使用牺牲性鳍来制作半导体器件的方法技术

本发明专利技术提供了一种使用牺牲性鳍来制作半导体器件的方法，包括在半导体层上方形成牺牲性层。选择性地去除牺牲性层的部分以限定在半导体层的第一区域之上的第一组间隔开的牺牲性鳍和在半导体层的第二区域之上的第二组间隔开的牺牲性鳍。在第一与第二区域之间在半导体层中形成隔离沟槽。用电介质材料填充隔离沟槽和在第一和第二组间隔开的牺牲性鳍中的相邻牺牲性鳍之间的空间。去除第一和第二组牺牲性鳍以限定相应的第一和第二组鳍开口。填充第一组鳍开口以限定用于第一传导类型晶体管的第一组半导体鳍，并且填充第二组鳍开口以限定用于第二传导类型晶体管的第二组半导体鳍。

【技术实现步骤摘要】
使用牺牲性鳍来制作半导体器件的方法
本专利技术涉及一种制作电子器件的方法，并且更具体地涉及一种制作半导体器件的方法。
技术介绍
半导体器件技术继续演进，从而提供更高芯片密度和操作频率。鳍式场效应晶体管(FinFET)是当前用来帮助提供希望的器件尺度而维持适当功率消耗预算的一类晶体管技术。鳍式场效应晶体管是用材料的鳍形成的晶体管。鳍是从半导体层的顶表面突出的相对窄的宽度和相对高的高度的结构。有意地保持鳍宽度为小以限制短沟道效应。在常规FinFET中，栅极导体定位于半导体层的顶表面上和鳍的一部分之上。栅极导体与半导体层的顶部平行伸展并且与鳍长度垂直，从而使得栅极导体与鳍的一部分相交。绝缘体(例如栅极氧化物)分离栅极导体与鳍。另外，鳍的定位于栅极导体以下的区域限定半导体沟道区域。FinFET结构可以包括多个鳍，在该情况下，栅极导体将卷包以及填充在这些鳍之间的空间。半导体器件可以包括不同传导类型的鳍式晶体管，比如NFET和PFET。第2012／0138886号美国公开专利申请公开了包括硅-锗与硅的组合的鳍的外延堆叠。在已经形成鳍之后(比如在浅沟槽隔离(STI)工艺期间)在半导体层中形成沟槽。作为STI工艺的一部分，通常执行高温退火工艺以使在沟槽内形成的电介质材料致密，以便具有更好的电介质性质。然而与退火工艺关联的热预算(thermalbudget)通常在800-1100℃的温度范围内持续约30分钟。遗憾的是，这一热预算可能使鳍向半导体层中扩散，例如尤其在鳍包括硅-锗时。
技术实现思路
一种制作半导体器件的方法包括在半导体层上方形成牺牲性层，其中半导体层包括用于第一传导类型晶体管的第一区域和用于第二传导类型晶体管的与第一区域横向相邻的第二区域。可以选择性地去除牺牲性层的部分以限定在第一区域之上的第一组间隔开的牺牲性鳍和在第二区域之上的第二组间隔开的牺牲性鳍。可以在第一与第二区域之间在半导体层中形成隔离沟槽。可以用电介质材料填充隔离沟槽和在第一和第二组间隔开的牺牲性鳍中的相邻牺牲性鳍之间的空间。可以去除第一和第二组牺牲性鳍以限定相应的第一和第二组鳍开口。可以填充第一组鳍开口以限定用于第一传导类型晶体管的第一组半导体鳍，并且可以填充第二组鳍开口以限定用于第二传导类型晶体管的第二组半导体鳍。第一和第二组牺牲性鳍在形成隔离沟槽之时有利地用作用于第一和第二组半导体鳍的占位体(placeholder)。牺牲性鳍可以例如包括对高温很稳定的多晶硅。因而，牺牲性鳍在暴露于与形成隔离沟槽关联的高温退火工艺时未向下层半导体层中扩散。在形成隔离沟槽之后，有利地用第一和第二组半导体鳍替换第一和第二组牺牲性鳍。填充第一组鳍开口可以包括外延生长硅-锗底部区域和在硅-锗底部区域之上的硅顶部区域。相似地，填充第二组鳍开口可以包括外延生长硅底部区域和在硅底部区域之上的硅-锗区域。具体而言，由于硅-锗未暴露于与形成隔离沟槽关联的高温退火工艺，所以硅-锗不会向下层半导体层中扩散。因而，用电介质材料填充隔离沟槽和在第一和第二组间隔开的鳍开口中的相邻鳍开口之间的空间具有比与用于填充第一和第二组鳍开口的热预算更高的热预算。更具体而言，去除第一和第二组牺牲性鳍并且填充第一和第二组鳍开口可以包括掩蔽第二组牺牲性鳍而去除第一组牺牲性鳍并且填充第一组鳍开口，并且可以包括掩蔽第一组牺牲性鳍而去除第二组牺牲性鳍并且填充第二组鳍开口。该方法还可以包括在半导体层与牺牲性层之间形成电介质层。