用于通過催化劑氧化物形成而創(chuàng)建微電子器件隔離的設(shè)備和方法技術(shù)

通過在半導(dǎo)體本體上形成氧化催化劑層隨后通過氧化工藝來形成非平面晶體管器件，所述器件在其半導(dǎo)體本體中包括氧化物隔離結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體本體可以由含硅材料形成并且氧化催化劑層可以包括氧化鋁，其中氧化半導(dǎo)體本體以形成氧化物隔離區(qū)域形成了半導(dǎo)體本體第一部分和半導(dǎo)體本體第二部分，并且隔離區(qū)域大體上將半導(dǎo)體本體第一部分和半導(dǎo)體本體第二部分電隔離。

Apparatus and method for creating microelectronic device isolation by catalyst oxide formation

A non planar transistor device is formed by forming an oxide catalyst layer on the semiconductor body, followed by an oxidation process, wherein the device includes an oxide isolation structure in its semiconductor body. In one embodiment, the semiconductor body can be formed by a silicon containing material and oxidation catalyst layer can include alumina, the oxide semiconductor body to form an oxide isolation region formed in the semiconductor body of the first part and the second part of the semiconductor body, and the isolation region substantially the semiconductor body the first part and the second part of the semiconductor body electrical isolation.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】用于通過催化劑氧化物形成而創(chuàng)建微電子器件隔離的設(shè)備和方法
本描述的實(shí)施例總體上涉及微電子器件的領(lǐng)域，并且更特別地涉及在非平面微電子晶體管之間形成隔離結(jié)構(gòu)。
技術(shù)介紹
更高的性能、更低的成本、集成電路部件的提高的小型化、以及集成電路的更大的封裝密度是用于制造微電子器件的微電子產(chǎn)業(yè)正在進(jìn)行的目標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，微電子器件內(nèi)的晶體管必須按比例縮放，即變得更小。因此，微電子產(chǎn)業(yè)已經(jīng)研發(fā)了獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，諸如非平面晶體管，包括三柵極晶體管、FinFET、omega-FET、以及雙柵極晶體管。這些非平面晶體管結(jié)構(gòu)的研發(fā)隨著它們的設(shè)計(jì)和/或它們制造工藝的改進(jìn)已經(jīng)隨之大量產(chǎn)出了提高它們的效率的驅(qū)動(dòng)力。附圖說明在說明書的結(jié)論部分中特別地指出并且清楚地請求保護(hù)本公開的主題。結(jié)合附圖，根據(jù)以下描述和所附權(quán)利要求，本公開的前述和其它特征將變得更顯而易見。應(yīng)該理解，附圖僅描繪了根據(jù)本公開的若干實(shí)施例，并且因此不應(yīng)被認(rèn)為限制其范圍。將通過使用附圖采用額外的特征和細(xì)節(jié)描述本公開，以使得可以更容易確定本公開的優(yōu)點(diǎn)，在附圖中：圖1是本領(lǐng)域已知的非平面晶體管的斜視圖。圖2是本領(lǐng)域已知的具有隔離間隙的非平面晶體管的斜視圖。圖3是根據(jù)本描述的實(shí)施例的具有通過選擇性催化氧化所形成的隔離區(qū)域的非平面晶體管的斜視圖。圖4-圖7是根據(jù)本描述的實(shí)施例的在半導(dǎo)體本體中形成隔離區(qū)域的斜視和側(cè)視剖面圖。圖8是根據(jù)本描述的在半導(dǎo)體本體中制造隔離區(qū)域的工藝的流程圖。圖9示出了根據(jù)本描述的一個(gè)實(shí)施方式的計(jì)算裝置。具體實(shí)施方式在以下詳細(xì)描述中，參照附圖，其通過例示的方式顯示了其中可以實(shí)踐所請求保護(hù)的主題的具體實(shí)施例。以足夠的細(xì)節(jié)描述這些實(shí)施例以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`該主題。應(yīng)該理解，各個(gè)實(shí)施例盡管不同，但無需相互排斥。