用于制造鳍式场效应晶体管和浅沟槽隔离件的方法与流程
本发明实施例涉及用于制造鳍式场效应晶体管和浅沟槽隔离件的方法。
背景技术：
随着半导体器件的不断按比例缩小尺寸，已经开发出诸如鳍式场效应晶体管(finfet)的三维多栅极结构以代替平面互补金属氧化物半导体(cmos)器件。finfet的结构特征是硅基鳍从衬底的表面垂直延伸，并且包裹环绕导电沟道的栅极提供了对沟道的更好的电气控制，其中导电沟道由鳍形成。
目前，经常在finfet的高纵横比浅沟槽隔离(sti)结构中发现了空隙。在高纵横比sti结构中发现的前述空隙可以使finfet的可靠性和收益率恶化。
技术实现要素：
根据本发明的一些实施例，提供了一种制造浅沟槽隔离(sti)结构的方法，包括：引入具有500sccm至750sccm的体积流量的硅烷基前体和具有300sccm至600sccm的体积流量的氮基前体，在介于0.5托至1.5托的第一压力下并且在介于30摄氏度到105摄氏度的第一温度下混合所述硅烷基前体和所述氮基前体以在衬底的沟槽中沉积可流动介电层；以及在介于300托至650托的范围内的第二压力下和在介于50摄氏度到250摄氏度的范围内的第二温度下引入混合的臭氧气体和氧气，以处理所述可流动介电层，其中，在处理所述可流动介电层期间，臭氧气体和氧气的体积流量比率介于从1:1至3:1的范围内。
根据本发明的另一些实施例，还提供了一种制造浅沟槽隔离(sti)结构的方法，包括：通过引入具有500sccm至750sccm的体积流量的硅烷基前体和具有300sccm至600sccm的体积流量的氮基前体在衬底的沟槽中沉积可流动介电层，在介于0.5托至1.5托的第一压力下并且在介于30摄氏度到105摄氏度的第一温度下混合所述硅烷基前体和所述氮基前体；停止供应所述硅烷基前体和所述氮基前体；以及通过在介于300托至650托的范围内的第二压力下和在介于50摄氏度到250摄氏度的范围内的第二温度下引入混合的臭氧气体和氧气来固化所述可流动介电层，其中，所述臭氧气体和所述氧气的体积流量比率介于从1:1至3:1的范围内。
根据本发明的又一些实施例，还提供了一种制造鳍式场效应晶体管(finfet)的方法，包括：图案化衬底以在所述衬底中形成沟槽和在所述沟槽之间形成半导体鳍；引入具有500sccm至750sccm的体积流量的硅烷基前体和具有300sccm至600sccm的体积流量的氮基前体，在介于0.5托至1.5托的第一压力下并且在介于30摄氏度到105摄氏度的第一温度下混合所述硅烷基前体和所述氮基前体以在衬底的沟槽中沉积可流动介电层；在介于300托至650托的范围内的第二压力下和在介于50摄氏度到250摄氏度的范围内的第二温度下引入混合的臭氧气体和氧气来处理所述可流动介电层，其中，在处理所述可流动介电层期间，所述臭氧气体和所述氧气的体积流量比率介于从1:1至3:1范围内；部分地去除所述可流动介电层以形成多个绝缘体；在所述半导体鳍的部分上方和在所述绝缘体的部分上方形成栅极堆叠件；以及在所述半导体鳍的通过所述栅极堆叠件暴露的部分上方形成应变材料。
附图说明
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的实施例。应该强调的是，根据工业中的标准实践，对各种部件没有按比例绘制并且仅仅用于说明的目的。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增大或缩小。
图1a至图1d是根据一些实施例的在衬底中形成sti结构的各个阶段的截面图。
图2a至图2h是根据一些实施例的制造finfet的方法的透视图。
图3a至图3h是根据一些实施例的制造finfet的方法的截面图。
具体实施方式
应当理解，以下公开内容提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件形成为直接接触的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本发明可在各个实例中重复参考标号和/或字母。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。
