DE102015110028B4 - Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Vorrichtungsstruktur und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
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- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
- H01L29/0642—Isolation within the component, i.e. internal isolation
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- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0657—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape of the body
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- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0684—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
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- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66787—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET with a gate at the side of the channel
- H01L29/66795—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET with a gate at the side of the channel with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET
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- H01L29/66795—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET with a gate at the side of the channel with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET
- H01L29/6681—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET with a gate at the side of the channel with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET using dummy structures having essentially the same shape as the semiconductor body, e.g. to provide stability
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
- H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
- H01L21/82—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
- H01L21/822—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
- H01L21/8232—Field-effect technology
- H01L21/8234—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
- H01L21/823481—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type isolation region manufacturing related aspects, e.g. to avoid interaction of isolation region with adjacent structure
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Abstract
Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Vorrichtungsstruktur mit:einem Substrat (102), wobei das Substrat einen ersten Bereich (10) und einen zweiten Bereich (20) aufweist;einer Isolationsstruktur (120), die auf dem Substrat (102) ausgebildet ist;ersten Finnen-Strukturen (110a), die auf dem ersten Bereich ausgebildet sind;zweiten Finnen-Strukturen (110b), die auf dem zweiten Bereich ausgebildet sind, wobei die Anzahl der ersten Finnen-Strukturen größer als die Anzahl der zweiten Finnen-Strukturen ist;wobei die ersten Finnen-Strukturen (110a) eine erste Höhe (H1) aufweisen, die von einer oberen Fläche der Isolationsstruktur (120) bis zu einer oberen Fläche der ersten Finnen-Strukturen (110a) gemessen wird,wobei die zweiten Finnen-Strukturen (110b) eine zweite Höhe (H2) aufweisen, die von einer oberen Fläche der Isolationsstruktur (120) bis zu einer oberen Fläche der zweiten Finnen-Strukturen (110b) gemessen wird, undwobei eine Distanz zwischen der ersten Höhe (H1) und der zweiten Höhe (H2) in einem Bereich von circa 0,4 nm bis zu circa 4 nm liegt.
Description
- ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
- Halbleiterbauelemente werden in einer Vielzahl elektronischer Anwendungen, wie z.B. Computern, Mobiltelefonen, Digitalkameras und anderen elektronischen Geräten, eingesetzt. Halbleiterbauelemente werden üblicherweise hergestellt durch sequentielles Abscheiden isolierender oder dielektrischer Schichten, leitfähiger Schichten und halbleitender Schichten eines Materials über einem Halbleitersubstrat und Strukturieren dieser verschiedenartigen Materialschichten unter Verwendung von Lithografie, um darauf Komponenten und Elemente von Schaltungen auszubilden. Viele integrierte Schaltungen werden üblicherweise auf einem einzigen Halbleiterwafer erzeugt, und die individuellen Dies auf dem Wafer werden durch Sägen zwischen den integrierten Schaltungen entlang einer Ritzlinie vereinzelt. Die individuellen Dies sind üblicherweise separat in Mehrchipmodulen oder andere Package-Typen gepackt.
- Da die Halbleiterindustrie bei den Bemühungen um eine höhere Bauelementdichte, höhere Leistungsfähigkeit und niedrigere Kosten zu den Nanometertechnologie-Prozessknoten hin fortgeschritten ist, haben die Herausforderungen sowohl von der Herstellung als auch von Designproblemen her die Entwicklung von dreidimensionalen Bauformen, wie z.B. dem Fin-Feldeffekttransistor (FinFET), zur Folge gehabt. FinFETs werden mit einer dünnen vertikalen „Flosse“ oder einem „Grat“ (oder Finnen-Struktur) hergestellt, die sich von einem Substrat aus erstreckt. Der Kanal des FinFET wird in dieser vertikalen Flosse ausgebildet. Über der Flosse ist ein Gate vorgesehen. Vorteile des FinFET können umfassen, dass der Kurzkanaleffekt und der höhere Stromfluss eingeschränkt werden.
- Obwohl die vorliegenden FinFET-Bauelemente und die Verfahren zur Herstellung von FinFET-Bauelementen im Allgemeinen für ihre Zweckbestimmung ausreichend gewesen sind, waren sie doch nicht in jeder Hinsicht vollkommen zufriedenstellend.
- Die Druckschrift
DE 10 2012 106 901 A1 beschreibt eine FinFET-Struktur, die eine erste Gruppe von Finnen und eine zweite außenliegende Finne aufweist, wobei die Höhe der zweiten Finne geringer als die Höhe der Finnen in der ersten Gruppe. - Die Druckschrift
US 2013 / 0 149 826 A1 - Weiterer Stand der Technick ist aus den Druckschriften
US 2013 / 0 082 333 A1 US 2009 / 0 134 454 A1 US 2011 / 0 260 282 A1 US 2013 / 0 093 026 A1 - Die Erfindung sieht eine FinFET-Vorrichtungsstruktur gemäß Patentanspruch 1 und gemäß Patentanspruch 9 sowie ein Verfahren gemäß Patentanspruch 14 vor.
- Figurenliste
- Ausbildungen der vorliegenden Offenbarung sind am besten anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung zu verstehen, wenn sie mit den beigefügten Figuren gelesen wird. Es wird angemerkt, dass im Einklang mit der üblichen Vorgehensweise in der Industrie die verschiedenen Merkmale nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind. Tatsächlich können die Abmessungen der verschiedenen Merkmale aus Gründen der Verständlichkeit der Darlegung beliebig vergrößert oder verkleinert sein.
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1 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer FIN-Feldeffekttransistor(FinFET)-Bauelementstruktur gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung. - Die
2A-2H zeigen Querschnittsdarstellungen der Ausbildung einer Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Bauelementstruktur gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung. -
2C' zeigt eine Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform von2C gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung. -
2H' zeigt eine Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform von2H gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung. - Die
3A-3C zeigen Querschnittsdarstellungen der Ausbildung einer FIN-Feldeffekttransistor(FinFET)-Bauelementstruktur gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung. - Die
4A-4G zeigen Querschnittsdarstellungen der Ausbildung einer FIN-Feldeffekttransistor(FinFET)-Bauelementstruktur gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung. - Die
5A-5B zeigen Querschnittsdarstellungen der Ausbildung einer Gate-Struktur auf den Finnen-Strukturen gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung. - Die
6A-6F zeigen Querschnittsdarstellungen der Ausbildung einer Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Bauelementstruktur gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung. - AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
- Die nachfolgende Offenbarung liefert viele unterschiedliche Ausführungsformen oder Beispiele für die Realisierung unterschiedlicher Merkmale des bereitgestellten Gegenstandes. Zum Beispiel kann das Ausbilden eines ersten Merkmals über oder auf einem zweiten Merkmal in der nachfolgenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, bei denen das erste und zweite Merkmal in einem direkten Kontakt ausgebildet werden, und es kann auch Ausführungsformen umfassen, bei denen zwischen dem ersten und zweiten Merkmal zusätzliche Merkmale derart ausgebildet sein können, dass das erste und zweite Merkmal nicht unmittelbar kontaktieren können. Außerdem können sich in der vorliegenden Offenbarung in den verschiedenartigen Beispielen Bezugsziffern und/oder Zeichen wiederholen. Diese Wiederholung dient der Vereinfachung und Übersichtlichkeit und ergibt von sich aus keine Beziehung zwischen den verschiedenen erörterten Ausführungsformen und/oder Konfigurationen.
