[发明专利]具有硅锗鳍片的半导体结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体结构，尤其涉及具有硅锗鳍片的半导体结构及其制造方法。

背景技术

半导体制造可开始于在硅衬底上设置许多半导体结构，例如电容器、晶体管以及/或者埋置互连。在一些情况下，可能想要为那些半导体结构设置硅锗沟道，以增加装置的迁移率及性能。为实现此目的，可在硅衬底上生长硅锗层。形成硅锗沟道的一个挑战包括在该硅衬底上生长包括低量锗(约5％至约40％锗)的松驰硅锗层。

通常，在该硅衬底上生长极厚的(数微米)、应变松驰的硅锗缓冲层。当该硅锗层生长时，它保持该硅衬底的晶格。为获得松弛的硅锗层，生长该硅锗层直至其所达到的厚度引起足够的应变，从而形成缺陷或裂纹。此制程依赖于缓慢的锗梯度来松弛该膜。此制程不仅耗时而且昂贵。

发明内容

本发明的第一方面包括一种制造半导体结构的方法。该方法可包括：在衬底上方形成硅锗超晶格；在该硅锗超晶格内形成一组鳍片；在该组鳍片中的各鳍片之间形成介电质；在该组鳍片的第一部分及其之间的该介电质上方形成应变硅层；以及在该组鳍片的第二部分及其之间的该介电质上方形成应变硅锗层。

本发明的第二方面包括一种制造半导体结构的方法。该方法可包括：在衬底上形成第一应变硅锗层；注入第一种类(first species)至该第一应变硅锗层与该衬底的界面的深度；在该第一应变硅锗层中形成一组鳍片；在该组鳍片中的各鳍片之间形成介电质；退火该组鳍片；移除各鳍片的一部分；在该组鳍片的第一部分及其之间的该介电质上方形成应变硅层；以及在该组鳍片的第二部分及其之间的该介电质上方形成第二应变硅锗层。

本发明的第三方面包括一种半导体结构，该半导体结构包括：位于衬底上的一组鳍片，该组鳍片包括硅锗层；以及位于该组鳍片中的各鳍片之间的介电质；其中，n型场效应晶体管(nFET)区域中的各鳍片还包括位于该nFET区域中的各鳍片的该硅锗层上方的应变硅层；其中，p型场效应晶体管(pFET)区域中的各鳍片还包括位于该pFET区域中的各鳍片的该硅锗层上方的应变硅锗层。

附图说明

将通过参照下面的附图来详细说明本发明的实施例，该些附图中类似的附图标记表示类似的元件，以及其中：

图1至7显示经历如本文中所述的一种方法的方面的半导体结构。

图8至14显示经历替代如关于图2至7所述的方法的一种方法的方面的半导体结构。

图15至21显示经历如本文中所述的另一种方法的方面的半导体结构。

图22至26显示经历如本文中所述的另一种方法的方面的半导体结构。

具体实施方式

本发明的方面涉及半导体结构，尤其涉及具有硅锗鳍片的半导体结构及其制造方法。具体地说，本文中所述的半导体结构是薄的应变松弛缓冲层，其与用以获得应变松弛缓冲层的传统方法相比可较快地获得且花费较少。

请参照图1至7，现在将说明依据本发明的方面的一种形成半导体结构100(图7)的方法。该方法开始于形成结构90，该结构包括位于衬底102上方的硅锗超晶格110。应当理解，当作为层、区域或衬底的一个元件被称为位于另一个元件“上方”时，它可直接位于该另一个元件上或者可存在中间元件。还应当理解，当一个元件被称为与另一个元件“连接”或“耦接”时，它可直接与该另一个元件连接或耦接，或者可存在中间元件。衬底102可包括但不限于硅、锗、硅锗、碳化硅，以及基本由具有由式Al_X1Ga_X2In_X3As_Y1P_Y2N_Y3Sb_Y4定义的组成的一种或多种III-V族化合物半导体组成的物质，其中，X1、X2、X3、Y1、Y2、Y3及Y4表示相对比例，分别大于或等于0且X1+X2+X3+Y1+Y2+Y3+Y4＝1(1是总的相对摩尔(mole)量)。其它合适的衬底包括具有组成Zn_A1Cd_A2Se_B1Te_B2的II-VI族化合物半导体，其中，A1、A2、B1及B2是相对比例，分别大于或等于零，且A1+A2+B1+B2＝1(1是总的摩尔量)。结构90可包括n型场效应晶体管(n-type field effect transistor；nFET)区域106以及p型场效应晶体管(p-type field effect transistor；pFET)区域108。