用于改进的FINFET的系统、方法和装置与流程

本公开总体涉及鳍式场效应晶体管(finfet)，并且更具体地但非排他地，涉及具有多层浅沟槽隔离区域的finfet。

背景技术：

对于常规的晶体管制造，浅沟槽隔离和随着晶体管尺寸的隔离缩放是一个问题。浅沟槽隔离(sti)是集成电路特征，其防止相邻半导体器件部件之间的电流泄漏。sti通常用于250纳米及更小的cmos工艺技术节点。在形成晶体管之前，在半导体器件制造工艺期间早期创建sti。sti工艺的关键步骤包括在硅中蚀刻沟槽的图案，沉积一种或多种电介质材料(诸如，二氧化硅)以填充沟槽，并且使用诸如化学机械平坦化的技术移除多余的电介质。

在晶体管(诸如finfet)的常规的制造中，由于进入高纵横比沟槽的填充能力，使用旋涂电介质(sod)或可流动氧化物来填充finfet的鳍之间的间隙。旋涂有机聚合物电介质通常是通过旋涂方法沉积的聚合物电介质，诸如传统上用于沉积光致抗蚀剂的那些，而不是化学气相沉积。整合困难包括低机械强度和热稳定性。旋涂有机聚合物的一些示例是聚酰亚胺、聚降冰片烯、苯并环丁烯和ptfe。然而，这种sod材料不是很密集。例如，在固化期间，sod材料的脱气在sti氧化物内留下孔洞或空隙。那些孔洞或弱斑通过引起栅极到源极/漏极短路而导致finfet产量问题。

因此，需要克服包括在此提供的方法、系统和装置的常规手段的缺陷的系统、装置和方法。

技术实现要素：

以下呈现与涉及本文公开的装置和方法的一个或多个方面和/或示例有关的简化概述。同样地，以下概述不应被视为与所有预期方面和/或示例有关的广泛概述，也不应将以下概述视为标识与所有预期方面和/或示例有关的关键或重要元素，或者描绘与任何特定方面和/或示例相关联的范围。因此，以下概述的唯一目的是在下面给出详细描述之前以简化的形式呈现与本文公开的装置和方法有关的一个或多个方面和/或示例的某些概念。

在一个方面中，finfet包括：多个鳍，彼此分离以在多个鳍中的相邻鳍之间形成多个间隙；氧化物材料，位于多个间隙中，氧化物材料直接接触多个鳍中的相邻鳍，氧化物材料具有接近氧化物材料的顶层的第一密度以及接近氧化物材料的底层的第二密度；并且其中第一密度大于第二密度。

在另一个方面中，finfet包括：硅衬底；硅衬底的表面上的多个鳍；硅衬底的表面上的氧化物材料，氧化物材料位于多个鳍中的每个鳍之间；以及多个栅极结构，多个栅极结构中的每个栅极结构位于氧化物材料上并且围绕多个鳍中的相应的鳍。

在又一方面中，finfet包括：用于传导电流的第一装置；用于传导电流的第二装置，与用于传导电流的第一装置分离，以在用于传导电流的第一装置和用于传导电流的第二装置之间形成间隙；用于隔离的装置，位于间隙中以及用于传导电流的第一装置和用于传导电流的第二装置两者的每一侧上，用于隔离的装置直接接触用于传导电流的第一装置和用于传导电流的第二装置，用于隔离的装置具有接近用于隔离的装置的顶层的第一密度以及接近用于隔离的装置的底层的第二密度；并且其中第一密度大于第二密度。

在又一方面中，用于形成finfet的方法包括：将掩模施加到硅材料；在硅材料中蚀刻多个鳍，以在多个鳍中的相邻鳍之间形成多个间隙；用流体氧化物填充多个间隙；使流体氧化物固化以暴露多个鳍中的每个鳍的一部分；以低能量注入离子以增加固化的氧化物顶层的密度；以及移除掩模。

基于附图和详细描述，与本文公开的装置和方法相关联的其它特征和优点对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