而且，为便于描述，在此可以使用诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等的空间相对术语，以便于描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，而在此使用的空间相对描述符可以同样地作相应的解释。
本发明的实施例描述了无空隙浅沟槽隔离(sti)结构的示例性制造工艺。上述“无空隙”意味着sti结构中的空隙的尺寸和数量可以忽略不计。例如，无空隙sti结构中空隙的数量小于1，并且无空隙sti结构中空隙的尺寸小于10nm。
在一些实施例中，将无空隙sti结构实现为mos器件。结合图1a至图1d来描述用于mos器件的无空隙sti结构的制造工艺。
图1a至图1d是根据一些实施例的在衬底110中形成sti结构100的各个阶段的截面图。图1a示出了沟槽112，沟槽112在衬底110中形成。通过图案化(例如，蚀刻)衬底110来形成沟槽112。衬底110可以是掺杂或不掺杂的块状硅，或绝缘体上硅(soi)衬底的有源层。一般来说，soi衬底包括诸如硅、锗、硅锗、绝缘体上锗硅(sgoi)或它们的组合的半导体材料的有源层。可使用包括多层衬底、梯度衬底或混合取向衬底的其他衬底。
参考图1a，在衬底110的顶面110a上方形成图案化的硬掩模层130和位于其下方的保护层120。保护层120保护衬底110的表面110a以免与硬掩模层130直接接触。保护层120保护有源区114和有源区114用于在沟槽112中形成sti结构100之后形成诸如mos器件、电容器、电阻器等的器件。取决于将被形成的器件，有源区114可以包括n阱或p阱，这通过设计需求来确定。
在一些实施例中，由热氧化物制成保护层120。保护层120的厚度在从约20nm到约100nm的范围内。在蚀刻沟槽112期间，硬掩模层130帮助保持图案的完整性。在一些实施例中，在去除填充沟槽112的过量的可流动介电膜160(将在下面描述)期间，该硬掩模层130用作平坦化停止层。在一些实施例中，硬掩模层130是由sin制成的。然而，也可以使用诸如sion、碳化硅或它们的组合的其他材料。硬掩模层130的厚度在从约200nm到约1200nm的范围内。可以通过诸如化学汽相沉积(cvd)、等离子体增强化学汽相沉积(pecvd)、或低压化学汽相沉积(lpcvd)的工艺形成硬掩模层130。可选地，可以首先由氧化硅制成硬掩模层130，和然后通过氮化将其转化为sin。一旦形成，则通过合适的光刻和蚀刻工艺图案化硬掩模层130和保护层120以在表面110a上方形成用于沟槽112的开口。
通过诸如反应离子蚀刻(rie)的蚀刻工艺去除衬底110通过开口暴露的部分，以在衬底110中形成沟槽112。沟槽112分离靠近衬底110的顶面110a的有源区114。沟槽112具有侧壁112a和底面112b。在一些实施例中，该沟槽112具有在从约20nm至约48nm的范围内的宽度w1和在从约40nm至约70nm的范围内的深度d1。
在一些实施例中，纵横比，沟槽112的沟槽深度d1(有时称为沟槽高度)除以沟槽宽度w1大于约8或大于10。
参考图1b，根据一些实施例，氧化硅衬垫140和硅衬垫150被依次沉积以作为沟槽112的衬垫。在侧壁112a和底面112b上沉积氧化硅衬垫140和硅衬垫150。在一些实施例中，氧化硅衬垫140热生长在沟槽112的侧壁112a和底面112b上。衬底110暴露于高温下的含氧环境并且暴露于氧的表面被转化为氧化硅。在一些实施例中，含氧环境包括蒸汽。氧化硅衬垫140可以包括位于热生长的氧化硅层上的额外的一层或多层。在一些实施例中，可使用等离子体增强原子层沉积(peald)来沉积额外的氧化硅层。根据各个实施例，氧化硅衬垫140形成为保护氧化硅衬垫140下面的硅衬底110免收随后的氧化。氧化硅衬垫140相对较薄，在数十至数百埃(a)的数量级，以最小化将被填充的高纵横比沟槽112的纵横(aspect)的增加。在一些实施例中，氧化硅衬垫140的厚度在从约2nm至约50nm的范围内。