例如，本文結(jié)合一個(gè)實(shí)施例所述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可以在其它實(shí)施例內(nèi)實(shí)施，而不脫離所請求保護(hù)的主題的精神和范圍。在該說明書內(nèi)對“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”的引用意味著結(jié)合實(shí)施例所描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在本描述所包括的至少一個(gè)實(shí)施方式中。因此，短語“一個(gè)實(shí)施例”或“在實(shí)施例中”的使用不一定指的是同一實(shí)施例。此外，應(yīng)該理解，可以修改在每個(gè)所公開實(shí)施例內(nèi)的單獨(dú)的元件的位置或布置，而不脫離所請求保護(hù)的主題的精神和范圍。因此，以下詳細(xì)描述不應(yīng)被理解為限制性意義，并且主題的范圍僅由所附權(quán)利要求限定，與為所附權(quán)利要求授權(quán)的等價(jià)方式的完整范圍一起被適當(dāng)?shù)亟忉尅Ｔ诟綀D中，相同的附圖標(biāo)記指代遍及若干視圖的相同或相似的元件或功能，并且本文所描繪的元件不一定相互按照比例繪制，相反地可以放大或減小單獨(dú)的元件以便于更容易地在本描述的上下文中理解元件。如本文使用的術(shù)語“在……之上”、“至……”、“在……之間”和“在……上”可以指代一個(gè)層相對于其它層的相對位置。在另一層“之上”或“上”、或者接合“至”另一層的一個(gè)層可以與另一層直接接觸，或者可以具有一個(gè)或多個(gè)居間層。在多層“之間”的一個(gè)層可以直接接觸多層，或者可以具有一個(gè)或多個(gè)居間層。本描述的實(shí)施例涉及非平面晶體管器件的制造。在至少一個(gè)實(shí)施例中，本主題涉及通過在半導(dǎo)體本體上形成催化劑、再進(jìn)行氧化工藝而在非平面晶體管的半導(dǎo)體本體中形成氧化物隔離結(jié)構(gòu)。在諸如三柵極晶體管、FinFET、omega-FET、以及雙柵極晶體管等非平面晶體管的制造中，非平面半導(dǎo)體本體可以用于形成能夠以非常小的柵極長度(例如小于約30nm)完全耗盡的晶體管。例如在三柵極晶體管中，半導(dǎo)體本體通常具有鰭狀物形狀，其具有形成在體半導(dǎo)體襯底或絕緣體上硅襯底上的頂表面以及兩個(gè)相對的側(cè)壁。柵極電介質(zhì)可以形成在半導(dǎo)體本體的頂表面和側(cè)壁上，并且柵極電極可以形成在半導(dǎo)體本體的頂表面上的柵極電介質(zhì)之上并與半導(dǎo)體本體的側(cè)壁上的柵極電介質(zhì)相鄰。因此，因?yàn)闁艠O電介質(zhì)和柵極電極與半導(dǎo)體本體的三個(gè)表面相鄰，所以形成了三個(gè)獨(dú)立的溝道和柵極。由于存在所形成的三個(gè)獨(dú)立的溝道，半導(dǎo)體本體可以在晶體管被接通時(shí)被完全耗盡。圖1是許多晶體管的透視圖，所述晶體管包括形成在半導(dǎo)體本體上的許多柵極，所述半導(dǎo)體本體形成在襯底上。在本公開的實(shí)施例中，襯底102可以是諸如單晶硅的含硅材料，其具有一對間隔開的隔離區(qū)104，例如淺溝槽隔離(STI)區(qū)，其在兩者之間限定了襯底有源區(qū)106。然而，襯底102不一定是單晶硅襯底，并且可以是其它類型的襯底，例如鍺、砷化鎵、銻化銦、碲化鉛、砷化銦、磷化銦、砷化鎵、銻化鎵等等，它們中的任何材料可以與硅組合。隔離區(qū)104可以通過在襯底102中形成溝槽、用諸如氧化硅(SiO2)的電絕緣材料填充溝槽而形成。每個(gè)晶體管100(被示為三柵極晶體管)包括與襯底有源區(qū)106相鄰形成的半導(dǎo)體本體112。半導(dǎo)體本體112可以是鰭狀物形狀的結(jié)構(gòu)，具有頂表面114以及一對橫向相對側(cè)壁，側(cè)壁116和相對側(cè)壁118。半導(dǎo)體本體112可以是含硅材料，例如單晶硅或單晶體硅。在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體本體112可以由與襯底102相同的半導(dǎo)體材料形成。在本公開的另一實(shí)施例中，半導(dǎo)體本體112可以由與用于形成襯底102的材料不同的半導(dǎo)體材料形成。在本公開的又一實(shí)施例中，半導(dǎo)體本體112可以由具有與體半導(dǎo)體襯底102不同的晶格常數(shù)或尺寸的單晶體半導(dǎo)體形成，以使半導(dǎo)體本體112將具有在其中感生出的應(yīng)變。如圖1中進(jìn)一步所示，至少一個(gè)柵極122可以形成在半導(dǎo)體本體112之上。可以通過形成位于頂表面114上或與其相鄰、以及位于半導(dǎo)體本體112的一對橫向相對側(cè)壁116、118上或與其相鄰的柵極電介質(zhì)層124、并形成位于柵極電介質(zhì)層124上或與其相鄰的柵極電極126來制造柵極122。柵極電介質(zhì)層124可以由任何公知的柵極電介質(zhì)材料形成，所述柵極電介質(zhì)材料包括但不限于二氧化硅(SiO2)、氮氧化硅(SiOxNy)、氮化硅(Si3N4)、以及高k電介質(zhì)材料，例如氧化鉿、硅氧化鉿、氧化鑭、氧化鑭鋁、氧化鋯、硅氧化鋯、氧化鉭、氧化鈦、氧化鋇鍶鈦、氧化鋇鈦、氧化鍶鈦、氧化釔、氧化鋁、氧化鉛鈧鉭、以及鈮酸鉛鋅。