- Es werden einige Varianten der Ausführungsformen beschrieben. In den verschiedenartigen Ansichten und veranschaulichenden Ausführungsformen werden durchgängig gleiche Bezugsziffern verwendet, um ähnliche Elemente zu kennzeichnen.
- Es werden Ausführungsformen für die Ausbildung einer Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Bauelementstruktur bereitgestellt.
1 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Bauelementstruktur100 gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung. - Mit Bezugnahme auf
1 wird ein Substrat102 bereitgestellt, und auf dem Substrat102 wird eine Isolationsstruktur120 ausgebildet. Die Isolationsstruktur120 verhindert eine elektrische Störbeeinflussung oder eine Kreuzkopplung. Das Substrat102 weist einen ersten Bereich 10 und einen zweiten Bereich 20 auf. Die ersten Finnen-Strukturen110a sind auf dem Substrat102 im ersten Bereich 10 ausgebildet, und die zweiten Finnen-Strukturen110b sind auf dem Substrat102 im zweiten Bereich 20 ausgebildet. Die ersten Finnen-Strukturen110a sind im Wesentlichen parallel zueinander. Die zweiten Finnen-Strukturen110b sind im Wesentlichen parallel zueinander. - Die Anzahl der ersten Finnen-Strukturen
110a im ersten Bereich 10 ist größer als die Anzahl der Finnen-Strukturen110b im zweiten Bereich 20. In einigen Ausführungsformen weisen zwei benachbarte erste Finnen-Strukturen110a einen Abstand oder eine Teilung (pitch; im Folgenden als Abstand bezeichnet) P1 auf, zwei benachbarte zweite Finnen-Strukturen110b weisen einen zweiten Abstand P2 auf, und der zweite Abstand P2 ist größer als der erste Abstand P1. Mit anderen Worten, die Strukturierungsdichte der ersten Finnen-Strukturen110a ist größer als die Strukturierungsdichte der zweiten Finnen-Strukturen110b . - Jede der ersten Finnen-Strukturen
110a weist einen oberen Teil und einen unteren Teil auf, und der obere Teil ragt aus der Isolationsstruktur120 heraus, und der untere Teil ist in die Isolationsstruktur120 eingebettet. Jede der zweiten Finnen-Strukturen110b weist einen oberen Teil und einen unteren Teil auf, und der obere Teil ragt aus der Isolationsstruktur120 heraus, und der untere Teil ist in die Isolationsstruktur120 eingebettet. Es ist zu beachten, dass die obere Fläche der ersten Finnen-Struktur110a im Wesentlichen auf einer Ebene mit der oberen Fläche der zweiten Finnen-Struktur110b liegt. - Jede von den ersten Finnen-Strukturen
110a weist eine erste Höhe H1 auf, die von einer oberen Fläche der Isolationsstruktur120 bis zu einer oberen Fläche der ersten Finnen-Strukturen110a gemessen wird. Jede von den zweiten Finnen-Strukturen110b weist eine zweite Höhe H2 auf, die von einer oberen Fläche der Isolationsstruktur120 bis zu einer oberen Fläche der zweiten Finnen-Strukturen110b gemessen wird. In einigen Ausführungsformen liegt die erste Höhe H1 in einem Bereich von circa 30 nm bis zu circa 50 nm. In einigen Ausführungsformen liegt die zweite Höhe H2 in einem Bereich von circa 30,1 nm bis zu circa 50,1 nm. In einigen Ausführungsformen liegt eine Distanz ΔH zwischen der erste Höhe H1 und der zweite Höhe H2 in einem Bereich von circa 0,4 nm bis zu circa 4 nm. In einigen Ausführungsformen liegt eine Distanz ΔH zwischen der ersten Höhe H1 und der zweiten Höhe H2 in einem Bereich von circa 1 nm bis zu circa 3 nm. - Die
2A-2H zeigen Querschnittsdarstellungen der Ausbildung einer Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Bauelementstruktur100 längs der Linie AA' von1 gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung. - Wie in
2A dargestellt ist, weist die FinFET-Bauelementstruktur100 ein Substrat102 auf. Das Substrat weist einen ersten Bereich 10 und einen zweiten Bereich 20 auf. Das Substrat102 kann aus Silizium oder anderen Halbleitermaterialien bestehen. Alternativ oder zusätzlich kann das Substrat102 andere Elementhalbleitermaterialien, wie z.B. Germanium, enthalten. In einigen Ausführungsformen besteht das Substrat102 aus einem Verbindungshalbleiter, wie z.B. Siliziumcarbid, Galliumarsenid, Indiumarsenid oder Indiumphosphid. In einigen Ausführungsformen besteht das Substrat102 aus einem Legierungshalbleiter, wie z.B. Silizium-Germanium, Silizium-Germanium-Carbid, Galliumarsenidphosphid oder Gallium-Indium-Phosphid. In einigen Ausführungsformen weist das Substrat102 eine Epitaxieschicht auf. Zum Beispiel kann das Substrat102 eine Epitaxieschicht aufweisen, die auf einem Halbleiterkörper aufliegt. - Danach werden auf dem Substrat
102 eine Auflageschicht104 und eine Hartmaskenschicht106 ausgebildet, und auf der Hartmaskenschicht106 wird eine Fotolackschicht108 ausgebildet. Die Fotolackschicht108 wird mittels eines Strukturierungsprozesses strukturiert. Der Strukturierungsprozess umfasst einen Fotolithografieprozess und einen Ätzprozess. Der Fotolithografieprozess umfasst ein Fotolackbeschichten (z.B. Rotationsbeschichten), schwaches Tempern, Ausrichten der Maske, Belichten, Tempern nach der Belichtung, Entwickeln des Fotolacks, Spülen und Trocknen (z.B. Einbrennen). Der Ätzprozess umfasst einen Trockenätzprozess oder einen Nassätzprozess. - Die Auflageschicht
104 ist eine Pufferschicht zwischen dem Substrat102 und der Hartmaskenschicht106 . Außerdem wird die Auflageschicht104 als eine Stoppschicht verwendet, wenn die Hartmaskenschicht106 beseitigt wird. Die Auflageschicht104 kann aus Siliziumoxid bestehen. Die Hartmaskenschicht106 kann aus Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid oder einem anderen geeigneten Material bestehen. In einigen Ausführungsformen werden mehr als eine Hartmaskenschicht106 auf der Auflageschicht104 ausgebildet. - Die Auflageschicht
104 und die Hartmaskenschicht106 werden durch Beschichtungsprozesse, so z.B. einen chemischen Gasphasenabscheidungs(CVD)-Prozess, chemischen Gasphasenabscheidungsprozess von hochdichtem Plasma (HDPCVD-Prozess), Aufschleuderprozess, Aufsprühprozess oder einen beliebigen anderen geeigneten Prozess, hergestellt. - Nachdem die Fotolackschicht
108 strukturiert ist, werden gemäß einigen Ausführungsformen die Auflageschicht104 und die Hartmaskenschicht106 strukturiert, indem die strukturierte Fotolackschicht108 als eine Maske verwendet wird, wie in2B dargestellt ist. Im Ergebnis werden eine strukturierte Auflageschicht104 und eine strukturierte Hartmaskenschicht106 erhalten. - Danach wird auf dem Substrat
