組合FinFET及其形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路器件，更具體地，涉及組合FinFET及其形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路(IC)的尺寸不斷按比例縮小以及對(duì)IC速度的要求不斷提高，晶體管在具有越來越小的尺寸的同時(shí)需要具有更高的驅(qū)動(dòng)電流。因此研發(fā)了鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FinFET)。在典型的FinFET中，在襯底上方形成垂直的鰭結(jié)構(gòu)。這個(gè)垂直的鰭結(jié)構(gòu)用于在橫向方向上形成源/漏極區(qū)以及在鰭中形成溝道區(qū)。在垂直方向上，在鰭的溝道區(qū)上方形成柵極以形成FinFET。隨后，可以在FinFET上方形成層間電介質(zhì)(ILD)和多個(gè)互連層。
[0003]在諸如智能手機(jī)、PDA、筆記本電腦等當(dāng)前電子應(yīng)用中需要低功耗和高速的電路。與傳統(tǒng)的襯底/鰭材料(例如，硅)相比，其他半導(dǎo)體材料(例如，鍺、硅鍺或其他III族/IV族/V族元素)具有更高的迀移率與較低的有效質(zhì)量，這有益于場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的驅(qū)動(dòng)電流。因此，這些其他半導(dǎo)體材料對(duì)于下一代FET來說是具有前景的材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FinFET)，包括:鰭，從半導(dǎo)體襯底向上延伸；以及柵極堆疊件，設(shè)置在所述鰭的溝道區(qū)的側(cè)壁上方并且覆蓋所述鰭的溝道區(qū)的側(cè)壁，其中，所述溝道區(qū)包括至少兩種不同的半導(dǎo)體材料。
[0005]在上述FinFET中，其中，所述至少兩種不同的半導(dǎo)體材料中的一種具有第一垂直尺寸，而所述溝道區(qū)具有第二垂直尺寸，并且其中，所述第一垂直尺寸與所述第二垂直尺寸的比率至少為約0.6。
[0006]在上述FinFET中，其中，所述至少兩種不同的半導(dǎo)體材料中的一種中的鍺的原子百分比至少為約10%。
[0007]在上述FinFET中，其中，所述至少兩種不同的半導(dǎo)體材料中的一種為鍺、娃鍺、砷化銦鎵或硅鍺錫。
[0008]在上述FinFET中，其中，所述至少兩種不同的半導(dǎo)體材料中的一種為娃、娃鍺或硅鍺錫。
[0009]在上述FinFET中，其中，所述鰭包括至少三種不同的半導(dǎo)體材料。
[0010]在上述FinFET中，其中，所述溝道區(qū)還包括相互擴(kuò)散區(qū)。
[0011]在上述FinFET中，其中，所述至少兩種不同的半導(dǎo)體材料中的一種的第一水平尺寸比所述至少兩種不同的半導(dǎo)體材料中的兩種材料之間的界面的第二水平尺寸寬。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括:第一半導(dǎo)體帶，位于襯底上方；第二半導(dǎo)體帶，位于所述第一半導(dǎo)體帶上方，其中，所述第一半導(dǎo)體帶和所述第二半導(dǎo)體帶包括不同的半導(dǎo)體材料；溝道區(qū)，其中，所述溝道區(qū)包括所述第二半導(dǎo)體帶和所述第一半導(dǎo)體帶的至少一部分，并且其中，所述第二半導(dǎo)體帶的第一垂直尺寸與所述溝道區(qū)的第二垂直尺寸的比率至少為0.6 ;以及柵極堆疊件，位于所述溝道區(qū)的側(cè)壁上方并且覆蓋所述溝道區(qū)的側(cè)壁。
[0013]在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述第一半導(dǎo)體帶包括第一半導(dǎo)體材料，而所述第二半導(dǎo)體帶包括第二半導(dǎo)體材料，其中，所述第一半導(dǎo)體材料具有比所述第二半導(dǎo)體材料高的迀移率，并且其中，所述第二半導(dǎo)體材料具有比所述第一半導(dǎo)體材料低的界面陷阱密度。
[0014]在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述半導(dǎo)體器件還包括:第一淺溝槽隔離(STI)區(qū)和第二 STI區(qū)，其中，所述第一半導(dǎo)體帶設(shè)置在所述第一 STI區(qū)與所述第二 STI區(qū)之間。
[0015]在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述半導(dǎo)體器件還包括:第一淺溝槽隔離(STI)區(qū)和第二 STI區(qū)，其中，所述第一半導(dǎo)體帶設(shè)置在所述第一 STI區(qū)與所述第二 STI區(qū)之間，其中，所述第一 STI區(qū)的頂面低于所述第一半導(dǎo)體帶的頂面。
[0016]在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述半導(dǎo)體器件還包括:第一淺溝槽隔離(STI)區(qū)和第二 STI區(qū)，其中，所述第一半導(dǎo)體帶設(shè)置在所述第一 STI區(qū)與所述第二 STI區(qū)之間，其中，所述第一 STI區(qū)的頂面低于所述第二 STI區(qū)的頂面。
[0017]在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述半導(dǎo)體器件還包括:第一淺溝槽隔離(STI)區(qū)和第二 STI區(qū)，其中，所述第一半導(dǎo)體帶設(shè)置在所述第一 STI區(qū)與所述第二 STI區(qū)之間，其中，所述第一 STI區(qū)和所述第二 STI區(qū)的頂面基本平齊。