附图说明

当结合附图参考以下详细描述时，将更容易地获得对本公开的各方面及其许多伴随优点的更全面的理解，附图仅出于说明而不是限制本公开的的目的来呈现，并且其中：

图1a和1b示出了根据本公开的一些示例的finfet的侧视图和局部透视图。

图2示出了根据本公开的一些示例的用于与finfet一起使用的氧化物材料的侧视图。

图3a-3f示出了根据本公开的一些示例的用于制造finfet的部分方法。

图4a和4b示出了根据本公开的一些示例的finfet的侧视图和局部透视图。

图5示出了根据本公开的一些示例的用于制造finfet的部分方法。

图6示出了根据本公开的一些示例的可以与前述集成器件、半导体器件、集成电路、管芯、插入器、封装或堆叠封装(pop)中的任何一个器件集成的各种电子器件。

根据惯例，附图描绘的特征可能未按比例绘制。因此，为了清楚起见，可以任意地扩展或减小所描绘的特征的尺寸。根据惯例，为了清楚起见，一些附图被简化。因此，附图可能未描绘特定装置或方法的所有部件。进一步，在整个说明书和附图中，相同的附图标记表示相同的特征。

具体实施方式

本文公开的示例性方法、装置和系统减轻了常规方法、装置和系统的缺点，以及其它先前未标识的需求。例如，finfet可以包括已经注入离子以创建具有多个密度的sti层的氧化物材料。通过增加sti区域的顶层的密度，并入多密度sti层的finfet可以避免与对sti区域使用旋涂电介质相关联的问题。

图1a和1b示出了根据本公开的一些示例的finfet的侧视图和透视图。如图1a所示，finfet100可以包括：硅衬底110(例如，半导体衬底)；硅衬底110的顶侧上的氧化物材料120(例如，二氧化硅)；硅衬底110的顶层上的多个鳍，包括第一鳍130、第二鳍132和第三鳍134；氧化物材料120上的多个栅极结构，包括第一栅极140；以及相邻鳍之间的多个间隙，包括第一间隙150和第二间隙152。第一栅极140可以围绕第一鳍130。虽然图1a示出了多个鳍之上的一个栅极，但是应该理解，finfet100可以包括在交叉影线配置中彼此垂直的多个栅极和鳍(未示出)。第一间隙150可以位于第一鳍130与第二鳍132之间。第二间隙152可以位于第二鳍132与第三鳍134之间。虽然图1a示出了第一间隙150和第二间隙152，但是应该理解，第一栅极140可以跨第一鳍130、第二鳍132和第三鳍134延伸，使得第一间隙150和第二间隙152填充有第一栅极140材料。氧化物材料120可以包含具有第二密度的底层122以及具有第一密度的顶层124，使得第一密度大于第二密度。密度的差异可能是在顶层124和底层122中不同离子浓度的结果。离子可以是硅离子、碳离子、氮离子、氟离子、氦离子等。如下面参考图3a-3f更详细地讨论的，这些离子可以以低能量植入或注入。图1b示出了finfet100的局部透视图。如图1b所示，finfet100可以包括：硅衬底110；在硅衬底110的顶侧上的氧化物材料120；第一鳍130；第一栅极140；在第一栅极140的一侧上的源极150；以及在第一栅极140的相对侧上的漏极160。虽然图1b示出了一个鳍之上的一个栅极，但是应该理解，finfet100可以包括在交叉影线配置中彼此垂直的多个栅极和鳍(未示出)。

图2示出了根据本公开的一些示例的用于与finfet100一起使用的氧化物材料120的侧视图。如图2所示，氧化物材料120可以包括顶层124，顶层124的离子浓度大于底层122的离子浓度。顶层124和底层122的不同的离子浓度也可以造成不同的密度，使得顶层124的密度大于底层122的密度。密度的差异可能是在氧化物材料120的固化阶段期间在离子注入之后发生的脱气过程的结果。例如，如果氧化物材料120是通过室温或热注入工艺注入的二氧化硅，该工艺以低能量注入离子，诸如硅离子、碳离子、氮离子、氟离子、氦离子等，则离子可能无法完全从顶层124行进到底层122。这可以导致顶层124处的离子浓度高于底层122处的离子浓度。顶层124处的较高离子浓度可以防止在氧化物材料120的固化阶段期间的顶层124的脱气。事实上，由于较高的离子浓度，顶层124处将发生较少的脱气，并且脱气随着向底层122移动而逐渐地增加。这可以导致顶层124具有比底层122更高的密度。下面将参考图3a-3f更详细地描述这个过程。