102 ein Ätzprozess ausgeführt, um eine Finnen-Struktur110 auszubilden, wobei die strukturierte Auflageschicht104 und die strukturierte Hartmaskenschicht106 als eine Maske verwendet werden. Der Ätzprozess kann ein Trockenätzprozess oder ein Nassätzprozess sein. In einigen Ausführungsformen wird das Substrat102 durch einen Trockenätzprozess geätzt. Der Trockenätzprozess schließt die Verwendung des Ätzgases auf Fluorbasis, wie z.B. SF6, CxFy, NF3 oder Kombinationen davon, ein. Der Ätzprozess kann ein zeitlich gesteuerter Prozess sein und fortgesetzt werden, bis die Finnen-Strukturen110 eine vorgegebene Höhe erreichen. In einigen anderen Ausführungsformen weisen die Finnen-Strukturen110 eine Breite auf, die allmählich vom oberen Teil zum unteren Teil hin zunimmt. - Nachdem die Finnen-Strukturen
110 ausgebildet sind, wird gemäß einigen Ausführungsformen die Fotolackschicht108 beseitigt, und ein Teil der Finnen-Strukturen110 im zweiten Bereich 20 wird beseitigt, wie in2C dargestellt ist. Folglich werden die ersten Finnen-Strukturen110a im ersten Bereich 10 und die zweiten Finnen-Strukturen110b im zweiten Bereich 20 ausgebildet. Zwischen zwei benachbarten zweiten Finnen-Strukturen110a werden die ersten Gräben109a ausgebildet, und zwischen zwei benachbarten ersten Finnen-Strukturen110b werden die zweiten Gräben109b ausgebildet. - Es sollte beachtet werden, dass die Strukturierungsdichte der ersten Finnen-Strukturen
110a im ersten Bereich 10 größer als die Strukturierungsdichte der zweiten Finnen-Strukturen110b im zweiten Bereich 20 ist. Die im ersten Bereich 10 ausgebildeten Bauelemente und die im zweiten Bereich 20 ausgebildeten Bauelemente führen für sich und unabhängig voneinander verschiedene Funktionen aus. - Wie in
2C dargestellt ist, weisen zwei benachbarte erste Finnen-Strukturen110a den ersten Abstand P1 und zwei benachbarte zweite Finnen-Strukturen110b den zweiten Abstand P2 auf. Der zweite Abstand P2 ist größer als der erste Abstand P1. Mit anderen Worten, die Breite des zweiten Grabens109b im zweiten Bereich 20 ist größer als die des ersten Grabens109a im ersten Bereich 10. - In einigen anderen Ausführungsformen werden, wie in
2C' dargestellt ist, die abgetragenen Teile der Finnen-Strukturen110 nicht vollständig beseitigt, die Rest-Finnen-Teile110c sind benachbart zu den zweiten Finnen-Strukturen110b ausgebildet. In einigen Ausführungsformen ist die Höhe der Rest-Finnen-Teile110c kleiner als eine Hälfte der Höhe der ersten Finnen-Strukturen110a . - Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der ersten Finnen-Strukturen
110a und der zweiten Finnen-Strukturen110b entsprechend der tatsächlichen Verwendung angepasst werden kann und nicht auf vier erste Finnen-Strukturen110a im ersten Bereich 10 und zwei zweite Finnen-Strukturen110 im zweiten Bereich 20 beschränkt ist. - Nachdem die ersten Finnen-Strukturen
110a und die zweiten Finnen-Strukturen110b ausgebildet sind, wird gemäß einigen Ausführungsformen ein dielektrisches Material112 in den ersten Gräben109a und den zweiten Gräben109b zwischen zwei benachbarten ersten Finnen-Strukturen110a und den zweiten Finnen-Strukturen110b ausgebildet, und es wird auf den ersten Finnen-Strukturen110a und den zweiten Finnen-Strukturen110b ausgebildet, wie in2D dargestellt ist. - In einigen Ausführungsformen besteht das dielektrische Material
112 aus Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, mit Fluoriden dotiertem Silikatglas (FSG) oder einem anderen dielektrischen Material mit einer niedrigen Dielektrizitätszahl. Das dielektrische Material112 kann mithilfe eines chemischen Gasphasenabscheidungs(CVD)-Prozesses, eines Glasaufschleuderprozesses oder eines anderen anwendbaren Prozesses abgeschieden werden. - Danach wird das dielektrische Material
112 gemäß einigen Ausführungsformen teilweise abgetragen oder planarisiert, um die obere Fläche der Hartmaskenschicht106 freizulegen, wie in2E dargestellt ist. Im Ergebnis liegt die obere Fläche des dielektrischen Materials112 auf einer Ebene mit der oberen Fläche der Hartmaskenschicht106 . In einigen Ausführungsformen wird das dielektrische Material112 durch einen chemisch-mechanischen Polierprozess (CMP-Prozess) teilweise abgetragen. - Nach dem Teilabtragen oder Planarisieren des dielektrischen Materials
112 werden die Hartmaskenschicht106 und die Auflageschicht104 gemäß einigen Ausführungsformen beseitigt, um Vertiefungen113 auszubilden, wie in2F dargestellt ist. Die Hartmaskenschicht106 und die Auflageschicht104 werden durch einen Ätzprozess, wie z.B. einen Trockenätzprozess oder einen Nassätzprozess, beseitigt. - Nachdem die Vertiefungen
113 ausgebildet sind, wird gemäß einigen Ausführungsformen eine Opferschicht114 in den Vertiefungen113 und auf dem dielektrischen Material112 ausgebildet, wie in2G dargestellt ist. Die Opferschicht114 wird verwendet, um die obere Fläche der ersten Finnen-Strukturen110a und der zweiten Finnen-Strukturen110b zu schützen. Die Opferschicht114 kann eine einzige Schicht oder mehrere Schichten aufweisen. Die Opferschicht114 besteht aus Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid oder Kombinationen davon. - Nachdem die Opferschicht
114 ausgebildet ist, wird in einigen Ausführungsformen wahlweise auf der oberen Fläche der Finnen-Struktur110 ein (nicht dargestellter) Ionenimplantationsprozess ausgeführt. Der Ionenimplantationsprozess ist eingerichtet, den Kanalbereich mit Dotierstoffen zu dotieren, und der Kanalbereich wird unter einer Gate-Struktur ausgebildet (die später ausgebildet wird). - Für Bereiche mit unterschiedlichen freiliegenden Flächen (oder geätzten Flächen), ist es wegen des Loading-Effekts schwierig, die Gleichmäßigkeit des Ätzens zu steuern. In Abhängigkeit von der Integration der Finnen-Strukturen und von der Ätzstrategie besteht der Loading-Effekt darin, dass die Ätzrate für eine größere freiliegende Fläche entweder schneller oder langsamer als für eine kleinere freiliegende Fläche ist. Mit anderen Worten, der Loading-Effekt besteht darin, dass die Ätzgeschwindigkeit auf einer großen Fläche nicht zu der auf einer kleinen Fläche passt. Das bedeutet, dass der Loading-Effekt durch die Strukturierungsdichte beeinflusst sein kann. Während des Ätzens der ersten Finnen-Strukturen
