形成鳍片式场效应晶体管装置的方法制造方法及图纸

一种形成鳍片式场效应晶体管装置之方法，晶体管其方法包含：提供由第一半导体材料形成的基板，其中该基板包含多个隔离区域；将该基板的上部部分蚀刻除去以形成多个沟槽，其中每一沟槽位于两个邻近隔离区域之间；经由外延生长工艺使多个半导体鳍片在该基板的上的这些沟槽中过度生长，其中这些半导体鳍片的上部部分位于这些隔离区域的顶表面上方；将平坦化工艺应用于这些半导体鳍片，其中由于应用该平坦化工艺的该步骤的执行，这些半导体鳍片的顶表面与这些隔离区的顶表面相齐；以及将缺陷半导体鳍片移除以形成空沟槽。由于在半导体装置的顶表面上具有差排缺陷的机率较低，所以利用本发明专利技术的形成鳍片式场效应晶体管的方法可得到无缺陷FinFET装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种形成鳍片式场效应晶体管装置的方法。
技术介绍
由于各种电子组件(例如晶体管、二极管、电阻器、电容器等等)的积体密度不断改良，半导体工业已经历迅速的成长。在很大程度上，积体密度的此改良来自最小特征尺寸的反复减小，该改良允许将更多组件整合至给定区域中。然而，较小特征尺寸可导致较大漏电流。由于近来对于甚至更小的电子装置的需求增加，对减少半导体装置的漏电流的需要亦有所增加。作为用以进一步减少半导体装置中的漏电流的有效替代物，已出现鳍片式场效应晶体管(fin field effect transistor；FinFET)。在FinFET中，包括漏极、通道区域以及源极的主动区域自半导体基板的表面向上突出，FinFET位于该半导体基板上。根据横截面图，FinFET(如鳍片)的主动区域的形状为矩形。此外，FinFET的栅极结构围绕三个侧面包覆该主动区域，如同颠倒的U字型。因而，该栅极结构对通道的控制变得更加有力。现有平面晶体管的短通道漏效应已获减少。同样，当断开FinFET时，栅极结构可更好地控制通道以便减少漏电流。由于技术进一步发展，半导体工艺节点经按比例缩小以用于高密度集成电路。因而，经由使半导体工艺节点缩小(例如，使工艺节点朝小于20nm的节点缩小)，集成电路的形状因子已获改良。由于将半导体装置按比例缩小，所以需要自一代至下一代的新技术以维持电子组件的效能。例如，需要藉由高载子移动率材料形成的晶体管以用于高密度集成电路及高速集成电路，该高载子移动率材料诸如III-V材料、锗及/或类似物。锗及硅为周期表中的第IV族元素。与硅相比，锗具有更高的载子移动率及孔移动率。锗的更高的载子移动率及孔移动率可导致更好的装置电性质。例如，硅的晶格电子移动率为1417cm2/V-sec。相比之下，锗的晶格电子移动率为3900cm2/V-sec。锗的电子移动率为硅的电子移动率的约2.75倍。锗的此类更高的电子移动率导致更高的驱动电流及更小的栅极延迟。应注意，一些第III族-第V族材料可用以替换硅，因为第III族-第V族材料中的一些可比锗及硅具有高得多的移动率。与硅相比，锗具有各种优点。然而，硅晶圆在半导体工业中占主要地位，因为锗晶圆的成本非常高。基于晶体管以制造锗的一个广泛接受的方案为经由外延生长工艺使锗主动区域生长于硅基板上。使锗层生长于硅基板上普遍称为锗-硅异质外延生长。锗的晶格常数比硅的晶格常数大约4.2％。当锗层生长于硅基板上时，锗层遭压缩应变以符合硅基板的晶格间隔。锗层生长超过临界厚度后，该应变可藉由形成各种螺纹差排来消除。此类螺纹差排为可降低基于锗系晶体管的电性质的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的一实施态样提供一种形成鳍片式场效应晶体管装置的方法，其包含以下步骤：提供由一第一半导体材料形成的一基板，其中该基板包含多个隔离区域；将该基板的上部部分蚀刻除去以形成多个沟槽，其中每一沟槽位于两个邻近隔离区域之间；经由一外延生长工艺使多个半导体鳍片在该基板之上的这些沟槽中过度生长，其中这些半导体鳍片的上部部分位于这些隔离区域的顶表面上方；将一平坦化工艺应用于这些半导体鳍片，其中由于应用该平坦化工艺的该步骤的执行，这些半导体鳍片的顶表面与这些隔离区域的顶表面相齐；以及将一缺陷半导体鳍片移除以形成一空沟槽。本专利技术的另一实施态样提供一种形成鳍片式场效应晶体管装置的设备，其包含：位于一基板之上的一第一半导体鳍片、一第二半导体鳍片以及一第三半导体鳍片，其中：该第一半导体鳍片及该第二半导体藉由一第一隔离区域来分离；以及该第二半导体鳍片及该第三半导体藉由一第二隔离区域来分离，且其中该第一隔离区域的一宽度大于该第二隔离区域的一宽度。本专利技术的又一实施态样提供一种形成鳍片式场效应晶体管装置的方法，其包含以下步骤：使包括一第一隔离区域、一第二隔离区域以及一第三隔离区域的多个隔离区域形成于一基板中；将该基板的上部部分移除以形成包括一第一沟槽及一第二沟槽的多个沟槽，其中：该第一沟槽位于该第一隔离区域与该第二隔离区域之间；以及该第二沟槽位于该第二隔离区域与该第三隔离区域之间；经由一外延生长工艺使多个半导体鳍片生长，这些半导体鳍片包括该第一沟槽中的一第一半导体鳍片及该第二沟槽中的一第二半导体鳍片；将一缺陷半导体鳍片移除以形成一空沟槽；检查该多个半导体鳍片的顶表面以发现该空沟槽；以及使一新半导体鳍片生长于该空沟槽中。以下结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述，但不作为对本专利技术的限定。附图说明当结合附图阅读以下详细描述时将更好地理解本揭示内容的态样。注意，根据工业中的标准惯例，各种特征未按比例描绘。事实上，为了论述清楚，可任意增大或缩小各种特征的尺寸。图1例示根据本揭示内容的各种实施例的FinFET装置的透视图；图2例示根据本揭示内容的各种实施例的在基板中具有多个隔离区域的半导体装置；图3例示根据本揭示内容的各种实施例的图2所展示的半导体装置于基板之上部部分移除后的横截面图；图4例示根据本揭示内容的各种实施例的图3所展示的半导体装置于使多个半导体区域在沟槽中生长后的横截面图；图5例示根据本揭示内容的各种实施例的将过度生长部分移除后的图4所展示的半导体装置；图6例示根据本揭示内容的各种实施例的图5所展示的FinFET装置的透视图；图7例示根据本揭示内容的各种实施例的图5所展示的半导体装置于将蚀刻工艺应用于半导体装置后的横截面图；图8例示根据本揭示内容的各种实施例的图7所展示的半导体装置于将外延生长应用于半导体装置且随后应用CMP工艺后的横截面图；图9例示制造根据本揭示内容的各种实施例的无缺陷FinFET装置的流程图；图10例示根据本申请案的各种实施例的图7所展示的半导体装置于将介电质材料填入空沟槽中后的横截面图；图11例示制造根据本揭示内容的各种实施例的图10所展示的无缺陷FinFET装置的流程图；图12例示根据本申请案的各种实施例的图7所展示的半导体装置于将介电质材料填入空沟槽中后的横截面图；以及图13例示制造根据本揭示内容的各种实施例的图12所展示的无缺陷FinFET装置的流程图。其中，附图标记H 高度h 差排限制高度/高度W1 宽度W2 宽度W3 宽度W4 宽度W5 宽度100 FinFET装置102 基板112 第一鳍片114 第二鳍片116 第三鳍片118 第四鳍片120 第五鳍片122 隔离区域132 下部部分134 上部部分200 半导体装置212 隔离区域214 隔离区域216 隔离区域218 隔离区域220 隔离区域222 隔离区域302 沟槽304 沟槽306 沟槽308 沟槽310 沟槽402 半导体区域404 半导体区域406 半导体区域408 半导体区域410 半导体区域412 下部部分602 差排缺陷702 空沟槽902 步骤904 步骤906 步骤908 步骤910 步骤1000 半导体装置1002 隔离区域1102 步骤1104 步骤1106 步骤1108 步骤1110 步骤1200 半导体装置1202 隔离区域1302 步骤1304 步骤1306 步骤1308 步骤1310 步骤具体实施方式以下揭示内容提供用于实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成鳍片式场效应晶体管装置的方法，其特征在于，包含以下步骤：提供由一第一半导体材料形成的一基板，其中该基板包含多个隔离区域；将该基板的上部部分蚀刻除去以形成多个沟槽，其中每一沟槽位于两个邻近隔离区域之间；经由一外延生长工艺使多个半导体鳍片在该基板之上的这些沟槽中过度生长，其中这些半导体鳍片的上部部分位于这些隔离区域的顶表面上方；将一平坦化工艺应用于这些半导体鳍片，其中由于应用该平坦化工艺的该步骤的执行，这些半导体鳍片的顶表面与这些隔离区域的顶表面相齐；以及将一缺陷半导体鳍片移除以形成一空沟槽。

