮化物絕緣層和氧化物絕緣層； 進(jìn)行蝕刻，從而在所述襯底上形成凸起部分； 沉積氮化物絕緣層； 進(jìn)行干蝕刻，去除所沉積的氮化物絕緣層，保留所述凸起部分側(cè)壁上的氮化物絕緣層，由此形成蓋帽形掩模以及該蓋帽形掩模覆蓋的凸起部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任意ー項(xiàng)的方法，其中所述第一半導(dǎo)體材料是硅，以及所述第二半導(dǎo)體材料是硅鍺。
16.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述凸起部分的期望高度是源區(qū)或漏區(qū)的深度。
17.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述利用所述掩模去除所述襯底至期望的深度，從而暴露所述凸起部分之下的部分襯底的側(cè)壁的步驟包括利用所述掩模去除所述襯底至源區(qū)或漏區(qū)期望的深度。
18.根據(jù)權(quán)利要求8或9的方法，所述水平絕緣層和所述垂直絕緣層是氧化物絕緣層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半絕緣體上硅半導(dǎo)體器件及其制造方法。在一個實(shí)施例中，實(shí)現(xiàn)了位于源區(qū)和漏區(qū)中的至少一個之下的水平絕緣層，由此減小了結(jié)電容。在另一個實(shí)施例中，實(shí)現(xiàn)了位于源區(qū)和漏區(qū)中的至少一個之下的水平絕緣層和位于柵極至少一個側(cè)面下方的垂直絕緣層。附加的垂直絕緣層可以減小穿通泄露。此外，還公開了制造上述半導(dǎo)體器件的方法，其中利用外延生長的額外的半導(dǎo)體材料層和隔離槽來形成上述水平和垂直絕緣層。
文檔編號H01L29/06GK102820320SQ201110153290
公開日2012年12月12日 申請日期2011年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月9日
發(fā)明者劉金華 申請人:中芯國際集成電路制造(北京)有限公司