110a und der zweiten Finnen-Strukturen110b mit einer unterschiedlichen Strukturierungsdichte in den unterschiedlichen Bereichen 10, 20 ist es deshalb schwieriger, die Gleichmäßigkeit der Ätztiefe zu steuern. - Um den Loading-Effekt zu reduzieren, wird die Opferschicht
114 auf den ersten Finnen-Strukturen110a und den zweiten Finnen-Strukturen110b im Überschuss abgeschieden. Mit anderen Worten, die Abscheidedicke der Opferschicht114 ist größer als die normale Dicke (die kleiner als circa 5 nm sein kann). - Die Dicke der Opferschicht
114 wird innerhalb eines Wertebereichs gehalten, um den Loading-Effekt zu reduzieren. In einigen Ausführungsformen weist die Opferschicht114 im ersten Bereich 10 eine erste Dicke T1 und im zweiten Bereich 20 eine zweite Dicke T2 auf. In einigen Ausführungsformen liegt die erste Dicke T1 in einem Bereich von circa 10 nm bis zu circa 50 nm. In einigen Ausführungsformen liegt die zweite Dicke T2 in einem Bereich von circa 10 nm bis zu circa 50 nm. Wenn die erste Dicke T1 oder die zweite Dicke T2 kleiner als 10 nm ist, dann ist die Ätzdauer zu kurz, und es ist schwierig, die abgeätzte Menge innerhalb des erwarteten Bereichs zu halten, und folglich wird dielektrische Schicht112 überätzt. Wenn die erste Dicke T1 oder die zweite Dicke T2 größer als 50 nm ist, dann ist die Ätzdauer zu lang, und folglich nehmen die Herstellungskosten zu. - Gemäß einigen Ausführungsformen wird die Opferschicht
114 danach beseitigt, wie in2H dargestellt ist. Danach wird ein oberer Teil des dielektrischen Materials112 entfernt, um die Isolationsstruktur120 auszubilden. In einigen Ausführungsformen wird die Opferschicht114 durch einen Ätzprozess entfernt. In einigen Ausführungsformen wird der obere Teil des dielektrischen Materials112 durch einen weiteren Ätzprozess entfernt. Das übrige dielektrische Material112 zeigt sich als eine Flachgrabenisolations(STI)-Struktur120 . - Ein oberer Teil der ersten Finnen-Strukturen
110a wird freigelegt, und der obere Teil weist eine erste Höhe H1 auf, die von einer oberen Fläche der Isolationsstruktur120 bis zu einer oberen Fläche der ersten Finnen-Strukturen110a gemessen wird. Ebenso wird ein oberer Teil der zweiten Finnen-Strukturen110b freigelegt, und der obere Teil weist eine zweite Höhe H2 auf, die von einer oberen Fläche der Isolationsstruktur120 bis zu einer oberen Fläche der zweiten Finnen-Strukturen110b gemessen wird. - In einigen Ausführungsformen liegt eine Distanz ΔH zwischen der ersten Höhe H1 und der zweiten Höhe H2 in einem Bereich von circa 0,4 nm bis zu circa 4 nm. Ist die Distanz ΔH zwischen der erste Höhe H1 und der zweite Höhe H2 größer als 4 nm, dann ist die Gleichmäßigkeit der Dicke der abgeschiedenen Schichten (wie z.B. der Gate-Dielektrikumschicht und der Gate-Elektrodenschicht), die durch nachfolgende Arbeitsgänge auf der ersten Finnen-Struktur
110a und der zweiten Finnen-Struktur110b ausgebildet werden können, schwer zu steuern. Wird hingegen die Distanz ΔH in einem Bereich von circa 0,4 nm bis zu circa 4 nm gehalten, dann wird die Gleichmäßigkeit der Dicke der abgeschiedenen Schichten verbessert, und folglich wird auch die Leistungsfähigkeit der FinFET-Struktur verbessert. - In einigen Ausführungsformen liegt ein Verhältnis (T1/H1) der ersten Dicke T1 zur ersten Höhe H1 in einem Bereich von circa 0,2 bis zu circa 0,5. Ist das Verhältnis größer als 0,5, dann kann die überschüssige Opferschicht
114 vergeudet sein, und die Herstellungskosten sind hoch. Ist das Verhältnis kleiner als 0,2, dann kann der Loading-Effekt gravierend sein. -
2H' zeigt eine Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform von2H gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung. Wie in2H' dargestellt ist, werden die Rest-Finnen-Strukturen110c von der Isolationsstruktur120 vollständig abgedeckt. - Die
3A-3C zeigen Querschnittsdarstellungen der Ausbildung einer Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Bauelementstruktur gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung. - Mit Bezugnahme auf
3A werden die ersten Finnen-Strukturen110a auf dem Substrat102 im ersten Bereich 10 ausgebildet, und die zweiten Finnen-Strukturen110b werden auf dem Substrat102 im zweiten Bereich 20 ausgebildet. - Danach wird gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung auf den ersten Finnen-Strukturen
110a und auf den zweiten Finnen-Strukturen110b eine dielektrische Schicht112 ausgebildet, wie in3B dargestellt ist. Die dielektrische Schicht112 wird auf den ersten Finnen-Strukturen110a und auf den zweiten Finnen-Strukturen110b im Überschuss abgeschieden. Wie oben erwähnt wurde, wird der Loading-Effekt zwischen dem ersten Bereich 10 und dem zweiten Bereich 20 durch das Ausbilden der im Überschuss abgeschiedenen dielektrischen Schicht112 reduziert. - Nachdem die dielektrische Schicht
112 ausgebildet ist, wird gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung ein Ätzprozess ausgeführt, um die dielektrische Schicht112 zu beseitigen, wie in3C dargestellt ist. Außerdem werden auch die Auflageschicht104 und eine Hartmaskenschicht beseitigt. Im Ergebnis weist jede von den ersten Finnen-Strukturen110a im ersten Bereich 10 eine erste Höhe H1 auf, und jede von den zweiten Finnen-Strukturen110b im zweiten Bereich 20 weist eine zweite Flossenhöhe H2 auf. In einigen Ausführungsformen liegt eine Distanz ΔH zwischen der ersten Höhe H1 und der zweiten Höhe H2 in einem Bereich von circa 0,4 nm bis zu circa 4 nm. In einigen Ausführungsformen liegt eine Distanz ΔH zwischen der ersten Höhe H1 und der zweiten Höhe H2 in einem Bereich von circa 1 nm bis zu circa 3 nm. - Die
4A-4G zeigen Querschnittsdarstellungen der Ausbildung einer Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Bauelementstruktur gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung. - Mit Bezugnahme auf
