半導(dǎo)體合金鰭片場效應(yīng)晶體管及其形成方法
【專利摘要】通過凹陷包括第一半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體材料層以形成溝槽，并且在溝槽內(nèi)外延沉積第一半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體合金材料可以形成半導(dǎo)體合金鰭片結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體合金材料與半導(dǎo)體材料層中的第一半導(dǎo)體材料外延對齊。包括第一半導(dǎo)體材料的第一半導(dǎo)體鰭片和包括半導(dǎo)體合金材料的第二半導(dǎo)體鰭片可以同時形成。在一個實施例中，第一半導(dǎo)體鰭片和第二半導(dǎo)體鰭片可以形成在絕緣層上，防止第二半導(dǎo)體材料向第一半導(dǎo)體鰭片擴散。在另一個實施例中，采用淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)和反向偏置阱可以在相鄰的半導(dǎo)體鰭片之間提供電隔離。
【專利說明】半導(dǎo)體合金鰭片場效應(yīng)晶體管及其形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，更具體地涉及一種包括半導(dǎo)體鰭片的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該半導(dǎo)體鰭片包含兩種半導(dǎo)體材料的合金，以及制造該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]包括至少兩種半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體合金材料能夠提供場效應(yīng)晶體管的性能優(yōu)勢。例如，硅鍺合金溝道相比P-型場效應(yīng)晶體管的硅溝道能夠提供增強的導(dǎo)通電流。然而，在半導(dǎo)體基板上形成半導(dǎo)體合金材料容易產(chǎn)生半導(dǎo)體材料向相鄰半導(dǎo)體材料區(qū)域中的橫向擴散，而相鄰的半導(dǎo)體材料區(qū)域需要單一半導(dǎo)體材料，這是不希望發(fā)生的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]通過凹陷包括第一半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體材料層以形成溝槽，并且在溝槽內(nèi)外延沉積第一半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體合金材料可以形成半導(dǎo)體合金鰭片結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體合金材料與半導(dǎo)體材料層中的第一半導(dǎo)體材料外延對齊。包括第一半導(dǎo)體材料的第一半導(dǎo)體鰭片和包括半導(dǎo)體合金材料的第二半導(dǎo)體鰭片可以同時形成。在一個實施例中，第一半導(dǎo)體鰭片和第二半導(dǎo)體鰭片可以形成在絕緣層上，以防止第二半導(dǎo)體材料向第一半導(dǎo)體鰭片擴散。在另一個實施例中，可以采用淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)和反向偏置阱以在相鄰的半導(dǎo)體鰭片之間提供電隔離。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法。在包括第一半導(dǎo)體材料并且位于半導(dǎo)體基板中的單晶半導(dǎo)體材料層中形成溝槽。第一半導(dǎo)體材料和與第一半導(dǎo)體材料不同的第二半導(dǎo)體材料的單晶半導(dǎo)體合金在溝槽內(nèi)外延沉積。圖案化該單晶半導(dǎo)體材料層和單晶半導(dǎo)體合金，以分別形成包括第一半導(dǎo)體材料的第一半導(dǎo)體鰭片以及包括該單晶半導(dǎo)體合金的第二半導(dǎo)體鰭片。
[0005]根據(jù)本發(fā)明公開的另一個方面，提供了一種包括半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中在該半導(dǎo)體基板的上部嵌入了第一單晶嵌入式摻雜阱和第二單晶嵌入式摻雜阱。第一半導(dǎo)體鰭片與第一單晶嵌入式摻雜阱外延對齊，并且包括第一單晶半導(dǎo)體材料。第二半導(dǎo)體鰭片與第二單晶嵌入式摻雜阱外延對齊，并且包括第一半導(dǎo)體材料和與第一半導(dǎo)體材料不同的第二半導(dǎo)體材料的單晶半導(dǎo)體合金，并位于絕緣層的頂表面上方。
[0006]根據(jù)本發(fā)明公開的又一個方面，提供了另一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括從底部到頂部包含操作基板和絕緣層的堆疊的基板。第一半導(dǎo)體鰭片包括第一單晶半導(dǎo)體材料并且位于絕緣層的頂表面上。第二半導(dǎo)體鰭片包括第一半導(dǎo)體材料和與第一半導(dǎo)體材料不同的第二半導(dǎo)體材料的單晶半導(dǎo)體合金，并且位于絕緣層的頂表面上方。第一單晶半導(dǎo)體材料和單晶半導(dǎo)體合金材料具有相同取向設(shè)置的晶體學取向。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1A是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在形成硬掩模層并且涂覆了光致抗蝕劑層并圖案化之后的俯視圖。
[0008]圖1B是第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)沿圖1A的垂直平面B-B’的縱剖視圖。
[0009]圖2A是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在形成溝槽后的俯視圖。
[0010]圖2B是第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)沿圖2A的垂直平面B-B’的縱剖視圖。
