用于制造具有不同阈值电压的FinFET的系统和方法
【技术领域】
[0001]本公开中描述的技术总的来说涉及半导体器件，且更具体地，涉及半导体器件的制造。
【背景技术】
[0002]FinFET是场效应晶体管，其通常包括从衬底伸出的半导体材料的类似鳍的有源区。该鳍通常包括源极区和漏极区，鳍的区域由浅沟槽隔离(STI)分开。FinFET还包括位于源极区和漏极区之间的栅极区。栅极区通常在鳍的顶面和侧面上形成以围绕鳍。鳍内的沟道区通常在源极区和漏极区之间的栅极区下方延伸。与平面器件相比，FinFET通常具有更好的短沟道效应(SCE)以实现持续缩放，并且具有更大的沟道宽度以产生更高的驱动电流。
【发明内容】
[0003]为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种在衬底上制造半导体器件的方法，所述方法包括:在所述衬底上形成第一鳍结构；在所述衬底上形成第二鳍结构；在所述第一鳍结构和所述第二鳍结构上形成第一半导体材料；在所述第一鳍结构和所述第二鳍结构上的所述第一半导体材料上形成第二半导体材料；氧化所述第一鳍结构上的所述第一半导体材料以形成第一氧化物；去除所述第一鳍结构上的所述第二半导体材料；在所述第一鳍结构上形成第一介电材料和第一电极；以及在所述第二鳍结构上形成第二介电材料和第二电极。
[0004]根据本发明的一个实施例，氧化所述第一鳍结构上的所述第一半导体材料以形成所述第一氧化物包括:部分地氧化所述第一鳍结构上的所述第一半导体材料以形成所述第一氧化物。
[0005]根据本发明的一个实施例，该方法进一步包括:在去除所述第一鳍结构上的所述第二半导体材料之后，去除所述第一鳍结构上的部分所述第一半导体材料。
[0006]根据本发明的一个实施例，其中:所述第一鳍结构上的所述第一半导体材料包括凸形部分；以及所述第一介电材料和所述第一电极在剩余第一半导体材料的所述凸形部分上形成。
[0007]根据本发明的一个实施例，其中:所述第一鳍结构上的所述第一半导体材料包括侧面部分和中间部分；以及通过氧化所述第一鳍结构上的所述第一半导体材料的所述侧面部分形成所述第一氧化物。
[0008]根据本发明的一个实施例，该方法进一步包括:部分地氧化所述第二鳍结构上的所述第一半导体材料以形成第二氧化物。
[0009]根据本发明的一个实施例，氧化所述第一鳍结构上的所述第一半导体材料以形成所述第一氧化物包括:完全氧化所述第一鳍结构上的所述第一半导体材料以形成所述第一氧化物。
[0010]根据本发明的一个实施例，其中:所述第一鳍结构包括凹形部分；以及所述第一介电材料和所述第一电极在所述第一鳍结构的所述凹形部分上形成。
[0011]根据本发明的一个实施例，该方法进一步包括:完全氧化所述第二鳍结构上的所述第一半导体材料以形成第二氧化物。
[0012]根据本发明的一个实施例，所述第二介电材料和所述第二电极在所述第二鳍结构上的所述第二半导体材料上形成。
[0013]根据本发明的一个实施例，其中:所述第一鳍结构与具有第一阈值电压的第一器件相关；以及所述第二鳍结构与具有第二阈值电压的第二器件相关，所述第二阈值电压不同于所述第一阈值电压。
[0014]根据本发明的一个实施例，所述第一半导体材料包括以下至少其一:硅、锗、硅锗和II1-V材料。
[0015]根据本发明的一个实施例，所述第二半导体材料包括以下至少其一:硅、锗、硅锗和II1-V材料。
[0016]根据本发明的一个实施例，与所述第二半导体材料相关的第二氧化速率小于与所述第一半导体材料相关的第一氧化速率。
[0017]根据本发明的另一方面，提供了一种物品，包括:
[0018]第一器件，包括:衬底上的第一鳍结构、所述第一鳍结构上的第一半导体材料、所述第一半导体材料上的第一介电材料以及所述第一介电材料上的第一电极；以及