4A werden die Finnen-Strukturen110 auf dem Substrat102 ausgebildet. Die Anzahl der Finnen-Strukturen110 im ersten Bereich 10 ist die gleiche wie die im zweiten Bereich 20. - Nachdem die Finnen-Strukturen
110 ausgebildet sind, wird gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung ein Teil der zweiten Finnen-Strukturen110b im zweiten Bereich 20 beseitigt, wie in4B dargestellt ist. Zum Beispiel wird die Anzahl der zweiten Finnen-Strukturen110b von vier auf zwei verringert. - Die zwei benachbarten ersten Finnen-Strukturen
110a weisen den ersten Abstand P1 auf, und die zwei benachbarten zweiten Finnen-Strukturen110b weisen einen dritten Abstand P3 auf. In einigen Ausführungsformen ist der erste Abstand P1 im Wesentlichen gleich dem dritten Abstand P3. Die Anzahl der ersten Finnen-Strukturen110a ist größer als die der zweiten Finnen-Strukturen110b , und eine Fläche des ersten Bereichs 10 ist die gleiche wie die des zweiten Bereichs 20. Folglich ist die Strukturierungsdichte der ersten Finnen-Strukturen110a im ersten Bereich 10 größer als die Strukturierungsdichte der zweiten Finnen-Strukturen110b im zweiten Bereich 20. - Nachdem die ersten Finnen-Strukturen
110a und die zweiten Finnen-Strukturen110b ausgebildet sind, wird gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung eine dielektrische Schicht112 auf den ersten Finnen-Strukturen110a und den zweiten Finnen-Strukturen110b sowie dem Graben zwischen zwei benachbarten der ersten Finnen-Strukturen110a und der zweiten Finnen-Strukturen110b ausgebildet, wie in4C dargestellt ist. - Nachdem die dielektrische Schicht
112 ausgebildet ist, wird gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung ein Planarisierungsprozess auf der dielektrischen Schicht112 ausgeführt, bis die obere Fläche der Hartmaskenschicht106 freigelegt ist, wie in4D dargestellt ist. In einigen Ausführungsformen ist der Planarisierungsprozess ein chemisch-mechanischer Polierprozess (CMP). - Gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung werden danach die Hartmaskenschicht
106 und die Auflageschicht104 beseitigt, wie in4E dargestellt ist. Die Hartmaskenschicht106 und die Auflageschicht104 werden durch mehrere Ätzprozesse unabhängig voneinander beseitigt. - Gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung wird danach in den Vertiefungen
113 und auf dem dielektrischen Material112 die Opferschicht114 ausgebildet, wie in4F dargestellt ist. Wie oben erwähnt wurde, wird die Opferschicht114 im Überschuss abgeschieden und somit der Loading-Effekt reduziert. Daraus ergibt sich eine Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Flossenhöhe. - Danach wird gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung die Opferschicht
114 beseitigt, wie in4G dargestellt ist. - Die ersten Finnen-Strukturen
110a im ersten Bereich 10 weisen eine erste Höhe H1 und die zweiten Finnen-Strukturen110b im zweiten Bereich 20 eine zweite Höhe H2 auf. Die Höhendifferenz zwischen der ersten Höhe H1 und der zweiten Höhe H2 wird als ΔH definiert. Da der Loading-Effekt reduziert ist, ist auch die Höhendifferenz ΔH geringer. Ist die Höhendifferenz ΔH geringer ist, dann wird die Gleichmäßigkeit der Höhe der ersten Finnen-Strukturen110a und der zweiten Finnen-Strukturen110b besser. Somit wird die Leistungsfähigkeit der FinFET-Struktur verbessert. - Die
5A-5B zeigen Querschnittsdarstellungen der Ausbildung einer Gate-Struktur auf den Finnen-Strukturen gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung. - Wie in
5A dargestellt ist, wird eine Gate-Struktur220 auf dem Mittelteil der ersten Finnen-Strukturen110a und der zweiten Finnen-Strukturen110b ausgebildet. Die Gate-Struktur umfasst eine Gate-Dielektrikumschicht208 und eine Gate-Elektrodenschicht210 . Auf gegenüberliegenden Seitenwänden der ersten Finnen-Strukturen110a und der zweiten Finnen-Strukturen110b sind die Gate-Spacer212 ausgebildet. - Die Gate-Dielektrikumschicht
208 besteht aus dielektrischen Materialien, wie z.B. Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, dielektrischen Materialien mit einer hohen Dielektrizitätszahl (high-k) oder Kombinationen davon. Die Gate-Dielektrikumschicht208 wird durch einen Abscheidungsprozess, wie z.B. chemische Gasphasenabscheidung (CVD), physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), Atomlagenabscheidung (ALD), CVD von hochdichtem Plasma (HDPCVD), metallorganische CVD (MOCVD) oder plasmaunterstützte CVD (PECVD), ausgebildet. - In einigen Ausführungsformen besteht die Gate-Elektrodenschicht
210 aus leitfähigen oder nicht leitfähigen Materialien. In einigen Ausführungsformen ist die Gate-Struktur220 eine Dummy-Gate-Struktur, und die Gate-Elektrode besteht 210 besteht aus Polysilizium. Die Gate-Elektrode210 wird durch einen Abscheidungsprozess, wie z.B. chemische Gasphasenabscheidung (CVD), physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), Atomlagenabscheidung (ALD), CVD von hochdichtem Plasma (HDPCVD), metallorganische CVD (MOCVD) oder plasmaunterstützte CVD (PECVD), ausgebildet. - Wie in
5B dargestellt ist, wird ein Teil der Gate-Struktur220 beseitigt, und demzufolge wird im ersten Bereich 10 eine erste Gate-Struktur220a und im zweiten Bereich 20 eine zweite Gate-Struktur220b ausgebildet. Die obere Fläche der ersten Gate-Struktur220a liegt im Wesentlichen auf einer Ebene mit der oberen Fläche der zweiten Gate-Struktur220b . - Die
6A-6F zeigen Querschnittsdarstellungen der Ausbildung einer Finnen-Struktur gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung. - Wie in
6A dargestellt ist, sind die Gate-Strukturen220 Dummy-Gate-Strukturen. Die Dummy-Gate-Strukturen220 werden beseitigt und durch die eigentlichen Gate-Strukturen ersetzt. Jede der Dummy-Gate-Strukturen220 umfasst eine Dummy-Gate-Dielektrikumschicht208 und eine Dummy-Gate-Elektrode210 . - Gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung werden danach die Hohlräume
111 durch Beseitigen eines oberen Teils der ersten Finnen-Strukturen110 und der zweiten Finnen-Strukturen110b ausgebildet, wie in6B dargestellt ist. - Nachdem die Hohlräume
111 ausgebildet sind, werden gemäß einigen Ausführungsformen in den Hohlräumen111 die Source/Drain(S/D)-Strukturen130 ausgebildet, wie in6C dargestellt ist. - In einigen Ausführungsformen sind die Source/Drain-Strukturen