[0011]圖3A是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在外延沉積單晶半導(dǎo)體合金區(qū)域后的俯視圖。
[0012]圖3B是第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)沿圖3A的垂直平面B-B’的縱剖視圖。
[0013]圖4A是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在去除硬掩模層后的俯視圖。
[0014]圖4B是第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)沿圖4A的垂直平面B-B’的縱剖視圖。
[0015]圖5A是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在形成鰭片蓋電介質(zhì)部分后的俯視圖。
[0016]圖5B是第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)沿圖5A的垂直平面B-B’的縱剖視圖。
[0017]圖6A是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在圖案化第一半導(dǎo)體鰭片和第二半導(dǎo)體鰭片之后的俯視圖。
[0018]圖6B是第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)沿圖6A的垂直平面B-B’的縱剖視圖。
[0019]圖7A是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在對第二半導(dǎo)體鰭片進行可選的均質(zhì)化之后的俯視圖。
[0020]圖7B是第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)沿圖7A的垂直平面B-B’的縱剖視圖。
[0021]圖8A是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在形成柵電極和源極區(qū)域、漏極區(qū)域之后的俯視圖。
[0022]圖8B是第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)沿圖8A的垂直平面B-B’的縱剖視圖。
[0023]圖9A是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的第二示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在形成單晶嵌入式摻雜阱之后的俯視圖。
[0024]圖9B是第二示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)沿圖9A的垂直平面B-B’的縱剖視圖。
[0025]圖1OA是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的第二示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在形成硬掩模層并且涂覆了光致抗蝕劑層并圖案化之后的俯視圖。
[0026]圖1OB是第二示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)沿圖1OA的垂直平面B_B’的縱剖視圖。
[0027]圖1lA是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的第二示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在外延沉積單晶半導(dǎo)體合金區(qū)域后的俯視圖。
[0028]圖1lB是第二示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)沿圖1lA的垂直平面B_B’的縱剖視圖。
[0029]圖12A是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的第二示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在圖案化第一半導(dǎo)體鰭片和第二半導(dǎo)體鰭片之后的俯視圖。
[0030]圖12B是第二示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)沿圖12A的垂直平面B_B’的縱剖視圖。
[0031]圖13A是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的第二示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)之后的俯視圖。
[0032]圖13B是第二示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)沿圖13A的垂直平面B_B’的縱剖視圖。
[0033]圖14A是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在第二半導(dǎo)體鰭片中的可選材料擴散后的俯視圖。
[0034]圖14B是第二示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)沿圖14A的垂直平面B_B’的縱剖視圖。
[0035]圖15A是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的第二示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在形成柵電極和源極區(qū)域、漏極區(qū)域之后的俯視圖。
[0036]圖15B是第二示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)沿圖15A的垂直平面B_B’的縱剖視圖。
【具體實施方式】
[0037]如上文所述，本發(fā)明公開涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其包括包含兩種半導(dǎo)體材料的合金的半導(dǎo)體鰭片，以及制造該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法?，F(xiàn)在結(jié)合附圖詳細描述本發(fā)明公開的各個方面。注意，在不同的實施例中同樣的附圖標記指代同樣的元件。附圖沒有按比例繪制。