参考图1b，在氧化硅衬垫140的上方沉积硅衬垫层150。在可流动介电层(将在下面描述)的热退火期间，硅衬垫层150提供应力缓解。在一些实施例中，硅衬垫层150为非晶硅或多晶硅。硅衬垫层150的厚度在从约
在一些实施例中，气体环境还包括诸如氢气的载气。载气有助于更好地控制处理的均匀性。在一些实施例中，si3h8和h2的流量分别在从约10sccm至约1000sccm的范围内以及从约5标准升/分钟(slm)约50slm的范围内。例如，在化学沉积工艺中用于形成硅衬垫层150的温度在从约250摄氏度到550摄氏度的范围内。
参考图1c，在形成硅衬垫层150后，可流动的介电材料过填充沟槽112并且覆盖硅衬垫层150，从而形成可流动介电层160。在该实施例中，通过包括以下步骤的化学汽相沉积(cvd)工艺来形成可流动介电层160。在介于0.5托至1.5托的第一压力下以及在介于30摄氏度到105摄氏度的第一温度下引入并且混合具有500sccm至750sccm的体积流量的硅烷基前体和具有300sccm至600sccm的体积流量的氮基前体，从而在衬底110的沟槽112中沉积可流动介电层160。可流动介电层160能够在沉积过程中流动以减少在沟槽112中产生的空隙或不连续性。例如，硅烷基前体包括硅烷、三甲硅烷基胺或者它们的组合，而氮基前体包括氮气(n2)、氨或它们的组合。在一些实施例中，在没有氧化剂的情况下沉积可流动介电层160。在可选实施例中，可通过引入具有500sccm至750sccm的体积流量的硅烷基前体和具有300sccm至600sccm的体积流量的氮基前体以及混合有硅烷基前体和氮基前体的氧化剂来沉积可流动介电层160。例如，氧化剂是氧气(o2)、臭氧(o3)、水(h2o)或它们的组合。当氧气(o2)用作氧化剂时，氧气(o2)的流量可以在从50sccm至400sccm的范围内。在一些实施例中，可流动介电层160的沉积配方可以修改为以下：在沉积可流动介电层160期间，硅烷基前体的体积流量介于500sccm至600sccm的范围内，氮基前体的体积流量介于450sccm至600sccm的范围内，氧气气体的体积流量介于50sccm至200sccm的范围内，第二压力介于约500sccm至650sccm的范围内，并且第二温度介于50摄氏度到150摄氏度的范围内。
在沉积可流动介电层160后，在介于300托至650托的范围内的第二压力下以及在介于50摄氏度到250摄氏度的范围内的第二温度下引入并混合臭氧气体和氧气，从而处理沉积的可流动介电层160，其中，在处理可流动介电层期间，臭氧气体和氧气的体积流量比率介于从1:1至3:1范围内。在一些实施例中，可流动介电层160的处理配方可以修改为以下：在处理可流动介电层期间，在从500托至650托的范围内的第二压力下以及在从50摄氏度到150摄氏度的范围内的第二温度下引入并混合臭氧气体和氧气，其中，臭氧气体和氧气的体积流量比率介于从1:1至2:1范围内。前述臭氧气体(o3)和氧气(o2)的混合物可以固化可流动介电层160。如果在没有氧化剂的条件下沉积可流动介电层160，则沉积的可流动介电层160被臭氧气体(o3)和氧气(o2)的混合物同时氧化和固化。如果通过引入前述硅烷基前体、氮基前体和氧化剂来沉积可流动介电层160，则沉积的可流动介电层160已经被氧化，并且被臭氧气体(o3)和氧气(o2)的混合物进一步固化。上述固化工艺可以是原位固化工艺或者非原位固化工艺。原位是指在用于沉积可流动介电层160的工艺室中实施固化工艺。在一些实施例中，在不同的腔室(或者非原位)中实施固化工艺。
如图1d所示，根据一些实施例，在固化工艺之后，固化的可流动介电层160完全转化成sio2，实施平坦化工艺以去除位于沟槽112外侧的可流动介电层160。在一些实施例中，平坦化工艺是化学机械抛光(cmp)工艺。平坦化工艺去除可流动介电层160的位于沟槽112外侧的部分。在一些实施例中，平坦化工艺也去除硬掩模层130、保护层120、氧化硅衬底140的位于沟槽112外侧的部分以及硅衬垫150的位于沟槽112外侧的部分。在一些可选实施例中，平坦化工艺去除硬掩模层130；然而，由蚀刻工艺去除保护层120。
