[发明专利]用于制造不同高度的相邻硅鳍的方法

说明书

背景技术

在集成电路的制造中，用于多栅极晶体管中、也被称为硅“鳍”的半 导体主体通常形成有均匀的尺寸。为了产生更多的驱动电流，由于没有适 用的中等尺寸的鳍，所以鳍的数量必须增加。当前需要具有不同尺寸的硅 鳍。例如，对于逻辑和存储器晶体管的约束是不同的——逻辑晶体管要求 深的鳍以最大化ldsat/布图面积(layout area)，而存储器晶体管要求相对浅 的鳍。此外，为了传输晶体管以及在静态随机存取存储(SRAM)器件中的 拉降(pull-down)，需要晶体管宽度差。

一种用于制造具有不同尺寸的鳍的常规解决方法以制造均匀的硅鳍开 始。如图1A所示，将诸如浅沟槽隔离(STI)材料的绝缘材料104沉积在 衬底100上的均匀鳍102周围。然后，该常规工艺以不同的深度蚀刻STI 材料104，以暴露硅鳍102的不同高度，如图1B所示。因此，STI材料104 的高度在整个衬底100的表面上发生变化。

该现有技术方案的问题在于后来用来形成栅极电极的多晶硅将发生什 么。在沉积多晶硅层并且对其平坦化之后，必须对多晶硅进行构图以形成 栅极电极106。这要求向下蚀刻多晶硅至STI材料104的表面。由于STI 材料104的高度在整个衬底上发生变化，所以一些多晶硅栅极106的构图 到达其端点，而其他的仍在被蚀刻，如图1B所示。然后，在蚀刻多晶硅栅 极的剩余部分时，首先到达其端点的多晶硅栅极经历过蚀刻和凹口，对于 较短的鳍来说将导致更短的沟道效应。因此，需要改善的工艺来形成改变 高度的硅鳍。

附图说明

图1A和1B示出了形成不同高度的硅鳍的现有技术方法的问题。

图2是根据本发明的实施方式制造不同高度的硅鳍的方法。

图3A至3H示出了随着执行图2的方法所形成的结构。

具体实施方式

这里所述的是制造不同高度的硅鳍的系统和方法。在以下描述中，将 利用本领域技术人员为向其它本领域技术人员传达其工作内容而通常采用 的术语来描述示例性实施方式的各方面。然而，本领域的技术人员将会明 了，可以仅利用一些所述方面来实施本发明。出于解释的目的，对具体的 数量、材料和构造进行了阐述，以便提供对示例性实施方式透彻的理解。 然而，本领域的技术人员将会明了，可以在没有这些具体细节的情况下实 施本发明。在其它情况下，省略或简化了公知特征，以免使示例性实施方 式不清楚。

将以最有助于理解本发明的方式来依次把各个操作描述为多个分立的 操作，然而，不应将描述的顺序视为暗指这些操作必定与顺序有关。具体 而言，不必按照所呈现的顺序来执行这些操作。

本发明的实施方式提供了制造具有不同尺寸的相邻硅鳍，例如相对长 的硅鳍相邻于相对短的硅鳍的方法。这使得能够彼此相邻地形成具有不同 宽度的半导体主体的晶体管。这里所提供的实施方式能够形成这种硅鳍， 而不会发生常规的问题，例如随后的多晶硅栅极电极的过蚀刻或凹口 (notching)。

根据本发明的实施方式，图2是在相同衬底上制造相对短的硅鳍和相 对长的硅鳍的方法200，该方法没有如上所述的多晶硅恶化的问题。图3A 至3H示出了在执行图2的方法时所形成的结构。

方法200以提供半导体衬底开始(202)。在本发明的各实施方式中， 所述半导体衬底是可以利用体硅形成的晶体衬底或绝缘体上硅子结构。在 其他实施方式中，可以利用可以与硅或不与硅结合的替代材料形成所述半 导体衬底，所述替代材料包括但不限于锗、锑化铟、碲化铅、砷化铟、磷 化铟、砷化镓或锑化镓。尽管在这里描述了可以由其形成衬底的材料的一 些示例，但是可以用作在其上可以构建半导体器件的基础的任何材料都落 入本发明的精神和范围内。

在半导体衬底的表面上制造具有基本相同高度的两个或更多硅鳍 (204)。根据本发明的实施方式，一种用于制造硅鳍的工艺以在衬底上沉 积隔离层开始。所述隔离层可以利用诸如氮化物或氮氧化物的材料来形成， 且厚度可以落在大约10纳米(nm)和100nm之间。在本发明的实施方式 中，所述隔离层的厚度相对大于用于形成硅鳍的常规隔离层的厚度。如同 将在下面所述，隔离层的厚度对应于相对短的硅鳍和相对长的硅鳍之间的 高度差。