[0038]參照圖1A和1B，根據(jù)本發(fā)明公開的第一實施例的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)可以通過提供絕緣體上半導(dǎo)體(SOI)基板形成。SOI基板可以包括從底部到頂部的操作基板10、埋設(shè)的絕緣層20以及頂部半導(dǎo)體層30L的垂直堆疊。
[0039]操作基板10可以包括半導(dǎo)體材料、導(dǎo)電材料和/或電介質(zhì)材料。操作基板10為埋設(shè)的絕緣層20和頂部半導(dǎo)體層30L提供機械支撐。操作基板10的厚度可以從30微米到2毫米，盡管也可以使用更小和更大的厚度。
[0040]埋設(shè)的絕緣層20包括諸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或它們的組合的電介質(zhì)材料。埋設(shè)的絕緣層20的厚度可以是從50納米至5微米，雖然也可以使用更小和更大的厚度。
[0041]頂部半導(dǎo)體層30L是包括第一半導(dǎo)體材料的單晶半導(dǎo)體材料層。第一半導(dǎo)體材料可以是元素半導(dǎo)體材料或化合物半導(dǎo)體材料。例如，第一半導(dǎo)體材料可以是硅、鍺、硅-鍺合金、或娃-碳合金。第一半導(dǎo)體材料可能或可能不摻雜有P型摻雜劑和/或η型摻雜劑。頂部半導(dǎo)體層30L整體可以是單晶。在一個實施例中，第一半導(dǎo)體材料可以是元素單晶半導(dǎo)體材料。在一個實施例中，第一半導(dǎo)體材料可以是單晶硅。頂部半導(dǎo)體層30L的厚度可以為IOnm至500nm,盡管也可以使用更小和更大的厚度。
[0042]硬掩模層40可以形成在頂部半導(dǎo)體層32L上方。硬掩模層40包括諸如氧化硅、氮化娃、氮氧化娃或其組合的電介質(zhì)材料。硬掩模層40可以通過例如化學氣相沉積(CVD)沉積。硬掩模層40可以沉積為在頂部半導(dǎo)體層30L的頂表面上具有均勻厚度的覆蓋(無圖案)層。硬掩模層40的厚度可以從3納米至100納米，也可以使用更小和更大的厚度。
[0043]光致抗蝕劑層47涂覆在頂部半導(dǎo)體層30L上方，隨后通過光刻方法圖案化。具體而言，通過光刻曝光和顯影在光致抗蝕劑層47中在頂部半導(dǎo)體層30L區(qū)域的上方形成開□。
[0044]參照圖2A和2B，采用光致抗蝕劑層47作為蝕刻掩模進行蝕刻，將光致抗蝕劑層47的圖案轉(zhuǎn)移到頂部半導(dǎo)體層30L的上部。該蝕刻可以是諸如反應(yīng)性離子蝕刻的各向異性蝕刻，或是諸如濕法蝕刻的各向同性蝕刻。
[0045]頂部半導(dǎo)體層30L中位于光致抗蝕劑層47中的開口下方的部分在刻蝕期間凹陷。溝槽31形成在頂部半導(dǎo)體層30L的上部。溝槽31的深度定義為頂部半導(dǎo)體層30L的最頂層表面和溝槽31的底表面之間的垂直距離，該深度小于頂部半導(dǎo)體層30L在溝槽31外側(cè)區(qū)域處的厚度。因此，溝槽31的底表面位于處在頂部半導(dǎo)體層30L和埋設(shè)的絕緣層20之間的界面上方的水平面內(nèi)，并與該界面垂直間隔開。溝槽31的深度與頂部半導(dǎo)體層30L在溝槽31外側(cè)區(qū)域處的厚度之比可以是從0.0l到0.99，通常是從0.1到0.9。隨后通過例如灰化從頂部半導(dǎo)體層30L上選擇性地去除光致抗蝕劑層47。
[0046]參照圖3A和圖3B，通過選擇性外延將第一半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料的合金沉積在溝槽31中。第二半導(dǎo)體材料是與第一半導(dǎo)體材料不同的半導(dǎo)體材料。在本文中，如果第二半導(dǎo)體材料包括與第一半導(dǎo)體材料不同的元素半導(dǎo)體材料或不同的化合物半導(dǎo)體，則第二半導(dǎo)體材料與第一半導(dǎo)體材料不同。在一個實施例中，第一半導(dǎo)體材料可以是硅，第二半導(dǎo)體材料可以是鍺或碳。
[0047]可以通過選擇性外延沉積第一半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料的合金，其中第二外延材料在溝槽31內(nèi)的第一半導(dǎo)體材料的物理暴露的半導(dǎo)體表面上成核并生長，而不在諸如硬掩模層40表面的任何電介質(zhì)表面上成核。例如,通過同時流動反應(yīng)氣體和蝕刻氣體或交替地流動反應(yīng)氣體和蝕刻氣體可以執(zhí)行選擇性外延。可以從例如SiH4、SiH2Cl2, SiHCl3、SiCl4, Si2H6, GeH4, Ge2H6, CH4, C2H2, C2H4, C2H6中的至少兩種氣體的組合中或者從本領(lǐng)域已知的其他用于硅、鍺、碳或化合物半導(dǎo)體材料的源氣體中選擇反應(yīng)氣體。例如，蝕刻氣體可以是HCL?？蛇x地采用諸如H2、He、Ar、N2或其組合的載體氣體。
[0048]外延對準頂部半導(dǎo)體層30L的單晶半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)沉積第一半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料的合金，并形成單晶半導(dǎo)體合金區(qū)域50R。在一個實施例中，所述第一半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料的合金可沉積為完全填充溝槽31，并從硬掩模層40頂表面的水平面上方突出。隨后，可以通過例如化學機械平坦化去除第一半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料的合金在硬掩模層40頂表面的水平面上方的部分?？蛇x地，可以通過濕式蝕刻或干法蝕刻凹陷第一半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料的合金，使其位于硬掩模層40頂表面的水平面下方，使得單晶半導(dǎo)體合金區(qū)域50R的凹陷頂表面位于硬掩模層40頂表面的水平面下方。
