晶体管以及制造晶体管的方法技术

本发明专利技术涉及晶体管以及制造晶体管的方法。晶体管及其制造方法包括：在衬底上形成一个或多个半导体鳍；用保护层覆盖所述一个或多个半导体鳍的源极区和漏极区；在气体环境中对所述一个或多个半导体鳍的未覆盖的沟道部分进行退火以减小鳍宽度并且使所述一个或多个半导体鳍的拐角变圆；以及在减薄的鳍之上形成电介质层和栅极。

【技术实现步骤摘要】
晶体管以及制造晶体管的方法
本专利技术涉及晶体管制造，更具体地，涉及具有减薄的沟道鳍的晶体管的制造。
技术介绍
鳍(fin)宽度对鳍型场效应晶体管(FinFET)中的栅极长度有限制。随着栅极长度减小，短沟道电流泄漏增加。由于新技术能够形成日益减小的晶体管，这些短沟道效应在晶体管设计中变成了显著的挑战。形成具有较薄鳍的晶体管有助于增强栅极对晶体管沟道的控制，由此减轻电流泄漏。然而，均匀地减小鳍尺寸呈现出其自身的挑战。当鳍的宽度减小时，在鳍的外部聚集的电流增加。这增加了较薄的鳍的有效电阻，从而影响FinFET的驱动电流性能。这使得通过拥有较薄的鳍而为亚阈值泄漏控制提供的益处打折。用于减薄鳍的现有工艺包括氧化。然而，这种减薄工艺可能底切(undercut)位于沟道区周围的分隔物(spacer)，导致所得到的晶体管的物理故障或缺陷。因此，现有氧化工艺对于制造小尺寸器件是不适当的。
技术实现思路
一种制造晶体管的方法包括：在衬底上形成一个或多个半导体鳍；用保护层覆盖所述一个或多个半导体鳍的源极区和漏极区；在气体环境中对所述一个或多个半导体鳍的未覆盖的沟道部分进行退火以减小鳍宽度并且使所述一个或多个半导体鳍的拐角(corner)变圆；以及在减薄的鳍之上形成电介质层和栅极。一种制造晶体管的方法包括：在衬底上形成多个半导体鳍；通过外延生长使所述多个半导体鳍的相应源极区和漏极区合并；用保护层覆盖所述多个半导体鳍的源极区和漏极区；在高温低压氢环境中对所述多个半导体鳍的未被覆盖的沟道部分进行退火以减小鳍宽度；在减薄的鳍上形成高k电介质层；以及在所述高k电介质层上形成金属栅极结构。一种晶体管包括：形成在衬底上的一个或多个半导体鳍，其中所述一个或多个半导体鳍在沟道区中比在源极区和漏极区中薄，并且具有通过在气体环境中退火而形成的变圆的拐角；所述一个或多个半导体鳍的所述沟道区上的栅极电介质层，该栅极电介质层与所述一个或多个半导体鳍的轮廓共形(conform)；以及所述栅极电介质层上的栅极结构。从以下对其说明性实施例的详细描述中，这些和其它特征及优点将变得显而易见，所述详细描述要结合附图阅读。附图说明本公开将参考以下附图在优选实施例的以下描述中提供细节，在附图中：图1是根据本专利技术原理形成局部减薄沟道FinFET的步骤的横截面图；图2是根据本专利技术原理形成局部减薄沟道FinFET的步骤的自顶向下视图；图3是根据本专利技术原理形成局部减薄沟道FinFET的步骤的横截面图；图4是根据本专利技术原理形成局部减薄沟道FinFET的步骤的自顶向下视图；图5是根据本专利技术原理形成局部减薄沟道FinFET的步骤的横截面图；图6是根据本专利技术原理形成局部减薄沟道FinFET的方法的框图/流程图；图7是根据本专利技术原理在退火之前和之后鳍的横截面图；图8是根据本专利技术原理在退火之前和之后鳍的自顶向下视图；图9是根据本专利技术原理形成局部减薄沟道FinFET的步骤的横截面图；图10是根据本专利技术原理形成局部减薄沟道FinFET的步骤的横截面图；并且图11是根据本专利技术原理形成局部减薄沟道FinFET的步骤的横截面图。具体实施方式本专利技术原理提供了一种具有鳍的鳍型场效应晶体管(FinFET)，所述鳍具有被局限在沟道区的减小的宽度。如果Wfin<0.7Lgate，则晶体管中的短沟道效应可以得到控制，其中Wfin是鳍的宽度，并且Lgate是栅极长度。电流聚集是另一个担心，因为在源极区和漏极区的区域中减小鳍宽度可引起电流密度的不均匀分布，这可导致有效电阻增加并且器件寿命缩短。为了将鳍宽度保持为低并且允许栅极长度进一步减小，本专利技术原理应用了氢退火，该氢退火仅从鳍的沟道区去除材料，保持了源极/漏极区中鳍的宽度。这样，晶体管关断状态下的泄漏电流减小而不增加源极区和漏极区中鳍的外部电阻。鳍外延生长在源极区/漏极区中以使得它们接触。本专利技术原理提供的减薄与标准替代栅FinFET工艺流兼容，不需要另外的掩模组。应当理解，将就具有晶片的给定示例性构造来描述本专利技术；然而，其它构造、结构、衬底材料以及工艺特征和步骤可以在本专利技术的范围内变化。还应当理解，当诸如层、区域或衬底的要素被称为在另一要素“上”或“之上”时，它可以直接在该另一要素上，或者也可以存在中间要素。相反，当一个要素被称为“直接在”另一要素“上”或者“之上”时，不存在中间要素。还应当理解，当一个要素被称为“连接”或“耦合”到另一个要素时，它可以被直接连接或耦合到该另一要素，或者可以存在中间要素。相反，当一个要素被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一要素时，不存在中间要素。光伏器件的集成电路芯片设计可以以图形计算机程序语言生成，并储存在计算机存储介质(例如磁盘、磁带、实体硬盘驱动器、或例如存储存取网络中的虚拟硬盘驱动器)中。若设计者不制造芯片或用于制造芯片的光刻掩模，设计者可用物理装置(例如通过提供存储设计的存储介质的副本(copy))传送所产生的设计、或直接或间接地以电子方式(例如通过网络)传送至该实体。再将所储存的设计转换成适当的格式(例如GDSII)，用于光刻掩模的制造，光刻掩模典型地包括所关注的要在晶片上形成的芯片设计的多个副本。光刻掩模用于界定待蚀刻或待处理的晶片(和/或其上的层)的区域。本申请描述的方法可以用于制造集成电路芯片。所得到的集成电路芯片可以以原始晶片的形式(即，作为具有多个未封装的芯片的单个晶片)、作为裸管芯或者以封装的形式由制造商分配。在后一情况下，芯片安装在单个芯片封装体(例如塑料载体，具有固定到主板或更其它高级的载体上的引线)中或者安装在多芯片封装体(例如，具有表面互连或掩埋互连、或者具有表面互连和掩埋互连的陶瓷载体)中。在任一情况下，再将芯片与其他芯片、分立电路元件和/或其他信号处理器件集成，作为(a)中间产品，例如主板或(b)最终产品的一部分。所述最终产品可以是包括集成电路芯片的任何产品，范围从玩具和其它低端应用到具有显示器、键盘或其它输入装置以及中央处理器的高级计算机产品。在说明书中对本专利技术原理的“一个实施例”或“实施例”以及其其它变型的引用，意味着与该实施例相关地描述的特定特征、结构或特性等等被包含在本专利技术原理的至少一个实施例中。因此，在贯穿说明书在各处出现的短语“在一个实施例中”和“在实施例中”以及任何其它变型的出现未必都指同一实施例。应当理解，下文中“/”、“和/或”以及“……中的至少一者”(例如在“A/B”、“A和/或B”和“A和B中的至少一者”的情况下)中的任何一者的使用，旨在包含仅选择列出的第一个选项(A)、或者仅选择列出的第二个选项(B)或者选择这两个选项(A和B)。作为另一个例子，在“A、B和/或C”以及“A、B和C中的至少一者”的情况下，这种短语旨在包含：仅选择列出的第一个选项(A)、或者仅选择列出的第二个选项(B)、或者仅选择列出的第三个选项(C)、或者仅选择列出的第一个和第二个选项(A和B)、或者仅选择列出的第一个和第三个选项(A和C)、或者仅选择列出的第二个和第三个选项(B和C)、或者选择所有三个选项(A和B和C)。对于该领域和相关领域的普通技术人员而言容易显而易见的是，这可以扩展用于许多列出的项目。现在参考附图，在图中相似的数字表示相同或相似的要素，首先参考图1，示出了形成局部减本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造晶体管的方法，包括：在衬底上形成一个或多个半导体鳍；用保护层覆盖所述一个或多个半导体鳍的源极区和漏极区；在气体环境中对所述一个或多个半导体鳍的未覆盖的沟道部分进行退火以减小鳍宽度并且使所述一个或多个半导体鳍的拐角变圆；以及在减薄的鳍之上形成电介质层和栅极。