柵極電介質(zhì)層124可以由公知的技術(shù)形成，例如通過例如化學(xué)氣相沉積(“CVD”)、物理氣相沉積(“PVD”)、原子層沉積(“ALD”)來沉積柵極電極材料，并且隨后用公知的光刻和蝕刻技術(shù)使柵極電極材料圖案化，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的。如圖1中所示，柵極電極126可以形成在柵極電介質(zhì)層124上或者與其相鄰。柵極電極126可以由任何適當(dāng)柵極電極材料形成。在本公開的實(shí)施例中，柵極電極126可以由包括但不限于多晶硅、鎢、釕、鈀、鉑、鈷、鎳、鉿、鋯、鈦、鉭、鋁、碳化鈦、碳化鋯、碳化鉭、碳化鉿、碳化鋁、其它金屬碳化物、金屬氮化物、以及金屬氧化物的材料形成。柵極電極126可以由公知的技術(shù)形成，例如通過均厚沉積柵極電極材料并且隨后用公知的光刻和蝕刻技術(shù)使柵極電極材料圖案化，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的。晶體管的“寬度”等于半導(dǎo)體本體112在側(cè)壁116處的高度(未示出)、加上半導(dǎo)體本體112在頂表面114處的寬度(未示出)、再加上半導(dǎo)體本體112在相對側(cè)壁118處的高度(未示出)。在本公開的實(shí)施方式中，半導(dǎo)體本體112沿大體上垂直于柵極122的方向延伸。應(yīng)該理解，可以在半導(dǎo)體本體112中、在柵極電極126的相對側(cè)上形成源極區(qū)和漏極區(qū)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種形成非平面晶體管的方法，包括：形成半導(dǎo)體本體；在所述半導(dǎo)體本體上圖案化氧化催化劑層；以及氧化所述半導(dǎo)體本體以在所述半導(dǎo)體本體內(nèi)與所述氧化催化劑相鄰地形成氧化物隔離區(qū)域。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】1.一種形成非平面晶體管的方法，包括：形成半導(dǎo)體本體；在所述半導(dǎo)體本體上圖案化氧化催化劑層；以及氧化所述半導(dǎo)體本體以在所述半導(dǎo)體本體內(nèi)與所述氧化催化劑相鄰地形成氧化物隔離區(qū)域。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括：在氧化所述半導(dǎo)體本體之后移除所述氧化催化劑。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成所述半導(dǎo)體本體包括形成鰭狀物形狀的結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中，形成所述半導(dǎo)體本體包括形成含硅半導(dǎo)體本體。5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在所述半導(dǎo)體本體上圖案化氧化催化劑層包括圖案化從由鋁、氧化鋁、氧化鉭、氧化釔、氧化鉿、氧化鈦和氧化鋯組成的組中選擇的材料。6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中，形成所述半導(dǎo)體本體包括形成硅半導(dǎo)體本體，以及其中，在所述半導(dǎo)體本體上圖案化所述氧化催化劑層包括在所述硅半導(dǎo)體本體上圖案化氧化鋁。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，氧化所述半導(dǎo)體本體包括在大約400℃至650℃之間的溫度下以及在低于大氣壓力的壓力下將半導(dǎo)體本體暴露于氫、氧、氧化氮和蒸汽中的至少一個(gè)的氣態(tài)混合物。8.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括：在所述半導(dǎo)體本體上形成至少一個(gè)晶體管柵極。9.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中，氧化所述半導(dǎo)體本體以形成氧化物隔離區(qū)域形成了半導(dǎo)體本體第一部分和半導(dǎo)體本體第二部分，并且所述隔離區(qū)域大體上將所述半導(dǎo)體本體第一部分和所述半導(dǎo)體本體第二部分電隔離。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括：在所述半導(dǎo)體本體第一部分和所述半導(dǎo)體本體第二部分中的至少一個(gè)上形成至少一個(gè)晶體管柵極。11.一種非平面晶體管，包括：半導(dǎo)體本體，其包括第一部分和第二部分；以及氧化物隔離區(qū)域，其包括所述半導(dǎo)體本體的氧化部分，其中，所述氧化物隔離...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：G·比馬拉塞蒂，W·哈菲茲，J·樸，韓衛(wèi)民，R·科特納，
申請(專利權(quán))人：英特爾公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國,US