该方法还可以包括在去除第一和第二组牺牲性鳍时选择性地去除电介质层的与第一和第二组牺牲性鳍对准的下层部分，以由此暴露第一和第二区域的相应的下层表面。半导体层可以包括硅，牺牲性层可以包括多晶硅，并且电介质材料可以包括氧化物。附图说明图1是图示根据当前实施例的用于制作半导体器件的方法的流程图。图2是根据当前实施例的在半导体层上方的牺牲性层的示意截面图。图3是图2中所示的牺牲性层的示意截面图，其中选择性地去除牺牲性层的部分以限定第一组间隔开的牺牲性鳍和第二组间隔开的牺牲性鳍。图4是图3中所示的第一和第二组间隔开的牺牲性鳍的示意截面图，其中在半导体层中在它们之间形成隔离沟槽。图5是用电介质材料填充的在图4中所示的第一和第二组间隔开的牺牲性鳍中的相邻牺牲性鳍之间的空间以及隔离沟槽的示意截面图。图6是如图5中所示的第二组间隔开的牺牲性鳍的示意截面图，其中在这些牺牲性鳍之上有保护掩模并且去除第一组牺牲性鳍以限定第一组鳍开口。图7是图6中所示的第一组鳍开口的示意截面图，其中填充这些鳍开口以限定第一组半导体鳍。图8是如图7中所示的第一组半导体鳍的示意截面图，其中在这些半导体鳍之上有保护掩模并且去除第二组牺牲性鳍以限定第二组鳍开口。图9是被填充以限定第二组半导体鳍的图8中所示的第二组鳍开口的示意截面图。图10是具有被暴露的上部分的图9中所示的第一和第二组半导体鳍的示意截面图。图11是具有在其暴露的上部分上的栅极的图10中所示的第一和第二组半导体鳍的示意截面图，。具体实施方式现在将参照附图在下文中更完全描述当前实施例，在附图中示出优选实施例。然而实施例可以用许多不同形式来体现而不应解释为限于这里阐述的实施例。实际上，提供这些实施例，从而使得本公开内容将透彻和完整，并且将向本领域技术人员完全传达公开内容的范围。相似标号全篇指代相似要素。现在将参照图1中的流程图100和图2-11中所示的工艺流程来讨论制作半导体器件的方法。如以下将更具体讨论的那样，牺牲性层用来在用于鳍式场效应晶体管晶体管(FinFET)的半导体层上形成牺牲性鳍。在形成牺牲性鳍之后，然后在半导体层中形成隔离沟槽。在形成隔离沟槽之后，然后用半导体器件替换牺牲性鳍。由于与用来形成半导体鳍的热预算比较，使用更高热预算用来形成隔离沟槽，所以限定FinFET的沟道的半导体鳍未向下层半导体层中扩散。首先参照图1中的流程图100和图2中所示的工艺流程，该方法从开始(块102)包括在块104在半导体层20上方形成牺牲性层24。所示的工艺流程包括在半导体层20上形成电介质层22并且在半导体层上形成牺牲性层24。作为示例，半导体层20是硅，电介质材料22是二氧化硅或者氧化硅，并且牺牲性层24是多晶硅。半导体层20包括用于第一传导类型晶体管的第一区域26和用于第二传导类型晶体管的与第一区域横向相邻的第二区域28。第一区域26对应于用于NFET器件的NMOS半导体，而第二区域28对应于用于PFET器件的PMOS半导体。如以下将讨论的那样，可以在形成电介质层22之前或者备选地在工艺流程中稍后执行掺杂半导体层20。该方法还包括在块106选择性地去除牺牲性层24的部分以限定在第一区域26之上的第一组间隔开的牺牲性鳍30和在第二区域28之上的第二组间隔开的牺牲性鳍32。如图3中所示，通过选择性地去除牺牲性层24的部分来形成牺牲性鳍30、32。在半导体层20中在第一区域26之上形成第一组间隔开的牺牲性鳍30。在半导体层20中在第二区域28之上形成第二组间隔开的牺牲性鳍32。第一和第二组间隔开的牺牲性鳍30、32是暂时的并且在形成隔离沟槽40之后最终被半导体鳍替换。如图4中所示，在块108在第一与第二区域26、28之间在半导体层20中形成隔离沟槽40。每个隔离沟槽40也称为浅沟槽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制作半导体器件的方法，包括：在半导体层上方形成牺牲性层，所述半导体层包括用于第一传导类型晶体管的第一区域和用于第二传导类型晶体管的与所述第一区域横向相邻的第二区域；选择性地去除所述牺牲性层的部分以限定在所述第一区域之上的第一组间隔开的牺牲性鳍和在所述第二区域之上的第二组间隔开的牺牲性鳍；在所述第一区域与所述第二区域之间在所述半导体层中形成隔离沟槽；用电介质材料填充所述隔离沟槽和在所述第一组间隔开的牺牲性鳍和所述第二组间隔开的牺牲性鳍中的相邻牺牲性鳍之间的空间；去除所述第一组牺牲性鳍和所述第二组牺牲性鳍以限定相应的第一组鳍开口和第二组鳍开口；并且填充所述第一组鳍开口以限定用于所述第一传导类型晶体管的第一组半导体鳍，并且填充所述第二组鳍开口以限定用于所述第二传导类型晶体管的第二组半导体鳍。