图3a-3f示出了根据本公开的一些示例的用于制造finfet的部分方法。如图3a所示，部分方法开始于将掩模112(例如，氮化硅硬掩模)施加到硅衬底110并且图案化掩模112，使得掩模112仅保留在将创建鳍的位置处。如图3b所示，部分方法继续进行到蚀刻第一鳍130、第二鳍132、第三鳍134。如图3c所示，部分方法继续进行到利用氧化物材料120填充第一间隙150、第二间隙152、以及第一鳍130、第二鳍132和第三鳍134周围的区域。如图3d所示，部分方法继续进行到使氧化物材料120凹陷以在第一鳍130、第二鳍132和第三鳍134中的每个鳍周围创建sti层。

如图3e所示，部分方法继续进行到在室温或热温度(诸如150摄氏度)下注入离子126。离子注入是一种材料工程工艺，通过该工艺，材料的离子在电场中加速并撞入固体中。这个工艺用于改变固体的物理、化学或电学性质。离子改变了目标的元素成分(如果离子的成分与目标不同)，从而停止在目标中并且停留在那里。它们还通过将它们的能量和动量转移到目标材料的电子和原子核，在目标中引起许多化学和物理变化。这导致结构变化，在于目标的晶体结构可能被能量碰撞级联损坏或甚至破坏。使用的离子可以是硅离子、碳离子、氮离子、氟离子、氦离子等。

这基于离子穿透氧化物材料120多远和多少而在氧化物材料120中从顶层124到底层122创建不同的密度。穿透率基于在注入过程期间使用的能量水平。然而，来自注入物的能量离子会对鳍造成晶体损伤并且增加结漏和鳍寄生电阻。随着finfet技术的不断扩展，每个技术节点中的鳍宽度都会减小。较小的鳍更容易受到离子注入的损害。因此，例如，10至200kev的低注入角度和低注入能量可以避免鳍损坏，同时允许氧化物材料120的所需的穿透率。如图3f所示，部分方法结束于去除了掩模112，留下第一鳍130、第二鳍132和第三鳍134，其中氧化物层120在顶层124中具有比在底层122中更高的密度。

图4a和4b示出了根据本公开的一些示例的finfet的侧视图和透视图。如图4a所示，finfet400可以包括：硅衬底410(例如，硅衬底110)；在硅衬底410的顶侧上的用于隔离的装置420(例如，氧化物材料120)；在硅衬底410的顶层上的用于传导电流的多个装置，包括用于传导电流的第一装置430，用于传导电流的第二装置432和用于传导电流的第三装置434；在用于隔离的装置420上的多个栅极结构，包括第一栅极440；以及相邻鳍之间的多个间隙，包括第一间隙450与第二间隙452。第一栅极440可以围绕用于传导电流的第一装置430。虽然图4a示出了多个鳍之上的一个栅极，但是应当理解，finfet400可以包括在交叉影线配置中彼此垂直的多个栅极和鳍(未示出)。第一间隙450可以位于用于传导电流的第一装置430与用于传导电流的第二装置432之间。第二间隙452可以位于用于传导电流的第二装置432与用于传导电流的第三装置434之间。虽然图4a示出了第一间隙450和第二间隙452，但是应当理解，第一栅极440可以跨用于传导电流的第一装置430、用于传导电流的第二装置432、以及用于传导电流的第三装置434延伸，使得第一间隙450和第二间隙452填充有第一栅极440材料。第一间隙450可以位于用于传导电流的第一装置430与用于传导电流的第二装置432之间。第二间隙452可以位于用于传导电流的第二装置432与用于传导电流的第三装置434之间。用于隔离的装置420可以包含具有第二密度的底层422和具有第一密度的顶层424，使得第一密度大于第二密度。密度的差异可能是顶层424和底层422中不同离子浓度的结果。离子可以是硅离子、碳离子、氮离子、氟离子、氦离子等。如上面参考图3a-3f更详细地讨论的，这些离子可以以低能量植入或注入。图4b示出了finfet400的透视图。如图4b所示，finfet400可以包括：硅衬底410；在硅衬底410的顶侧上的用于隔离的装置420；用于传导电流的第一装置430；第一栅极440；在第一栅极440的一侧上的源极450；以及在第一栅极440的相对侧上的漏极460。虽然图4b示出了一个鳍之上的一个栅极，但是应当理解，finfet400可以包括在交叉影线配置中彼此垂直的多个栅极和鳍(未示出)。