在一些可选实施例中，上述无空隙sti结构实现为finfet。结合图2a至图2h来描述用于finfet的无空隙sti结构的制造工艺。
本发明的实施例描述了finfet的示例性制造工艺。在本发明的特定实施例中，在块状硅衬底上形成finfet。不过，作为可选方式，也可以在绝缘体上硅(soi)衬底或者绝缘体上锗(goi)衬底上形成finfet。同样，根据实施例，硅衬底可以包括其他导电层或其他半导体元件，诸如晶体管、二极管等。实施例不限制于该上下文中。
图2a是在制造方法的各个阶段的一个阶段的finfet的透视图，并且图3a是沿着图2a的线i-i’截取的finfet的截面图。如图2a和图3a所示，提供衬底200。在一个实施例中，衬底200包括晶体硅衬底(例如，晶圆)。取决于设计要求(例如，p型衬底或n型衬底)，衬底200可以包括各种掺杂区域。在一些实施例中，掺杂区可以掺杂p型或n型掺杂剂。例如，掺杂区可以掺杂有p型掺杂剂，诸如硼或bf2；n型掺杂剂，诸如磷或砷；和/或它们的组合。掺杂区域可以配置为用于n型finfet，或者可选地配置为用于p型finfet。在一些可选实施例中，该衬底200可以由一些其他合适的元素半导体，诸如金刚石、锗；合适的化合物半导体，诸如砷化镓、碳化硅、砷化铟、或磷化铟；或适当的合金半导体，诸如碳化硅锗，磷砷化镓或磷铟化镓制成。
在一个实施例中，在衬底200上依次形成保护层202a和硬掩模层202b。例如,保护层202a可以是通过热氧化工艺形成的氧化硅薄膜。保护层202a可以用作衬底200和硬掩模层202b之间的粘附层。保护层202a还可以用作用于蚀刻硬掩模层202b的蚀刻停止层。在至少一个实施例中，该硬掩模层202b是例如通过低压化学汽相沉积(lpcvd)或等离子增强化学汽相沉积(pecvd)形成的氮化硅层。硬掩模层202b在随后的光刻工艺期间用作硬掩模。在硬掩模层202b上形成具有预定图案的图案化的光刻胶层204。
图2b是在制造方法的多个阶段之一的finfet的透视图，和图3b是沿着图2b的线i-i’截取的finfet的截面图。如图2a-2b和图3a-3b所示，依次蚀刻未被图案化的光刻胶层204覆盖的硬掩模层202b和保护层202a以形成图案化的硬掩模层202b’和图案化的保护层202a’，从而暴露下面的衬底200。通过将图案化的硬掩模层202b’、图案化的保护层202a’和图案化的光刻胶层204作为掩模，衬底的部分暴露并且被蚀刻以形成沟槽206和半导体鳍208。半导体鳍208被图案化的硬掩模层202b’、图案化的保护层202a’和图案化的光刻胶层204覆盖。两个相邻的沟槽206以间隔s间隔开。例如，沟槽206之间的间隔s可以小于约30nm。换言之，两个相邻的沟槽206通过相应的半导体鳍208间隔开。
在一些实施例中，每个沟槽206具有在从约20nm到约48nm范围内的宽度w2。例如，半导体鳍208的高度和沟槽206的深度介于从约40nm到约70nm的范围内。在形成沟槽206和半导体鳍208之后，然后去除图案化的光刻胶层204。在一个实施例中，可以实施清洗工艺以去除半导体衬底200a和半导体鳍208的原生氧化物。可以使用稀释的氢氟(dhf)酸或者其他合适的清洗溶液来实施清洗工艺。