[0049]在一個實施例中，單晶半導(dǎo)體合金區(qū)域50R的頂表面可以與頂部半導(dǎo)體層30L的最上表面基本上共面、抬升得高于最上表面或者凹陷得低于最上表面。頂部半導(dǎo)體層30L的第一半導(dǎo)體材料與單晶半導(dǎo)體合金區(qū)域50R之間的水平界面形成在埋設(shè)的絕緣層20與頂部半導(dǎo)體層30L之間界面的上方。單晶半導(dǎo)體合金區(qū)域50R可以包括至少兩種半導(dǎo)體材料的單晶半導(dǎo)體合金。
[0050]在一個實施例中，單晶半導(dǎo)體合金區(qū)域50R中的第一半導(dǎo)體材料和單晶半導(dǎo)體合金材料可以是具有同一晶體學結(jié)構(gòu)的單晶半導(dǎo)體材料。在這種情況下，頂部半導(dǎo)體層30L的第一單晶半導(dǎo)體材料和單晶半導(dǎo)體合金區(qū)域50R的單晶半導(dǎo)體合金材料可以具有相同取向設(shè)置的晶體學取向。換句話說，每個具有相同密勒指數(shù)的相應(yīng)晶體學取向在可以頂部半導(dǎo)體層30L和單晶半導(dǎo)體合金區(qū)域50R中在空間上沿著相同的取向。
[0051]參照圖4A和4B，通過例如濕法蝕刻去除硬掩模層40。在一個實施例中，可以采用對頂部半導(dǎo)體層30L和單晶半導(dǎo)體合金區(qū)域50R的半導(dǎo)體材料具有選擇性的蝕刻化學物質(zhì)來去除硬掩模層40?？蛇x地，可以進行諸如化學機械平坦化的平坦化工藝，以使頂部半導(dǎo)體層30L的最頂層表面與單晶半導(dǎo)體合金區(qū)域50R的頂表面彼此共面。
[0052]參照圖5A和圖5B，多個鰭片蓋電介質(zhì)部分60形成在頂部半導(dǎo)體層30L和單晶半導(dǎo)體合金區(qū)域50R上方?？梢岳缤ㄟ^在頂部半導(dǎo)體層30L和單晶半導(dǎo)體合金區(qū)域50R的頂部形成電介質(zhì)材料層，并隨后利用光刻法對電介質(zhì)材料層形成圖案，來形成多個鰭片蓋電介質(zhì)部分60。例如，光致抗蝕劑層(未示出)可以涂覆在電介質(zhì)材料層上并進行光刻圖案化，光致抗蝕劑層中的圖案可以通過圖案轉(zhuǎn)印蝕刻轉(zhuǎn)印到電介質(zhì)材料層中，以形成多個鰭片蓋電介質(zhì)部分60?？梢酝ㄟ^例如灰化去除光致抗蝕劑層。
[0053]電介質(zhì)材料層包括諸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、電介質(zhì)金屬氧化物或電介質(zhì)金屬氮氧化物的電介質(zhì)材料?？梢酝ㄟ^例如化學氣相沉積(CVD)、原子層沉積(ALD)或通過旋涂沉積電介質(zhì)材料層。電介質(zhì)材料層的厚度可以是例如從IOnm至200nm,盡管也可以使用更小和更大的厚度。
[0054]在一個實施例中，多個鰭片蓋電介質(zhì)部分60中的圖案可以包括多個線結(jié)構(gòu)，這些線結(jié)構(gòu)具有相同的寬度，并且沿著本文中稱為多個鰭片蓋電介質(zhì)部分60的長度方向的方向延伸。在一個實施例中，該相同的寬度可以是能夠打印為平行線的最小光刻尺寸。例如，該相同的寬度可以是80納米或更小。在一個實施例中，所述多個鰭片蓋電介質(zhì)部分60可以是沿水平方向具有周期性的一維陣列，該水平方向垂直于所述多個鰭片蓋電介質(zhì)部分60的長度方向。
[0055]參照圖6A和圖6B，所述多個鰭片蓋電介質(zhì)部分60中的圖案通過蝕刻被轉(zhuǎn)印到頂部半導(dǎo)體層30L和單晶半導(dǎo)體合金區(qū)域50R中，該蝕刻可以是諸如反應(yīng)離子蝕刻的各向異性蝕刻。該蝕刻采用多個鰭片蓋電介質(zhì)部分60作為蝕刻掩模，去除頂部半導(dǎo)體層30L和單晶半導(dǎo)體合金區(qū)域50R的半導(dǎo)體材料。該蝕刻可以持續(xù)進行，直到物理暴露埋設(shè)的絕緣體層20的頂表面。
[0056]包括頂部半導(dǎo)體層30L的剩余部分和多個鰭片蓋電介質(zhì)部分60的第一子集的第一垂直堆疊形成在不包括單晶半導(dǎo)體合金材料的區(qū)域中(即，單晶半導(dǎo)體合金區(qū)域50R的未出現(xiàn)在圖5A和5B的處理步驟中的區(qū)域中)，包括單晶半導(dǎo)體合金區(qū)域50R和頂部半導(dǎo)體層30L的剩余部分以及多個鰭片蓋電介質(zhì)部分60的第二子集的第二垂直堆疊形成在包括單晶半導(dǎo)體合金材料的區(qū)域中(即，單晶半導(dǎo)體合金區(qū)域50R的出現(xiàn)在圖5A和5B的處理步驟中的區(qū)域中)。每個第一垂直堆疊包括第一半導(dǎo)體鰭片30和鰭片蓋電介質(zhì)部分60。每個第二垂直堆疊包括第二半導(dǎo)體鰭片和鰭片蓋電介質(zhì)部分60。每個第二半導(dǎo)體鰭片包括含有第一半導(dǎo)體材料的第一半導(dǎo)體材料部分32和含有第二半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體合金部分50的垂直堆疊。每個第一半導(dǎo)體材料部分32是第一半導(dǎo)體材料的單晶部分。每個半導(dǎo)體合金部分50是與下方的第一半導(dǎo)體材料的單晶部分(即，下方的第一半導(dǎo)體材料部分32)外延對齊的單晶半導(dǎo)體合金材料部分。
[0057]通過蝕刻作為單晶半導(dǎo)體材料層的頂部半導(dǎo)體層30L的部分以及包括單晶半導(dǎo)體合金的單晶半導(dǎo)體合金區(qū)域50R，物理暴露埋設(shè)的絕緣層20的頂表面。每個第一半導(dǎo)體鰭片30均是整體的單晶，每個第二半導(dǎo)體鰭片(32，50)均是整體的單晶。在一個實施例中，每個第一半導(dǎo)體材料部分32可以包括單一的半導(dǎo)體材料(諸如硅)，并且每個半導(dǎo)體合金部分50可以包括諸如硅鍺合金或硅碳合金的至少兩種半導(dǎo)體材料的單晶半導(dǎo)體合金。每個第一半導(dǎo)體鰭片30包括第一單晶半導(dǎo)體材料，并位于埋設(shè)的絕緣層20的頂表面上。每個半導(dǎo)體合金部分50可以包括第一半導(dǎo)體材料和與第一半導(dǎo)體材料不同的第二半導(dǎo)體材料的單晶半導(dǎo)體合金。每個半導(dǎo)體合金部分50位于埋設(shè)的絕緣層20的頂表面上方。第一單晶半導(dǎo)體材料和單晶半導(dǎo)體合金材料具有相同取向設(shè)置的晶體學取向。
