[发明专利]FINFET元件的制造方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及半导体器件制造领域，更具体地涉及鳍型场效应晶体管(FinFET)或其部分的制造方法。

背景技术

双栅MOSFET为一个器件中包括两个栅的MOSFET。这些器件称为FinFET，因为他们的结构包括从衬底延伸的薄鳍。可以使用传统的MOSFET技术成功制造硅基FinFET。一般的FinFET在衬底上制造，具有在衬底之上的绝缘层，该绝缘层具有从衬底延伸的薄鳍，例如，刻蚀到衬底的硅层中。FET的沟道形成在该垂直鳍中。在鳍之上(或包裹鳍)具有栅。双栅的益处在于在沟道的两侧都具有栅，获得可以从两侧控制沟道的栅。FinFET的另外的益处包括减少了短沟道效应和更高的电流。其他的FinFET结构可以包括三个或更多的有效栅。

然而，锗FinFET(Ge-FinFET)的制造具有很多困难。Ge-FinFET器件包括形成在锗的至少部分中的鳍(与硅鳍对比)。一般的Ge-FinFET制造包括在绝缘体上锗(GOI)衬底上构图锗层以形成窄Ge-fin。然而，GOI衬底在工业加工中没有广泛使用。另外，GOI衬底可能具有晶体质量问题，尤其是在较大的晶片尺寸时，例如，300mm晶片。另外，为了适合产业制造加工，GOI刻蚀工艺需要广泛发展。相比较而言，硅基FinFET工艺已经得到了很好的发展。

因此，需要一种改进的Ge-FinFET器件和FinFET元件的制造方法。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种制造FinFET元件的方法。提供衬底，在衬底上形成多个鳍。在鳍上生长外延层。外延层包括锗。进行锗凝结工艺。锗凝结工艺将锗从外延层转移到鳍上以形成锗鳍(Ge-fin)。在一个实施例中，外延层为SiGe。在一个实施例中，锗凝结工艺消耗多个鳍和/或外延层中的硅以在鳍之上形成氧化硅层。在硅被消耗时，锗可以被转移到结构的中心，形成Ge鳍。

在另一个实施例中，提供了一种制造半导体器件的方法。提供衬底，在衬底上形成硅鳍。在一个实施例中，衬底为SOI衬底。在一个实施例中，衬底为体硅衬底。在硅鳍上形成层(如外延层)。该层包括锗。将硅鳍转换为锗鳍。鳍的转换包括进行氧化以消耗硅鳍的硅。消耗的硅形成氧化硅层。在一个实施例中，移除氧化硅层。可以继续进行用于转换硅鳍的氧化过程直到达到所需要的Ge鳍组分。在一个实施例中，提供了基本纯(如，仅有锗)的鳍。

在一个实施例中，提供了一种FinFET器件。FinFET包括衬底和设置于衬底上的鳍结构。鳍结构包括上部和下部。上部包括锗。在一个实施例中，上部包括使用Ge凝结工艺形成的Ge鳍。下部包括绝缘材料。在一个实施例中，下部为氧化硅。在一个实施例中，下部在湿法刻蚀中形成，该湿法刻蚀在用于形成鳍结构的上部的Ge凝结工艺之后进行。

附图说明

本发明的方面从以下的详细描述结合附图可以得到更好的理解。需要强调的是，根据行业内的标准实践，各种结构没有按比例绘制。实际上，各种结构的尺寸可以为了描述清楚而任意的增加或减小。

图1为制造Ge-FinFET元件的方法的一个实施例的流程图。

图2、4、6和8为对应图1所示的方法的一个或多个步骤的衬底的一个实施例剖面图。

图3、5、7和9为对应于图2、4、6和8的剖面图的衬底的一个实施例的透视图。

图10为Ge-FinFET元件的一个实施例的透视图。

图11、12、13和14为对应于图1所示的方法的一个或多个步骤的体硅衬底的一个实施例剖面图。

具体实施方式

本发明一般地涉及半导体器件，更具体地涉及FinFET元件和制造FinFET元件(例如，器件或器件的部分)的方法。然而，可以理解的是，本发明提供了具体的实施例作为例子以教导较广的发明构思，本领域技术人员能够容易地将本发明的教导应用于其他方法或设备。另外，可以理解的是，本发明中讨论的方法和设备包括一些传统的结构和/或工艺。因为这些结构和工艺是本领域所公知的，所以仅在一般级别的细节进行了讨论。另外，为了方便和示例的目的，在附图中重复使用参考符号，这样的重复不指示附图中的特征或步骤的任何必需的组合。另外，以下的描述中第一特征在第二特征之上或上面的结构可以包括第一和第二特征直接接触的实施例，也可以包括附加的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。在本发明中采用的术语FinFET器件，包括任何鳍基、多栅晶体管。FinFET元件可以包括FinFET器件(如晶体管)或其任何部分(如鳍)。另外，虽然此处描述为Ge-FinFET元件，但是本领域技术人员将认识到本发明可以应用于其他化学组分的FinFET。