[发明专利]在一个或多个埋置多晶层上方的鳍式场效应晶体管

说明书

本发明涉及在一个或多个埋置多晶层上方的鳍式场效应晶体管，其揭示具有改变的结晶性的结构以及与形成此类结构相关的方法。一种半导体层具有包含多晶半导体材料、缺陷及惰性气体种类的原子的第一区域。在该半导体层的该第一区域上方设置多个鳍片。为形成该结构，可以惰性气体离子注入该半导体层，以改性在第一区域以及在该第一区域与该半导体层的顶部表面之间的第二区域中的该半导体层的晶体结构。使用退火制程将该半导体层的该第一区域转换为多晶状态，并将该半导体层的该第二区域转换为单晶状态。自该半导体层的该第二区域以及该半导体层的该第二区域上方外延生长的另一个半导体层图案化该鳍片。

技术领域

本发明涉及半导体装置制造及集成电路，尤其涉及在半导体装置下方具有改变的结晶性的结构以及与形成此类结构相关的方法。

背景技术

与绝缘体上硅(silicon-on-insulator；SOI)衬底相比，块体硅衬底的成本较低。一般来说，SOI衬底包括由硅构成的薄装置层、操作衬底，以及将该装置层与该操作衬底物理隔开并电性隔离的薄埋置氧化物(buried oxide；BOX)层。利用SOI技术制造的装置与利用块体硅衬底构建的类似装置相比可呈现一定程度的性能提升。例如，SOI衬底的BOX层提供底部介电隔离，其可抑制亚沟道泄漏(sub-channel leakage)。由块体硅衬底提供的不良装置隔离可能会导致在射频(RF)操作模式下的装置之间的串扰(cross-talk)。

需要改进的结构来提供SOI衬底没有成本的优点，以及形成此类结构的方法。

发明内容

在本发明的一个实施例中，一种结构包括：半导体层，具有包含多晶半导体材料、多个缺陷、以及惰性气体种类的原子的区域。该结构还包括位于该半导体层的该区域上方的多个鳍片。

在本发明的一个实施例中，一种方法包括：以惰性气体种类的离子在深度范围注入第一半导体层，以改性在第一区域以及在该第一区域与该第一半导体层的顶部表面之间的第二区域中的该第一半导体层的半导体材料的晶体结构；以及用退火制程退火该第一半导体层，以将该第一半导体层的该第一区域内的该半导体材料转换为多晶状态，并将该第一半导体层的该第二区域内的该半导体材料转换为单晶状态。在退火该第一半导体层以后，在该第一半导体层的该第二区域上方外延生长第二半导体层；以及图案化该第二半导体层以及该第一半导体层的该第二区域，以形成多个鳍片。该第一区域包含多个缺陷以及该惰性气体种类的原子。

附图说明

包含于并构成本说明书的一部分的附图示例说明本发明的各种实施例，并与上面所作的有关本发明的概括说明以及下面所作的有关所述实施例的详细说明一起用以解释本发明的所述实施例。在所述附图中，类似的附图标记表示不同视图中的类似特征。

图1-7是依据本发明的实施例处于制程方法的连续制造阶段的结构的剖视图。

图8及图9是依据本发明的替代实施例的结构的剖视图。

具体实施方式

请参照图1并依据本发明的实施例，提供半导体层10，其由单晶半导体材料(例如单晶硅)组成。例如，半导体层10可为由单晶半导体材料组成的块体晶圆。在一个替代实施例中，半导体层10可为绝缘体上硅(SOI)晶圆的装置层。在半导体层10的顶部表面12上可形成介电层14。介电层14可由通过化学气相沉积沉积或通过热氧化生长的介电材料(例如二氧化硅)组成。

含有改性(modified)半导体材料的层或区域16、18通过离子注入形成于半导体层10中，并共同具有延伸于半导体层10内的给定深度范围的深度剖面。区域16可位于半导体层10的顶部表面12下方的给定深度的深度剖面内，且区域18可位于区域16与半导体层10的顶部表面12之间的深度剖面内。半导体层10可为未损伤，且在超出区域16的深度剖面的深度为单晶。在一个实施例中，可执行单次注入来提供区域16、18。