[发明专利]一种FinFET半导体器件以及制备方法有效

专利信息
申请号: 201410217869.1 申请日: 2014-05-21
公开(公告)号: CN105097541B 公开(公告)日: 2018-08-21
发明(设计)人: 禹国宾 申请(专利权)人: 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
主分类号: H01L21/336 分类号: H01L21/336;H01L29/78;H01L29/06
代理公司: 北京市磐华律师事务所 11336 代理人: 高伟;冯永贞
地址: 201203 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 一种 finfet 半导体器件 以及 制备 方法
【说明书】:

发明涉及一种FinFET半导体器件以及制备方法,所述方法包括:提供半导体衬底,半导体衬底上形成有第一隔离材料层以及嵌于第一隔离材料层内的第一鳍片;去除第一鳍片,以在第一隔离材料层内形成凹槽;选用第一半导体材料填充所述凹槽,以形成第二鳍片;去除部分所述第一隔离材料层,以露出部分第二鳍片;在露出的部分第二鳍片上外延第一半导体材料,以形成横截面为多边形的顶部结构;执行H2烘烤的步骤,以钝化多边形的顶部结构,形成横截面为圆形的顶部结构;在所述横截面为圆形的顶部结构上外延生长第二半导体材料层,以包裹横截面为圆形的顶部结构;去除所述第一隔离材料层和所述第二鳍片,以形成底部具有开口的横截面为空心环状的鳍片结构。

技术领域

本发明涉及半导体领域,具体地,本发明涉及一种FinFET半导体器件以及制备方法。

背景技术

集成电路性能的提高主要是通过不断缩小集成电路器件的尺寸以提高它的速度来实现的。目前,由于在追求高器件密度、高性能和低成本中半导体工业已经进步到纳米技术工艺节点,特别是当半导体器件尺寸降到22nm或以下时,来自制造和设计方面的促使三维设计如鳍片场效应晶体管(FinFET)的发展。

相对于现有的平面晶体管,所述FinFET器件在沟道控制以及降低浅沟道效应等方面具有更加优越的性能;平面栅极结构设置于所述沟道上方,而在FinFET中所述栅极环绕所述鳍片设置,因此能从三个面来控制静电,在静电控制方面的性能也更突出。在FinFET中栅极的长度通过测量鳍片的平行长度得到,所述栅极的宽度是所述鳍片高度的两倍与鳍片宽之和,鳍片的高度限制了器件的电流以及栅极的电容,鳍片的宽度会影响器件的阈值电压以及短沟道控制。

在22nm级别的器件中,所述鳍片的宽度一般为10-15nm,理想的鳍片的高度为所述宽度的两倍或以上,增加鳍片的高度能够增加晶体管的密度,以形成更加有效的栅极宽度以适应更小的脚口。然而,较大的鳍片高度将会导致鳍片蚀刻、FinFET的尺寸增加,使得沟槽蚀刻以及隔离植入都更加困难。

制备以及控制尺寸如此小的3D结构的半导体器件给目前的生产工艺带来了很大的挑战,在制备半导体器件过程中,要求蚀刻沟槽形成的鳍片必须具有垂直的侧壁,其中所述鳍片的高宽比为2:1以上。

因此,虽然现有技术中具有制备所述FinFET半导体器件的各种方法,但是由于所述方法存在所述的各种问题,使得器件制备过程难以控制,器件的性能和良率都收到影响,所以需要对现有技术中的制备方法进行改进,以消除上述问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征,更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明提供了一种FinFET半导体器件的制备方法,包括:

提供半导体衬底,所述半导体衬底上形成有第一隔离材料层以及嵌于所述第一隔离材料层内的第一鳍片;

去除所述第一鳍片,以在所述第一隔离材料层内形成凹槽;

选用第一半导体材料填充所述凹槽,以形成第二鳍片;

去除部分所述第一隔离材料层,以露出部分所述第二鳍片;

在露出的部分所述第二鳍片上外延所述第一半导体材料,以形成横截面为多边形的顶部结构;

执行H2烘烤的步骤,以钝化所述多边形的顶部结构,形成横截面为圆形的顶部结构;

在所述横截面为圆形的顶部结构上外延生长第二半导体材料层,以包裹所述横截面为圆形的顶部结构;

去除所述第一隔离材料层和所述第二鳍片,以形成底部具有开口的横截面为空心环状的鳍片结构。

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