NMOS晶体管。
[0023]形成FinFET的鳍有很多种方法。其中的几种中，从块材料形成鳍，使用传统的光刻工艺去除不需要的材料并留下在衬底上的边缘上立着的多个鳍的最终形状。通常衬底是例如硅的半导体材料的晶片；并且在今天的科技中，晶片可能达到12英寸(300毫米)直径。
[0024]图4是用于制造图1所示的FinFET晶体管的流程图。工艺以步骤410开始，其中在硅衬底上的硅锗应变松弛阻碍物上形成多个鳍。用于制造这种结构的步骤在本领域中是公知的。在步骤420，在基本垂直于鳍的脊和谷的方向上形成跨鳍而延伸的栅极结构。用于形成这种栅极结构的工艺是熟知的。在步骤430，在PMOS晶体管130和150将要设置的FinFET的部分之上形成第一掩膜。接着在步骤440，通过例如砷的N型掺杂剂的离子注入来在没有被第一掩膜保护的栅极的侧上的鳍的主面上形成N型源极和漏极区，从而形成NMOS晶体管140。接着去除第一掩膜并且在步骤450，在其中刚刚形成N型源极和漏极区的FinFET的部分上形成第二掩膜。接着在步骤460，通过例如硼的P型掺杂剂的离子注入来在没有被第二掩膜保护的栅极的侧上的鳍的主面上形成P型源极和漏极区，从而形成PMOS晶体管130、150。第二掩膜接着被去除。
[0025]在本发明的精神和范围之内可以实施大量的变形，这对于本领域技术人员而言将是显而易见的。例如，可以在本发明的实施中使用大量的半导体材料。图5是描述针对硅、锗和各种II1-V族化合物的电子和空穴迀移率与带隙之间关系的图。这些材料包括可以在本发明的实施中使用的、具有空穴迀移率比硅的大的化合物，例如锑化镓(GaSb)和锑化铟(InSb)。这些材料也包括可以在本发明的实施中使用的、具有电子迀移率比硅的大的化合物，例如GaSb、InSb、砷化铟(InAs)和铟镓砷(InGaAs)。也可以使用许多其他没有在图中标明但是在本领域熟知的II1-V族化合物。尽管描述了一种形成FinFET的工艺，但也可以使用其他的工艺；并且也可以实施这些工艺中的大量变形。可以使用不同的材料作为帽层、掩膜层等；并且可以使用各种各样的刻蚀剂和刻蚀工艺以去除这些材料。
【主权项】
1.一种鳍式场效应晶体管FinFET，包括: 至少第一鳍，具有相对的第一主面和第二主面，并且由第一半导体材料制成； 至少第一 PMOS晶体管，形成在所述第一鳍的所述第一主面和所述第二主面上； 至少第二鳍，具有相对的第三主面和第四主面，并且由所述第一半导体材料制成； 至少第一 NM0s晶体管，形成在所述第二鳍的所述第三主面和所述第四主面上； 至少第三鳍，具有第五主面和第六主面，并且由第二半导体材料制成，所述第二半导体材料具有比应变硅的空穴迀移率更大的空穴迀移率；以及 至少第二 PMOS晶体管，形成在所述第三鳍的所述第五主面和所述第六主面上。2.根据权利要求1所述的FinFET，其中所述第一半导体材料是应变硅。3.根据权利要求2所述的FinFET，其中所述第一鳍、所述第二鳍和所述第三鳍形成于在硅衬底上形成的硅锗应变松弛阻碍物上。4.根据权利要求2所述的FinFET，其中所述具有比应变硅的空穴迀移率更大的空穴迀移率的半导体材料是锗或硅锗。5.根据权利要求2所述的FinFET，其中所述具有比应变硅的空穴迀移率更大的空穴迀移率的半导体材料是II1-V族化合物。6.根据权利要求5所述的FinFET，其中所述II1-V族化合物是锑化铟或锑化镓。7.根据权利要求1所述的FinFET，其中所述相对的第一主面和第二主面基本平行，所述相对的第三主面和第四主面基本平行，以及所述相对的第五主面和第六主面基本平行。8.根据权利要求1所述的FinFET，包括多个第一鳍、多个第二鳍和多个第三鳍。9.