、回刻过程中采用光刻胶覆盖鳍片结构1F顶部并且减小侧向刻蚀速率从而在鳍片结构1F顶部也留下与STI 2材质相同的绝缘保护层。此时如图2所示，保护层3完全覆盖了第一区域A和第二区域B内的所有鳍片结构1F。
[0028]如图3所示以及图7步骤3所述，采用掩模4覆盖第一区域，而暴露第二区域中的鳍片结构1F。掩模4可以是软质的光刻胶图形，例如采用公知常用的曝光、显影的光刻方法形成。此外，掩模4也可以是低k材料的层间介质层(ILD)与其上方软质光刻胶的叠层，以便于获得更好的光刻精度并且同时ILD 4还能用于晶片上其他器件区域形成工艺，从而进一步缩减了工艺步骤、节省了成本。随后以掩模4为掩模，采用各向同性的刻蚀工艺选择性去除第二区域中鳍片结构1F上的保护层3，例如采用碳氟比小(例如CF4、CHF3)的碳氟基气体等离子干法刻蚀去除氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氧化硅等硅基材质，或者采用氧等离子干法刻蚀去除非晶碳、类金刚石无定形碳(DLC)、无定形碳氮、多晶硼氮、非晶氟化氢化碳、非晶氟化碳、氟化四面体碳等非硅基材质，还可以采用HF基腐蚀液(包括dHF、dBOE等)、热磷酸、Κ0Η、硝酸、硫酸、双氧水等各种湿法腐蚀液。优选地，该步骤之后去除掩模4，例如灰化工艺或者强酸/强碱与氧化剂的湿法去除工艺。
[0029]如图4所示以及图7步骤4所述，在第二区域中暴露的鳍片结构1F上形成第二外延层5。在本发明一个优选实施例中，第二区域是PM0S区域，因此第二外延层的材质可以包括SiGe、SiGeC、SiGeSn等。在本发明其他实施例中，第二区域是NMOS区域，材质例如S1、SiC、S1:H等。外延工艺例如PECVD、HDPCVD、MBE、ALD、MOCVD、热生长等。由于第一区域上留下的绝缘材质的保护层3遮蔽了第一区域中的鳍片结构1F，因此外延生长仅在第二区域中暴露的鳍片结构1F上形成。并且值得注意的是，由于四族元素(S1、Ge、Sn、C等)在各个晶面上生长速度不同，例如在〈111〉面上生长速度最慢，因此最终形成的第二外延层5将突出于鳍片结构1F的侧面、中部的宽度大于顶部或底部宽度，也即形成菱形、棱锥等结构，剖面图中示出为多边形(往往是四边形或六边形)。第二外延层5的生长晶面终止于该〈111〉面。因此，后续即便是在该第二外延层5上再次外延生长不同材质的第一外延层6，因为〈111〉晶面上生长速度缓慢，第一外延层6在第二外延层5上的分布明显要较小。与此同时，在该外延生长过程中，可以进行原位掺杂以获得LDD结构，或者还可以在图4所示过程之后、图5所示过程之前插入LDD注入步骤。在LDD注入步骤过程中，第一区域中的保护层3 (或者与其上方残留的掩模4 一起)充当了注入掩模，因此进一步节省了工序、降低了成本。
[0030]如图5所示以及图7的步骤5所述，刻蚀去除第一区域A中鳍片结构1F上的保护层3。采用与如图3所述相同的工艺，各向同性的刻蚀去除保护层3。由于STI 2、第二外延层5、鳍片结构1F的材质均不同于保护层3，因此该刻蚀过程可以称作是选择性的、或者是自对准的，也即无需光刻胶掩模。但是，也可以采用其他工艺步骤，例如在第一区域和第二区域中的保护层上形成掩模层(可以是光刻胶，也可以是与硬掩模层的组合)；光刻/刻蚀掩模层形成掩模图形，覆盖第二区域而露出第一区域的保护层；以掩模图形为掩模，刻蚀第一区域的保护层，露出鳍片结构。由此，与【背景技术】部分所述的工艺相比，节省了一道光刻刻蚀过程，降低了成本。并且减少的光刻/刻蚀步骤，也有利于获得更加洁净的鳍片1F结构顶表面，减小表面缺陷、提高外延生长的质量以及最终提高器件可靠性。
[0031]如图6所示以及图7的步骤6所述，在第一区域A中形成第一外延层6，并且该第一外延层6同时也形成在第二区域B中的第二外延层5上。类似于如图4所示的第二外延层5的形成工艺，采用PECVD、HDPCVD、MBE、ALD、MOCVD、热生长等工艺，外延生长与第二外延层5材质不同的第一外延层6。对于NM0S区域而言，第一外延层6材质例如S1、SiC、S1:Η等；对于PMOS区域而言，材质可以包括SiGe、SiGeC、SiGeSn等。在本发明一个优选实施例中，为了使得PM0S、NM0S两种器件的电流相当，通常会使某种器件进行相对少量的外延。比如电子迁移率要高于空穴的迁移率，通常情况下NM0S的工作电流要大于PM0S的工作电流，所以可以先进行PM0S外延锗硅，然后在NM0S上进行较少量的外延硅。也即，本发明优选实施例中，第一区域为NM0S，第二区域为PM0S区域。但是在本发明其他实施例中，对于晶片上不同区域的不同类型器件，第一、第二区域的导电类型也可以相反，或者可以进一步掺杂具有In、B、Ga等其他元素以获得不同于上述这些材料的其他晶格常数以便施加各个不同的沟道应力。在第一外延层6的生长过程中，如前所述，由于第二外延层5的晶面为〈111〉晶面，因此即便第一外延层6除了在第一区域A的鳍片结构1F上大量生长之外，还可以在第二区域B的鳍片结构1F顶部的第二外延层5上也适量生长。在本发明一个优选实施例中，可以调整工艺使得第二区域B中的第一外延层6厚度例如优选小于lnm，或者小于第一区域A中第一外延层6的厚度的5%。在第二区域B中，由于第一外延层6厚度较小，对于第二区域中第二导电类型器件(例如PM0S)影响较小一一例如沟道区应力减少较小。因此可以通过如上所述的工艺以沟道区应力的细微调整的代价获得工艺复杂度的大大减缓，由此提高了半导体器件的制造效率和可靠性。在图6所示的步骤中，可以采用原位掺杂方式在第一区域A中形成LDD结构。