图2c是在制造方法的多个阶段之一的finfet的透视图，和图3c是沿着图2c的线i-i’截取的finfet的截面图。如图2b-2c和图3b-3c所示，在形成沟槽206和半导体鳍208之后，可流动的介电材料过填充沟槽206和覆盖半导体鳍208，从而形成可流动介电层210。在该实施例中，通过包括以下步骤的化学汽相沉积(cvd)工艺形成可流动介电层210。在介于0.5托至1.5托的第一压力下并且在介于30摄氏度到105摄氏度的第一温度下引入并且混合具有500sccm至750sccm的体积流量的硅烷基前体和具有300sccm至600sccm的体积流量的氮基基前体，从而在衬底200a的沟槽206中沉积可流动介电层210。可流动介电层210在沉积过程中能够流动以减少在沟槽206中产生的空隙或不连续性。例如，硅烷基前体包括硅烷，三甲硅烷基胺或其组合，而氮基前体包括氮气(n2)、氨或其组合。在一些实施例中，在没有氧化剂的情况下沉积可流动介电层210。在可选实施例中，通过引入具有500sccm至750sccm的体积流量的硅烷基前体和具有300sccm至600sccm的体积流量的氮基前体以及混合有硅烷基前体和氮基前体的氧化剂来沉积可流动介电层210。例如，氧化剂是氧气(o2)、臭氧(o3)、水(h2o)或它们的组合。当将氧气(o2)用作氧化剂时，氧气(o2)的流量可介于从50sccm至400sccm的范围内。在一些实施例中，可流动介电层210的沉积配方可修改如下：在沉积可流动介电层210期间，硅烷基前体的体积流量介于500sccm至600sccm的范围内，氮基前体的体积流量介于450sccm至600sccm的范围内，氧气气体的体积流量介于50sccm至200sccm的范围内，第二压力介于约500托至650托的范围内，并且第二温度介于50摄氏度到150摄氏度的范围内。
在沉积可流动介电层210后，在介于300托至650托的范围内的第二压力下以及在介于50摄氏度到250摄氏度的范围内的第二温度下引入并混合臭氧气体和氧气，从而处理沉积的可流动介电层210，其中，在处理可流动介电层期间，臭氧气体和氧气的体积流量比率介于从1:1至3:1范围内。在一些实施例中，可流动介电层210的处理配方可以修改为以下：在处理可流动介电层期间，在从500托至650托的范围内的第二压力下以及在从50摄氏度到150摄氏度的范围内的第二温度下引入并混合臭氧气体和氧气，其中，臭氧气体和氧气的体积流量比率介于从1:1至2:1范围内。前述臭氧气体(o3)和氧气(o2)的混合物可以固化可流动介电层210。如果在没有氧化剂的条件下沉积可流动介电层210，则沉积的可流动介电层210被臭氧气体(o3)和氧气(o2)的混合物同时氧化和固化。如果通过引入前述硅烷基前体、氮基前体和氧化剂来沉积可流动介电层210，则沉积的可流动介电层210已经被氧化，并且被臭氧气体(o3)和氧气(o2)的混合物进一步固化。上述固化工艺可以是原位固化工艺或者非原位固化工艺。原位是指在用于沉积可流动介电层210的工艺室中实施固化工艺。在一些实施例中，在不同的腔室中(或者非原位)实施固化工艺。
如图2c和图3c所示，除半导体鳍208之外，可流动介电层210进一步覆盖图案化的保护层202a’和图案化的硬掩模层202b’。
图2d是在制造方法的多个阶段之一的finfet的透视图，和图3d是沿着图2d的线i-i’截取的finfet的截面图。如图2c-2d和图3c-3d所示，例如，实施化学机械抛光工艺以去除可流动介电层210的一部分、图案化的硬掩模层202b’和图案化的保护层202a’，直到暴露出半导体鳍208。如图2d和图3d中所示，在抛光可流动介电层210之后，抛光的可流动介电层210的顶面与与半导体鳍的顶面t2基本共面。
图2e是在制造方法的多个阶段之一的finfet的透视图，和图3e是沿着图2e的线i-i’截取的finfet的截面图。如图2d-2e和图3d-3e所示，通过蚀刻工艺部分地去除填充在沟槽206中的抛光的可流动介电层210，从而在半导体鳍208之间形成绝缘体210a(例如，sti结构)。在一个实施例中，蚀刻工艺可以是使用氢氟酸(hf)的湿法蚀刻工艺或干法蚀刻工艺。绝缘体210a的顶面t1低于半导体鳍208的顶面t2。半导体鳍208从绝缘体210a的顶面t1突出。半导体鳍208的顶面t2与绝缘体210a的顶面t1之间的高度差为h，并且高度差h介于约15nm至约50nm的范围内。