[0058]參照圖7A和7B，可以對第二半導(dǎo)體鰭片(32，50)進行可選均質(zhì)化。在本文中，“均質(zhì)化”是指減少不同材料部分的成分差別或者使得從一種材料部分向另一材料部分的成分過渡相比以前更為緩和(gradual)?？梢酝ㄟ^引起第一半導(dǎo)體材料部分和單晶半導(dǎo)體合金部分之間(即第二半導(dǎo)體鰭片(32，50)中的第一半導(dǎo)體材料部分32和半導(dǎo)體合金部分50之間)的材料的相互擴散，來執(zhí)行第二半導(dǎo)體鰭片(32，50)中的成分的可選均質(zhì)化。第二半導(dǎo)體鰭片(32，50)中的第一半導(dǎo)體材料部分32和半導(dǎo)體合金部分50之間的材料的相互擴散可以通過例如提高溫度(例如，從700 V到1200 °C的范圍內(nèi))下的熱退火來執(zhí)行，也可以采用更低和更高的溫度。如果執(zhí)行了均質(zhì)化，則第二半導(dǎo)體鰭片(32，50)轉(zhuǎn)變成在第一半導(dǎo)體材料部分32和第二半導(dǎo)體部分50之間不具有原子級界面的均質(zhì)化第二半導(dǎo)體鰭片50’。均質(zhì)化第二半導(dǎo)體鰭片50’整體包括第二半導(dǎo)體材料。
[0059]第二半導(dǎo)體鰭片(32，50)的均質(zhì)化可以是完全的也可以是不完全的。如果第二半導(dǎo)體鰭片(32，50)的均質(zhì)化是完全的，則出現(xiàn)在單晶半導(dǎo)體合金中并且不出現(xiàn)在第一單晶半導(dǎo)體材料中的元素半導(dǎo)體或化合物半導(dǎo)體材料的原子濃度在每個均質(zhì)化第二半導(dǎo)體鰭片50’的整體各處是恒定的。如果第二半導(dǎo)體鰭片(32，50)的均質(zhì)化是不完全的，則出現(xiàn)在單晶半導(dǎo)體合金中并且不出現(xiàn)在第一單晶半導(dǎo)體材料中的元素半導(dǎo)體或化合物半導(dǎo)體材料的原子濃度至少在均質(zhì)化第二半導(dǎo)體鰭片50’的底部隨著與埋設(shè)的絕緣層的垂直距離增大而增大。在一個實施例中，出現(xiàn)在單晶半導(dǎo)體合金中并且不出現(xiàn)在第一單晶半導(dǎo)體材料中的元素半導(dǎo)體或化合物半導(dǎo)體材料的原子濃度至少在每個均質(zhì)化第二半導(dǎo)體鰭片50’的整體各處隨著與埋設(shè)的絕緣層的垂直距離增大而增大。在另一實施例中，出現(xiàn)在單晶半導(dǎo)體合金中并且不出現(xiàn)在第一單晶半導(dǎo)體材料中的元素半導(dǎo)體或化合物半導(dǎo)體材料的原子濃度可以在所述第二半導(dǎo)體鰭片的上部基本相同。
[0060]在一個實施例中，第一單晶半導(dǎo)體材料可以是單晶硅，出現(xiàn)在單晶半導(dǎo)體合金中并且不出現(xiàn)在第一單晶半導(dǎo)體材料中的元素半導(dǎo)體或化合物半導(dǎo)體材料可以是鍺、碳、砷化鎵或其他化合物半導(dǎo)體材料。
[0061 ] 參照圖8A和SB，可以在一個或多個第一半導(dǎo)體鰭片上形成第一柵極電介質(zhì)70A和第一柵極電極72A的堆疊?？梢試@第一柵極電介質(zhì)70A和第一柵極電極72A的堆疊形成第一柵極隔離物74A。可以執(zhí)行源極和漏極離子注入，可選地在對均質(zhì)化第二半導(dǎo)體鰭片50’(見圖7A和7B)或者未進行均質(zhì)化的第二半導(dǎo)體鰭片(32，50)(見圖6A和6B)進行遮蔽之后進行，以形成第一源極區(qū)域30S和第一漏極區(qū)域30D。第一半導(dǎo)體鰭片30中未轉(zhuǎn)換成第一源極區(qū)域30S或第一漏極區(qū)域30D的部分是第一主體區(qū)域30B，其包括第一場效應(yīng)晶體管的溝道。
[0062]可以在一個或多個均質(zhì)化第二半導(dǎo)體鰭片50’(見圖7A和7B)或者未進行均質(zhì)化的第二半導(dǎo)體鰭片(32，50)(見圖6A和6B)上形成第二柵極電介質(zhì)70B和第二柵極電極72B的堆疊?？梢試@第二柵極電介質(zhì)70B和第二柵極電極72B的堆疊形成第二柵極隔離物74B。可以執(zhí)行源極和漏極離子注入，可選地在對第一半導(dǎo)體鰭片30 (見圖7A和7B)進行遮蔽之后進行，以形成第二源極區(qū)域50S和第二漏極區(qū)域50D。均質(zhì)化第二半導(dǎo)體鰭片50’(或未進行均質(zhì)化的第二半導(dǎo)體鰭片(32，50))中未轉(zhuǎn)換成第二源極區(qū)域50S或第二漏極區(qū)域50D的部分是第二主體區(qū)域50B，其包括第二場效應(yīng)晶體管的溝道。
[0063]第一場效應(yīng)晶體管和第二場效應(yīng)晶體管中的不同的半導(dǎo)體材料可以用來獨立地優(yōu)化第一和第二場效應(yīng)晶體管的性能。在一個實施例中，第一場效應(yīng)晶體管和第二場效應(yīng)晶體管中的一個是P-型場效應(yīng)晶體管，而另一個是η-型場效應(yīng)晶體管。在這種情況下，在第一場效應(yīng)晶體管和第二場效應(yīng)晶體管的溝道中使用兩種不同的半導(dǎo)體材料，能夠單獨優(yōu)化P-型場效應(yīng)晶體管和η-型場效應(yīng)晶體管，例如，以最大化導(dǎo)通電流。
[0064]參照圖9Α和9Β，根據(jù)本發(fā)明公開第二實施例的第二示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)可以采用包括單晶半導(dǎo)體層130L的塊體半導(dǎo)體基板形成。單晶半導(dǎo)體層130L整體各處包括第一半導(dǎo)體材料。單晶半導(dǎo)體層130L整體是單晶。
[0065]可以在單晶半導(dǎo)體層130L中形成第一嵌入式摻雜阱132Α和第二嵌入式摻雜阱132Β。在一個實施例中，第一嵌入式摻雜講132Α和第二嵌入式摻雜講132Β可具有相反導(dǎo)電類型的摻雜。例如，第一嵌入式摻雜阱132Α可以是P型摻雜阱而第二嵌入式摻雜阱132Β可以是η型摻雜講,反之亦然。第一嵌入式摻雜講132Α和第二嵌入式摻雜講132Β的摻雜濃度可以處在本領(lǐng)域已知的實現(xiàn)良好摻雜的任何范圍內(nèi)。第一嵌入式摻雜阱132Α的最上表面和第二嵌入式摻雜阱132Β的最上表面與單晶半導(dǎo)體層130L的最頂表面垂直間隔一個垂直距離，約為隨后要形成的半導(dǎo)體鰭片的高度。該垂直距離可以是例如30nm至300nm，也可以是更小和更大的距離。