【技术特征摘要】
2015.03.31 US 14/674,5891.一种形成鳍片式场效应晶体管装置的方法，其特征在于，包含以下步骤：提供由一第一半导体材料形成的一基板，其中该基板包含多个隔离区域；将该基板的上部部分蚀刻除去以形成多个沟槽，其中每一沟槽位于两个邻近隔离区域之间；经由一外延生长工艺使多个半导体鳍片在该基板之上的这些沟槽中过度生长，其中这些半导体鳍片的上部部分位于这些隔离区域的顶表面上方；将一平坦化工艺应用于这些半导体鳍片，其中由于应用该平坦化工艺的该步骤的执行，这些半导体鳍片的顶表面与这些隔离区域的顶表面相齐；以及将一缺陷半导体鳍片移除以形成一空沟槽。2.根据权利要求1所述的形成鳍片式场效应晶体管装置的方法，其特征在于，进一步包含以下步骤：使一新半导体鳍片生长于该空沟槽中。3.根据权利要求1所述的形成鳍片式场效应晶体管装置的方法，其特征在于：这些隔离区域为浅沟槽隔离区域且由一第一介电质材料形成。4.根据权利要求3所述的形成鳍片式场效应晶体管装置的方法，其特征在于，进一步包含以下步骤：使该第一介电质材料沉积于该空沟槽中。5.根据权利要求1所述的形成鳍片式场效应晶体管装置的方法，其特征在于，进一步包含以下步骤：经由一选择性蚀刻工艺将该缺陷半导体鳍片移除。6.一种形成鳍片式场效应晶体管装置的设备，其特征在于，包含：位于一基板之上的一第一半导体鳍片、一第二半导体鳍片以及一第三半导体鳍片，其中：该第一半导体鳍片及该第二半导体藉由一第...

【专利技术属性】
技术研发人员：布莱戴恩杜瑞兹，马汀克里斯多福荷兰，
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