具有带有顶部阻挡层的自对准鳍的非平面半导体器件的制作方法_4

文档序号:9673168阅读:来源:国知局
例如,常规工艺可以包括具有接触特征的分开图案化的多晶硅(栅极)栅格的图案化。
[0047]将理解的是,不是所有上面描述的工艺的方面需要被实践以落入本发明的实施例的精神和范围内。例如,在一个实施例中,虚拟栅极不需要总是在制造在栅极堆叠的有源部分上方的栅极接触之前形成。上面描述的栅极堆叠可以实际上是如最初形成的永久栅极堆叠。而且,本文中描述的工艺可以用于制造一个或多个半导体器件。半导体器件可以是晶体管或类似的器件。例如,在实施例中,半导体器件是用于逻辑或存储器的金属氧化物半导体场效应晶体管(M0S)晶体管,或者是双极型晶体管。而且,在实施例中,半导体器件具有三维体系结构,诸如fin-FET器件、三栅极器件或者独立凹进的双栅极器件。一个或多个实施例对于在14纳米(14nm)或更小的技术节点处制造半导体器件可以是特别有用的。一个或多个实施例对于包含在片上系统(SoC)产品中的器件可以是特别有用的。
[〇〇48]总的来说,本发明的一个或多个实施例开发具有高F或Ar掺杂的硅的增强热氧化,并且用于以经济上有利的工艺解决方案获得制造fin-FET器件。在实施例中,这样的方法可以在用于改进的晶体管器件性能的CMOS制备工艺中实现。与常规的fin-FET形成的差异在最后的结构中可以是明显的,其中鳍的顶部阻挡电介质常规由氮化硅组成,而用于本文中的一个或多个实施例的鳍的顶部阻挡电介质由热氧化物诸如热氧化硅组成。将理解的是,虽然上面的描述主要聚焦在块型器件(例如,其中鳍物理地和电气地与下面的半导体衬底耦合)上,绝缘体上硅(SOI)型器件也被设想在本发明的实施例的精神和范围内。例如,在一个这样的实施例中,多个半导体鳍在诸如掩埋氧化物(Box)层的绝缘层上图案化。诸如氧化物层的电介质层在鳍上形成,并接着被平面化以暴露鳍的顶部部分。工艺诸如上面描述的那些工艺然后在鳍的暴露表面上执行。然后,去除电介质层,从而可能重新暴露Box层。[〇〇49]图4图示了根据本发明的一个实现的计算装置400。计算装置400收容板402。板402可以包括许多部件,包括但不限于处理器404和至少一个通信芯片406。处理器404物理地和电气地耦合到板402。在一些实现中,该至少一个通信芯片406也物理地和电气地耦合到板402。在另外的实现中,通信芯片406是处理器404的部分。
[0050]取决于其应用,计算装置400可以包括可以或可以不物理地和电气地耦合到板402的其它部件。这些其它部件包括但不限于易失性存储器(例如,DRAM)、非易失性存储器(例如,R0M)、闪速存储器、图形处理器、数字信号处理器、密码处理器、芯片组、天线、显示器、触摸屏显示器、触摸屏控制器、电池、音频编码译码器、视频编码译码器、功率放大器、全球定位系统(GPS)器件、罗盘、加速度计、陀螺仪、扬声器、摄像头和大容量存储设备(诸如硬盘驱动、光盘(⑶)、数字通用盘(DVD)等等)。
[〇〇51]通信芯片406使能用于数据往返计算装置400的传递的无线通信。术语“无线”及其衍生词可以用于描述电路、器件、系统、方法、技术、通信信道等,其可以通过经由非固态媒介的调制电磁辐射的使用而传送数据。该术语不暗示相关联的器件不包含任何导线,尽管在一些实施例中它们可能不包含。通信芯片406可以实现许多无线标准或协议中的任何无线标准或协议,包括但不限于 WiFi (IEEE802.11族)、WiMAX(IEEE802.16族)、IEEE802.20、长期演进(LTE )、Ev-DO、HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、EDGE、GSM、GPRS、CDMA、TDMA、DECT、蓝牙、其衍生物、以及被指定为3G、4G、5G及以后的任何其它无线协议。计算装置400可以包括多个通信芯片406。例如,第一通信芯片406可以专用于诸如Wi-Fi和蓝牙的较短范围的无线通信,并且第二通信芯片406可专用于诸如GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE、Ev-DO等等的较长范围的无线通信。