图2f是在制造方法的多个阶段之一的finfet的透视图，和图3f是沿着图2f的线i-i’截取的finfet的截面图。如图2e-2f和图3e-3f所示，在半导体鳍208的部分和绝缘体210a的部分上方形成栅极堆叠件212。在一个实施例中，例如，栅极堆叠件212的延伸方向d1，垂直于半导体鳍208的延伸方向d2，从而覆盖半导体鳍208的中间部分m(图3f示出)。上述中间部分m可以用作三栅极finfet的沟道。栅极堆叠件212包括栅极电介电层212a和设置在栅极介电层212a上方的栅电极层212b。栅极介电层212a设置在半导体鳍208的部分和绝缘体210a的部分上方。
栅极介电层212a形成为覆盖半导体鳍208的中间部分m。在一些实施例中，该栅极介电层212a可以包括氧化硅、氮化硅、氧氮化硅，或高k电介质。高k电介质包括金属氧化物。用于高k电介质的金属氧化物的实例包括li、be、mg、ca、sr、sc、y、zr、hf、al、la、ce、pr、nd、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、lu和/或它们的混合物。在一个实施例中，该栅极介电层212a是厚度介于约10至30埃的范围内的高k介电层。例如，可以使用诸如原子层沉积(ald)、化学汽相沉积(cvd)、物理汽相沉积(pvd)、热氧化、uv-臭氧氧化或它们的组合的合适的工艺形成栅极介电层212a。栅极介电层212a还可以包括界面层(未示出)以减少栅极介电层212a和半导体鳍208之间的损伤。界面层可包括氧化硅。
然后，在栅极介电层212a上形成栅电极层212b。在一些实施例中，栅电极层212b可以包括单层或多层结构。在一些实施例中，栅电极层212b可以包括多晶硅或金属，诸如al、cu、w、ti、ta、tin、tial、tialn、tan、nisi、cosi、具有衬底材料兼容的功函数的其他导电材料，或它们的组合。在一些实施例中，栅电极层212b包括含硅材料，诸如多晶硅、非晶硅或它们的组合，并且在形成应变材料214之前形成。在可选实施例中，栅电极层212b是伪栅极，并且在形成应变应变材料214之后，金属栅极(或叫“替换栅极”)取代伪栅极(图2h所示)。在一些实施例中，栅电极层212b包括介于约30nm至约60nm范围内的厚度。可以使用诸如ald、cvd、pvd、镀、或它们的组合的合适的工艺形成栅电极层212b。
此外，栅极堆叠件212还包括设置在栅极介电层212a和栅电极层212b的侧壁上的一对间隔件212c。该对间隔件212c可以进一步覆盖半导体鳍208的部分。由诸如氮化硅或sicon的介电材料形成间隔件212c。间隔件212c可以包括单层或多层结构。半导体鳍208的未被栅极堆叠件212覆盖的部分在下文中称为暴露部分e。
图2g是在制造方法的多个阶段之一的finfet的透视图，和图3g是沿着图2g的线i-i’截取的finfet的截面图。如图2f-2g和图3f-3g所示，去除并且凹进半导体鳍208的暴露部分e以形成凹进部分r。例如，通过各向异性蚀刻、各向同性蚀刻或它们的组合去除暴露部分e。在一些实施例中，将半导体鳍208的暴露部分e凹进为低于绝缘体210a的顶面t1。凹进部分r的深度d小于绝缘体210a的厚度th。换句话说，不完全去除半导体鳍208的暴露部分e。如图2g和图3g所示，当凹进半导体鳍208的暴露部分e时，半导体鳍208的由栅极堆叠件212覆盖的部分不被去除。在栅极堆叠件212的侧壁处暴露半导体鳍208的被栅极堆叠件212覆盖的部分。
图2h是在制造方法的多个阶段之一的finfet的透视图，和图3h是沿着图2h的线i-i’截取的finfet的截面图。如图2g-2h和图3g-3h所示，在半导体鳍208的凹进部分r上方选择性生长应变材料214，并且应变材料214延伸超出绝缘体210a的顶面t1以使半导体鳍208应变或者对半导体鳍208施加应力。该应变材料214包括设置在栅极堆叠件212的一侧的源极和设置在栅极堆叠件212的另一侧的漏极。源极覆盖半导体鳍208的一端并且漏极覆盖半导体鳍208的另一端。
在一些实施例中，通过lpcvd工艺外延生长诸如碳化硅(sic)的应变材料214以形成n型finfet的源极和漏极。在可选实施例中，通过lpcvd工艺外延生长诸如硅锗(sige)的应变材料214以形成p型finfet的源极和漏极。