[0018]在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述半導(dǎo)體器件還包括:第一淺溝槽隔離(STI)區(qū)和第二 STI區(qū)，其中，所述第一半導(dǎo)體帶設(shè)置在所述第一 STI區(qū)與所述第二 STI區(qū)之間，其中，所述第一 STI區(qū)的頂面是凹形的。
[0019]在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述半導(dǎo)體器件還包括:第一淺溝槽隔離(STI)區(qū)和第二 STI區(qū)，其中，所述第一半導(dǎo)體帶設(shè)置在所述第一 STI區(qū)與所述第二 STI區(qū)之間，其中，所述第一 STI區(qū)的頂面是凸形的。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種用于形成半導(dǎo)體器件的方法，包括:在襯底上方形成第一半導(dǎo)體帶；在所述第一半導(dǎo)體帶上方形成第二半導(dǎo)體帶，其中，所述第二半導(dǎo)體帶由不同于所述第一半導(dǎo)體帶的半導(dǎo)體材料形成；在所述襯底上方形成第一淺溝槽隔離(STI)區(qū)和第二 STI區(qū)，其中，所述第一半導(dǎo)體帶和第二半導(dǎo)體帶設(shè)置在所述第一 STI區(qū)與所述第二 STI區(qū)之間，并且其中，所述第二半導(dǎo)體帶的頂面與所述第一 STI區(qū)的頂面以及所述第二 STI區(qū)的頂面基本平齊；使所述第一 STI區(qū)的頂面和所述第二 STI區(qū)的頂面凹進(jìn)，以使所述第一半導(dǎo)體帶的頂面高于所述第一 STI區(qū)的頂面和所述第二 STI區(qū)的頂面；以及在所述第一半導(dǎo)體帶和所述第二半導(dǎo)體帶的通過使所述第一 STI區(qū)的頂面和所述第二 STI區(qū)的頂面凹進(jìn)而暴露的側(cè)壁上方形成柵極堆疊件，并且所述柵極堆疊件沿著所述第一半導(dǎo)體帶和所述第二半導(dǎo)體帶的通過使所述第一 STI區(qū)的頂面和所述第二 STI區(qū)的頂面凹進(jìn)而暴露的所述側(cè)壁延伸。
[0021]在上述方法中，其中，形成所述第二半導(dǎo)體帶包括在所述第一半導(dǎo)體帶上方外延生長所述第二半導(dǎo)體帶。
[0022]在上述方法中，其中，使所述第一 STI區(qū)的頂面和所述第二 STI區(qū)的頂面凹進(jìn)包括將與氫氟酸或三氟化氮組合的氨用作反應(yīng)溶液的化學(xué)蝕刻工藝。
[0023]在上述方法中，其中，使所述第一 STI區(qū)的頂面和所述第二 STI區(qū)的頂面凹進(jìn)包括使所述頂面均凹進(jìn)以使所述第二半導(dǎo)體帶和所述第一半導(dǎo)體帶的暴露部分共具有第一垂直尺寸，其中，所述第二半導(dǎo)體帶的第二垂直尺寸與所述第一垂直尺寸的比率至少為0.6。
【附圖說明】
[0024]當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，從以下詳細(xì)描述可更好地理解本公開的各方面。應(yīng)注意，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各個(gè)部件沒有按比例繪制。事實(shí)上，為了清楚地討論，可以任意增大或減小各個(gè)部件的尺寸。
[0025]圖1至12B示出了根據(jù)一些實(shí)施例的制造組合FinFET的各個(gè)中間步驟的立體圖和截面圖；
[0026]圖13A至13B示出了根據(jù)一些可選實(shí)施例的組合FinFET的截面圖；
[0027]圖14至17示出了根據(jù)一些可選實(shí)施例的制造組合FinFET的各個(gè)中間步驟的立體圖；以及
[0028]圖18至21B示出了根據(jù)一些其他可選實(shí)施例的制造組合FinFET的各個(gè)中間步驟的立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下公開提供了用于實(shí)現(xiàn)所提供主題不同特征的許多不同實(shí)施例或?qū)嵗?。以下描述部件和配置的具體實(shí)例以簡化本公開。當(dāng)然，這些僅僅是實(shí)例而不旨在限制。例如，在以下描述中第一部件形成在第二部件上方或第二部件上可以包括第一和第二部件被形成為直接接觸的實(shí)施例，并且還可以包括形成在第一和第二部件之間的附加部件以使第一和第二部件可以不直接接觸的實(shí)施例。此外，本公開可以在各個(gè)實(shí)例中重復(fù)編號(hào)和/或字母。這種重復(fù)是出于簡化和清楚的目的，但其自身并不表明所討論的各個(gè)實(shí)施例之間和/或配置之間的關(guān)系。。
[0030]而且，空間相關(guān)的術(shù)語，諸如“在…之下”、“在…下面”、“下方的”、“在…正上方”、
“上面的”等可以被用于此，以便于說明書來描述如附圖中所示的一個(gè)元件或部件相對(duì)于另外的(多個(gè))元件或(多個(gè))部件的關(guān)系。除去附圖中所描繪的方位，空間相關(guān)的術(shù)語旨在包含使用中或運(yùn)轉(zhuǎn)著的裝置的不同方位?？梢砸詣e的方式標(biāo)定設(shè)備方向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方向上)，并且于此所使用的空間相關(guān)描述符可以同樣地被相應(yīng)解釋。
[0031]不同實(shí)施例包括具有一個(gè)或多個(gè)鰭的組合鰭式場(chǎng)效應(yīng)