半导体装置及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体装置，特别是涉及一种具有外延结构的半导体装置及其制作方法。
【背景技术】
[0002]随着半导体产业的发展，半导体元件的切换速度(switchingspeed)及其操作电压的表现均具有显著的进展。因此，业界对于金氧半场效晶体管元件(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor ,MOSFET)、双载流子晶体管及其他晶体管元件的效能要求也日益严苛。对于目前的MOS晶体管而言，提升载流子迀移率以增加MOS晶体管的速度已成为目前半导体技术领域中的主要课题。
[0003]为了达到上述目的，目前业界已发展出所谓的「应变娃(strained-si I icon)技术」，其原理主要是使栅极通道部分的硅晶格产生应变，使载流子在通过此应变的栅极通道时的迀移率增加，进而达到使MOS晶体管运作更快的目的。在目前已知的技术中，已有使用应变硅(strained s i I i con)作为基底的MOS晶体管，其利用硅锗(SiGe)或硅碳(SiC)的晶格常数与单晶娃(single crystal Si)不同的特性，使娃锗外延层或娃碳外延层产生结构上应变而形成应变娃。由于娃锗外延层或娃碳外延层的晶格常数(lattice constant)比娃大或小，这使得娃的带结构(band structure)发生改变，而造成载流子移动性增加，因此可增加MOS晶体管的速度。
[0004]然而，随着半导体装置尺度不断减缩，外延层的深宽比也不断增加，致使外延层的内部往往会形成不必要的缺陷，例如空穴缺陷(voiddefects)，进而影响其应力的数值。因此，如何防止外延层内部产生不必要的缺陷即成为一重要课题。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明的一目的在于提供一种具有外延层的半导体装置，以提升施加至通道区域的应力数值。
[0006]根据本发明的一较佳实施例，提供一种半导体装置。半导体装置包括鳍状突起结构、绝缘结构、栅极结构、以及外延结构。鳍状突起结构延伸出基板的表面且具有一顶面以及二侧面。绝缘结构环绕鳍状突出结构。栅极结构包覆部分鳍状突起结构的顶面以及二侧面，以及覆盖部分绝缘结构。其中位于栅极结构下方的绝缘结构具有一第一顶面，位于栅极结构两侧的绝缘结构具有一第二顶面，且第一顶面与高于第二顶面。外延结构设置于栅极结构的一侧且直接接触鳍状突起结构。
[0007]根据本发明另一较佳实施例，提供一种半导体装置的制造方法，至少包括下列步骤。首先，形成一鳍状突起结构，延伸出于一基板的表面，其中鳍状突起结构具有一顶面以及二侧面。接着，形成一绝缘结构，以环绕鳍状突出结构。再形成栅极结构，包覆部分突起结构的顶面以及二侧面，以及覆盖部分绝缘结构。蚀刻暴露出于栅极结构的绝缘结构，使得绝缘结构的顶面至一第一深度。继以于栅极结构一侧的鳍状突起结构内形成一凹槽。最后形成一外延结构，以填满凹槽，其中外延结构的底面具有一第二深度，且第二深度深于第一深度。
[0008]本发明的特点在于提供一种具有外延结构(或称外延层)的半导体装置及其制作方法，由于在形成凹槽之前及/或之后会选择性地蚀刻栅极结构两侧的绝缘结构，降低了凹槽两侧绝缘结构的高度，致使外延结构在外延成长过程中会较容易填入凹槽内，且不会有提早封口而形成空穴缺陷的情形。
【附图说明】
[0009]图1至图2绘示了本发明的一较佳实施例的半导体装置的制造方法示意图，其中:
[0010]图1绘示了半导体装置于初始阶段的透视图；
[0011]图2绘示了形成栅极结构后半导体装置的透视图；
【具体实施方式】
[0023]于下文中，加以陈述本发明的半导体装置及其制作方法的【具体实施方式】，以使本技术领域中具有通常技术者可据以实施本发明。该些【具体实施方式】可参考相对应的附图，使该些附图构成实施方式的一部分。虽然本发明的实施例公开如下，然而其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范畴内，当可作些许的更动与润饰。
[0024]图1至图2绘示了本发明的一较佳实施例的半导体装置的制造方法示意图。请参照图1，图1绘示了半导体装置于初始阶段的透视图。如图1所示，首先提供一基底10，其可例如是一娃基底、一含娃基底、一三五族半导体覆娃基底(例如GaAs-on-s ilicon)或一石墨稀覆娃基底(graphene-on-si I icon)等半导体基底。较佳来说，基底1不包括娃覆绝缘(silicon-on_insulator，SOI)基底。仍如图1所示，基底10上设置有多个鳍状突起结构12。详细而言，制备上述鳍状突起结构12的方法可包括下列步骤，但不以此为限。首先，提供一块状底材(未绘示)，在其上形成硬掩模层(未绘示)，并将其图案化以定义出其下的块状底材中欲对应形成的鳍状突起结构12的位置。接着，进行一蚀刻制作工艺，于块状底材中形成鳍状突起结构12。如此，便完成鳍状突起结构12的制作程序。在此情况下，鳍状突起结构12可视为延伸出自基底10的一表面10a，且彼此间具有相同的成份组成，例如单晶硅。另一方面，当基底并非选自上述块状底材，而是选自于三五族半导体覆硅基底时，则鳍状突起结构的主要组成会相异于下方底材。
【主权项】
1.一种半导体装置，包括:鳍状突起结构，延伸出于一基板的一表面，其中 该鳍状突起结构具有一顶面以及二侧面； 绝缘结构，环绕该鳍状突出结构;栅极结构，包覆部分该鳍状突起结构的该顶面以及该些侧面，以及覆盖部分该绝缘结构，其中位于该栅极结构下方的该绝缘结构具有一第一顶面，位于该栅极结构两侧的该绝缘结构具有一第二顶面，且该第一顶面与高于该第二顶面；以及 外延结构，设置于该栅极结构的一侧，且直接接触该鳍状突起结构。2.如权利要求1所述的半导体装置，其中该第一顶面与该第二顶面间的差值介于100埃至250埃之间。3.如权利要求1所述的半导体装置，其中该栅极结构为一金属栅极结构。4.如权利要求1所述的半导体装置，其中位于该栅极结构下方的该绝缘结构具有一侧壁，且该外延结构直接接触该侧壁。5.如权利要求1所述的半导体装置，另包括一凹槽，形成于该鳍状突起结构的一端，其中该外延结构会填满该凹槽。6.如权利要求5所述的半导体装置，其中该外延结构的底面浅于该绝缘结构的底面。7.如权利要求6所述的半导体装置，其中该外延结构的底面与该绝缘结构的底面间的差值介于100埃至250埃之间。
【专利摘要】本发明公开一种半导体装置及其制作方法。半导体装置包括鳍状突起结构、绝缘结构、栅极结构、以及外延结构。鳍状突起结构延伸出基板的表面且具有一顶面以及二侧面。绝缘结构环绕鳍状突出结构。栅极结构包覆部分鳍状突起结构的顶面以及二侧面，以及覆盖部分绝缘结构。其中位于栅极结构下方的绝缘结构具有一第一顶面，位于栅极结构两侧的绝缘结构具有一第二顶面，且第一顶面与高于第二顶面。外延结构设置于栅极结构的一侧且直接接触鳍状突起。
【IPC分类】H01L29/78, H01L21/336
【公开号】CN105655399
【申请号】
【发明人】不公告发明人
【申请人】青岛金智高新技术有限公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2015年11月24日