[〇〇52]计算装置400的处理器404包括封装在处理器404内的集成电路管芯。在本发明的实施例的一些实现中,处理器的集成电路管芯包括一个或多个器件,诸如根据本发明的实现建立的M0S-FET晶体管。术语“处理器”可以指代处理来自寄存器和/或存储器的电子数据以将该电子数据变换成可以被存储在寄存器和/或存储器中的其它电子数据的任何器件或器件的部分。
[〇〇53]通信芯片406还包括封装在通信芯片406内的集成电路管芯。根据本发明的另一个实现,通信芯片的集成电路管芯包括一个或多个器件,诸如根据本发明的实现建立的M0S-FET晶体管。
[0054]在另外的实现中,收容在计算装置400内的另一个部件可包含集成电路管芯,该集成电路管芯包括一个或多个器件,诸如根据本发明的实施例的实现建立的M0S-FET晶体管。[〇〇55]在各种实施例中,计算装置400可以是膝上型计算机、上网本、笔记本、超级本、智能电话、平板电脑、个人数字助理(PDA)、超级移动PC、移动电话、桌上型计算机、服务器、打印机、扫描仪、监视器、机顶盒、娱乐控制单元、数字摄像头、便携式音乐播放器或者数字视频记录器。在另外的实现中,计算装置400可以是处理数据的任何其它电子装置。
[0056]因此,本发明的实施例包括具有带有顶部阻挡层的自对准鳍的非平面半导体器件和制造具有带有顶部阻挡层的自对准鳍的非平面半导体器件的方法。
[0057]在实施例中,半导体结构包括设置在半导体衬底上方且具有顶表面的半导体鳍。隔离层被设置在半导体鳍的任意一侧上,并且凹进在半导体鳍的顶表面下方以提供半导体鳍的突出部分。突出部分具有侧壁和顶表面。栅极阻挡层具有设置在半导体鳍的顶表面的至少部分上的第一部分,并且具有设置在半导体鳍的侧壁的至少部分上的第二部分。栅极阻挡层的第一部分与栅极阻挡层的第二部分连续,但比栅极阻挡层的第二部分厚。栅极堆叠被设置在栅极阻挡层的第一和第二部分上。
[0058]在一个实施例中,栅极阻挡层的第一部分具有比栅极阻挡层的第二部分大大约在10-50%的范围内的量的厚度。
[0059]在一个实施例中,半导体鳍的突出部分还包括在半导体鳍的突出部分的最上部的部分处但不在该突出部分的整体中的氟(F)原子或氩(Ar)原子或者这两者的区域,并且栅极阻挡层的第一部分直接邻近于F原子或氩Ar原子的区域。
[0060]在一个实施例中,F或氩Ar原子的区域具有大约在Iel9-le21原子/cm3的范围内的F原子或Ar原子或者这两者的浓度。
[0061]在一个实施例中,半导体鳍由单晶硅组成,并且栅极阻挡层由二氧化硅组成。
[0062]在一个实施例中,栅极堆叠由高K栅极电介质层和金属栅电极组成。
[0063]在一个实施例中,半导体结构还包括在栅极堆叠的任意一侧上设置在半导体鳍中的源极和漏极区域。
[〇〇64]在一个实施例中,栅极阻挡层不被设置在具有设置在其中的源极和漏极区域的半导体鳍的侧壁的顶表面的部分上。
[0065]在一个实施例中,半导体结构是fin-FET器件。
[0066]在一个实施例中,设置在半导体衬底上方的半导体鳍是与块单晶衬底连续的单晶鳍。
[0067]在一个实施例中,栅极阻挡层的第一部分具有足够的厚度以基本上阻止由栅极堆叠从半导体鳍上方对半导体鳍的电控制。
[0068]在实施例中,半导体结构包括设置在半导体衬底上方且具有顶表面的半导体鳍。隔离层被设置在半导体鳍的任意一侧上,并且被凹进在半导体鳍的顶表面下方以提供半导体鳍的突出部分。突出部分具有侧壁和顶表面,并且还包括在半导体鳍的突出部分的最上部的部分处但不在该突出部分的整体中的氟(F)原子或氩(Ar)原子或者这两者的区域。栅极阻挡层被设置在半导体鳍的顶表面的至少部分上,直接邻近于F原子或氩Ar原子的区域。栅极堆叠在栅极阻挡层上方并且沿着半导体鳍的突出部分的侧壁设置。
[〇〇69]在一个实施例中,F或氩Ar原子的区域具有大约在Iel9_le21原子/cm3的范围
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