[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件及其制造方法。

背景技术

半导体器件用于各种电子应用，举例来说，诸如个人电脑、手机、数码相机和其他电子设备。通常是通过在半导体衬底上方按顺序沉积材料的绝缘或介电层、导电层和半导电层，然后使用光刻图案化各种材料层以在半导体衬底上形成电路部件和元件来制造半导体器件。

多栅极场效应晶体管(MuGFET)是半导体技术中的最新发展，其通常是将一个以上的栅极结合到单个器件中的金属氧化物半导体FET(MOSFET)。可以通过单个栅电极(其中多个栅极表面通过电学方法充当单个栅极)或者通过单独的栅电极来控制多个栅极。

MuGFET的一种类型被称为FinFET，其是具有远离集成电路的硅表面垂直升起的鳍状半导体沟道的晶体管结构。用于FinFET的最新设计是环绕栅极(GAA)FinFET，其具有在所有面围绕沟道区的栅极材料。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一方面，提供了一种制造半导体器件的方法，所述方法包括：部分地制造鳍式场效应晶体管(FinFET)，所述FinFET包括具有第一半导电材料和设置在所述第一半导电材料上方的第二半导电材料的半导体鳍；去除所述半导体鳍的第二半导电材料的顶部；暴露所述第一半导电材料的顶部；从所述第二半导电材料的下方去除所述第一半导电材料的顶部；氧化所述第一半导电材料和所述第二半导电材料，其中氧化所述第一半导电材料和所述第二半导电材料包括在所述第一半导电材料上形成具有第一厚度的第一氧化物和在所述第二半导电材料上形成具有第二厚度的第二氧化物，所述第一厚度大于所述第二厚度；从所述第二半导电材料去除所述第二氧化物；以及完成所述FinFET的制造。

在所述的方法中，去除所述第二氧化物还从所述第一半导电材料去除所述第一氧化物的第一部分而使所述第一氧化物的第二部分保留在所述第一半导电材料上。

在所述的方法中，氧化所述第一半导电材料和所述第二半导电材料包括原位蒸汽生成(ISSG)工艺。在所述的方法中，所述ISSG工艺包括在约300℃至800℃的温度、约5托至40托的压力、约5标准升/分钟(s.l.m.)至50s.l.m.的总气体流量、约2％至33％的H₂％以及约30秒至10分钟的处理时间下引入氧气。

在所述的方法中，氧化所述第一半导电材料和所述第二半导电材料包括湿炉工艺。在所述的方法中，所述湿炉工艺包括约300℃至800℃的温度、约200托至760托的压力、约5升(L)至20L的总H₂O流量以及约10分钟至200分钟的处理时间。

在所述的方法中，氧化所述第一半导电材料和所述第二半导电材料包括H₂/O₂等离子体工艺。在所述的方法中，所述H₂/O₂等离子体工艺包括在约300℃至800℃的温度、约0.1托至20托的压力、约10瓦特(W)至4000W的射频(RF)功率、约100标准立方厘米/分钟(s.c.c.m)至4000s.c.c.m的总气体流量(H₂+O₂)以及约20秒至20分钟的处理时间下实施的高温工艺。

根据本发明的另一方面，提供了一种制造半导体器件的方法，包括：部分地制造鳍式场效应晶体管(FinFET)，所述FinFET包括半导体鳍，所述半导体鳍包含设置在工件上方的第一半导电材料，所述第一半导电材料邻近隔离区，所述半导体鳍进一步包括设置在所述第一半导电材料上方的第二半导电材料；去除所述半导体鳍的第二半导电材料的顶部；使所述隔离区凹陷以暴露所述第一半导电材料的顶部的侧壁；从所述第二半导电材料的下方去除所述第一半导电材料的顶部；氧化所述第一半导电材料和所述第二半导电材料，其中氧化所述第一半导电材料和所述第二半导电材料在所述第一半导电材料上形成具有第一厚度的第一氧化物和在所述第二半导电材料上形成具有第二厚度的第二氧化物，所述第一厚度大于所述第二厚度；从所述第二半导电材料去除所述第二氧化物以及从所述第一半导电材料去除所述第一氧化物的一部分；在所述第二半导电材料上方并且围绕所述第二半导电材料形成栅极电介质；以及在所述栅极电介质上方并且围绕所述栅极电介质形成栅极。

在所述的方法中，所述第一半导电材料在第一氧化速率下氧化，所述第二半导电材料在第二氧化速率下氧化，并且所述第一氧化速率比所述第二氧化速率约大5倍以上。