发明名称 多结构矽鳍及其制造方法
摘要 本发明揭示一种用于FinFET装置之半导体鳍结构,其并入一上方区域及一下方区域,其中上方区域是以实质上垂直侧壁形成,及下方区域是以倾斜侧壁形成以产生一较宽底部部分。揭示之半导体鳍结构一般亦包括一水平阶状部分,位于上方区域及下方区域间之介面。也揭示一系列制造半导体装置之方法,装置并入具有此双重结构之半导体鳍,及并入绝缘材料之各种组合,材料例如二氧化矽及/或氮化矽,用以在相邻半导体鳍之间形成浅渠沟隔离(STI)结构。
申请公布号 TWI246168 申请公布日期 2005.12.21
申请号 TW093123949 申请日期 2004.08.10
申请人 三星电子股份有限公司 发明人 林德炯;李炳赞;崔时荣;金泽中;孙龙勋;丁仁洙
分类号 H01L21/84;H01L27/12 主分类号 H01L21/84
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种半导体装置,包括: 一基板; 一半导体,大致从该基板向上延伸,其中该半导体 鳍包括: 一上方部分,该上方部分具有一第一厚度t1,及一实 质上一定之宽度w0;及 一下方部分,该下方部分具有一第二厚度t2,一相邻 该上方部分之顶部宽度w1及一底部宽度w2,其中w1<w2 ;及 一闸极,藉由一介电材料而与该半导体鳍分开。 2.如请求项1之半导体装置,其中: 该半导体鳍之上方部分之宽度及该矽鳍之下方部 分之顶部宽度满足w0<w1之关系; 该第一厚度及该第二厚度满足t1≦t2之关系;及 该半导体系矽。 3.如请求项1之半导体装置,其中: 该矽鳍之上方部分之宽度及该矽鳍之下方部分之 顶部宽度满足w0=w1之公式。 4.如请求项1之半导体装置,其中: 该上方部分具有复数个实质上垂直侧壁;及 该下方部分具有复数个倾斜侧壁。 5.如请求项4之半导体装置,其中: 该下方部分之该等侧壁相对于一垂直线,其相对于 该基板之主要表面界定之平面,倾斜至少3度但不 大于10度。 6.如请求项2之半导体装置,其中: 在该矽鳍之上方部分与下方部分之接面形成复数 个阶状区域,该等阶状区域具有一实质上水平表面 及约(w1-w0)/2之宽度。 7.如请求项2之半导体装置,其中: 该上方部分包括具有一第一掺杂外形之磊晶;及 该下方部分包括具有一第二掺杂外形之矽,其中该 第一及第二掺杂外形系实质上相同。 8.如请求项2之半导体装置,其中: 该上方部分包括一表面区域及一内部区域,该表面 区域具有一第一掺杂剂浓度,及该内部区域具有一 第二掺杂剂浓度,该第二掺杂剂浓度低于该第一掺 杂剂浓度。 9.如请求项2之半导体装置,其中: 该半导体鳍特征为一纵横尺寸比,该纵横尺寸比由 2(t1+t2)/(w2+w1)关系界定,及尚其中该纵横尺寸比在 约三比一与约十比一之间。 10.一种制造半导体装置之方法,包括: 在一半导体基板上形成一蚀刻光罩图案; 将未受该蚀刻光罩图案保护之该半导体基板之第 一厚度移除以形成一上方半导体图案,其中选择一 第一组蚀刻条件俾在该上方半导体图案上产生复 数个实质上垂直侧壁;及 将未受该蚀刻光罩图案保护之该半导体基板之第 二厚度移除以形成一下方半导体图案,其中选择一 第二组蚀刻条件俾在该下方半导体图案上产生复 数个倾斜侧壁,该上方半导体图案与该下方半导体 图案合作以形成一最后半导体图案; 其中该上方半导体图案之一部分形成一通道区域 用于一电晶体,其具有至少二闸极排列在该上方半 导体图案之相对侧上。 11.如请求项10之制造半导体装置之方法,其中: 该半导体基板大致由具一实质上均匀初始掺杂剂 浓度之单晶矽组成。 12.如请求项10之制造半导体装置之方法,其中: 该半导体基板包括一形成在主体单晶矽上之磊晶 矽层。 13.如请求项12之制造半导体装置之方法,其中: 该上方矽图案形成在该磊晶矽层中;及 该下方矽图案伸入该主体单晶矽。 14.如请求项10之制造半导体装置之方法,其中: 该第一厚度与该第二厚度之比在约一比三与约三 比一之间。 