DE102005045078A1 - Field effect transistors with a strained silicon channel and method for producing the same - Google Patents
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- H01L29/7851—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate having a channel with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET with the body tied to the substrate
Abstract
Es sind Feldeffekttransistoren (FET) und Verfahren zum Herstellen von FET geschaffen, die eine Kanalschicht an Seitenwänden einer Struktur an einem Halbleitersubstrat aufweisen und mindestens einen Abschnitt der Kanalschicht aufweisen, der in einer Richtung, in der sich die Seitenwände der Struktur von dem Halbleitersubstrat erstrecken, verspannt ist. Der Transistor kann ein FinFET sein. Die Struktur an dem Halbleitersubstrat, die eine Rippenstruktur und die Seitenwände aufweist, kann die Seitenwände der Rippenstruktur aufweisen. Die Kanalschicht kann eine epitaktische Si-Schicht sein und kann an einer inneren Rippenstruktur, die abwechselnde Schichten aus SiGe und Si aufweist, vorgesehen sein. Die Kanalschicht kann verspannte und nicht verspannte Abschnitte aufweisen. Die verspannten und nicht verspannten Abschnitte können Seitenwände der Kanalschicht sein.There are provided field effect transistors (FET) and methods of fabricating FET having a channel layer on sidewalls of a structure on a semiconductor substrate and having at least a portion of the channel layer extending in a direction in which the sidewalls of the structure extend from the semiconductor substrate. is tense. The transistor may be a FinFET. The structure on the semiconductor substrate having a rib structure and the sidewalls may have the sidewalls of the fin structure. The channel layer may be an epitaxial Si layer and may be provided on an inner fin structure having alternating layers of SiGe and Si. The channel layer may have strained and unstressed portions. The strained and non-strained portions may be sidewalls of the channel layer.
Description
PRIORITÄTSANSPRUCH UND QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGENCLAIM OF PRIORITY AND CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS
Diese Anmeldung nimmt die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2004-0077593, eingereicht am 25. September 2004, deren Inhalt hierin hierdurch durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit aufgenommen ist, in Anspruch.These Registration takes priority Korean Patent Application No. 10-2004-0077593 filed on Sep. 25 2004, the contents of which are hereby incorporated by reference in their entirety is eligible.
GEBIET DER ERFINDUNGAREA OF INVENTION
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Halbleitervorrichtungen, und insbesondere auf Feldeffekttransistoren (FET) und verwandte Vorrichtungen.The The present invention relates to semiconductor devices, and in particular to field effect transistors (FET) and related Devices.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND THE INVENTION
Während der
vergangenen 30 Jahre haben Entwicklungen der Silizium-basierten
Technologie für integrierte
Schaltungen, wie z. B. Metall-Oxid-Halbleiter-(MOS-; MOS = Metal-Oxid-Semiconductor) Vorrichtungen
einschließlich
Feldeffekttransistoren (FET und/oder MOSFET), eine größere Vorrichtungsgeschwindigkeit,
eine vergrößerte Integrationsdichte
und eine verbesserte Vorrichtungsfunktionalität bei reduziertem Aufwand geliefert.
Bezug nehmend auf
Mit wachsenden Anforderungen nach höherer Integration sowie höherer Leistung, niedrigerem Leistungsverbrauch und größerer Wirtschaftlichkeit können eine Vielzahl von Problemen, die der Verschlechterung von Transistorcharakteristika zugeordnet sind, entstehen. Während beispielsweise die Kanallänge eines Transistors reduziert wird, können Kurzkanaleffekte, wie z. B. ein Durchgriff, ein Drain-hervorgerufenes Absinken der Barriere (DIBL; DIBL = Drain Induced Barrier Lowering), ein Unterschwellenausschlag, eine vergrößern parasitäre Kapazität zwischen einer Übergangs- bzw. Sperrschichtregion und dem Substrat (d. h. eine Sperrschichtkapazität) und ein vergrößerter Leckstrom auftreten.With growing demands for higher Integration as well as higher Performance, lower power consumption and greater economy can be one Variety of problems, the deterioration of transistor characteristics are assigned arise. While for example, the channel length a transistor can be reduced, short channel effects, such as z. B. a penetration, a drain-induced lowering of the barrier (DIBL = Drain Induced Barrier Lowering), a subthreshold rash, a magnify parasitic capacity between a transitional or junction region and the substrate (i.e., a junction capacitance) and increased leakage current occur.
Eine Vielfalt von Transistorentwürfen wurde entwickelt, die auf einige der Probleme, denen man bei herkömmlichen massiven MOS-Halbleitervorrichtungen bzw. Bulk-MOS-Halbleitervorrichtungen begegnet, gerichtet sind. Diese Transistorentwürfe weisen beispielsweise Ultradünn-Körper-Transistoren, Doppel-Gate-Transistoren, Array-Transistoren mit vertieftem Kanal (RCAT; RCAT = Recessed Channel Array Transistor), FinFET und Gate-Rundum-Transistoren (GAAT; GAAT = Gate-All-Around-Transistor) auf.A Variety of transistor designs has been developed that addresses some of the problems that you would find in conventional solid MOS semiconductor devices or bulk MOS semiconductor devices encountered, are addressed. These transistor designs include, for example, ultra-thin body transistors, double-gate transistors, Recessed channel array (RCAT) transistors Transistor), FinFET and gate all-around transistor (GAAT).