[0066]參照圖1OA和10B,以與第一實施例中相同的方式形成硬掩模層40和光致抗蝕劑層47。光致抗蝕劑層47中的開口可以位于第二個嵌入摻雜阱132B上方。
[0067]參照圖1lA和圖11B，以與第一實施例中相同的方式形成單晶半導(dǎo)體合金區(qū)域50R。單晶半導(dǎo)體合金區(qū)域50R可以位于第二嵌入摻雜阱132B上并且與其垂直間隔開。
[0068]參照圖12A和12B，以與第一實施例中相同的方式執(zhí)行圖4A、圖4B、圖5A、圖5B、圖6A和圖6B的處理步驟，改變之處在于，采用第一嵌入式摻雜阱132A和第二嵌入式摻雜阱132B代替第一實施例中埋設(shè)的絕緣層20的頂表面(見圖6A和6B)來作為蝕刻停止層，以進行定義半導(dǎo)體鰭片的各向異性蝕刻。在一個實施例中，可選地通過第一嵌入式摻雜阱132A和第二嵌入式摻雜講132B的頂表面執(zhí)行過蝕刻。
[0069]第一垂直堆疊形成在第一嵌入式摻雜阱132A的水平表面上方。第一垂直堆疊包括頂部半導(dǎo)體層30L的位于第一嵌入式摻雜阱132A上方的剩余部分、多個鰭片蓋電介質(zhì)部分60的位于第一嵌入式摻雜阱132A上方的第一子集、以及可選地包括第一嵌入式摻雜阱132A的位于第一嵌入式摻雜阱132A的水平凹陷表面以上的部分(如果第一嵌入式摻雜阱132A包括水平凹陷表面)。第二垂直堆疊形成在第二嵌入式摻雜阱132B的水平表面上方。第二垂直堆疊包括單晶半導(dǎo)體合金區(qū)域50R的位于第二嵌入式摻雜阱132B上方的剩余部分、頂部半導(dǎo)體層30L的位于第二嵌入式摻雜阱132B上方的剩余部分、多個鰭片蓋電介質(zhì)部分60的位于第二嵌入式摻雜講132B上方的第二子集、以及可選地包括第二嵌入式摻雜阱132B的位于第二嵌入式摻雜阱132B的水平凹陷表面以上的部分(如果第二嵌入式摻雜阱132B包括水平凹陷表面)。每個第一垂直堆疊包括第一半導(dǎo)體鰭片30和鰭片蓋電介質(zhì)部分60，以及可選地包括第一嵌入式摻雜阱132A的部分，下文中將其稱作上部第一嵌入式摻雜阱部分39A。每個第二垂直堆疊包括第二半導(dǎo)體鰭片和鰭片蓋電介質(zhì)部分60，以及可選地包括第二嵌入式摻雜阱132B的部分，下文中將其稱作下部第二嵌入式摻雜阱部分39B。每個第二半導(dǎo)體鰭片包括具有第一半導(dǎo)體材料的第一半導(dǎo)體材料部分32和具有第二半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體合金部分50的垂直堆疊。每個第一半導(dǎo)體材料部分32是第一半導(dǎo)體材料的單晶部分。每個半導(dǎo)體合金部分50是與位于下方的第一半導(dǎo)體材料的單晶部分(即，位于下方的第一半導(dǎo)體材料部分32)外延對齊的單晶半導(dǎo)體合金部分。
[0070]通過蝕刻作為單晶半導(dǎo)體材料層的頂部半導(dǎo)體層30L的部分以及包括單晶半導(dǎo)體合金的單晶半導(dǎo)體合金區(qū)域50R，物理暴露第一嵌入式摻雜阱132A的水平表面和第二嵌入式摻雜阱132B的水平表面。每個第一半導(dǎo)體鰭片30整體上均是單晶，每個第二半導(dǎo)體鰭片(32，50)整體上均是單晶。在一個實施例中，每個第一半導(dǎo)體材料部分32可以包括單一的半導(dǎo)體材料(諸如硅)，并且每個半導(dǎo)體合金部分50可以包括諸如硅鍺合金或硅碳合金的至少兩種半導(dǎo)體材料的單晶半導(dǎo)體合金。每個第一半導(dǎo)體鰭片30包括第一單晶半導(dǎo)體材料，并位于埋設(shè)的絕緣層20的頂表面上。每個半導(dǎo)體合金部分50可以包括第一半導(dǎo)體材料和與第一半導(dǎo)體材料不同的第二半導(dǎo)體材料的單晶半導(dǎo)體合金。每個半導(dǎo)體合金部分50位于埋設(shè)的絕緣層20的頂表面上方。第一單晶半導(dǎo)體材料和單晶半導(dǎo)體合金材料具有相同取向設(shè)置的晶體學取向。
[0071]參照圖13A和13B，可以在第一嵌入式摻雜阱和第二嵌入式摻雜阱(132A，132B)上以及第一半導(dǎo)體鰭片30和第二半導(dǎo)體鰭片(32，50)的側(cè)壁下部形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)120。淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)120包括諸如氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或有機硅酸鹽玻璃的電介質(zhì)材料。可以通過例如旋涂電介質(zhì)材料或者沉積、平坦化以及凹陷電介質(zhì)材料的組合來形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)120。在一個實施例中，淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)120的頂表面位于第一嵌入式摻雜阱和第二嵌入式摻雜阱(132A，132B)的頂表面上方。淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)120的頂表面可以處在第一半導(dǎo)體材料部分32與半導(dǎo)體合金部分50之間界面的水平面之間的界面平面的上方、下方、或與該界面平面共面。
[0072]參照圖14A和14B，可以對第二半導(dǎo)體鰭片(32，50)執(zhí)行可選的均質(zhì)化?？梢酝ㄟ^引起第一半導(dǎo)體材料部分和單晶半導(dǎo)體合金部分之間(即第二半導(dǎo)體鰭片(32，50)中的第一半導(dǎo)體材料部分32和半導(dǎo)體合金部分50之間)的材料的相互擴散，來執(zhí)行第二半導(dǎo)體鰭片(32，50)中的成分的可選均質(zhì)化。第二半導(dǎo)體鰭片(32，50)中的第一半導(dǎo)體材料部分32和半導(dǎo)體合金部分50之間的材料的相互擴散可以通過例如提高溫度(例如，從700°C到1000°C的范圍內(nèi))下的熱退火來執(zhí)行，也可以采用更低和更高的溫度，只要摻雜劑從第一嵌入式摻雜阱和第二嵌入式摻雜阱(132A，132B)進入第一和第二半導(dǎo)體鰭片(30，32，50)的外擴散維持在低于能夠基本改變第一和第二半導(dǎo)體鰭片(30，32，50)的摻雜濃度的水平下。如果執(zhí)行了均質(zhì)化，則第二半導(dǎo)體鰭片(32，50)轉(zhuǎn)變成在第一半導(dǎo)體材料部分32和第二半導(dǎo)體部分50之間不具有原子級界面的均質(zhì)化第二半導(dǎo)體鰭片50’。均質(zhì)化第二半導(dǎo)體鰭片50’整體包括第二半導(dǎo)體材料。
