[发明专利]鳍式场效应晶体管的钝化和晶面形成

说明书

本发明提供了一种鳍式场效应晶体管（FinFET）及其形成方法。FinFET具有鳍部，鳍部具有在衬底上外延生长的一个或多个半导体层。在鳍部上方形成第一钝化层，并且在鳍部之间形成隔离区。对鳍部的上部进行重塑，并且在重塑后的部分上方形成第二钝化层。此后，可以在鳍部上方形成栅结构，并且可以形成源极/漏极区。

技术领域

本发明总体涉及半导体，更具体地，涉及鳍式场效应晶体管。

背景技术

随着半导体工业已经发展到纳米技术工艺节点，在追求更高的器件密度、更高的性能和更低的成本的同时，来自制造和设计问题两方的挑战已促成三维设计的开发，诸如，鳍式场效应晶体管（FinFET）。例如，利用通过蚀刻掉衬底中的部分硅层形成从衬底延伸的垂直薄“鳍”（或鳍结构），来制造标准的FinFET。在该垂直鳍部中形成FinFET的沟道。在鳍部上方（例如，环绕）提供栅极。位于沟道两侧的栅极能够从两侧对沟道进行栅极控制。另外，在FinFET的源极/漏极（S/D）部分中的利用选择性生长的硅锗（SiGe）的应变材料可用于增强载流子迁移率。

然而，在制造互补金属氧化物半导体（CMOS）中存在实施这些特征和工艺的挑战。例如，鳍部和浅沟槽隔离（STI）氧化物之间的界面陷阱导致FinFET的高泄漏电流，由此劣化了器件性能。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种鳍式场效应晶体管（FinFET），包括：衬底；鳍结构，从衬底凸出，鳍结构包括一个或多个半导体层，每个半导体层的晶格常数都不同于邻接的下层相应的晶格常数；隔离区，与鳍结构的相对侧壁邻近，鳍结构具有在隔离区之上延伸的上部，上部具有倾斜侧壁；第一钝化层，介于鳍结构和隔离区之间；第二钝化层，位于鳍结构的上部的上方；以及栅极结构，覆盖鳍结构的上部。

优选地，该鳍结构包括：位于衬底上方的第一硅锗层。

优选地，该鳍结构包括：位于第一硅锗层上方的锗层。

优选地，隔离区延伸至第一硅锗层和锗层之间的界面。

优选地，该鳍结构包括：位于第一硅锗层上方的第二硅锗层，第一硅锗层的晶格常数与第二硅锗层的晶格常数不同。

优选地，隔离区延伸至第一硅锗层和第二硅锗层之间的界面。

优选地，第一钝化层包括氮氧化物。

优选地，第二钝化层包括氮氧化物。

优选地，一个或多个半导体层包括第一半导体层，并且第二钝化层在第一半导体层的侧壁和上表面上方延伸。

优选地，第一半导体层是硅锗层，而第二钝化层是硅锗氮氧化物层。

根据本发明的另一方面，提供了一种形成鳍式场效应晶体管（FinFET）的方法，该方法包括：提供衬底；形成从衬底延伸的一个或多个鳍部，一个或多个鳍部中的每一个鳍部都具有覆盖衬底的一个或多个半导体层，一个或多个半导体层中的每一层的晶格常数都不同于下方的层的晶格常数；在一个或多个鳍部上方形成第一钝化层；沿着一个或多个鳍部的相对侧壁形成隔离区，一个或多个鳍部在隔离区的最顶面之上延伸；重塑一个或多个鳍部的暴露部分；以及在一个或多个鳍部的经过重塑的暴露部分上方形成第二钝化层。

优选地，形成一个或多个鳍部包括：在衬底上形成一个或多个半导体材料层，一个或多个半导体材料层中的每一层都具有与邻接层不同的晶格常数；以及蚀刻一个或多个半导体材料层，由此形成一个或多个鳍部。

优选地，蚀刻包括：蚀刻部分衬底。

优选地，一个或多个半导体层包括第一半导体层和第二半导体层，隔离区延伸至第一半导体层和第二半导体层之间的界面。

优选地，一个或多个半导体层包括单个半导体层，第二钝化层在单个半导体层的侧壁和顶面上方延伸。