图5示出了根据本公开的一些示例的用于制造finfet的部分方法。如图5所示，在块510中，部分方法开始于将掩模(例如，掩模112)施加到硅材料(例如，硅衬底110)。接下来在块520中，部分方法继续进行到在硅材料中蚀刻多个鳍(例如，第一鳍130、第二鳍132和第三鳍134)以在多个鳍中的相邻鳍之间形成多个间隙(例如，第一间隙150和第二间隙152)。接下来，在块530中，部分方法继续进行到利用流体氧化物(例如，氧化物材料120)填充多个间隙。接下来，在块540中，部分方法继续进行到使流体氧化物凹陷，以暴露多个鳍中的每个鳍的一部分。接下来在块550中，部分方法继续进行到以低能量注入离子，以增加底层(例如，底层122)上方的固化的氧化物的顶层(例如，顶层124)的密度。接下来，在块560中，部分方法结束于移除掩模。例如，流体氧化物可以是二氧化硅。例如，掩模可以是氮化硅的硬掩模。例如，离子可以是硅离子、碳离子、氮离子、氟离子或氦离子。

图6示出了根据本公开的一些示例的可以与前述集成器件、半导体器件、集成电路、管芯、插入器、封装或堆叠封装(pop)中的任何一种器件集成的电子器件。例如，如本文所述，移动电话设备602、膝上型计算机设备604和固定位置终端设备606可以包括集成器件600。例如，如本文所述，集成器件600可以是集成电路、管芯、集成器件、集成器件封装、集成电路器件、器件封装、集成电路(ic)封装、堆叠封装器件中的任何一种器件。图6中示出的设备602、604、606仅仅是示例性的。其它电子设备还可以以集成器件600为特征，包括但不限于一组设备(例如，电子设备)，该组设备包括：移动设备、手持个人通信系统(pcs)单元、便携式数据单元(诸如，个人数字助理)、全球定位系统(gps)实现的设备、导航设备、机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、固定位置数据单元(诸如，抄表设备)、通信设备、智能手机、平板计算机、计算机、可穿戴设备、服务器、路由器、在机动车辆(例如，自动驾驶车辆)中实现的电子设备、或者存储或检索数据或计算机指令的任何其它设备、或其任何组合。

在本说明书中，某些术语用于描述某些特征。术语“移动设备”可以描述但不限于：音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航设备、通信设备、移动设备、移动电话、智能手机、个人数字助理、固定位置终端、平板计算机、计算机、可穿戴设备、膝上型计算机、服务器、机动车辆中的车载设备、和/或通常由人携带和/或具有通信能力(例如，无线、蜂窝、红外、短程无线电等)的其它类型的便携式电子设备。进一步，术语“用户设备”(ue)、“移动终端”、“移动设备”和“无线设备”可以是可互换的。

可以将图1-6中所示的部件、工艺、特征和/或功能中的一个或多个重新布置和/或组合成单个部件、工艺、特征或功能，或者并入若干部件、工艺或功能。在不脱离本公开的情况下，还可以添加附加的元件、部件、工艺和/或功能。还应注意，图1-6及其在本公开中的对应的描述不限于管芯和/或ic。在一些实现中，图1-6及其对应的描述可以被用于制造、创建、提供和/或生产集成器件。在一些实现中，器件可以包括：管芯、集成器件、管芯封装、集成电路(ic)、器件封装、集成电路(ic)封装、晶片、半导体器件、堆叠封装(pop)器件和/或插入器。

电子设备之间的无线通信可以基于不同的技术，诸如：码分多址(cdma)、w-cdma、时分多址(tdma)、频分多址(fdma)、正交频分复用(ofdm)、全球移动通信系统(gsm)、3gpp长期演进(lte)或可以在无线通信网络或数据通信网络中使用的其它协议。