130 verspannte Source/Drain-Strukturen. In einigen Ausführungsformen enthalten die Source/Drain-Strukturen130 Silizium-Germanium (SiGe), Germanium (Ge), Indiumarsenid (InAs), Indium-Gallium-Arsenid (InGaAs), Indiumantimonid (InSb), Galliumarsenid (GaAs), Galliumantimonid (GaSb), Indium-Aluminium-Phosphid (InAlP) Indiumphosphid (InP) oder eine Kombination davon. - In einigen Ausführungsformen werden die Source/Drain(S/D)-Strukturen
130 durch Aufwachsen eines verspannten Materials auf den ersten Finnen-Strukturen110 und den zweiten Finnen-Strukturen110b durch einen Epitaxie(Epi)-Prozess ausgebildet. Zusätzlich kann sich die Gitterkonstante des verspannten Materials von der Gitterkonstante des Substrats102 unterscheiden. Der Epitaxie-Prozess kann einen selektiven Epitaxiewachstums(SEG)-Prozess, CVD-Abscheidungstechniken (z.B. Gasphasenepitaxie (VPE) und/oder Ultrahochvakuum-CVD (UHV-CVD)), Molekularstrahlepitaxie oder andere geeignete Epi-Prozesse umfassen. - Danach wird gemäß einigen Ausführungsformen eine Zwischenschichtdielektrikum(ILD)-Struktur
132 über den S/D-Strukturen130 über dem Substrat102 ausgebildet, wie in6D dargestellt ist. - In einigen Ausführungsformen wird ein Zwischenschichtdielektrikum(ILD)-Material über der Isolationsstruktur
120 und der Dummy-Gate-Struktur220 ausgebildet. Danach wird das ILD-Material einem Polierprozess unterworfen, bis die obere Fläche der Dummy-Gate-Struktur220 freigelegt ist. In einigen Ausführungsformen wird das ILD-Material durch einen chemisch-mechanischen Polierprozess (CMP-Prozess) planarisiert. Dadurch wird die ILD-Struktur132 ausgebildet. In einigen anderen Ausführungsformen wird vor dem Ausbilden der ILD-Struktur132 eine (nicht dargestellte) KontaktÄtzstoppschicht (CESL) ausgebildet. - Die ILD-Struktur
132 umfasst einen ersten Teil, der zwischen zwei benachbarten ersten Finnen-Strukturen110a liegt, und einen zweiten Teil, der zwischen zwei benachbarten zweiten Finnen-Strukturen110b liegt. Es ist zu beachten, dass es eine Distanz zwischen einer oberen Fläche des ersten Teils der ILD-Struktur132 und der oberen Fläche des zweiten Teils der ILD-Struktur132 gibt. In einigen Ausführungsformen liegt die Distanz in einem Bereich von circa 0,4 nm bis zu circa 4 nm. In einigen Ausführungsformen liegt die Distanz in einem Bereich von circa 1 nm bis zu circa 3 nm. - Das Zwischenschichtdielektrikum(ILD)-Material kann Mehrfachschichten umfassen, die aus mehreren dielektrischen Materialien, wie z.B. Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Tetraethylorthosilicat (TEOS), Phosphorsilicatglas (PSG), Borphosphorsilicatglas (BPSG), Material mit einer niedrigen Dielektrizitätszahl und/oder anderen verwendbaren dielektrischen Materialien, bestehen. Beispiele für dielektrische Materialien mit einer niedrigen Dielektrizitätszahl schließen fluoriertes Silikatglas (FSG), kohlenstoffdotiertes Siliziumoxid, amorphen fluorierten Kohlenstoff, Parylene, Bis-Benzocyclobuten (BCB) oder Polyimid ein. Das Zwischenschichtdielektrikum(ILD)-Material kann durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD), physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), Atomlagenabscheidung (ALD), Aufschleudern oder andere geeignete Prozesse ausgebildet werden.
- Nachdem die ILD-Struktur
132 ausgebildet ist, wird gemäß einigen Ausführungsformen die Dummy-Gate-Struktur220 beseitigt, um die Gräben133 in der ILD-Struktur132 auszubilden, wie in6E dargestellt ist. Die Dummy-Gate-Struktur220 wird beseitigt, indem ein erster Ätzprozess und ein zweiter Ätzprozess ausgeführt werden. Die Dummy-Gate-Elektrodenschicht208 wird durch den ersten Ätzprozess beseitigt, und die Dummy-Gate-Dielektrikumschicht210 wird durch den zweiten Ätzprozess beseitigt. In einigen Ausführungsformen ist der erste Ätzprozess ein Trockenätzprozess und der zweite Ätzprozess ein Nassätzprozess. In einigen Ausführungsformen schließt der Trockenätzprozess die Verwendung eines Ätzgases, wie z.B. CF4, Ar, NF3, Cl2, He, HBr, O2, N2, CH3F, CH4, CH2F2 oder einer Kombination derselben, ein. - Obwohl die Dummy-Gate-Struktur
220 beseitigt wird, kann es dann, wenn die Distanz zwischen der ersten Höhe H1 und der zweiten Höhe H2 größer als 4 nm ist, vorkommen, dass die abgetragene Höhe der Dummy-Gate-Struktur220 im ersten Bereich 10 nicht die gleiche wie die im zweiten Bereich 20 ist. Infolgedessen wird Dummy-Gate-Struktur220 im ersten Bereich 10 vollständig beseitigt, aber im zweiten Bereich 20 bleibt etwas von der Dummy-Gate-Struktur220 übrig. Die Tiefe der Gräben133 im ersten Bereich 10 ist nicht gleich der im zweiten Bereich 20. Wenn etwas von den Dummy-Gate-Strukturen120 im zweiten Bereich 20 übrigbleibt, ist es nicht nutzbringend, die eigentliche Gate-Dielektrikumschicht und die eigentliche Gate-Elektrodenschicht, die später ausgebildet werden, aufzutragen. - Es soll angemerkt werden, dass im Unterschied zu der obigen Ausführungsform die Distanz zwischen den ersten Finnen-Strukturen
110a und den zweiten Finnen-Strukturen110b in einem Bereich von circa 0,4 nm bis zu circa 4 nm gehalten wird und die Ätztiefe der Dummy-Gate-Struktur220 im ersten Bereich 10 im Wesentlichen gleich der im zweiten Bereich 20 ist. Es ist vorteilhaft, die eigentliche Gate-Dielektrikumschicht (wie z.B. die Gate-Dielektrikumschicht140 ) und die eigentliche Gate-Elektrodenschicht (wie z.B. die Gate-Elektrodenschicht142 ), die später ausgebildet werden, aufzutragen, wie in6F dargestellt ist. - Nachdem die Gräben
133 ausgebildet sind, werden gemäß einigen Ausführungsformen, wie in6F dargestellt ist, eine Gate-Dielektrikumschicht140 und eine Gate-Elektrodenschicht142 in die Gräben133 eingefüllt. Somit wird eine Gate-Struktur144 mit der Gate-Dielektrikumschicht140 und der Gate-Elektrodenschicht142 erhalten. - In einigen Ausführungsformen besteht die Gate-Dielektrikumschicht
140 aus einem Material mit einer hohen Dielektrizitätszahl. Das Material mit einer hohen Dielektrizitätszahl kann Hafniumoxid, Zirkonoxid, Aluminiumoxid, Hafniumdioxid-Aluminiumoxid-Legierung, Hafnium-Silizium-Oxid, Hafnium-Silizium-Oxinitrid, Hafnium-Tantal-Oxid, Hafnium-Titan-Oxid, Hafnium-Zirkon-Oxid oder dergleichen enthalten. - In einigen Ausführungsformen kann die Gate-Elektrodenschicht
