鳍式场效应晶体管（FINFET）器件结构的鳍上的保护层制造技术

提供一种鳍式场效应晶体管(FinFET)器件结构及其形成方法。FinFET器件结构包括衬底和从衬底延伸的鳍结构。FinFET器件结构还包括形成在衬底上的隔离结构。鳍结构具有顶部和底部，并且底部嵌入隔离结构中。FinFET器件结构还包括形成在鳍结构的顶部上的保护层。界面位于保护层与鳍结构的顶部之间，并且界面具有在从大约0.1nm至大约2.0nm的范围内的粗糙度。本发明专利技术的实施例还涉及鳍式场效应晶体管(FINFET)器件结构的鳍上的保护层。

【技术实现步骤摘要】
鳍式场效应晶体管（FINFET）器件结构的鳍上的保护层相关申请的交叉引用本申请要求于2015年1月12日提交的名称为“PROTECTIONLAYERONFINOFFINFIELDEFFECTTRANSISTOR(FINFET)DEVICESTRUCTURE”的第62/102,414号的美国临时专利申请的优先权，其全部内容结合于此作为参考。
本专利技术的实施例涉及集成电路器件，更具体地，涉及鳍式场效应晶体管(FINFET)器件结构的鳍上的保护层。
技术介绍
半导体器件用于多种电子应用，诸如个人计算机、手机、数码相机和其他的电子设备。通常通过以下步骤来制造半导体器件：在半导体衬底上方相继沉积绝缘或介电层、导电层和半导体材料层；以及使用光刻来图案化该多个材料层，以在该多个材料层上形成电路组件和元件。通常在单个半导体晶圆上制造许多集成电路，通过在集成电路之间沿着划线锯切来分割晶圆上的单独的管芯。例如，通常以多芯片模块或以其他的封装类型将单独的管芯分别封装。随着半导体工业已经进入纳米技术工艺节点，以追求更高的器件密度、更高的性能和更低的成本，来自制造和设计问题的挑战导致了三维设计的发展，诸如鳍式场效应晶体管(FinFET)。FinFET被制造为具有从衬底延伸的薄的垂直“鳍(或鳍结构)”。FinFET的沟道形成在该垂直鳍中。在鳍上方提供栅极。FinFET的优点可以包括减小短沟道效应和较高的电流。尽管已有的FinFET器件和制造FinFET器件的方法通常已经能达到它们预期的目的，但是它们不是在所有方面都已完全令人满意。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种鳍式场效应晶体管(FinFET)器件结构，包括：衬底；鳍结构，从所述衬底延伸；隔离结构，形成在所述衬底上，其中，所述鳍结构具有顶部和底部，所述底部嵌入所述隔离结构中；以及保护层，形成在所述鳍结构的顶部上，其中，界面位于所述保护层与所述鳍结构的顶部之间，并且所述界面具有在从约0.1nm至约2.0nm的范围内的粗糙度。本专利技术的另一实施例提供了一种鳍式场效应晶体管(FinFET)器件结构，包括：衬底；鳍结构，形成在所述衬底上；栅极结构，形成在所述鳍结构的中间部分上，其中，所述栅极结构包括高k介电层和形成在所述高k介电层上的金属栅电极层；以及保护层，形成在所述鳍结构与所述高k介电层之间。本专利技术的又一实施例提供了一种用于形成鳍式场效应晶体管(FinFET)器件结构的方法，包括：提供衬底；在所述衬底上形成鳍结构；在所述衬底上形成隔离结构，其中，所述鳍结构具有顶部和底部，并且所述底部嵌入所述隔离结构中；在所述鳍结构的顶部上形成保护层，其中，界面位于所述保护层与所述鳍结构的顶部之间，并且所述界面具有在从约0.1nm至约2.0nm的范围内的粗糙度。附图说明当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本专利技术。应该注意，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增加或减少。图1A至图1Q示出了根据本专利技术的一些实施例的形成鳍式场效应晶体管(FinFET)器件结构的截面示图。图1G’示出了根据本专利技术的一些实施例的修改的图1G的截面示图。图2示出了根据一些实施例的图1I的区域A的放大的示图。图3A至图3F示出了根据本专利技术的一些实施例的形成鳍式场效应晶体管(FinFET)器件结构的截面示图。图4A至图4F示出了根据本专利技术的一些实施例的形成鳍式场效应晶体管(FinFET)器件结构的截面示图。图5A至图5C示出了根据本专利技术的一些实施例的鳍式场效应晶体管(FinFET)器件结构的截面示图。图6示出了根据本专利技术的一些实施例的形成在鳍结构上的保护层的截面示图。具体实施方式以下公开内容提供了许多不同实施例或实例，用于实现所提供主题的不同特征。以下将描述组件和布置的特定实例以简化本专利技术。当然，这些仅是实例并且不意欲限制本专利技术。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触而形成的实施例，也可以包括形成在第一部件和第二部件之间的附加部件使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。另外，本专利技术可以在多个实例中重复参考标号和/或字符。这种重复是为了简化和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。描述了一些实施例的变化。在通篇的多个示图和示出的实施例中，类似的参考数字用于表示类似的元件。应该理解，对于该方法的其他的实施例，可以在该方法之前、期间和之后提供附加的操作，并且可以替换或去除所描述的一些操作。提供用于形成鳍式场效应晶体管(FinFET)器件结构的实施例。图1A至图1O示出了根据本专利技术的一些实施例的形成鳍式场效应晶体管(FinFET)器件结构100的截面示图。FinFET器件结构100包括衬底102。衬底102可以由硅或其他的半导体材料制成。可选地或附加地，衬底102可以包括诸如锗的其他元素半导体材料。在一些实施例中，衬底102由化合物半导体制成，诸如碳化硅、砷化镓、砷化铟或磷化铟。在一些实施例中，衬底102由合金半导体制成，诸如硅锗、碳化硅锗、磷砷化镓或磷化镓铟。在一些实施例中，衬底102包括外延层。例如，衬底102具有覆盖块体半导体的外延层。然后，在衬底102上形成介电层104和硬掩模层106，并且在硬掩模层106上形成光刻胶层108。通过图案化工艺来图案化光刻胶层108。图案化工艺包括光刻工艺和蚀刻工艺。光刻工艺包括光刻胶涂布(如，旋涂)、软烘烤、掩模对准、曝光、曝光后烘烤、显影光刻胶、冲洗和干燥(例如，硬烘)。蚀刻工艺包括干蚀刻工艺或湿蚀刻工艺。介电层104是介于衬底102与硬掩模层106之间的缓冲层。另外，当去除硬掩模层106时，介电层104用作停止层。介电层104可以由氧化硅制成。硬掩模层106可以由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其他适用的材料制成。在一些其他实施例中，在介电层104上形成多个硬掩模层106。通过沉积工艺来形成介电层104和硬掩模层106，诸如化学汽相沉积(CVD)工艺、高密度等离子体化学汽相沉积(HDPCVD)工艺、旋涂工艺、溅射工艺或其他适用的工艺。如图1B所示，根据一些实施例，在图案化光刻胶层108之后，通过将图案化的光刻胶层108用作掩模来图案化介电层104和硬掩模层106。结果，获得图案化的介电层104和图案化的硬掩模层106。然后，去除图案化的光刻胶层108。然后，通过将图案化的介电层104和图案化的硬掩模层106用作掩模来对衬底102执行蚀刻工艺，以形成鳍结构110。蚀刻工艺可以是干蚀刻工艺或湿蚀刻工艺。在一些实施例中，通过干蚀刻工艺来蚀刻衬底102。干蚀刻工艺包括使用氟基蚀刻剂气体，诸如SF6、CxFy、NF3或它们的组合。蚀刻工艺可以是时间控制的工艺，并且蚀刻工艺持续到鳍结构110达到预定的高度。应该注意，可以根据实际应用来调节鳍结构110的数量，并且不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种鳍式场效应晶体管(FinFET)器件结构，包括：衬底；鳍结构，从所述衬底延伸；隔离结构，形成在所述衬底上，其中，所述鳍结构具有顶部和底部，所述底部嵌入所述隔离结构中；以及保护层，形成在所述鳍结构的顶部上，其中，界面位于所述保护层与所述鳍结构的顶部之间，并且所述界面具有在从约0.1nm至约2.0nm的范围内的粗糙度。