本文使用词语“示例性”来表示“用作示例、实例或说明”。本文中描述为“示例性”的任何细节不应被解释为比其它示例有利。同样，术语“示例”并不意味着所有示例都包括所讨论的特征、优点或操作模式。此外，特定特征和/或结构可以与一个或多个其它特征和/或结构组合。此外，由此描述的装置的至少一部分可以被配置为执行由此描述的方法的至少一部分。

这里使用的术语是出于描述特定示例的目的，并不旨在限制本公开的示例。如这里所使用的，除非上下文另有明确说明，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。将进一步理解，当在这里使用术语“包括”、“包含”、“含有”和/或“具有”时，指定所述特征、整数、动作、操作、元件和/或部件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、动作、操作、元件、部件和/或其组。

应当注意，术语“连接”、“耦合”或其任何变体是指元件之间的任何直接或间接连接或耦合，并且可以包含两个元件之间的中间元件的存在，该两个元件经由中间元件“连接”或“耦合”在一起。

本文对使用诸如“第一”、“第二”等名称的元件的任何引用不限制那些元件的数量和/或顺序。相反，这些名称用作区分元件的两个或更多个元件和/或实例的便利方法。而且，除非另有说明，否则元件集合可以包括一个或多个元件。

本申请中描述或说明的任何内容都不旨在将任何部件、动作、特征、益处、优点或等同物贡献给公众，不管部件、动作、特征、益处、优点或等同物是否被记载在权利要求书中。

进一步，本领域技术人员将了解，结合本文公开的示例而描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法动作可实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，上面已经在它们的功能方面对各种说明性的部件、块、模块、电路和动作进行了总体描述。是否将这种功能实现为硬件或软件取决于特定应用和强加于整个系统的设计约束。技术人员可以针对每个特定应用以不同方式实现所描述的功能，但是这种实现决策不应被解释为导致脱离本公开的范围。

结合本文公开的示例而描述的方法、序列和/或算法可以直接合并入硬件中、由处理器执行的软件模块中、或两者的组合中。软件模块可以驻留在ram存储器、闪存、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom或本领域中已知的任何其它形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器，使得处理器可以从存储介质读取信息以及向存储介质写入信息。在替代方案中，存储介质可以是处理器的组成部分。

尽管已经结合设备描述了一些方面，但是不言而喻的是这些方面也构成对应的方法的描述，因此设备的块或部件也应该被理解为对应的方法动作或被理解为方法动作的特征。与此类似地，结合方法动作或作为方法动作描述的方面还构成对应的设备的对应的块或细节或特征的描述。

在上面的详细描述中可以看出，在示例中将不同的特征组合在一起。不应将公开的这种方式理解为所要求保护的示例具有比相应的权利要求中明确地提到的更多特征的意图。相反，情况是这样的，发明内容可以驻留在少于所公开的各个示例的所有特征中。因此，以下权利要求应该被认为包含在说明书中，其中每个权利要求本身可以作为单独的示例。尽管每个权利要求本身可以作为单独的示例，但是应该注意，尽管从属权利要求可以在权利要求中提及与一个或多个权利要求的特定组合，但是其它示例也可以包含或包括所述权利要求与任何其它从属权利要求的主题的组合或者任何特征与其它从属和独立权利要求的组合。除非明确表示不预期特定组合，否则本文提出了这样的组合。此外，即使所述权利要求不直接从属于独立权利要求，也可以将权利要求的特征包括在任何其它独立权利要求中。

还应注意，在说明书或权利要求中公开的方法、系统和装置可以由包含用于执行这个方法的相应的动作的装置的设备来实现。

此外，在一些示例中，各个动作可以被细分为多个子动作或包含多个子动作。这种子动作可以包含在各个动作的公开中并且是各个动作的公开的一部分。

尽管前述公开示出了本公开的说明性示例，但是应注意，在不脱离由所附权利要求限定的本公开的范围的情况下，可以在本文中进行各种改变和修改。根据本文描述的公开的示例的方法权利要求的功能和/或动作不需要以任何特定顺序执行。附加地，将不详细描述公知的元件或者可以省略公知的元件，以免模糊本文公开的方面和示例的相关细节。此外，尽管可以以单数形式描述或要求保护本公开的元件，但是除非明确地陈述对单数的限制，否则预期复数形式。