[发明专利]通过对可热膨胀材料执行加热工艺以于FinFET装置上形成应变沟道区的方法

权利要求书

1.一种形成半导体装置的方法，该方法包括：

形成多个鳍片形成沟槽于半导体基板中，从而定义具有垂直高度的整体鳍片结构；

形成绝缘材料层于所述鳍片形成沟槽中，所述绝缘材料层具有上表面，所述上表面是位于以暴露所述整体鳍片结构的一部分；

形成栅极结构于所述绝缘材料层的上方以及所述整体鳍片结构的经暴露的部分的周围，所述栅极结构包括至少一侧壁间隔以及栅极覆盖层；

执行至少一第一蚀刻工艺以移除未被所述栅极结构覆盖的所述整体鳍片结构的部分的所述垂直高度的至少一部分，以定义出位于所述栅极结构下方的所述整体鳍片结构的剩余部分，其中，所述剩余部分包括沟道部分以及位于所述沟道部分下方的较低部分；

执行至少一第二蚀刻工艺以移除所有的未被所述栅极结构覆盖的所述绝缘材料层；

形成邻接所述整体鳍片结构的所述剩余部分的可热膨胀材料层；

于所述可热膨胀材料层上执行加热工艺，以使所述可热膨胀材料层膨胀；

于执行所述加热工艺之后，凹陷所述可热膨胀材料层以使其具有暴露所述整体鳍片结构的所述剩余部分的所述沟道部分的边缘的凹陷上表面；以及

使用所述沟道部分的经暴露的边缘作为生长表面以生长半导体材料于所述可热膨胀材料层的所述凹陷上表面的上方。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述鳍片形成沟槽中的所述绝缘材料层包括二氧化硅。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述可热膨胀材料层包括氮化硅、二氧化硅、或氮氧化硅的其中一者。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述可热膨胀材料层包括具有与所述半导体基板所具有的热膨胀系数不同的热膨胀系数的材料。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，执行所述加热工艺包括落入500至1200℃的范围内的温度，持续时间落入在1分钟到2小时的范围内执行所述加热工艺。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述半导体材料包括硅锗Si_(1-x)Ge_x其中“x”的范围为0.35至1或第III-V族材料。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述半导体材料还包括第III族材料，其中，所述第III族材料的浓度至少为10²¹离子/cm³。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述鳍片形成沟槽具有落入100至150nm的范围内的深度。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述半导体材料以于所述沟道部分上诱发拉伸应力。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述执行所述第一蚀刻工艺以移除所述整体鳍片结构的所述经暴露的部分的所述整体垂直高度。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括，在执行所述加热工艺之前，凹陷所述可热膨胀材料层以使其具有上表面，所述上表面位于与所述整体鳍片结构的所述剩余部分的上表面的水平线至少相等的水平线。