142 aus einem Metallmaterial bestehen. Das Metallmaterial kann ein N-Austrittsarbeit-Metall oder ein P-Austrittsarbeit-Metall umfassen. Das N-Austrittsarbeit-Metall schließt Wolfram (W), Kupfer (Cu), Titan (Ti), Silber (Ag), Aluminium (Al), Titan-Aluminium-Legierung (TiAl), Titan-Aluminium-Nitrid (TiAlN), Tantalcarbid (TaC), Tantal-Kohlenstoff-Nitrid (TaCN), Tantal-Silizium-Nitrid (TaSiN), Mangan (Mn), Zirkon (Zr) oder Kombinationen davon ein. Das P-Austrittsarbeit-Metall schließt Titannitrid (TiN), Wolframnitrid (WN), Tantalnitrid (TaN), Ruthenium (Ru) oder Kombinationen davon ein. - Wie in
6F dargestellt ist, liegt die Gate-Struktur144 quer über einem Mittelteil der Finnen-Struktur110 . Unter der Gate-Struktur144 ist ein Kanalbereich ausgebildet, und der Kanalbereich wird von der Gate-Struktur144 umhüllt. - Es werden Ausführungsformen zur Ausbildung einer Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Bauelementstruktur bereitgestellt. Eine Finnen-Struktur wird auf einem Substrat mit einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich ausgebildet, und auf dem Substrat wird eine Isolationsstruktur ausgebildet. Die ersten Finnen-Strukturen werden auf dem ersten Bereich ausgebildet, und die zweiten Finnen-Strukturen werden auf dem zweiten Bereich ausgebildet, und die Anzahl der ersten Finnen-Strukturen ist größer als die Anzahl der zweiten Finnen-Strukturen. Um den Loading-Effekt zu reduzieren, wird während der Herstellung der ersten Finnen-Strukturen und der zweiten Finnen-Strukturen eine Opferschicht auf den ersten Finnen-Strukturen, den zweiten Finnen-Strukturen und der Isolationsstruktur im Überschuss abgeschieden. Mit anderen Worten, die Abscheidedicke der Opferschicht ist eine über dem Normalen liegende Dicke (die circa 5 nm kleiner sein kann). Im Ergebnis weisen die ersten Finnen-Strukturen eine erste Höhe auf, die zweiten Finnen-Strukturen weisen eine zweite Höhe auf, und die Distanz zwischen der ersten Höhe und der zweiten Höhe wird in einem Bereich von circa 0,4 nm bis zu circa 4 nm gehalten.
- Da der Loading-Effekt reduziert ist, ist auch die Höhendifferenz zwischen der ersten Höhe und der zweiten Höhe geringer. Ist die Höhendifferenz geringer, dann ist die Gleichmäßigkeit der Höhe der ersten und der zweiten Finnen-Strukturen besser. Somit wird die Leistungsfähigkeit der FinFET-Struktur höher.
- In einigen Ausführungsformen wird eine Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Bauelementstruktur geschaffen. Die FinFET-Bauelementstruktur weist ein Substrat auf, und das Substrat weist einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich auf. Die FinFET-Bauelementstruktur weist eine Isolationsstruktur, die auf dem Substrat ausgebildet ist, und erste Finnen-Strukturen auf, die auf dem ersten Bereich ausgebildet sind. Die FinFET-Bauelementstruktur weist auch zweite Finnen-Strukturen auf, die auf dem zweiten Bereich ausgebildet sind, und die Anzahl der ersten Finnen-Strukturen ist größer als die Anzahl der zweiten Finnen-Strukturen. Die ersten Finnen-Strukturen weisen eine erste Höhe auf, die von einer oberen Fläche der Isolationsstruktur bis zu einer oberen Fläche der ersten Finnen-Strukturen gemessen wird, die zweiten Finnen-Strukturen weisen eine zweite Höhe auf, die von einer oberen Fläche der Isolationsstruktur bis zu einer oberen Fläche der zweiten Finnen-Strukturen gemessen wird, und eine Distanz zwischen der ersten Höhe und der zweiten Höhe liegt in einem Bereich von circa 0,4 nm bis zu circa 4 nm.
- In einigen Ausführungsformen wird eine Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Bauelementstruktur geschaffen. Die FinFET-Bauelementstruktur weist ein Substrat auf, und das Substrat weist einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich auf. Die FinFET-Bauelementstruktur umfasst erste Finnen-Strukturen, die auf dem Substrat im ersten Bereich ausgebildet sind, und zweite Finnen-Strukturen, die auf dem Substrat im zweiten Bereich ausgebildet sind. Die FinFET-Bauelementstruktur weist ferner eine Isolationsstruktur auf, die auf dem Substrat ausgebildet ist, wobei die Isolationsstrukturen einen ersten Teil, der zwischen zwei benachbarten ersten Finnen-Strukturen liegt, und einen zweiten Teil, der zwischen zwei benachbarten zweiten Finnen-Strukturen liegt, umfassen. Eine Distanz zwischen einer oberen Fläche des ersten Teils und einer oberen Fläche des zweiten Teils liegt in einem Bereich von circa 0,4 nm bis zu circa 4 nm.
- In einigen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Ausbilden einer Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Bauelementstruktur bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines Substrats, und das Substrat weist einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich auf. Das Verfahren umfasst auch das Ausbilden der ersten Finnen-Strukturen und der zweiten Finnen-Strukturen auf dem ersten Bereich bzw. dem zweiten Bereich, und die Anzahl der ersten Finnen-Strukturen ist größer als die Anzahl der zweiten Finnen-Strukturen. Das Verfahren umfasst ferner das Ausbilden einer Opferschicht auf den ersten Finnen-Strukturen und den zweiten Finnen-Strukturen, und einer ersten Dicke, die von einer oberen Fläche der ersten Finnen-Struktur bis zu einer oberen Fläche der Opferschicht gemessen wird, und wobei die erste Dicke in einem Bereich von circa 10 nm bis zu circa 50 nm liegt. Das Verfahren umfasst das Ausführen eines Ätzprozesses an der Opferschicht, um eine Isolationsstruktur auf dem Substrat auszubilden, und wobei die ersten Finnen-Strukturen eine erste Höhe aufweisen, die von einer oberen Fläche der Isolationsstruktur bis zu einer oberen Fläche der ersten Finnen-Strukturen gemessen wird, wobei die zweiten Finnen-Strukturen eine zweite Höhe aufweisen, die von einer oberen Fläche der Isolationsstruktur bis zu einer oberen Fläche der zweiten Finnen-Strukturen gemessen wird, und wobei eine Distanz zwischen der ersten Höhe und der zweiten Höhe in einem Bereich von circa 0,4 nm bis zu circa 4 nm liegt.