Die
Vorrichtungen von
Die Herstellung von Ultradünn-Körper-Transistoren kann beispielsweise erheblich aufwändiger sein als bei herkömmlichen Bulk-MOS-Vorrichtungen. Obwohl dieselben in einigen Bereichen eine verbesserte Leistung liefern können, können Ultradünn-Körper-Transistoren gegenüber Schwebekörper- und Wärmeübertragungseffekten anfällig sein und können Stromgrenzen, die durch die Körperdicke auferlegt sind, aufweisen.The Production of ultra-thin body transistors For example, it can be considerably more complex than conventional ones Bulk MOS devices. Although the same in some areas can deliver improved performance, can Ultra-thin body transistors across from Variable Area and heat transfer effects susceptible be and can Current limits, by the body thickness are imposed.
Durch
Steuern des Kanals von zwei Seiten können Doppel-Gate-Vorrichtungen
zusätzlich
ein verbessertes Leckverhalten zeigen. Doppel-Gate-Vorrichtungen
können
jedoch komplexere Herstellungsverfahren erfordern, die den Aufwand vergrößern und
die Ausbeute absenken. Insbesondere kann es bei der Doppel-Gate-Transistorherstellung
schwer sein, ein oberes Gate
Gate-Rundum-Transistoren sind beispielsweise in dem Patent der Vereinigten Staaten Nr. 6,391,782 an Yu, mit dem Titel "PROCESS FOR FORMING MULTIPLE ACTIVE LIMES AND GATE-ALL-AROUND MOSFET", beschrieben.Gate-all-around transistors are, for example, in United States Patent No. 6,391,782 to Yu, titled "PROCESS FOR FORMING MULTIPLE ACTIVE LIMES AND GATE-ALL-AROUND MOSFET ".
FinFET-Transistoren, bei denen die Kanalregion in einer vertikal vorstehenden "Finne" bzw. "Rippe" aus Halbleitermaterial gebildet ist, können ein Leckverhalten ähnlich zu oder besser als Doppel-Gate-Transistoren liefern, können jedoch weniger kompliziert und weniger aufwändig herzustellen sein. FinFET-Transistoren (oder einfach FinFET) können ferner das Skalieren auf Unter-50-nm-Kanallängen (und möglicherweise so niedrig wie 10 nm) unterstützen, was zusätzliche Verbesserungen der Integrationsdichte und der Betriebsgeschwindigkeit liefern kann. FinFET-Strukturen sind in dem Patent der Vereinigten Staaten Nr. 6,413,802 an Hu et al., mit dem Titel "FINFET TRANSISTOR STRUCTURES HAVING A DOUBLE GATE CHANNEL EXTENDING VERTICALLY FROM A SUBSTRATE AND METHODS OF MANUFACTURE", beschrieben.FinFET transistors in which the channel region is formed in a vertically protruding "fin" or "rib" of semiconductor material may provide leakage similar to or better than double gate transistors, but may be less complicated and less expensive to manufacture. FinFET transistors (or simply FinFETs) may further scale to sub-50 nm channel lengths (and possibly as low as 10nm), which can provide additional improvements in integration density and speed of operation. FinFET structures are described in United States Patent No. 6,413,802 to Hu et al., Entitled "FINFET TRANSISTOR STRUCTURES HAVING A DOUBLE GATE CHANNEL EXTENDING VERTICALLY FROM A SUBSTRATE AND METHODS OF MANUFACTURE".
Bei FinFET kann die Kanalregion in einer vertikal ausgerichteten rippenförmigen aktiven Region, die von dem Halbleitersubstrat vorsteht, wie im Vorhergehenden erör tert ist, gebildet sein. Die Gate-Dielektrika können an der Rippe gebildet sein, und die Gate-Elektrode kann um die Rippe gebildet sein. Die Kanalregion kann zuerst gefolgt durch Source- und Drain-Regionen gebildet werden. Die Source/Drain-Regionen können höher als die Rippe sein. Dielektrische und leitfähige Materialien können dann verwendet werden, um Doppel- und/oder Dreifach-Gate-Vorrichtungen zu bilden.at FinFET may be the channel region in a vertically oriented rib-shaped active Region protruding from the semiconductor substrate as above erör tert is, be formed. The gate dielectrics may be formed at the rib may be, and the gate electrode may be formed around the rib. The Channel region can be followed first by source and drain regions be formed. The source / drain regions may be higher than the rib. dielectric and conductive Materials can then used to double and / or triple gate devices to build.
Bezug
nehmend nun auf
Bezug
nehmend nun auf
Bezug
nehmend auf
Gemäß herkömmlichen
Verfahren zum Bilden von Doppel-Gate-FinFET kann ein Haftvermögen zwischen
dem Ätzmaskenmuster
Weiter
Bezug nehmend auf
Dreifach-Gate-FinFET wurden entwickelt, die sich auf einige dieser Probleme richten. Bei Dreifach-Gate-FinFET werden eine obere Oberfläche und beide Seitenwände der Siliziumrippe durch eine Gate-Elektrode gesteuert, was die Stromtreibkapazität verbessern kann.Triple-gate FinFET have been developed that address some of these problems. In triple-gate FinFETs, a top surface and both side walls the silicon fin controlled by a gate electrode, which improve the Stromtreibkapazität can.
