[发明专利]鳍式晶体管的形成方法

说明书

鳍式晶体管的形成方法包含在基底上形成鳍片，用氮基自由基覆盖鳍片的至少上部，其中氮基自由基沿着鳍片的上部的侧壁和在鳍片的上部的顶面上以各自不同的浓度分布，以及使用热氧化工艺在鳍片的上部形成氧化物层。

技术领域

本公开实施例涉及半导体装置制造技术，特别涉及鳍式晶体管的形成方法。

背景技术

集成电路通常包含大量的元件，特别是晶体管。其中一种类型的晶体管为金属氧化物半导体场效晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect-transistor，MOSFET)。金属氧化物半导体场效晶体管装置通常包含在半导体基底顶部上的栅极结构。对栅极结构的两侧进行掺杂，以形成源极和漏极区。在栅极底下于源极/漏极区之间形成沟道。根据施加于栅极的偏压(voltage bias)，可允许电流流过沟道或禁止电流流过沟道。

在一些情况中，沟道可形成为类似鳍状的结构(本文称为「鳍片(fin)」)。这样的鳍片突出超过基底的顶面，且垂直于形成在基底上的栅极结构。通常来说，在鳍片和栅极结构之间形成栅极介电层(例如氧化物层)，以允许栅极结构对流过沟道的电流提供最佳的控制。

使用各种热氧化、气相沉积(例如化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)、等离子体增强化学气相沉积(plasma-enhanced chemical deposition，PECVD)等等)和/或层沉积技术(例如原子层沉积(atomic layer deposition，ALD)、等离子体增强层沉积(plasma-enhanced layer deposition，PLD)等等)，以形成这样的氧化物层。在鳍(例如沟道)上形成具有顺应性的厚度的氧化物层基本上是所追求的目标。为了达成这样的目标，由于鳍的侧壁和顶面分别具有不同的晶体取向(crystal orientation)，热氧化技术可能会遇到一些问题。虽然气相和/或层沉积技术可能能够形成顺应性的氧化物层，但氧化物层可能会有差的绝缘品质。因此，基本上需要一或更多后退火工艺以处理氧化物层。然而，此后退火工艺可能会导致鳍沟道内的原子损失(例如硅损失)，因此而形成缺陷，这样会对鳍式晶体管的整体效能有不利的影响。因此，在鳍式晶体管中形成氧化物层的传统技术并没有完全地令人满意。

发明内容

根据一些实施例，鳍式晶体管的形成方法包含在基底上形成鳍片，用氮基自由基覆盖鳍片的至少上部，以及使用热氧化工艺在鳍片的上部形成氧化物层。

根据另一些实施例，鳍式晶体管的形成方法包含在基底上形成鳍片，露出鳍片的上部，其中鳍片的上部包含具有第一硅晶面的顶面和具有第二硅晶面的侧壁，第一和第二硅晶面具有各自不同的硅原子表面密度；用氮基自由基以各自不同的浓度覆盖鳍片的上部的顶面和侧壁，以及使用热氧化工艺在鳍片的上部上形成氧化物层。

根据又一些实施例，鳍式晶体管的形成方法包含在基底上形成鳍片，用氮基自由基覆盖鳍片的至少上部，使用原子层沉积工艺在鳍片的上部上形成氧化物层，以及对氧化物层执行后退火工艺。

附图说明

为了让本公开实施例的各个观点能更明显易懂，以下配合所附附图作详细说明。应该注意，根据产业的标准范例，各个部件(features)未必按比例绘制，且仅用于图示说明的目的。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增大或减小。

图1是根据一些实施例绘示半导体装置的形成方法的一实施例的流程图。

图2A、图3A、图4A、图5A、图6A、图7A、图8A、图9和图10是根据一些实施例绘示范例的半导体装置在各个制造阶段期间的透视图。

图2B、图3B、图4B、图5B、图6B、图7B和图8B是根据一些实施例绘示图2A、图3A、图4A、图5A、图6A、图7A和图8A的对应剖面图。