【技术特征摘要】
2015.01.12 US 62/102,414;2015.04.02 US 14/677,4051.一种鳍式场效应晶体管(FinFET)器件结构，包括：
衬底；
鳍结构，从所述衬底延伸；
隔离结构，形成在所述衬底上，其中，所述鳍结构具有顶部和底部，所述底部嵌入所述隔离结构中；以及
保护层，形成在所述鳍结构的顶部上，其中，界面位于所述保护层与所述鳍结构的顶部之间，并且所述界面具有在从0.1nm至2.0nm的范围内的粗糙度。


2.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管(FinFET)器件结构，其中，所述保护层由氧化硅、氮氧化硅、碳氧化硅(SiOC)或它们的组合制成。


3.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管(FinFET)器件结构，其中，所述保护层具有在从1埃至10埃的范围内的厚度。


4.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管(FinFET)器件结构，还包括：
栅极结构，形成在所述鳍结构的中间部分上，其中，所述保护层形成在所述鳍结构与所述栅极结构之间。


5.根据权利要求4所述的鳍式场效应晶体管(FinFET)器件结构，其中，所述鳍结构的中间部分是沟道区，并且所述沟道区由所述保护层包围。


6.根据权利要求4所述的鳍式场效应晶体管(FinFET)器件结构，还包括：
源极/漏极(S/D)结构，邻近所述栅极结构，其中，所述保护层形成在所述源极/漏极结构与所述鳍结构之间。


7.根据权利要求6所述的鳍式场效应晶体管(FinFET)器件结构，其中，所述源极/漏极结构包括硅锗(SiGe)、锗(Ge)、砷化铟(InAs)、砷化铟镓(InGaAs)、锑化铟(InSb)、砷化镓(GaAs)、锑化镓(GaSb)、磷化铟铝(InAlP)、磷化铟(InP)或它们的组合。


8.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管(FinFET)器件结构，还包括：
层间介电(ILD)结构，形成在所述隔离结构上，其中，部分所述保护层形成在所述层间介电结构与所述鳍结构之间。


9.一种鳍式场效应晶体管(FinFET)器件结构，包括：
衬底；
鳍结构，形成在所述衬底上；
栅极结构，形成在所述鳍结构的中间部分上，其中，所述栅极结构包括高k介电层和形成在所述高k介电层上的金属栅电极层；
保护层，形成在所述鳍结构与所述高k介电层之间，其中，界面位于所述保护层与所述鳍结构之间，并且所述界面具有在从0.1nm至2.0nm的范围内的粗糙度...

【专利技术属性】
技术研发人员：张简旭珂，郑志成，吴志楠，林俊泽，王廷君，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71