Ein
herkömmliches
Verfahren zum Bilden eines Dreifach-Gate-FinFET ist unter Bezugnahme
auf
Wie
in
Bezug
nehmend auf
Transistoren mit verbesserter Beweglichkeit, die einen verspannten Kanal verwenden, wurden ebenfalls untersucht, um das Transistorverhalten zu verbessern. Diese Transistoren verwenden allgemein als ein Spannungserzeuger eine dicke epitaktische SiGe-Schicht oder verwenden einen Epitaktisches-Silizium-an-Germanium-an-Isolator(SGOI-; SGOI = Epitaxial Silicon on Germanium on Insulator) Wafer. Die Verwendung einer dicken SiGe-Schicht oder eines SGOI-Wafers kann jedoch aufwändig herzustellen sein. Die Transistoren mit verspanntem Kanal werden ferner typischerweise in einer planaren Struktur implementiert. Transistoren mit verspanntem Kanal sind beispielsweise in Hoyt et al., "Strained Silicon MOSFET Technology", Electron Devices Meeting, 2002, IEDM '02, Digest. International, S. 23–26; Ota et al., "Novel Locally Strained Channel Technique for High Performance 55 nm CMOS", Electron Devices Meeting, 2002, IEDM '02, Digest. International, S. 27–30; Rim et al., "Fabrication and Mobility Characteristics of Ultra-thin Strained Si Directly on Insulator (SSDOI) MOSFETs", Electron Devices Meeting, 2003, IEDM '03 Technical Digest. IEEE International, S. 3.1.1–3.1.4; Takagi et al., "Channel Structure Design, Fabrication and Carrier Transport Properties of Strained-Si/SiCe-On-Insulator (Strained SOI) MOSFETs", Electron Devices Meeting, 2003, IEDM '03 Technical Digest. IEEE International, S. 3.3.1–3.3.4; Ge et al., "Process-Strained Si (PSS) CMOS Technology Featuring 3D Strain Engineering", Electron Devices Meeting, 2003, IEDM '03 Technical Digest. IEEE International, S. 3.7.1–3,7,4; und Ernst et al., "Fabrication of a novel strained SiGe:C-channel planar 55nm nMOSFET for High-Performance CMOS", 2002 Symposium on VLSI Technology Digest of Technical Papers, beschrieben, deren Offenbarungen hierin durch Bezugnahme aufgenommen sind, als ob dieselben hierin vollständig dargelegt wären.transistors with improved mobility using a strained channel, were also studied to improve transistor performance. These transistors generally use as a voltage generator a thick epitaxial SiGe layer or use an epitaxial silicon-to-germanium-on-insulator (SGOI; SGOI = Epitaxial silicon on germanium on insulator) Wafer. The usage However, a thick SiGe layer or a SGOI wafer can be complex to produce be. The strained channel transistors also typically become implemented in a planar structure. Transistors with strained channel For example, in Hoyt et al., "Strained Silicon MOSFET Technology", Electron Devices Meeting, 2002, IEDM '02, Digest. International, pp. 23-26; Ota et al., "Novel Locally Strained Channel Technique for High Performance 55nm CMOS ", Electron Devices Meeting, 2002, IEDM '02, Digest. International, pp. 27-30; Rim et al., "Fabrication and Mobility Characteristics of Ultra-thin Strained Si Directly on Insulator (SSDOI) MOSFETs ", Electron Devices Meeting, 2003, IEDM '03 Technical Digest. IEEE International, P. 3.1.1-3.1.4; Takagi et al., "Channel Structure Design, Fabrication and Carrier Transport Properties of Strained-Si / SiCe-On-Insulator (Strained SOI) MOSFETs ", Electron Devices Meeting, 2003, IEDM '03 Technical Digest. IEEE International, p. 3.3.1-3.3.4; Ge et al., "Process-Strained Si (PSS) CMOS Technology Featuring 3D Strain Engineering ", Electron Devices Meeting, 2003, IEDM '03 Technical Digest. IEEE International, pp 3.7.1-3.7,4; and Ernst et al., "Fabrication of a SiGe: C-channel Planar 55nm nMOSFET for High-Performance CMOS ", 2002 Symposium on VLSI Technology Digest of Technical Papers, whose Disclosures are incorporated herein by reference as if the same complete here would be set out.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY THE INVENTION
Einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen Feldeffekttransistoren (FET) und Verfahren zum Herstellen von FET, die eine Kanalschicht an Seitenwänden einer Struktur an einem Halbleitersubstrat aufweisen und mindestens einen Abschnitt der Kanalschicht aufweisen, der in einer Richtung, in der sich die Seitenwände der Struktur von dem Halbleitersubstrat erstrecken, verspannt ist.Some embodiments of the present invention provide field effect transistors (FETs) and A method of manufacturing FET comprising a channel layer on sidewalls of a Structure on a semiconductor substrate and at least a portion the channel layer, in a direction in which the side walls the structure of the semiconductor substrate, is braced.
Bei speziellen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung weist der Transistor einen FinFET auf, die Struktur an dem Halbleitersubstrat weist eine Rippen-(Fin-) Struktur auf, und die Seitenwände weisen Seitenwände der Rippenstruktur auf. Die Kanalschicht kann eine epitaktische Si-Schicht sein. Die Kanalschicht kann eine Dicke von kleiner als etwa 100 Å aufweisen. Bei speziellen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung weist das Substrat ein Si-Substrat auf. Die Kanalschicht kann verspannte und nicht verspannte Abschnitte aufweisen. Die verspannten und nicht verspannten Abschnitte können Seitenwände der Kanalschicht aufweisen.at special embodiments According to the present invention, the transistor has a FinFET, the structure on the semiconductor substrate has a rib (fin) structure, and the side walls have side walls the rib structure. The channel layer can be epitaxial Si layer be. The channel layer may have a thickness of less than about 100 Å. In specific embodiments According to the present invention, the substrate has an Si substrate. The channel layer may have strained and unstressed portions. The tense and non-strained sections can be side walls of the Channel layer have.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung weist die Rippenstruktur eine Mehrzahl von Schichten aus unterschiedlichen Materialien auf. Jede der Mehrzahl von Schichten aus unterschiedlichen Materialien weist eine obere Oberfläche gegenüber und im Wesentlichen parallel zu dem Substrat und eine Seitenwandoberfläche, die im Wesentlichen senkrecht zu dem Substrat ist, auf und die Kanal schicht kann sich direkt an den Seitenwandoberflächen der Mehrzahl von Schichten aus unterschiedlichen Materialien befinden.at further embodiments According to the present invention, the rib structure has a plurality of layers of different materials. Each of the plural of layers of different materials has an upper surface across from and substantially parallel to the substrate and a sidewall surface, the is substantially perpendicular to the substrate, on and the channel layer may be directly on the sidewall surfaces of the plurality of layers made of different materials.
Bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung weisen die Rippenstrukturen abwechselnde Schichten aus Si und SiGe auf. Die abwechselnden Schichten können epitaktische Schichten sein. Die Si-Schichten der abwechselnden Schichten können eine Dicke von kleiner als etwa 30 Å aufweisen. Die SiGe-Schichten der abwechselnden Schichten können eine Dicke von kleiner als etwa 50 Å aufweisen. Die abwechselnden Schichten können mehr als eine Schicht aus Si und mehr als eine Schicht aus SiGe aufweisen. Eine äußerste Schicht der abwechselnden Schichten kann ferner eine SiGe-Schicht sein. Ein Abschnitt der Kanalschicht kann direkt an der äußersten Schicht der abwechselnden Schichten angeordnet sein.at some embodiments In the present invention, the rib structures have alternating ones Layers of Si and SiGe on. The alternating layers can be epitaxial Be layers. The Si layers of the alternating layers may have a Thickness of less than about 30 Å have. The SiGe layers of the alternating layers can be smaller in thickness than about 50 Å. The alternating layers can more than one layer of Si and more than one layer of SiGe exhibit. An outermost layer The alternating layers may further be a SiGe layer. A section of the channel layer may be directly at the outermost Layer of alternating layers can be arranged.
Bei zusätzlichen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung weist ein FinFET ein Gate-Dielektrikum an der Kanalschicht, eine Gate-Elektrode an einem Abschnitt des Gate-Dielektrikums und Source- und Drain-Regionen an gegenüberliegenden Seiten der Gate-Elektrode auf. Die Kanalschicht kann eine epitaktische Si-Schicht aufweisen. Die Source- und Drain-Regionen können die epitaktische Si-Schicht aufweisen. Die Rippenstruktur und die Source- und Drain-Regionen können eine Mehrzahl von Schichten aus unterschiedlichen Materialien aufweisen. Die Rippenstruktur und die Source- und Drain-Regionen können abwechselnde Schichten aus Si und SiGe aufweisen. Die abwechselnden Schichten können epitaktische Schichten aufweisen. Die Gate-Elektrode kann eine Polysiliziumschicht aufweisen. Bei speziellen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung umfasst die Kanalschicht Abschnitte, die in einer Richtung parallel zu einer Gate-Breite verspannt sind. Das Gate-Dielektrikum und die Gate-Elektrode können ferner eine Damaszierungsstruktur aufweisen.In additional embodiments of the present invention, a FinFET includes a gate dielectric at the channel layer, a gate electrode at a portion of the gate dielectric, and source and drain regions at opposite sides of the gate electrode. The channel layer may comprise an epitaxial Si layer. The source and drain regions may include the epitaxial Si layer. The fin structure and the source and drain regions may be one Have multiple layers of different materials. The fin structure and the source and drain regions may include alternating layers of Si and SiGe. The alternating layers may have epitaxial layers. The gate electrode may comprise a polysilicon layer. In particular embodiments of the present invention, the channel layer includes portions braced in a direction parallel to a gate width. The gate dielectric and the gate electrode may further comprise a damascene structure.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung weist ein FinFET eine erste dielektrische Schicht an dem Substrat auf, und die Rippenstruktur erstreckt sich durch die erste dielektrische Schicht, und die Kanalschicht ist an einem Abschnitt der Rippenstruktur, der sich über die erste dielektrische Schicht hinaus erstreckt, ange ordnet. Die Rippenstruktur kann einen Abschnitt des Substrats aufweisen, wobei sich der Abschnitt der Rippenstruktur, der durch das Substrat vorgesehen ist, über die erste dielektrische Schicht erstreckt. Die Rippenstruktur kann alternativ einen Abschnitt des Substrats aufweisen, wobei sich der Abschnitt der Rippenstruktur, der durch das Substrat vorgesehen ist, nicht über die erste dielektrische Schicht hinaus erstreckt.at further embodiments According to the present invention, a FinFET has a first dielectric Layer on the substrate, and the rib structure extends through the first dielectric layer, and the channel layer at a portion of the rib structure extending over the first dielectric Layer extends, is arranged. The rib structure can be a Section of the substrate, wherein the portion of the Rib structure provided by the substrate over the first dielectric layer extends. The rib structure may alternatively comprise a portion of the substrate, wherein the portion the rib structure provided by the substrate does not over the extending first dielectric layer.
Einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen Rippen-(Fin-) Feldeffekttransistoren (FET) und Verfahren zum Herstellen von FinFET, die eine innere Kanalstruktur, die eine Mehrzahl von unterschiedlichen Materialschichten mit Seitenwänden, die sich von einem Halbleitersubstrat erstrecken, und einer äußeren Kanalschicht an den Seitenwänden der inneren Kanalstruktur aufweisen. Die äußere Kanalschicht weist ebenfalls Seitenwände auf. Eine dielektrische Gate-Schicht kann an den Seitenwänden und an einer oberen Oberfläche der äußeren Kanalschicht vorgesehen sein und eine Seitenwand und eine obere Oberfläche gegenüber der äußeren Kanalschicht aufweisen. Eine Gate-Elektrode kann an einem Abschnitt der Seitenwände und der oberen Oberfläche der dielektrischen Gate-Schicht vorgesehen sein. Eine Source-Region und eine Drain-Region können an gegenüberliegenden Seiten der Gate-Elektrode angeordnet sein.Some embodiments of the present invention provide fin (fin) field effect transistors (FET) and method of fabricating FinFET having an internal channel structure, a plurality of different layers of material with sidewalls, the extending from a semiconductor substrate and an outer channel layer on the side walls having the inner channel structure. The outer channel layer also faces side walls on. A gate dielectric layer may be on the sidewalls and on an upper surface the outer channel layer be provided and a side wall and an upper surface opposite the outer channel layer exhibit. A gate electrode may be attached to a portion of the sidewalls and the upper surface the gate dielectric layer may be provided. A source region and a drain region can at opposite Be arranged sides of the gate electrode.
