[发明专利]小平面式鳍式场效应晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体地，涉及一种小平面式(faceted)鳍式场效应晶体管。

背景技术

为了达到集成电路的电路密度增加，因而减小这些集成电路中的诸如场效应晶体管的半导体器件的尺寸。然而，减小半导体器件的尺寸会导致半导体器件的沟道长度减小。减小沟道长度会导致半导体器件的源极区和漏极区相互之间更为接近，这会使得源极区和漏极区向沟道施加不适当的影响，更精确地为通常被称作短沟道效应的沟道内的过载。因此，受短沟道效应影响的半导体器件的栅极对沟道的控制能力减少，也即，在其它事情中抑制栅极控制半导体器件的开和/或关状态的能力。

发明内容

所提供的概述以简化的形式来介绍将在下面进一步详细描述的概念的选择。概述并不旨在确定所要求保护的主题的关键因素和必要特征，也不旨在用以限制所要求保护的主题的范围。

在此提供一个或多个半导体器件以及用于形成这种半导体器件的技术。诸如FinFET的半导体器件包括形成于半导体衬底上的鳍。栅极结构围绕鳍的至少一部分，例如鳍的上鳍部中的沟道。在沟道的第一侧且鳍的第一部分内形成源极区，并在沟道的第二侧且鳍的第二部分内形成漏极区。由于栅极结构围绕沟道形成并且位于多侧，因此相对于例如仅形成于沟道之上的栅极结构，该栅极结构对该沟道以及其中的载流子具有相对较大的控制能力。然而，如果上鳍部的形状具有相对尖锐的例如90度的转角，则该尖角附近的电场相比于该鳍的其他部分附近的电场相对较高，这样，由于在该鳍中产生了不均匀的能量场，因此导致降低了可靠性。

因此，如在此提供的，根据小平面结构来形成半导体器件的鳍。在一些实施例中，鳍包括一个或多个小平面表面，它们形成为相互相邻并成大于90的角度。例如，鳍包括第一小平面表面，其形成为与第二小平面表面相邻且相对于第二小平面表面成大于90度的角度。在一些实施例中，鳍包括与半导体衬底的表面大致平行形成的第一小平面表面。鳍包括与半导体衬底的表面大致垂直形成的第二小平面表面。鳍包括与第二小平面表面大致平行形成的第三小平面表面。鳍包括一个或多个另外的小平面表面例如与第一小平面表面和第二小平面表面大致相邻的第四小平面表面。

在形成半导体的一些实施例中，在半导体衬底上形成鳍，并将鳍设置于第一隔离结构和第二隔离结构之间。对鳍的上鳍部进行退火，例如通过氢退火工艺，以形成第一小平面表面和第二小平面表面。与第二小平面表面相邻并相对于第二小平面表面成大于90度的角度来形成第一小平面表面。在一些实施例中，上鳍部包括一个或多个另外的小平面表面。在退火的一些实施例中，上鳍部经受大约700C(摄氏度)至大约900C之间的温度，这降低了诸如硅(Si)上鳍部的上鳍部的表面压力，因此基于表面扩散(diffusion)来形成第一小平面表面和第二小平面表面。例如，表面压力降低至低于大约80托。在退火的一些实施例中，上鳍部经受大约400C至大约600C之间的温度，这降低了诸如锗(Ge)上鳍部的上鳍部的表面压力，以便基于表面扩散来形成第一小平面表面和第二小平面表面。例如，表面压力降低至低于大约80托。由于依据小平面结构来形成鳍，因此相比于正方或矩形结构，该鳍具有尖锐度相对低的转角。与在具有相对尖锐的转角的鳍内产生的电场相比，转角尖锐度的减小致使鳍内的电场更为均匀。这样，由于例如鳍内相对均匀的电场，因此提升了半导体器件的可靠性。

本发明的一方面提供了一种半导体器件，包括：

设置在第一隔离结构和第二隔离结构之间的鳍，所述第一隔离结构和所述第二隔离结构形成在半导体衬底上，所述鳍包括延伸至所述第一隔离结构和所述第二隔离结构之上的上鳍部，所述上鳍部包括第一小平面表面和第二小平面表面，所述第一小平面表面形成为与所述第二小平面表面相邻且相对于所述第二小平面表面成大于90度的角度。

在可选实施例中，所述半导体器件包括：围绕所述第一小平面表面和所述第二小平面表面形成的栅极结构。

在可选实施例中，所述鳍包括硅(Si)和锗(Ge)中的至少一种。

在可选实施例中，所述上鳍部包括一个或多个另外的小平面表面。

在可选实施例中，所述第一隔离结构和所述第二隔离结构中的至少一个包括浅沟槽隔离件(STI)。

在可选实施例中，所述半导体器件包括：设置于栅极结构与所述第一隔离结构和第二隔离结构中的至少一个之间的介电层。

在可选实施例中，所述第二小平面表面形成为与所述上鳍部的第三小平面表面相邻且相对于所述第三小平面表面成大于90度的角度。