[0019]第二器件，包括:所述衬底上的第二鳍结构、所述第二鳍结构上的第二介电材料和所述第一半导体材料、所述第二介电材料和所述第一半导体材料上的第二半导体材料、所述第二半导体材料上的第三介电材料以及所述第三介电材料上的第二电极；
[0020]其中，所述第二介电材料对应于所述第一半导体材料的氧化物。
[0021]根据本发明的一个实施例，其中:所述第一半导体材料包括凸形部分；以及所述第一介电材料在所述第一半导体材料的所述凸形部分上形成。
[0022]根据本发明的一个实施例，所述第二介电材料围绕所述第一半导体材料。
[0023]根据本发明的又一方面，提供了一种物品，包括:
[0024]第一器件，包括:衬底上的第一鳍结构、所述第一鳍结构上的第一介电材料以及所述第一介电材料上的第一电极；
[0025]以及第二器件，包括:所述衬底上的第二鳍结构、所述第二鳍结构上的第二介电材料、所述第二介电材料上的第一半导体材料、所述第一半导体材料上的第三介电材料以及所述第三介电材料上的第二电极；
[0026]其中，所述第二介电材料对应于第二半导体材料的氧化物。
[0027]根据本发明的一个实施例，其中:所述第一鳍结构包括凹形部分；以及所述第一介电材料在所述第一鳍结构的所述凹形部分上形成。
[0028]根据本发明的一个实施例，其中:所述第一介电材料包括以下至少其一:氮化硅和高k材料；所述第一电极包括以下至少其一:铝、钛、钽、氮化钛、氮化钽以及钛铝；所述第三介电材料包括以下至少其一:氮化硅和高k材料；以及所述第二电极包括以下至少其一:铝、钛、钽、氮化钛、氮化钽、以及钛铝。
【附图说明】
[0029]当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本发明。应当强调的是，根据工业中的标准实践，各种部件没有按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以任意增加或减小。
[0030]图1示出了根据一些实施例在衬底上制造的多个器件的示意图。
[0031]图2至图13示出了根据一些实施例的用于制造多个器件的示例性处理流程的示意图。
[0032]图14示出了根据一些实施例的在衬底上制造的多个器件的另一示意图。
[0033]图15至图19示出了根据一些实施例的用于制造多个器件的另一示例性处理流程的示意图。
[0034]图20示出了根据一些实施例的用于在衬底上制造多个器件的示例性流程图。
【具体实施方式】
[0035]为了实施本发明的不同特征，以下描述提供了许多不同的实施例或实例。以下描述部件和布置的特定实例以简化本公开。当然这些仅仅是实例并不旨在限定。例如，本公开中一个部件形成在另一个部件上可以包括一个部件与另一个部件直接接触的实施例，并且也可包括额外的部件形成在第一部件和第二部件之间使得部件不直接接触的实施例。另夕卜，本公开可能在各个实施例中重复参考标号和/或字母。这种重复只是为了简明的目的且其本身并不指定各个实施例和/或所讨论的结构之间的关系。
[0036]而且，诸如“在…上”、“在…中”等的空间相对术语可以在此使用便于说明，以描述图中所示的一个元件或部件与另一个元件或部件的关系。除了图中所示的定向之外，空间相对术语旨在包括处于使用或操作中的器件的不同定向。该装置可以被另外定向(旋转90度或在其他定向)，在此使用的空间相对术语可以相应地被同样解释。
[0037]在单个集成电路(IC)芯片上可制造多个FinFET，用于不同目的。例如，一些FinFET用作执行特定功能的核心器件，而其他FinFET用作与外部电路通信的输入/输出(I/O)器件。这些FinFET通常需要不同阈值电压。然而，特定芯片上的鳍的数量通常受限，因此制造具有不同阈值电压的多个FinFET可能具有挑战性。另外，可能需要将其他问题考虑到这些FinFET的制造中。例如，核心器件通常需要非常薄的栅极介电层来实现用于良好电流控制的强电容效应，并可能因此经历向衬底的电流泄漏