Bei zusätzlichen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung weist die äußere Kanalschicht eine epitaktische Si-Schicht auf. Jede der Mehrzahl von unterschiedlichen Materialschichten kann ferner eine obere Oberfläche gegenüber und im Wesentlichen parallel zu dem Substrat und eine Seitenwandoberfläche, die im Wesentlichen senkrecht zu dem Substrat ist, aufweisen. Die Kanalschicht kann sich direkt an den Seitenwandoberflächen der Mehrzahl von Schichten aus unterschiedlichen Materialien befinden.at additional embodiments According to the present invention, the outer channel layer has an epitaxial Si layer on. Each of the plurality of different material layers can further an upper surface across from and substantially parallel to the substrate and a sidewall surface, the is substantially perpendicular to the substrate. The channel layer can directly on the sidewall surfaces of the plurality of layers made of different materials.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung weist die innere Kanalstruktur abwechselnde Schichten aus Si und SiGe auf. Die abwechselnden Schichten können epitaktische Schichten aufweisen. Die abwechselnden Schichten können mehr als eine Schicht aus Si und mehr als eine Schicht aus SiGe aufweisen. Eine äußerste Schicht der abwechselnden Schichten kann eine SiGe-Schicht aufweisen. Ein Abschnitt der äußeren Kanalschicht kann ferner direkt an der äußersten Schicht der abwechselnden Schichten angeordnet sein. Die Gate-Elektrode kann eine Polysiliziumschicht aufweisen.at further embodiments According to the present invention, the inner channel structure is alternating Layers of Si and SiGe on. The alternating layers can be epitaxial layers exhibit. The alternating layers can be more than one layer of Si and more than one layer of SiGe. An outermost layer the alternating layers may comprise a SiGe layer. One Section of the outer channel layer can also be directly at the outermost layer be arranged of the alternating layers. The gate electrode may comprise a polysilicon layer.
Bei zusätzlichen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist eine erste dielektrische Schicht an dem Substrat vorgesehen. Die innere Kanalstruktur erstreckt sich durch die erste dielektrische Schicht, und die äußere Kanalschicht ist an einem Abschnitt der inneren Kanalstruktur, der sich über die erste dielektrische Schicht hinaus erstreckt, angeordnet. Die innere Kanalstruktur kann einen Abschnitt des Substrats aufweisen, und der Abschnitt der inneren Kanalstruktur, der durch das Substrat vorgesehen ist, kann sich über die erste dielektrische Schicht hinaus erstrecken. Die innere Kanalstruktur kann alternativ einen Abschnitt des Substrats aufweisen, und der Abschnitt der inneren Kanalstruktur, der durch das Substrat vorgesehen ist, erstreckt sich nicht über die erste dielektrische Schicht hinaus.at additional embodiments The present invention is a first dielectric layer provided on the substrate. The inner channel structure extends through the first dielectric layer, and the outer channel layer is at a portion the inner channel structure extending over the first dielectric Layer extends out, arranged. The inner channel structure can have a portion of the substrate, and the portion of the inner Channel structure provided by the substrate may extend over the extend first dielectric layer addition. The inner channel structure may alternatively comprise a portion of the substrate, and the Section of the internal channel structure provided by the substrate is, does not extend over the first dielectric layer.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung weist das Substrat ein Si-Substrat auf. Die äußere Kanalschicht kann Abschnitte aufweisen, die in einer Richtung parallel zu einer Gate-Breite verspannt sind. Das Gate-Dielektrikum und die Gate-Elektrode können eine Damaszierungsstruktur aufweisen. Die äußere Kanalschicht kann verspannte und nicht verspannte Abschnitte aufweisen. Die verspannten und nicht verspannten Abschnitte können Seitenwände der äußeren Kanalschicht aufweisen.at further embodiments According to the present invention, the substrate has an Si substrate. The outer channel layer may include portions that are in a direction parallel to a gate width are tense. The gate dielectric and the gate electrode may be a Damaszierungsstruktur have. The outer channel layer can be tense and unstressed portions. The tense and not tense sections can side walls the outer channel layer exhibit.
Einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen einen FinFET und/oder Verfahren zum Herstellen eines FinFET, der eine innere Kanalstruktur an einem Halbleitersubstrat aufweist, und Seitenwände, die sich von dem Substrat erstrekken, und eine obere Oberfläche gegenüber dem Substrat, eine äußere Kanalschicht an den Seitenwänden und der oberen Oberfläche der inneren Kanalstruktur und Seitenwände und eine obere Oberfläche gegenüber der inneren Kanalstruktur aufweist. Mindestens ein Abschnitt der äußeren Kanalschicht an den Seitenwänden der inneren Kanal struktur ist verspannt. Eine dielektrische Gate-Schicht ist an den Seitenwänden und der oberen Oberfläche der äußeren Kanalschicht vorgesehen und weist Seitenwände und eine obere Oberfläche gegenüber der äußeren Kanalschicht auf. Eine Gate-Elektrode ist an einem Abschnitt der Seitenwände und der oberen Oberfläche der dielektrischen Gate-Schicht vorgesehen. Eine Source-Region und eine Drain-Region sind an gegenüberliegenden Seiten der Gate-Elektrode angeordnet.Some embodiments of the present invention provide a FinFET and / or method of fabricating a FinFET having an internal channel structure on a semiconductor substrate and sidewalls extending from the substrate and an upper surface opposite the substrate, an outer channel layer on the sidewalls and the upper surface of the inner channel structure and sidewalls and an upper surface opposite to the inner channel structure. At least a portion of the outer channel layer on the side walls of the inner channel structure is braced. A gate dielectric layer is provided on the sidewalls and top surface of the outer channel layer and has sidewalls and an upper surface opposite the outer channel layer. A gate electrode is at one Section of the side walls and the upper surface of the gate dielectric layer provided. A source region and a drain region are disposed on opposite sides of the gate electrode.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung weist die äußere Kanalschicht eine epitaktische Si-Schicht auf. Die innere Kanalstruktur kann eine Mehrzahl von Schichten aus unterschiedlichen Materialien aufweisen. Jede der Mehrzahl von Schichten aus unterschiedlichen Materialien kann eine obere Oberfläche gegenüber und im Wesentlichen parallel zu dem Substrat und eine Seitenwandoberfläche, die im Wesentlichen senkrecht zu dem Substrat ist, aufweisen. Die äußere Kanalschicht kann sich direkt an den Seitenwandoberflächen der Mehrzahl von Schichten aus unterschiedlichen Materialien befinden. Die innere Kanalstruktur kann abwechselnde Schichten aus Si und SiGe aufweisen. Die abwechselnden Kanalschichten können epitaktische Schichten aufweisen. Die abwechselnden Schichten können mehr als eine Schicht aus Si und mehr als eine Schicht aus SiGe aufweisen. Eine äußerste Schicht der abwechselnden Schichten kann eine SiGe-Schicht aufweisen. Ein Abschnitt der Kanalschicht kann an der äußersten Schicht der abwechselnden Schichten direkt angeordnet sein. Die Gate-Elektrode kann eine Polysiliziumschicht aufweisen.at further embodiments According to the present invention, the outer channel layer has an epitaxial Si layer on. The inner channel structure may include a plurality of Have layers of different materials. Each of the Multiple layers of different materials can be one upper surface across from and substantially parallel to the substrate and a sidewall surface, the is substantially perpendicular to the substrate. The outer channel layer may be directly on the sidewall surfaces of the plurality of layers made of different materials. The inner channel structure can have alternating layers of Si and SiGe. The alternate ones Channel layers can be epitaxial Have layers. The alternating layers can do more as a layer of Si and more than one layer of SiGe. An outermost layer the alternating layers may comprise a SiGe layer. One Section of the channel layer may be at the outermost layer of the alternating Layers can be arranged directly. The gate electrode may be a polysilicon layer exhibit.
Bei zusätzlichen Ausfihrungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist eine erste dielektrische Schicht an dem Substrat vorgesehen. Die innere Kanalstruktur erstreckt sich durch die erste dielektrische Schicht, und die äußere Kanalschicht ist an einem Abschnitt der inneren Kanalstruktur, der sich über die erste dielektrische Schicht hinaus erstreckt, angeordnet. Die innere Kanalstruktur kann einen Abschnitt des Substrats aufweisen, und der Abschnitt der inneren Kanalstruktur, der durch das Substrat vorgesehen ist, erstreckt sich über die erste dielektrische Schicht hinaus. Die innere Kanalstruktur weist alternativ einen Abschnitt des Substrats auf, und der Abschnitt der inneren Kanal struktur, der durch das Substrat vorgesehen ist, erstreckt sich nicht über die erste dielektrische Schicht hinaus.at additional Embodiments of the present invention is a first one dielectric layer provided on the substrate. The inner channel structure extends through the first dielectric layer, and the outer channel layer is at a portion of the inner channel structure that is above the first dielectric layer extends out. The inner channel structure may include a portion of the substrate, and the portion the inner channel structure provided by the substrate extends over the first dielectric layer. The inner channel structure alternatively has a portion of the substrate, and the portion the inner channel structure provided by the substrate does not extend over the first dielectric layer.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung weist das Substrat ein Si-Substrat auf. Die äußere Kanalschicht kann Abschnitte aufweisen, die in einer Richtung parallel zu einer Gate-Breite verspannt sind. Das Gate-Dielektrikum und die Gate-Elektrode können eine Damaszierungsstruktur aufweisen. Die äußere Kanalschicht kann verspannte und nicht verspannte Abschnitte aufweisen. Die verspannten und nicht verspannten Abschnitte können Seitenwände der äußeren Kanalschicht aufweisen.at further embodiments According to the present invention, the substrate has an Si substrate. The outer channel layer may include portions that are in a direction parallel to a gate width are tense. The gate dielectric and the gate electrode may be a Damaszierungsstruktur have. The outer channel layer can be tense and unstressed portions. The tense and not tense sections can side walls the outer channel layer exhibit.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENSHORT DESCRIPTION THE DRAWINGS
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF EXAMPLES THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung ist im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt sind, beschrieben. Diese Erfindung sollte jedoch nicht auf diese hierin dargelegten Ausführungsbeispiele begrenzt aufgefasst werden. Diese Ausführungsbeispiele sind vielmehr vorgesehen, derart, dass diese Offenbarung gründlich und vollständig ist, und dieselben werden Fachleuten den Schutzbereich der Erfindung vollständig vermitteln. In den Zeichnungen sind die Dicken von Schichten und Regionen zur Klarheit übertrieben dargestellt. Gleiche Ziffern beziehen sich durchgehend auf gleiche Elemente.The present invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which exemplary embodiments of the invention are shown. However, this invention should not be construed as limited to those embodiments set forth herein. The Rather, embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity. The same numbers refer to the same elements throughout.