[0073]第二半導(dǎo)體鰭片(32，50)的均質(zhì)化可以是完全的也可以是不完全的。如果第二半導(dǎo)體鰭片(32，50)的均質(zhì)化是完全的，則出現(xiàn)在單晶半導(dǎo)體合金中并且不出現(xiàn)在第一單晶半導(dǎo)體材料中的元素半導(dǎo)體材料或化合物半導(dǎo)體材料的原子濃度在每個均質(zhì)化第二半導(dǎo)體鰭片50’的整體各處是恒定的。如果第二半導(dǎo)體鰭片(32，50)的均質(zhì)化是不完全的，則出現(xiàn)在單晶半導(dǎo)體合金中并且不出現(xiàn)在第一單晶半導(dǎo)體材料中的元素半導(dǎo)體材料或化合物半導(dǎo)體材料的原子濃度至少在均質(zhì)化第二半導(dǎo)體鰭片50’的底部隨著與埋設(shè)的絕緣層的垂直距離增大而增大。在一個實施例中，出現(xiàn)在單晶半導(dǎo)體合金中并且不出現(xiàn)在第一單晶半導(dǎo)體材料中的元素半導(dǎo)體材料或化合物半導(dǎo)體材料的原子濃度至少在每個均質(zhì)化第二半導(dǎo)體鰭片50’的整體各處中隨著與埋設(shè)的絕緣層的垂直距離增大而增大。在另一實施例中，出現(xiàn)在單晶半導(dǎo)體合金中并且不出現(xiàn)在第一單晶半導(dǎo)體材料中的元素半導(dǎo)體材料或化合物半導(dǎo)體材料的原子濃度可以在所述第二半導(dǎo)體鰭片的上部基本均勻。
[0074]在一個實施例中，第一單晶半導(dǎo)體材料可以是單晶硅，出現(xiàn)在單晶半導(dǎo)體合金中并且不出現(xiàn)在第一單晶半導(dǎo)體材料中的元素半導(dǎo)體材料或化合物半導(dǎo)體材料可以是鍺、碳、砷化鎵或其他化合物半導(dǎo)體材料。
[0075]參照圖15A和15B，可以在一個或多個第一半導(dǎo)體鰭片上形成第一柵極電介質(zhì)70A和第一柵極電極72A的堆疊。圍繞第一柵極電介質(zhì)70A和第一柵極電極72A的堆疊可以形成第一柵極隔離物74A?？梢詧?zhí)行源極和漏極離子注入，可選地在對均質(zhì)化第二半導(dǎo)體鰭片50’(見圖14A和14B)或者未進行均質(zhì)化的第二半導(dǎo)體鰭片(32，50)(見圖13A和13B)進行遮蔽之后進行，以形成第一源極區(qū)域30S和第一漏極區(qū)域30D。第一半導(dǎo)體鰭片30中未轉(zhuǎn)換成第一源極區(qū)域30S或第一漏極區(qū)域30D的部分是第一主體區(qū)域30B，其包括第一場效應(yīng)晶體管的溝道。
[0076]可以在一個或多個均質(zhì)化第二半導(dǎo)體鰭片50’(見圖14A和14B)或者未進行均質(zhì)化的第二半導(dǎo)體鰭片(32，50)(見圖13A和13B)上形成第二柵極電介質(zhì)70B和第二柵極電極72B的堆疊。圍繞第二柵極電介質(zhì)70B和第二柵極電極72B的堆疊可以形成第二柵極隔離物74B。可以執(zhí)行源極和漏極離子注入，可選地在對第一半導(dǎo)體鰭片30 (見圖14A和14B)進行遮蔽之后進行，以形成第二源極區(qū)域50S和第二漏極區(qū)域50D。均質(zhì)化第二半導(dǎo)體鰭片50’(或未進行均質(zhì)化的第二半導(dǎo)體鰭片(32，50))中未轉(zhuǎn)換成第二源極區(qū)域50S或第二漏極區(qū)域50D的部分是第二主體區(qū)域50B，其包括第二場效應(yīng)晶體管的溝道。
[0077]在第一場效應(yīng)晶體管和第二場效應(yīng)晶體管中可以采用不同的半導(dǎo)體材料，以獨立地優(yōu)化第一場效應(yīng)晶體管和第二場效應(yīng)晶體管的性能。在一個實施例中，第一場效應(yīng)晶體管和第二場效應(yīng)晶體管中的一個是P-型場效應(yīng)晶體管，而另一個是η-型場效應(yīng)晶體管。在這種情況下，在第一場效應(yīng)晶體管和第二場效應(yīng)晶體管的溝道中使用兩種不同的半導(dǎo)體材料，使得能夠分別優(yōu)化P-型場效應(yīng)晶體管和η-型場效應(yīng)晶體管，以例如最大化導(dǎo)通電流。
[0078]雖然已經(jīng)以具體實施例描述了本發(fā)明，但基于前面的描述，許多替代、變型和修改對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。本文所述實施例中的每一個都可以單獨實施或與任何其他實施例組合實施，除非另有說明或明顯不相容。因此，本發(fā)明公開旨在包含所有落入本發(fā)明公開和所附權(quán)利要求的范圍和精神之內(nèi)的替換、變型和修改。
【權(quán)利要求】
1.一種形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法，包括: 在單晶半導(dǎo)體材料層中形成溝槽，該單晶半導(dǎo)體材料層包括第一半導(dǎo)體材料并且位于半導(dǎo)體基板中； 在所述溝槽內(nèi)外延沉積第一半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料的單晶半導(dǎo)體合金，第二半導(dǎo)體材料與第一半導(dǎo)體材料不同；以及 圖案化所述單晶半導(dǎo)體材料層和所述單晶半導(dǎo)體合金，以分別形成包括第一半導(dǎo)體材料的第一半導(dǎo)體鰭片以及包括所述單晶半導(dǎo)體合金的第二半導(dǎo)體鰭片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述半導(dǎo)體基板是絕緣體上半導(dǎo)體(SOI)基板，所述單晶半導(dǎo)體材料層提供在埋設(shè)的絕緣層的頂表面上，并且所述形成所述溝槽包括使所述單晶半導(dǎo)體材料層的表面凹陷至小于所述單晶半導(dǎo)體材料層的厚度的深度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第一半導(dǎo)體材料與所述單晶半導(dǎo)體合金之間的界面形成在所述埋設(shè)的絕緣層與所述單晶半導(dǎo)體材料層之間的界面的上方。