【技术特征摘要】
2013.06.04 US 13/909,6021.一种制造晶体管的方法，包括：在衬底上形成一个或多个半导体鳍；用保护层覆盖所述一个或多个半导体鳍的源极区和漏极区；在气体环境中对所述一个或多个半导体鳍的未覆盖的沟道部分进行退火以减小鳍宽度、产生在底部最宽且向着顶部逐渐变窄的鳍轮廓并且使所述一个或多个半导体鳍的拐角变圆；以及在减薄的鳍之上形成电介质层和栅极。2.根据权利要求1所述的方法，其中，退火包括在具有800摄氏度的温度和10乇的压力的高温低压氢环境中加热所述一个或多个半导体鳍。3.根据权利要求1所述的方法，还包括：通过外延生长多个鳍至少直到所述多个鳍彼此接触，在所述覆盖步骤之前使所述多个鳍的相应的源极区和漏极区合并。4.根据权利要求1所述的方法，其中，退火包括减小所述一个或多个半导体鳍的所述沟道部分的线边缘粗糙度以减小所述一个或多个半导体鳍的电阻。5.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述电介质层和栅极包括：与所述减薄的鳍的轮廓共形地在所述减薄的鳍上形成高k电介质层；以及在所述高k电介质层上形成金属栅极结构。6.根据权利要求1所述的方法，还包括：蚀刻所述衬底以底切所述一个或多个半导体鳍，在所述衬底与所述一个或多个半导体鳍之间留下间隙；以及蚀刻所述一个或多个半导体鳍以形成纳米线。7.根据权利要求6所述的方法，还包括：增加所述一个或多个半导体鳍的所述沟道部分与所述一个或多个半导体鳍的源极区及漏极区之间的分隔物的宽度。8.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述一个或多个半导体鳍包括：在所述一个或多个半导体鳍上形成氧化物盖层。9.一种制造晶体管的方法，包括：在衬底上形成多个半导体鳍；通过外延生长使所述多个半导体鳍的相应源极区和漏极区合并；用保护...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·S·巴斯克，省吾望月，山下典洪，叶俊呈，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，瑞萨电子公司，
类型：发明
国别省市：美国;US