在一些实施例中，由于在本发明中提出了沉积和固化工艺的新配方，因此制造的无空隙的sti结构或无空隙的绝缘体提高了mos器件或finfet的可靠性和或产率。
根据本发明的一些实施例，一种制造浅沟槽隔离(sti)结构的方法包括以下步骤。引入具有500sccm至750sccm的体积流量的硅烷基前体和具有300sccm至600sccm的体积流量的氮基前体，其中，在介于0.5托至1.5托的第一压力下并且在介于30摄氏度到105摄氏度的第一温度下混合硅烷基前体和氮基前体以在衬底的沟槽中沉积可流动介电层。然后，在介于300托至650托的范围内的第二压力下和在介于50摄氏度到250摄氏度的范围内的第二温度下引入并混合臭氧气体和氧气，从而处理可流动介电层，在处理可流动介电层期间，臭氧气体和氧气的体积流量比率介于从1:1至3:1的范围内。
根据本发明的可选实施例，一种制造浅沟槽隔离(sti)结构的方法包括以下步骤。通过引入具有500sccm至750sccm的体积流量的硅烷基前体和具有300sccm至600sccm的体积流量的氮基前体在衬底的沟槽中沉积可流动介电层，在介于0.5托至1.5托的第一压力下并且在介于30摄氏度到105摄氏度的第一温度下混合硅烷基前体和氮基前体。然后，中断供应硅烷基前体和氮基前体。之后，通过在介于300托至650托的范围内的第二压力下和在介于50摄氏度到250摄氏度的范围内的第二温度下引入混合的臭氧气体和氧气来固化可流动介电层，其中，臭氧气体和氧气的体积流量比率介于从1:1至3:1范围内。
根据本发明的又一可选实施例，一种制造鳍式场效应晶体管(finfet)的方法包括以下步骤。首先，图案化衬底以在衬底中形成沟槽和在沟槽之间形成半导体鳍。引入具有500sccm至750sccm的体积流量的硅烷基前体和具有300sccm至600sccm的体积流量的氮基前体，其中，在介于0.5托至1.5托的第一压力下并且在介于30摄氏度到105摄氏度的第一温度下混合硅烷基前体和氮基前体以在衬底的沟槽中沉积可流动介电层。通过在介于300托至650托的范围内的第二压力下和在介于50摄氏度到250摄氏度的范围内的第二温度下引入并且混合臭氧气体和氧气来处理可流动介电层，其中在处理可流动介电层期间，臭氧气体和氧气的体积流量比率介于从1:1至3:1范围内。部分地去除可流动介电层以形成多个绝缘体。然后，在半导体鳍的部分上方和在绝缘体的部分上方形成栅极堆叠件。之后，在半导体鳍的不被栅极堆叠件覆盖的部分上方形成应变材料。
根据本发明的一些实施例，提供了一种制造浅沟槽隔离(sti)结构的方法，包括：引入具有500sccm至750sccm的体积流量的硅烷基前体和具有300sccm至600sccm的体积流量的氮基前体，在介于0.5托至1.5托的第一压力下并且在介于30摄氏度到105摄氏度的第一温度下混合所述硅烷基前体和所述氮基前体以在衬底的沟槽中沉积可流动介电层；以及在介于300托至650托的范围内的第二压力下和在介于50摄氏度到250摄氏度的范围内的第二温度下引入混合的臭氧气体和氧气，以处理所述可流动介电层，其中，在处理所述可流动介电层期间，臭氧气体和氧气的体积流量比率介于从1:1至3:1的范围内。
在上述方法中，还包括：在沉积所述可流动介电层期间，引入混合有所述硅烷基前体和所述氮基前体的氧化剂。
在上述方法中，所述氧化剂包括氧气、臭氧气体、水或者它们的组合。
在上述方法中，所述氧化剂是具有50sccm至400sccm的体积流量的氧气。
在上述方法中，在沉积所述可流动介电层期间，所述硅烷基前体的体积流量介于500sccm至600sccm的范围内，所述氮基前体的体积流量介于450sccm至600sccm的范围内，所述氧气的体积流量介于50sccm至200sccm的范围内，所述第二压力介于500托至650托的范围内，并且所述第二温度介于50摄氏度到150摄氏度的范围内。
在上述方法中，在不存在氧化剂的情况下沉积所述可流动介电层。