一种鳍式场效应晶体管FinFET，包括: 硅衬底； 至少第一硅鳍，形成在所述硅衬底上，所述鳍具有相对的第一主面和第二主面； 至少第一 MOS晶体管，形成在所述第一鳍的所述第一主面和所述第二主面上； 硅锗应变松弛阻碍物，形成在其中不形成所述第一鳍的硅衬底上； 至少第二鳍，形成在所述应变松弛阻碍物上，所述第二鳍具有相对的第三主面和第四主面并且由具有比硅的电子迀移率更大的电子迀移率的第一半导体材料制成； 至少第一 NM0s晶体管，形成在所述第二鳍的所述第三主面和所述第四主面上； 至少第三鳍，形成在所述应变松弛阻碍物上，所述第三鳍具有相对的第五主面和第六主面并且由具有比硅的空穴迀移率更大的空穴迀移率的第二半导体材料制成；以及至少一个PMOS晶体管，形成在所述第三鳍的所述第五主面和所述第六主面上。10.根据权利要求9所述的FinFET，其中所述具有比应变硅的电子迀移率更大的电子迀移率的的第一半导体材料是锗、硅锗、或II1-V族化合物。11.根据权利要求9所述的FinFET，其中所述具有比硅的空穴迀移率更大的空穴迀移率的第二半导体材料是锗、硅锗、或πι-v族化合物。12.根据权利要求9所述的FinFET，其中所述第一MOS晶体管是PMOS晶体管。13.根据权利要求9所述的FinFET，其中所述第一MOS晶体管是NMOS晶体管。14.根据权利要求9所述的FinFET，包括多个第一鳍、多个第二鳍和多个第三鳍。15.一种用于形成鳍式场效应晶体管FinFET结构的方法，包括: 形成第一半导体材料的第一多个薄段，每个段具有相对的第一主面和第二主面； 形成第二半导体材料的第二多个薄段，每个段具有相对的第三主面和第四主面； 在所述薄段上形成栅极； 在所述第一半导体材料的第一多个薄段的一些中注入第一导电类型的离子；以及在所述第二半导体材料的第二多个薄段中以及在其中没有注入第一导电类型离子的第一半导体材料的至少一个薄段中，注入第二导电类型的离子。16.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一半导体材料具有与所述第二半导体材料的电子迀移率不同的电子迀移率。17.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一半导体材料是应力硅，并且所述第二半导体材料是具有比硅的空穴迀移率更大的空穴迀移率的锗、硅锗、或II1-V族化合物。18.根据权利要求17所述的方法，其中所述II1-V族化合物是锑化铟或锑化镓。19.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一导电类型是N型导电性并且所述第二导电类型是P型导电性。20.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一多个薄段和所述第二多个薄段形成于在硅衬底上形成的硅锗应变松弛阻碍物上。
【专利摘要】本公开涉及高性能的鳍式场效应晶体管。公开了一种FinFET，其具有第一多个鳍、第二多个鳍和第三多个鳍，其中栅极结构以及源极区和漏极区形成在这些鳍上，使得PMOS晶体管形成在第一多个鳍上，NMOS晶体管形成在第二多个鳍上，并且PMOS晶体管形成在第三多个鳍上。在一个实施例中，该第一多个鳍和第二多个鳍由应变硅制成；并且该第三多个鳍由具有比应变硅更高的空穴迁移率的材料例如锗或硅锗制成。在第二实施例中，该第一多个鳍由硅制成，该第二多个鳍由应变硅、锗或III-V族化合物制成；并且该第三多个鳍由锗或硅锗制成。
【IPC分类】H01L29/06, H01L29/78, H01L21/336
【公开号】CN104934478
【申请号】CN201510204265
【发明人】程宁, P·J·麦克尔赫尼
【申请人】阿尔特拉公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年3月20日