【技术特征摘要】
2013.05.31 US 13/906,7581.一种制作半导体器件的方法，包括：在半导体层上方形成牺牲性层，所述半导体层包括用于第一传导类型晶体管的第一区域和用于第二传导类型晶体管的与所述第一区域横向相邻的第二区域；选择性地去除所述牺牲性层的部分以限定在所述第一区域之上的第一组间隔开的牺牲性鳍和在所述第二区域之上的第二组间隔开的牺牲性鳍；在所述第一区域与所述第二区域之间在所述半导体层中形成隔离沟槽；用电介质材料填充所述隔离沟槽和在所述第一组间隔开的牺牲性鳍和所述第二组间隔开的牺牲性鳍中的相邻牺牲性鳍之间的空间，并且执行高温退火工艺；去除所述第一组牺牲性鳍和所述第二组牺牲性鳍以限定相应的第一组鳍开口和第二组鳍开口；并且填充所述第一组鳍开口以限定用于所述第一传导类型晶体管的第一组半导体鳍，并且填充所述第二组鳍开口以限定用于所述第二传导类型晶体管的第二组半导体鳍。2.根据权利要求1所述的方法，其中用所述电介质材料填充所述隔离沟槽和在所述第一组间隔开的鳍开口和所述第二组间隔开的鳍开口中的相邻鳍开口之间的空间具有比与用于填充所述第一组鳍开口和所述第二组鳍开口的热预算更高的热预算。3.根据权利要求1所述的方法，其中去除所述第一组牺牲性鳍和所述第二组牺牲性鳍并且填充所述第一组鳍开口和所述第二组鳍开口包括：掩蔽所述第二组牺牲性鳍而去除所述第一组牺牲性鳍并且填充所述第一组鳍开口；并且掩蔽所述第一组半导体鳍而去除所述第二组牺牲性鳍并且填充所述第二组鳍开口。4.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述半导体层与所述牺牲性层之间形成电介质层。5.根据权利要求4所述的方法，还包括在去除所述第一组牺牲性鳍和所述第二组牺牲性鳍时选择性地去除所述电介质层的与所述第一组牺牲性鳍和所述第二组牺牲性鳍对准的下层部分，以由此暴露所述第一区域和所述第二区域的相应的下层表面。6.根据权利要求1所述的方法，其中填充所述第一组鳍开口包括外延生长硅-锗底部区域和在所述硅-锗底部区域之上的硅顶部区域；并且其中填充所述第二组鳍开口包括外延生长硅底部区域和在所述硅底部区域之上的硅-锗区域。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述半导体层包括硅；并且其中所述牺牲性层包括多晶硅。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述电介质材料包括氧化物。9.一种制作半导体器件的方法，包括：在半导体层上方形成牺牲性层，所述半导体层包括用于第一传导类型晶体管的第一区域和用于第二传导类型晶体管的与所述第一区域横向相邻的第二区域；选择性地去除所述牺牲性层的部分以限定在所述第一区域之上的第一组间隔开的牺牲性鳍和在所述第二区域之上的第二组间隔开的牺牲性鳍；在所述第一区域与所述第二区域之间在所述半导体层中形成隔离沟槽；用电介质材料填充所述隔离沟槽和在所述第一组间隔开的牺牲性鳍和所述第二组间隔开的牺牲性鳍中的相邻牺牲性鳍之间的空间，并且执行高温退火工艺；掩蔽所述第二组牺牲性鳍而去除所述第一组牺牲性鳍并且填充所述第一组鳍开口，以限定用于所述第一传导类型晶体管的第一组半导体鳍；并且掩蔽所述第一组半导体鳍而去除所述第二组牺牲性鳍并且填充所述第二组鳍开口，以限定用于所述第二传导类型晶体管的第二组半导体鳍。10.根据权利要求9所述的方法，其中用所述电介质材料填充所述隔离沟...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·劳贝特，P·卡尔，
申请(专利权)人：意法半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US