发明名称 具有应变矽鳍状体之多闸金氧半场效电晶体结构
摘要 一种用于制造多晶面(multifaceted)、拉伸应变矽金氧半场效电晶体(FinFET)装置的方法。该方法包含将一单晶矽(strip)利用选择性磊晶(epitaxy)成长在单晶矽锗(SiGe)层侧壁表面上,其中该矽锗层系连结至一支撑平台,通常为矽基板(Si substrate)上的绝缘层,而且其中该矽条也连结至该支撑平台。该矽锗侧壁表面具有一晶格常数,该晶格常数大于矽的松弛(relaxed)晶格常数,藉以使该矽条系在拉伸应变状态。在移除该矽锗单晶层后,该单晶应变矽条会转变成在该支撑平台上的多晶面矽条,这适用于制造多晶面闸极 FinFET。本发明亦提供具有上述鳍状场效电晶体之处理器的制造方法。
申请公布号 TWI269441 申请公布日期 2006.12.21
申请号 TW093103986 申请日期 2004.02.18
申请人 万国商业机器公司 发明人 林科恩
分类号 H01L29/74(2006.01) 主分类号 H01L29/74(2006.01)
代理机构 代理人 蔡坤财 台北市中山区松江路148号11楼
主权项 1.一种制造一应变第一材料条之方法,其包含下列步骤:藉由选择性磊晶将一单晶第一材料条在一侧壁上成长,其中该侧壁表面系属于一第一单晶层,而且其中该第一单晶层系连结至一支撑平台,而且其中该侧壁表面具有一晶格常数,该晶格常数不同于该第一材料的松弛晶格常数,藉以使该第一材料条处于应变状态。2.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该第一单晶层的晶格常数系经选择以大于该第一材料的松弛晶格常数,藉以使该第一材料条处于拉伸应变状态。3.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该第一单晶层的晶格常数系经选择以小于该第一材料的松弛晶格常数,藉以使该第一材料条处于压缩应变状态。4.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该第一材料层系为一矽基(Si-based)材料。5.如申请专利范围第4项所述之方法,其中该矽基材料系为矽元素。6.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该第一单晶层系为松弛矽锗层。7.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该支撑平台系经选择以包含一二氧化矽层在一矽基板上。8.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该支撑平台系经选择以包含一经分级之矽锗层在矽基板上。9.一种产生一用于制造一多晶面闸极矽金氧半场效电晶体(鳍状场效电晶体)的多晶面拉伸应变矽条之方法,其包含下列步骤:藉由选择性磊晶将一单晶矽条在一侧壁表面上成长,其中该侧壁表面系属于一第一单晶层,而且其中该第一单晶层系连结至一支撑平台,而且其中该单晶矽条也连结至该支撑平台,而且其中该侧壁表面具有一晶格常数,该晶格常数大于矽的松弛晶格常数,藉以使该矽条处于拉伸应力状态;以及移除该第一单晶层,藉以使该单晶矽条转变成该多晶面矽条,其中该矽条连结至该支撑平台以及适用于制造该多晶面闸极鳍状场效电晶体。10.如申请专利范围第9项所述之方法,其中该第一单晶层系为松弛矽锗层。11.如申请专利范围第9项所述之方法,其中该支撑平台系经选择以包含一二氧化矽层在一矽基板上。12.如申请专利范围第9项所述之方法,其中该支撑平台系经选择以包含一经分级之矽锗层在矽基板上。13.如申请专利范围第9项所述之方法,其中该移除该第一单晶层的步骤系以一选择性湿蚀刻实施。14.如申请专利范围第9项所述之方法,其中该移除该第一单晶层的步骤系以一选择性乾蚀刻实施。15.