在上述方法中，还包括：在通过臭氧气体和氧气处理所述可流动介电层之后，部分地去除所述可流动介电层。
根据本发明的另一些实施例，还提供了一种制造浅沟槽隔离(sti)结构的方法，包括：通过引入具有500sccm至750sccm的体积流量的硅烷基前体和具有300sccm至600sccm的体积流量的氮基前体在衬底的沟槽中沉积可流动介电层，在介于0.5托至1.5托的第一压力下并且在介于30摄氏度到105摄氏度的第一温度下混合所述硅烷基前体和所述氮基前体；停止供应所述硅烷基前体和所述氮基前体；以及通过在介于300托至650托的范围内的第二压力下和在介于50摄氏度到250摄氏度的范围内的第二温度下引入混合的臭氧气体和氧气来固化所述可流动介电层，其中，所述臭氧气体和所述氧气的体积流量比率介于从1:1至3:1的范围内。
在上述方法中，还包括：在沉积所述可流动介电层期间，引入混合有所述硅烷基前体和所述氮基前体的氧化剂。
在上述方法中，所述氧化剂包括氧气、臭氧气体、水或者它们的组合。
在上述方法中，所述氧化剂是具有50sccm至400sccm的体积流量的氧气。
在上述方法中，在沉积所述可流动介电层期间，所述硅烷基前体的体积流量介于500sccm至600sccm的范围内，所述氮基前体的体积流量介于450sccm至600sccm的范围内，所述氧气的体积流量介于50sccm至200sccm的范围内，所述第二压力介于500托至650托的范围内，并且所述第二温度介于50摄氏度到150摄氏度的范围内。
在上述方法中，在不存在在氧化剂的情况下沉积所述可流动介电层。
在上述方法中，还包括：部分地去除固化的所述可流动介电层。
根据本发明的又一些实施例，还提供了一种制造鳍式场效应晶体管(finfet)的方法，包括：图案化衬底以在所述衬底中形成沟槽和在所述沟槽之间形成半导体鳍；引入具有500sccm至750sccm的体积流量的硅烷基前体和具有300sccm至600sccm的体积流量的氮基前体，在介于0.5托至1.5托的第一压力下并且在介于30摄氏度到105摄氏度的第一温度下混合所述硅烷基前体和所述氮基前体以在衬底的沟槽中沉积可流动介电层；在介于300托至650托的范围内的第二压力下和在介于50摄氏度到250摄氏度的范围内的第二温度下引入混合的臭氧气体和氧气来处理所述可流动介电层，其中，在处理所述可流动介电层期间，所述臭氧气体和所述氧气的体积流量比率介于从1:1至3:1范围内；部分地去除所述可流动介电层以形成多个绝缘体；在所述半导体鳍的部分上方和在所述绝缘体的部分上方形成栅极堆叠件；以及在所述半导体鳍的通过所述栅极堆叠件暴露的部分上方形成应变材料。
在上述方法中，还包括：在沉积所述可流动介电层期间，引入混合有所述硅烷基前体和所述氮基前体的氧化剂。
在上述方法中，所述氧化剂包括氧气、臭氧气体、水或者它们的组合。
在上述方法中，所述氧化剂是具有50sccm至400sccm的体积流量的氧气。
在上述方法中，在沉积所述可流动介电层期间，所述硅烷基前体的体积流量介于500sccm至600sccm的范围内，所述氮基前体的体积流量介于450sccm至600sccm的范围内，所述氧气的体积流量介于50sccm至200sccm的范围内，所述第二压力介于500托至650托的范围内，并且所述第二温度介于50摄氏度到150摄氏度的范围内。
在上述方法中，在不存在氧化剂的情况下沉积所述可流动介电层。
上面概述了若干实施例的部件、使得本领域技术人员可以更好地理解本发明的方面。本领域技术人员应该理解，他们可以容易地使用本发明作为基础来设计或修改用于实现与在此所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优势的其他工艺和结构。本领域技术人员也应该意识到，这种等同构造并不背离本发明的精神和范围、并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，在此他们可以做出多种变化、替换以及改变。
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