Es ist offensichtlich, dass, wenn auf ein Element, wie z. B. eine Schicht, Region oder ein Substrat, als "an" bzw. "auf" oder sich "auf" bzw. "an" ein anderes Element erstreckend Bezug genommen wird, sich dasselbe an bzw. auf dem anderen Element befinden kann oder sich direkt auf bzw. an das andere Element erstrecken kann oder dazwischen liegende Elemente ebenfalls vorhanden sein können. Wenn im Gegensatz dazu auf ein Element als sich "direkt auf" bzw. "direkt an" oder "sich direkt an bzw. auf" ein anderes Element erstreckend Bezug genommen wird, sind keine dazwischen liegenden Elemente vorhanden. Es ist ferner offensichtlich, dass, wenn auf ein Element als "verbunden" oder "gekoppelt" mit einem anderen Element Bezug genommen wird, dasselbe mit dem anderen Element direkt verbunden oder gekoppelt sein kann oder dazwischen liegende Elemente vorhanden sein können. Wenn im Gegensatz dazu auf ein Element als mit einem anderen Element "direkt verbunden" oder "direkt gekoppelt" Bezug genommen wird, sind keine dazwischen liegenden Elemente vorhanden.It is obvious that when on an element, such. A layer, Region or a substrate, as "on" or "on" or "on" or "on" another element referring to the same thing on the other Element can be located or directly on or to the other element can extend or intervening elements also exist could be. If in contrast to an element as "directly on" or "directly on" or "directly on or on" another element are referenced, are not intervening Elements available. It is also obvious that when on one element as "connected" or "coupled" with another Element is referred, the same with the other element directly may be connected or coupled or intervening elements can be present. Conversely, when referring to an element as being "directly connected" or "directly coupled" to another element, There are no intervening elements.
Es ist ferner offensichtlich, dass, obwohl die Ausdrücke erste(r, s), zweite(r, s) etc. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente zu beschreiben, diese Elemente nicht durch diese Ausdrücke begrenzt sein sollen. Diese Ausdrücke werden lediglich verwendet, um ein Element von einem anderen zu unterscheiden. Ein erstes Element kann beispielsweise als ein zweites Element bezeichnet werden, und ähnlicherweise kann ein zweites Element als ein erstes Element bezeichnet werden, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.It It is further evident that although the terms s), second (r, s) etc. can be used herein to various elements To describe these elements is not limited by these expressions should be. These expressions are only used to move one element from another differ. For example, a first element may be a second one Element, and similarly For example, a second element may be referred to as a first element without deviate from the scope of the present invention.
Relative Ausdrücke, wie z. B. "untere(r, s)" oder "unterste(r, s)" und "obere(r, s)" oder "oberste(r, s)" können ferner hierin verwendet werden, um die Beziehung eines Elements zu anderen Elementen, wie in den Figuren dargestellt ist, zu beschreiben. Es ist offensichtlich, dass relative Ausdrücke unterschiedliche Ausrichtungen der Vorrichtung zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Ausrichtung umfassen sollen. Wenn beispielsweise die Vorrichtung in einer der Figuren gedreht bzw. auf den Kopf gestellt wird, sind Elemente, die als an der "unteren" Seite von anderen Elementen beschrieben sind, dann an "oberen" Seiten der anderen Elemente ausgerichtet. Der exemplarische Ausdruck "untere(r, s)" kann daher abhängig von der speziellen Ausrichtung der Figur sowohl eine Ausrichtung von "untere(r, s)" als auch "obere(r, s)" umfassen. Wenn ährilicherweise die Vorrichtung in einer der Figuren umgedreht wird, sind Elemente, die als "unterhalb" oder "unter" anderen Elementen beschrieben sind, als "oberhalb" der anderen Elemente ausgerichtet. Die exemplarischen Ausdrücke "unterhalb" oder "unter" können daher sowohl eine Ausrichtung von oberhalb als auch unterhalb umfassen.relative expressions such as B. "lower (r, s) "or" lowermost (r, s) "and" upper (r, s) "or" uppermost (r, s) "may also be used used herein to describe the relationship of one element to another Elements as shown in the figures to describe. It is Obviously, relative expressions have different orientations the device in addition to to include the orientation shown in the figures. If For example, the device rotated in one of the figures or Turned upside down are elements that are considered to be on the "lower" side of others Elements are then aligned to "upper" sides of the other elements. The exemplary expression "lower (r, s) "can therefore be dependent on the orientation of the figure comprises both an orientation of "lower (r, s)" and "upper (r, s)". If illogical the device in one of the figures is turned over are elements as "below" or "below" other elements are described as being "above" the other elements aligned. The example expressions "below" or "below" can therefore, include both an orientation from above and below.