[0032]此后，可以完成器件制造。例如在图2之后、图3之前插入形成假栅极堆叠的步骤。以及在图6之后插入以下步骤:沉积ILD ;刻蚀去除假栅极堆叠而在ILD中留下栅极开口 ；在栅极开口中形成高K的栅极绝缘层和金属的栅极导电层；刻蚀ILD形成源漏接触孔，暴露第一、第二外延；在源漏接触孔中沉积金属形成接触塞。最终完成器件制造。
[0033]依照本发明的半导体器件制造方法，仅采用一次光刻/刻蚀工艺实现了在不同导电类型FinFET上选择性沉积不同的外延层，降低了工艺复杂度，节省了成本，并且提高了器件可靠性。
[0034]尽管已参照一个或多个示例性实施例说明本发明，本领域技术人员可以知晓无需脱离本发明范围而对器件结构做出各种合适的改变和等价方式。此外，由所公开的教导可做出许多可能适于特定情形或材料的修改而不脱离本发明范围。因此，本发明的目的不在于限定在作为用于实现本发明的最佳实施方式而公开的特定实施例，而所公开的器件结构及其制造方法将包括落入本发明范围内的所有实施例。
【主权项】
1.一种半导体器件制造方法，包括: 步骤1，在衬底上第一区域和第二区域中形成多个鳍片结构； 步骤2，在第一区域和第二区域中多个鳍片结构上形成保护层； 步骤3，选择性光刻/刻蚀去除第二区域中的保护层，露出鳍片结构； 步骤4，在第二区域中露出的鳍片结构上形成第二外延层； 步骤5，自对准刻蚀去除第一区域中的保护层，露出鳍片结构； 步骤6，在第一区域中露出的鳍片结构上形成第一外延层。2.如权利要求1的方法，其中，第一区域为NMOS区域，第二区域为PMOS区域；或者，第一区域为PMOS区域，第二区域为NMOS区域。3.如权利要求1的方法，其中，保护层的材质选自以下之一或其组合:氧化硅、氮化硅、氮氧化娃、碳氧化娃、非晶碳、类金刚石无定形碳、无定形碳氮、多晶硼氮、非晶氟化氣化碳、^ N晶氟化碳、氟化四面体碳。4.如权利要求1的方法，其中，步骤3进一步包括: 在第一区域和第二区域中的保护层上形成掩模层； 光刻/刻蚀掩模层形成掩模图形，覆盖第一区域的保护层，露出第二区域的保护层； 以掩模图形为掩模，刻蚀第二区域的保护层，露出鳍片结构。5.如权利要求4的方法,其中,掩模层包括光刻胶，或者低K材料与光刻胶的组合。6.如权利要求1的方法，其中，在步骤3和/或步骤5中，采用碳氟基气体等离子干法刻蚀、氧等离子体干法刻蚀、或者湿法腐蚀去除保护层。7.如权利要求1的方法，其中，第一外延层和/或第二外延层的材质选自以下之一或其组合:S1、SiC、S1:H、SiGe、SiGeC、SiGeSn。8.如权利要求1的方法，其中，步骤4中，第二外延层的生长终止面为〈111〉晶面；步骤6中，第二区域中的第二外延层上也具有第一外延层，并且第二区域中第一外延层的厚度小于第二外延层的厚度。9.如权利要求1的方法，其中，在步骤4之后、步骤5之前，通过轻掺杂注入在第二外延层中形成LDD结构；或者在步骤4中，原位掺杂在第二外延层中形成LDD结构。10.如权利要求1的方法，其中，步骤1中还包括在多个鳍片结构之间形成浅沟槽隔离结构；步骤3的保护层与步骤1同时形成。11.如权利要求1的方法，其中，步骤5进一步包括: 在第一区域和第二区域中的保护层上形成掩模层； 光刻/刻蚀掩模层形成掩模图形，覆盖第二区域而露出第一区域的保护层； 以掩模图形为掩模，刻蚀第一区域的保护层，露出鳍片结构。
【专利摘要】一种半导体器件制造方法，包括：步骤1，在衬底上第一区域和第二区域中形成多个鳍片结构；步骤2，在第一区域和第二区域中多个鳍片结构上形成保护层；步骤3，选择性光刻/刻蚀去除第二区域中的保护层，露出鳍片结构；步骤4，在第二区域中露出的鳍片结构上形成第二外延层；步骤5，自对准刻蚀去除第一区域中的保护层，露出鳍片结构；步骤6，在第一区域中露出的鳍片结构上形成第一外延层。依照本发明的半导体器件制造方法，仅采用一次光刻/刻蚀工艺实现了在不同导电类型FinFET上选择性沉积不同的外延层，降低了工艺复杂度，节省了成本，并且提高了器件可靠性。
【IPC分类】H01L21/8238
【公开号】CN105489555
【申请号】CN201410483005
【发明人】秦长亮, 殷华湘, 李俊峰, 赵超
【申请人】中国科学院微电子研究所
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年9月19日