[发明专利]用于具有掩埋SiGe氧化物的FinFET器件的结构和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于具有掩埋SiGe氧化物的FinFET器件的结构和方法。

背景技术

半导体集成电路(IC)工业已经经历了指数式增长。IC材料和设计中的技术进步已经产生了数代IC，其中每代IC都具有比上一代IC更小和更复杂的电路。在IC发展过程中，功能密度(即，每一芯片面积上互连器件的数量)通常已经增加而几何尺寸(即，使用制造工艺可以制造的最小元件(或线))却已减小。这种按比例缩小工艺通常通过提高生产效率和降低相关成本而带来益处。

这种按比例缩小工艺也增加了加工和制造IC的复杂度，并且为了实现这些进步，需要IC加工和制造中的类似发展。例如，已经引入诸如鳍式场效应晶体管(FinFET)的三维晶体管以代替平面晶体管。此外，诸如硅锗的外延生长也被引入晶体管。虽然现有的FinFET器件和制造FinFET器件的方法通常已足够满足它们的预期目的，但是它们并非在所有方面都尽如人意。例如，发现了由于锗迁移引起的晶体管泄漏。需要用于FinFET器件的结构和方法以解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种半导体结构，包括：第一半导体材料的衬底，具有第一晶格常数；鳍部件，形成在所述衬底上，其中，所述鳍部件包括：所述第一半导体材料的第一部分，设置在所述衬底上方；第二半导体材料层的第二部分，设置在所述第一部分上方，其中，所述第二半导体材料具有与所述第一晶格常数不同的第二晶格常数；和所述第一半导体材料的第三部分，设置在所述第二部分上方；隔离部件，形成在所述衬底上并且设置在所述鳍部件的两侧上，其中，所述第二部分的顶面位于所述隔离部件的顶面之上并且所述第二部分包括凹进的侧壁；半导体氧化物部件，包括所述第二半导体材料，设置在所述第二部分的凹进的侧壁上，限定位于半导体氧化物部件上面并且位于所述鳍部件的第三部分下面的凹陷的空隙；以及栅极堆叠件，设置在所述鳍部件和所述隔离部件上，其中，所述栅极堆叠件包括延伸进入所述凹陷的空隙并且填充在所述凹陷的空隙中的栅极介电层，从而在所述凹陷的空隙中形成侧面电介质顶端。

在上述半导体结构中，所述半导体氧化物部件包括第一介电材料；以及所述侧面电介质顶端包括与所述第一介电材料不同的第二介电材料。

在上述半导体结构中，所述半导体氧化物部件包括氧化硅锗和氧化锗中的至少一种；以及所述侧面电介质顶端包括高k介电材料。

在上述半导体结构中，所述高k介电材料选自由HfSiO、LaO、AlO、ZrO、TiO、Ta₂O₅、Y₂O₃、SrTiO₃(STO)、BaTiO₃(BTO)、BaZrO、HfZrO、HfLaO、HfSiO、LaSiO、AlSiO、HfTaO、HfTiO、(Ba,Sr)TiO₃(BST)、Al₂O₃、Si₃N₄和氮氧化物(SiON)组成的组。

在上述半导体结构中，所述鳍部件的第三部分位于所述隔离部件的顶面之上；以及所述侧面电介质顶端从所述隔离部件的顶面至所述第三部分的底面跨越垂直尺寸H。

在上述半导体结构中，所述侧面电介质顶端跨越水平尺寸W；所述水平尺寸W介于从约1nm至约4nm之间；以及所述垂直尺寸H介于从约3nm至约6nm之间。

在上述半导体结构中，还包括：形成在所述鳍部件上的源极和漏极，其中，所述源极和漏极彼此跨越在第一方向上并且直接位于所述栅极堆叠件下方的沟道区插入在所述源极和漏极之间。

在上述半导体结构中，所述源极、所述漏极和所述栅极堆叠件配置为n型场效应晶体管。

在上述半导体结构中，所述第一半导体材料包括硅而所述第二半导体材料包括硅锗。

在上述半导体结构中，所述栅极堆叠件还包括设置在所述栅极介电层上的栅电极，并且所述栅电极包括金属。