Die in der Beschreibung der Erfindung hierin verwendete Terminologie dient lediglich dem Zweck des Beschreibens von speziellen Ausführungsbeispielen und soll nicht die Erfindung begrenzen. Wie in der Beschreibung der Erfindung und den beigefügten Ansprüchen verwendet, sollen die Singularformen "eine(r, s)" und "der, die, das" ebenso die Pluralformen umfassen, es sei denn, dass es der Zusammenhang anders zeigt. Es ist ferner offensichtlich, dass sich der Ausdruck "und oder", wie hierin verwendet, auf alle möglichen Kombinationen von einem oder mehreren zugeordneten aufgelisteten Gegenständen bezieht und umfasst.The terminology used in the description of the invention is for the purpose of describing specific embodiments only and is not intended to limit the invention. As in the description of the invention and the appended claims, should the singular forms "a (r, s) "and" the, the, "as well as the plural forms unless the context shows otherwise. It It is further apparent that the term "and or" as used herein refers to all possible Combinations of one or more associated ones listed Refers to objects and includes.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind hierin unter Bezugnahme auf Querschnittsansichten, die schematische Darstellungen von idealisierten Ausführungsbeispielen (und Zwischenstrukturen) der Erfindung sind, beschrieben. Als solches sind Variationen von den Formen der Darstellungen als ein Resultat von beispielsweise Herstellungsverfahren und/oder -toleranzen zu erwarten. Ausführungsbeispiele der Erfindung sollten somit nicht als auf die speziellen Formen von Regionen, die hierin dargestellt sind, begrenzt aufgefasst werden, sondern sollen Abweichungen bezüglich der Formen, die beispielsweise aus dem Herstellen resultieren, umfassen. Beispielsweise weist eine implantierte Region, die als ein Rechteck dargestellt ist, typischerweise abgerundete oder gekrümmte Merkmale und/oder einen Gradienten der Implantationsstoffkonzentration an den Rändern derselben und nicht eine binäre Änderung von einer implantierten zu einer nicht-implantierten Region auf. Eine vergrabene Region, die durch eine Implantation gebildet ist, kann ähnlicherweise zu einer Implantation in der Region zwischen der vergrabenen Region und der Oberfläche, durch die die Implantation stattfindet, führen. Die Regionen, die in den Figuren dargestellt sind, sind somit hinsichtlich ihrer Natur schematisch, und die Formen derselben sollen nicht die tatsächliche Form einer Region einer Vorrichtung darstellen und sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung begrenzen.embodiments The invention are described herein with reference to cross-sectional views schematic representations of idealized embodiments (and intermediate structures) of the invention are described. As such are variations of the forms of representations as a result of, for example, manufacturing processes and / or tolerances expect. embodiments Thus, the invention should not be considered as special forms regions described herein are construed to be limited, but should deviations regarding the shapes that result, for example, from manufacturing include. For example, an implanted region identifies as a rectangle is shown, typically rounded or curved features and / or a gradient of the implantation substance concentration the edges same and not a binary change from an implanted to a non-implanted region. A buried region formed by an implantation may be similar to implantation in the region between the buried region and the surface, through which the implantation takes place lead. The regions that are in The figures are thus in nature schematically, and the forms thereof are not intended to be the actual Represent a region of a device and are not supposed to Limit the scope of the invention.
Es sei denn, dass es anders definiert ist, besitzen alle Ausdrücke, die bei dem Offenbaren von Ausführungsbeispielen der Erfindung verwendet werden, einschließlich technischer und wissenschaftlicher Ausdrücke, die gleiche Bedeutung, wie sie üblicherweise durch Fachleute, die diese Erfindung betrifft, verstanden wird, und sind nicht notwendigerweise auf spezifische Definitionen, die zu dem Zeitpunkt der beschriebenen vorliegenden Erfindung bekannt sind, begrenzt. Diese Ausdrücke können dementsprechend äquivalente Ausdrücke, die nach einer solchen Zeit geschaffen werden, aufweisen. Alle Veröffentlichungen, Patentanmeldungen, Patente und andere hierin erwähnte Bezugnahmen sind durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen.Unless defined otherwise, all terms used in disclosing embodiments of the invention, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs is met, understood, and not necessarily limited to specific definitions known at the time of the present invention described. These terms may accordingly have equivalent terms created after such time. All publications, patent applications, patents and other references mentioned herein are incorporated by reference in their entirety.
Einige
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung sind im Folgenden unter Bezugnahme auf
die
Bei
speziellen Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung ist eine dielektrische Gate-Schicht
Bei
einigen Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung sind die Si-Schichten
Die äußere Rippenstruktur
Wie
in
Wie
in
Wie
in
Bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird die Gate-Struktur durch ein Damaszierungsverfahren gebildet, um eine Damaszierungs-Gate-Struktur zu liefern. Bei solchen Ausführungsbeispielen kann das Gate in einer Vertiefung um die Rippenstruktur gebildet werden, und eine Deckenabscheidung eines Gate-Materials kann gefolgt durch ein CMP oder eine andere Planarisierung ausgeführt werden, um das Gate-Material, das sich nicht in der Vertiefung befindet, zu entfernen. Bei einem solchen Fall kann möglicherweise keine Notwendigkeit bestehen, die Source- und Drain-Regionen auszudehnen bzw. zu erweitern.at some embodiments In the present invention, the gate structure is formed by a damascene method formed to provide a damascene gate structure. In such embodiments For example, the gate may be formed in a depression around the fin structure Ceiling deposition of a gate material can be followed by a CMP or another planarization can be performed to remove the gate material, that is not in the depression. In such a Case may be there is no need to expand the source and drain regions to expand.
In den Zeichnungen und der Beschreibung sind typische Ausführungsbeispiele der Erfindung offenbart, und obwohl spezifische Ausdrücke verwendet werden, werden dieselben lediglich in einem allgemeinen und beschreibenden Sinn und nicht zum Zweck der Begrenzung verwendet, wobei der Schutzbereich der Erfindung in den folgenden Ansprüchen dargelegt ist.In The drawings and the description are typical embodiments of the invention, and although using specific terms they become merely general and descriptive Sense and not used for the purpose of limiting, with the scope of protection the invention is set forth in the following claims.
Claims (65)
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