[发明专利]带有沟道分隔的鳍状半导体设备生产方法

说明书

技术领域

笼统地说，下述内容的实施方式是关于半导体设备及其相关生产工艺。更具体地说，下述内容的实施方式是关于生产带有沟道分隔的半导体设备，例如FinFET设备。

背景技术

晶体管，例如金属氧化物半导体场-效应晶体管(MOSFETs)，是大量大多数半导体设备的核心构造模块。某些半导体设备，例如高性能处理设备，可包括数百万个晶体管。对这些设备而言，传统上，减小晶体管尺寸并由此增加晶体管密度是半导体生产工业中的高优先级目标。

FinFET是一种能够使用非常小尺度工艺生产的晶体管。图1是在半导体晶圆基板102上形成的FinFET 100的简化透视图。FinFET的名字来源于其能够用于一个或多个导电鳍(fins)(FinFET 100只包括一个鳍104)。如图1所示，鳍104在FinFET 100的源头区106和排放区108之间延伸。FinFET 100包括一个环绕在鳍104周围的门结构110。鳍104被门结构110环绕的尺寸决定了FinFET 100的有效通道。图2为另一个FinFET 200的简化透视图；该特定的版本包括在源头区204和排放区206之间延伸的三个鳍202。与FinFET 100一样，贯穿所述三个鳍202形成门结构208。当在该方式中采用多个鳍时，保持均匀的鳍厚度和均匀的鳍间隙(两个相邻的鳍之间的距离加上鳍厚度)是极其重要的。

FinFET设备以往是采用绝缘硅(SOI)基板生产。使用SOI基板，所述导电鳍从所述硅材料中形成，其中所述绝缘层在相邻FinFET设备之间起到绝缘作用。块硅基板比SOI基板便宜，而如果采用合适的绝缘方法，FinFET设备也能够采用块硅生产。一种已知的用于从块硅基板中生产FinFET的绝缘方法需要多个光刻和蚀刻步骤，在n通道和p通道晶体设备之间产生沟道。这样的多个光刻与蚀刻步骤的成本和复杂度掩盖了使用块硅基板代替SOI所带来的好处。

发明内容

本发明所述的FinFET生产技术能够用于块状半导体基板，且能够与其他工艺技术结合使用。所述生产技术在相邻的FinFET设备之间产生隔离沟道，而无需额外的光刻和蚀刻步骤。所产生的隔离沟道能够相对于所述相邻的FinFET设备(例如相邻的PMOS和NMOS晶体管设备)的边界自动对准。

上述的和其他的方面能够通过鳍状半导体设备的沟道隔离方法的实施方式实现。该方法包括从块状半导体基板上形成第一导电鳍系列和第二导电鳍系列，所述第一导电鳍系列和第二导电鳍系列由间隔分离开。所述方法随后在所述第一导电鳍系列、第二导电鳍系列和所述块状半导体基板上沉积氧化材料。所述氧化材料形成与所述间隔相对应(corresponds to)的凹陷，其中所述凹陷位于所述氧化材料的相对侧壁面之间。所述凹陷深入所属块状半导体材料形成沟道，所述沟道自动与所述相对侧壁面对齐，采用介电材料填入所述沟道。

本发明还提供了一种生产半导体设备的方法。所述方法包括提供基板，所述基板包括块状半导体材料、从所述块状半导体材料中形成的第一导电鳍结构和从所述块状半导体材料中形成的第二导电鳍结构，其中所述第一导电鳍结构和第二导电鳍结构由间隔分离开。所述方法在所述间隔内，贴近(adjacent)所述第一导电鳍结构和第二导电鳍结构形成垫板(spacers)，随后使用所述垫板作为蚀刻掩模蚀刻所述块状半导体材料，在所述块状半导体材料中形成间隔沟道。在所述隔离沟道内、所述垫板上方、所述第一导电鳍结构上方和所述第二导电鳍结构上方放置介电材料，所述介电材料随后与所述垫板一起被蚀刻，直到暴露所述第一导电鳍结构的上方部分和第二导电鳍结构的上方部分，同时保留在所述隔离沟道内的所述介电材料。本方法的替代实施方式在所述隔离沟道内形成所述介电材料之前去除所述第一导电鳍结构上方和所述第二导电鳍结构上方的垫板。

这里的发明内容综述带来了简化形式的概念的选择，所述简化方式会在下文中更详细地描述。本综述并未指出要求保护的内容的关键特征或必要特征，也并不能被用作辅助确认所述要求保护的内容的范围。

附图简要说明

为了更透彻地理解下述内容，可结合下面的图片，参考详细描述和权利要求，其中在图片之间相同的标注号指代相同的部件。

图1为传统FinFET的简化透视图；

图1为具有多个鳍的传统FinFET的简化透视图；

图3-10为显示半导体设备结构的实施方式和相关生产方法的截面图；以及

图11和12为显示半导体设备结构的另一种实施方式和相关生产方法的步骤的截面图。

具体实施方式