15.如请求项10之制造半导体装置之方法,尚包括: 形成一绝缘层,该绝缘层具有一大于约t2之厚度; 曝露该上半导体图案之表面区域; 将一掺杂剂种类植入该曝露之表面区域; 在该曝露之表面区域上形成一闸极介电;及 在该闸极介电上形成一闸极。 16.一种制造半导体装置之方法,包括: a)在一矽基板上形成一蚀刻光罩图案; b)将未受该蚀刻光罩图案保护之该矽基板之第一 厚度t1移除以形成一上方矽图案,其中选择一第一 组蚀刻条件俾在该中间矽图案上产生复数个实质 上垂直侧壁; c)在该中间矽图案之复数个侧壁上形成复数个间 隔层结构; d)将未受该蚀刻光罩图案及该间隔层结构保护之 该矽基板之第二厚度t2移除以形成一下方矽图案, 其中选择一第二组蚀刻条件俾在该下方矽图案上 产生复数个倾斜侧壁,该上方矽图案及该下方矽图 案合作以形成一最后矽图案; e)在该最后矽图案上沈积一绝缘材料,该绝缘材料 具有至少等于t2之厚度; f)移除该绝缘材料之上方部分以曝露该上方矽图 案之复数个侧壁部分; g)在该上方矽图案之复数个侧壁之曝露部分上形 成一闸极介电层;及 h)在该闸极介电层上形成一闸极。 17.如请求项16之制造半导体装置之方法,其中: a)在该矽基板上形成该蚀刻光罩图案,包括: a1)在该矽基板上形成一氧化层; a2)在该氧化层上形成一氮化层; a3)在该氮化层上形成一光阻图案; a4)将未受该光阻图案保护之部分氮化层及氧化层 移除;及 a5)移除该光阻图案。 18.如请求项16之制造半导体装置之方法,其中: c)在该中间矽图案之复数个侧壁上形成复数个间 隔层结构,包括: c1)在该中间矽图案上形成一氧化层; c2)在该氧化层上形成一氮化层; c3)移除一部分氮化层及一部分氧化层俾在该中间 矽图案之复数个侧壁上形成复数个间隔层结构。 19.如请求项16之制造半导体装置之方法,其中: e)在该最后矽图案上沈积一绝缘材料,该绝缘材料 具有至少等于t2之厚度,包括: e1)沈积一绝缘材料层至大于t1+t2之厚度;及 e2)移除该绝缘材料层之上方部分以曝露该中间矽 图案之上表面及该等间隔层结构之上表面。 20.如请求项19项之制造半导体装置之方法,其中: f)曝露该上方矽图案之复数个侧壁之至少一部分, 包括: f1)将包括在该等间隔层结构中之氮化物之至少一 上方部分移除;及 f2)将包括在该等间隔层结构中之氧化物之至少一 上方部分移除。 21.如请求项16之制造半导体装置之方法,尚包括: f)在移除该上方矽图案之复数个侧壁之至少一部 分之后,及 g)在该上方矽图案之复数个侧壁之曝露部分上形 成一闸极介电层之前,将一掺杂剂种类植入该中间 矽图案之曝露部分区域以改善电晶体通道特征。 22.如请求项21之制造半导体装置之方法,其中: 用以将掺杂剂种类植入该中间矽图案之曝露部分 区域之植入射束,与一垂直方向其相对于该半导体 基板之主要表面界定之一平面,有约5度至约30度之 间之偏移角。 23.如请求项19之制造半导体装置之方法,其中: 该绝缘材料层包括一氮化矽层及一氧化矽层。 24.如请求项19之制造半导体装置之方法,其中: 该绝缘材料层包括一氮化矽层及二个氧化矽层,该 氮化矽层排列在该等氧化矽层之间。 图式简单说明: 图1A-1C大致说明某些习知电晶体配置; 图2A-2H说明根据本发明第一典型实例的FinFET制造; 图3A-3E说明根据本发明第二典型实例的FinFET制造; 图4A-4E说明根据本发明第三典型实例的FinFET制造; 图5A-5E说明根据本发明第四典型实例的FinFET制造; 图6A-6I说明根据本发明第五典型实例的FinFET制造; 图7说明根据本发明第六典型实例的FinFET制造; 图8说明根据本发明第七典型实例的FinFET制造; 图9说明根据本发明第八典型实例的FinFET制造;及 图10说明一些参考点用以说明根据本发明典型实 例的鳍结构剖面。
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