一种制造一拉伸应变矽多晶面闸极矽金氧半场效电晶体(鳍状场效电晶体)之方法,包含步骤:提供一单晶松弛矽锗层,该矽锗层系具有至少一侧壁表面、一顶部表面及一底部表面,其中该底部表面系连结至一支撑平台;藉由选择性磊晶将一单晶矽条在至少一矽锗侧壁上成长,而且其中该矽条连结至该支撑平台,藉以使该矽条处于拉伸应变状态;移除该矽锗层,藉以使该单晶矽条转变成一连结至该支撑平台的多晶面矽条;以及完成在该多晶面矽条的鳍状场效电晶体制造步骤。16.如申请专利范围第15项所述之方法,其中该支撑平台系经选择以包含一二氧化矽层在一矽基板上。17.如申请专利范围第15项所述之方法,其中该支撑平台系经选择以包含一经分级之矽锗层在矽基板上。18.如申请专利范围第15项所述之方法,其中在藉由选择性磊晶的成长步骤前,进一步包含将一牺牲覆盖层沉积在该矽锗层的顶部表面的步骤。19.如申请专利范围第18项所述之方法,其中该牺牲覆盖层系经选择以包含一介电层。20.如申请专利范围第18项所述之方法,其中在选择性磊晶成长之步骤后,进一步包含下列步骤:将一第一闸极绝缘层在该矽条之暴露晶面上成长;将一第一闸极材料沉积在该第一闸极绝缘层及该牺牲覆盖层上;以平坦方式移除该第一闸极材料的顶部部分,藉以暴露该牺牲覆盖层;以及剥离该牺牲覆盖层,藉以暴露该矽锗层。21.如申请专利范围第20项所述之方法,其中该第一闸极绝缘层系选自由矽氧化物、矽氮化物、低介电常数材料(low-k)、高介电常数材料(high-k)以及这些材料的组合所组成的群组中。22.如申请专利范围第20项所述之方法,其中该第一闸极材料系经选择以包含多晶矽(polysilicon)。23.如申请专利范围第20项所述之方法,其中该第一闸极材料系经选择以包含一金属。24.如申请专利范围第15项所述之方法,其中移除该矽锗层的步骤系以一选择性湿蚀刻实施。25.如申请专利范围第15项所述之方法,其中移除该矽锗层的步骤系以一选择性乾蚀刻实施。26.如申请专利范围第20项所述之方法,其中完成该鳍状场效电晶体制程的步骤包含下列步骤:将一第二闸极绝缘层在该矽条的后晶面上成长,该后晶面在移除该矽锗层的步骤已经暴露;以及将一第二闸极材料沉积在该第二闸极绝缘层上,而且以该第二闸极绝缘层连接该第一闸极材料的方式进行。27.如申请专利范围第26项所述之方法,其中该第二闸极绝缘层系选自由矽氧化物、矽氮化物、低介电常数材料(low-k)、高介电常数材料(high-k)以及这些材料的组合所组成的群组中。28.如申请专利范围第26项所述之方法,其中该第二闸极材料系经选择以包含多晶矽(polysilicon)。29.如申请专利范围第26项所述之方法,其中该第二闸极材料系经选择以包含一金属。30.一种产生一处理器之方法,包含下列步骤:(a)产生逻辑电路在至少一晶片之一表面上,其至少包含下列步骤:(1)制造数个拉伸应变矽多晶面闸极金氧半场效电晶体(鳍状场效电晶体)在至少一晶片的表面上,其至少包含下列步骤:提供数个单晶松弛矽锗层,该矽锗层系具有至少一侧壁表面、一顶部表面及一底部表面,其中该底部表面之各者系连结至一支撑平台;藉由选择性磊晶将一单晶矽条在各该至少一矽锗侧壁表面上成长,而且其中每个该矽条连结至该支撑平台,藉以使每个该矽条处于拉伸应变状态;移除每个矽锗层,藉以使每个单晶矽条转变成一连结至该支撑平台的多晶面矽条;完成在该多晶面矽条的鳍状场效电晶体制造步骤;(2)将该鳍状场效电晶体装置交互连接在至少一晶片表面上之逻辑电路;以及(3)根据该处理器的特定设计,交互连接该逻辑电路。图式简单说明:第1图系显示生成于一多晶矽层的侧壁表面的应变材料条之截面图,这适用于鳍状场效电晶体(FinFET);第2图系显示本发明方法之截面图,该方法系用于将应变矽多晶面装置产生在一支撑平台上;以及第3图系显示由本发明方法产生的高效能处理器,该处理器系包含该应变矽多晶面装置。
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