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述形成所述第一半導(dǎo)體鰭片和第二半導(dǎo)體鰭片包括通過蝕刻部分的所述單晶半導(dǎo)體材料層和所述單晶半導(dǎo)體合金而物理暴露埋設(shè)的絕緣層的頂表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述半導(dǎo)體基板是整體各處包括所述第一半導(dǎo)體材料的塊體半導(dǎo)體基板，且所述方法還包括在所述半導(dǎo)體基板中形成至少一個嵌入式摻雜阱區(qū)域，其中所述形成所述溝槽包括使所述單晶半導(dǎo)體材料層的表面凹陷至小于所述至少一個嵌入式摻雜阱區(qū)域的最上表面的深度的深度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述第一半導(dǎo)體材料與所述單晶半導(dǎo)體合金之間的界面形成在所述至少一個嵌入式摻雜阱區(qū)域的所述最上表面的水平面上方。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中形成所述第一半導(dǎo)體鰭片和所述第二半導(dǎo)體鰭片包括部分的通過蝕刻所述單晶半導(dǎo)體材料層和所述單晶半導(dǎo)體合金物理暴露部分的所述至少一個嵌入式摻雜阱區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括在所述至少一個嵌入式摻雜阱區(qū)域和所述第一半導(dǎo)體鰭片和第二半導(dǎo)體鰭片的側(cè)壁上形成包含電介質(zhì)材料的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二半導(dǎo)體鰭片包括所述第一半導(dǎo)體材料的一部分與所述單晶半導(dǎo)體合金的一部分的垂直堆疊。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括通過引起所述第一半導(dǎo)體材料的所述部分與所述單晶半導(dǎo)體合金的所述部分之間的材料相互擴散，來對所述第二半導(dǎo)體鰭片中的成分進行均質(zhì)化。
11.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括: 半導(dǎo)體基板，在所述半導(dǎo)體基板上部嵌入了第一單晶嵌入式摻雜阱和第二單晶嵌入式慘雜講； 第一半導(dǎo)體鰭片，與第一單晶嵌入式摻雜阱外延對齊，并且包括第一單晶半導(dǎo)體材料； 第二半導(dǎo)體鰭片，與第二單晶嵌入式摻雜阱外延對齊，并且包括第一半導(dǎo)體材料和與第一半導(dǎo)體材料不同的第二半導(dǎo)體材料的單晶半導(dǎo)體合金，并位于絕緣層的頂表面上方。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中出現(xiàn)在所述單晶半導(dǎo)體合金中并且不出現(xiàn)在第一單晶半導(dǎo)體材料中的元素半導(dǎo)體材料或化合物半導(dǎo)體材料的原子濃度在所述第二半導(dǎo)體鰭片的底部內(nèi)隨著與所述絕緣層的垂直距離的增大而增大。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述原子濃度在所述第二半導(dǎo)體鰭片的上部基本均勻。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，還包括淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)接觸所述第一單晶嵌入式摻雜阱和第二單晶嵌入式摻雜阱以及所述第一半導(dǎo)體鰭片和所述第二半導(dǎo)體鰭片的側(cè)壁下部。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述第一單晶半導(dǎo)體材料和所述單晶半導(dǎo)體合金具有相同取向設(shè)置的晶體學取向。
16.—種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),包括: 基板，包括從底部到頂部的操作基板和絕緣層的堆疊； 第一半導(dǎo)體鰭片，包括第一單晶半導(dǎo)體材料并且位于絕緣層的頂表面上；和 第二半導(dǎo)體鰭片，包括所述第一半導(dǎo)體材料和與所述第一半導(dǎo)體材料不同的第二半導(dǎo)體材料的單晶半導(dǎo)體合金，并且位于絕緣層的頂表面上，其中所述第一單晶半導(dǎo)體材料和所述單晶半導(dǎo)體合金材料具有相同取向設(shè)置的晶體學取向。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中出現(xiàn)在所述單晶半導(dǎo)體合金中并且不出現(xiàn)在所述第一單晶半導(dǎo)體材料中的元素半導(dǎo)體材料或化合物半導(dǎo)體材料的原子濃度在所述第二半導(dǎo)體鰭片中隨著與所述絕緣層的垂直距離的增大而增大。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中出現(xiàn)在所述單晶半導(dǎo)體合金中并且不出現(xiàn)在所述第一單晶半導(dǎo)體材料中的元素半導(dǎo)體材料或化合物半導(dǎo)體材料的原子濃度在所述第二半導(dǎo)體鰭片的整體各處是恒定的。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述第一半導(dǎo)體材料是硅，所述第二半導(dǎo)體材料從鍺和碳中選擇。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述第二半導(dǎo)體鰭片包括從底部到頂部的所述第一半導(dǎo)體材料的單晶部分和所述單晶半導(dǎo)體合金材料的一部分的垂直堆疊，所述單晶半導(dǎo)體合金材料的所述部分與所述第一半導(dǎo)體材料的所述單晶部分外延對齊。
【文檔編號】H01L21/02GK103715261SQ201310447383
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月4日
【發(fā)明者】K.程, T.N.亞當, A.卡基菲魯茲, A.瑞茲尼塞克 申請人:國際商業(yè)機器公司