[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

说明书

本发明揭示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，其说明性方法包括，其中，移除未被栅极结构覆盖的整体鳍片结构的垂直高度部分的至少一部分，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的一较低部分。所述方法继续形成可热膨胀材料层(HEM)，于所述HEM上执行加热工艺以使所述HEM膨胀，凹陷所述HEM以暴露所述沟道部分的边缘以及使用所述沟道部分的所述暴露边缘作为生长表面以于所述HEM的上方生长半导体材料。

技术领域

一般而言，本发明涉及场效应晶体管(FET)的半导体装置的制造，更具体而言，涉及通过对一可热膨胀材料执行即热工艺以于FinFET装置上形成应变沟道区的各种方法。

背景技术

在现代集成电路(例如微处理器、存储装置等)中，装置在受限的芯片面积上提供有非常大数量的电路元件，特别是晶体管。晶体管有多种外观以及形式，例如平面晶体管，鳍式场效应晶体管(FinFET)晶体管，纳米线装置等。该晶体管通常是NMOS(NFET)或PMOS(PFET)，其中，该“N”以及“P”的指定是基于用以创制该装置的源/漏区域的掺杂剂的类型。所谓CMOS(互补金属氧化物半导体)技术或产品是指同时使用NMOS与PMOS晶体管装置制造的集成电路产品。无论该晶体管装置的物理配置如何，每一个晶体管装置包括形成于半导体基板中的横向隔开的漏极以及源极区域，位于该基板上方以及该源/漏区域之间的栅极电极结构，以及位于该栅极电极以及该基板之间的栅极绝缘层。当施加适当的电压至该栅极电极时，于该漏极以及源极区域之间形成导电性的沟道区域，及电流从该源极区域流向该漏极区域。

传统的场效应晶体管(FET)是一种平面型装置，其中，该装置的整体沟道区域为平行形成且略低于该半导体基板的该平面型上表面。为了提高平面型场效应晶体管的运行速度并增加平面型场效应晶体管于集成电路产品上的设置的密度，装置的设计者在过去的几十年中已大大降低了平面型场效应晶体管的物理尺寸。具体而言，平面型场效应晶体管的沟道长度已显着降低，这导致了切换速度的提高以及平面型场效应晶体管的运行电流及电压的降低。然而，降低平面型场效应晶体管的沟道长度也减小了该源极区域与漏极区域之间的距离。在某些情况下，这种源极以及漏极之间的间隔的减少使得它难以有效抑制该源极区域以及该沟道的电势受到该漏极区域的电势的不利影响。这有时被称为所谓的短沟道效应，其中，该场效应晶体管作为有源开关的特性会退化。

相比于平面型场效应晶体管，还有所谓的3D装置，例如，说明性为三维结构的(FinFET)装置。图1为说明性的现有技术的形成于一半导体基板102上方的FinFET半导体装置100的透视视图，其中该装置100的鳍片114是由该基板102的材料(例如硅)所制成。该装置100包括多个沟槽113，三个说明性鳍片114，一栅极结构116，侧壁间隔118以及栅极覆盖层120。位于该沟槽113中的绝缘材料117决定有助于电活动的该鳍片114的有源部分。该栅极结构116通常是由一层绝缘材料所组成(未个别予显示)，例如，高K绝缘材料层，以及一或多层作为该装置100的该栅极电极的导电材料层。该鳍片114具有三维配置：高度H，宽度W，以及轴长L。当该装置100处于操作状态时，该轴长L对应于该装置100的电流行驶的方向。该鳍片114中由该栅极结构116所覆盖的部分为该FinFET装置100的沟道区域。位于该间隔118的外侧的该鳍片的该部分114将成为该装置100的源/漏极区域的部分。