Claims (21)
- Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Vorrichtungsstruktur mit: einem Substrat (102), wobei das Substrat einen ersten Bereich (10) und einen zweiten Bereich (20) aufweist; einer Isolationsstruktur (120), die auf dem Substrat (102) ausgebildet ist; ersten Finnen-Strukturen (110a), die auf dem ersten Bereich ausgebildet sind; zweiten Finnen-Strukturen (110b), die auf dem zweiten Bereich ausgebildet sind, wobei die Anzahl der ersten Finnen-Strukturen größer als die Anzahl der zweiten Finnen-Strukturen ist; wobei die ersten Finnen-Strukturen (110a) eine erste Höhe (H1) aufweisen, die von einer oberen Fläche der Isolationsstruktur (120) bis zu einer oberen Fläche der ersten Finnen-Strukturen (110a) gemessen wird, wobei die zweiten Finnen-Strukturen (110b) eine zweite Höhe (H2) aufweisen, die von einer oberen Fläche der Isolationsstruktur (120) bis zu einer oberen Fläche der zweiten Finnen-Strukturen (110b) gemessen wird, und wobei eine Distanz zwischen der ersten Höhe (H1) und der zweiten Höhe (H2) in einem Bereich von circa 0,4 nm bis zu circa 4 nm liegt.
- Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Vorrichtungsstruktur nach
Anspruch 1 , wobei die obere Fläche der ersten Finnen-Strukturen (110a) auf einer Ebene mit der oberen Fläche der zweiten Finnen-Strukturen (110b) liegt. - Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Vorrichtungsstruktur nach
Anspruch 1 oder2 , wobei die erste Höhe (H1) in einem Bereich von circa 10 nm bis zu circa 50 nm liegt. - Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Vorrichtungsstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwei benachbarte erste Finnen-Strukturen (110a) einen ersten Abstand (P1) aufweisen, zwei benachbarte zweite Finnen-Strukturen (110b) einen zweiten Abstand (P2) aufweisen und der zweite Abstand (P2) größer als der erste Abstand (P1) ist.
- Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Vorrichtungsstruktur nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , wobei zwei benachbarte erste Finnen-Strukturen (110a) einen ersten Abstand (P1) aufweisen, zwei benachbarte zweite Finnen-Strukturen (110b) einen zweiten Abstand (P2) aufweisen und der zweite Abstand (P2) gleich dem ersten Abstand (P1) ist. - Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Vorrichtungsstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit: einer ersten Gate-Struktur (210), die auf einem Mittelteil der ersten Finnen-Strukturen (110a) ausgebildet ist; und einer zweiten Gate-Struktur (220b), die auf einem Mittelteil der zweiten Finnen-Strukturen (110b) ausgebildet ist, wobei eine obere Fläche der ersten Gate-Struktur (210) auf einer Ebene mit einer oberen Fläche der zweiten Gate-Struktur (220b) liegt.
- Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Vorrichtungsstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Distanz zwischen der ersten Höhe (H1) und der zweiten Höhe (H2) in einem Bereich von circa 1 nm bis zu circa 3 nm liegt.
- Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Vorrichtungsstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit: Rest-Finnen-Strukturen (110c), die auf dem zweiten Bereich (20) ausgebildet sind, wobei die Rest-Finnen-Strukturen (110c) von der Isolationsstruktur (120) vollständig abgedeckt sind.
- Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Vorrichtungsstruktur mit: einem Substrat (102), wobei das Substrat einen ersten Bereich (10) und einen zweiten Bereich (20) aufweist; ersten Finnen-Strukturen (110a), die auf dem Substrat (102) im ersten Bereich (10) ausgebildet sind, zweiten Finnen-Strukturen (110b), die auf dem Substrat (102) im zweiten Bereich (20) ausgebildet sind; einer Isolationsstruktur (120), die auf dem Substrat (102) ausgebildet ist, wobei die Isolationsstruktur (120) einen ersten Teil, der zwischen zwei benachbarten ersten Finnen-Strukturen (110a) liegt, und einen zweiten Teil, der zwischen zwei benachbarten zweiten Finnen-Strukturen (110b) liegt, aufweist, und wobei eine Distanz (ΔH) zwischen einer oberen Fläche des ersten Teils und einer oberen Fläche des zweiten Teils in einem Bereich von circa 0,4 nm bis zu circa 4 nm liegt.
- Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Vorrichtungsstruktur nach
Anspruch 9 , ferner mit: einer Gate-Struktur, die auf einem Mittelteil der ersten Finnen-Strukturen (110a) und der zweiten Finnen-Strukturen (110b) ausgebildet ist, wobei die Gate-Struktur eine Schicht mit einer hohen Dielektrizitätszahl und eine metallische Gate-Elektrodenschicht aufweist, die auf der Schicht mit der hohen Dielektrizitätszahl ausgebildet ist. - Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Vorrichtungsstruktur nach
Anspruch 9 oder10 , wobei zwei benachbarte erste Finnen-Strukturen (110a) einen ersten Abstand (P1) aufweisen, zwei benachbarte zweite Finnen-Strukturen (110b) einen zweiten Abstand (P2) aufweisen und der zweite Abstand (P2) größer als der erste Abstand (P1) ist. - Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Vorrichtungsstruktur nach einem der
Ansprüche 9 bis11 , ferner mit: einer Source/Drain(S/D)-Struktur, die benachbart zur Gate-Struktur ist; und einer Zwischenschichtdielektrikum(ILD)-Struktur, die auf den S/D-Strukturen und auf dem Substrat (102) ausgebildet ist. - Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Vorrichtungsstruktur nach einem der
Ansprüche 9 bis12 , ferner mit: Rest-Finnen-Strukturen (110c), die auf dem zweiten Bereich (20) ausgebildet sind, wobei die Rest-Finnen-Strukturen (110c) von der Isolationsstruktur (120) abgedeckt sind. - Verfahren zum Ausbilden einer Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Vorrichtungsstruktur, umfassend: Bereitstellen eines Substrats (102), wobei das Substrat (102) einen ersten Bereich (10) und einen zweiten Bereich (20) aufweist; den Druckschriften US 2013 / 0 082 333 A1, US 2009 / 0 134 454 A1, US 2011 / 0 260 282 A1 und US 2013 / 0 093 026 A1 bekannt. (110a) wobei die Anzahl der ersten Finnen-Strukturen (110a) größer als die Anzahl der zweiten Finnen-Strukturen (110b) ist; Ausbilden einer Opferschicht auf den ersten Finnen-Strukturen (110a) und den zweiten Finnen-Strukturen (110b), wobei eine ersten Dicke, die von einer oberen Fläche der ersten Finnen-Struktur (110a) bis zu einer oberen Fläche der Opferschicht gemessen wird, in einem Bereich von circa 10 nm bis zu circa 50 nm liegt; und Ausführen eines Ätzprozesses an der Opferschicht, um eine Isolationsstruktur (120) auf dem Substrat (102) auszubilden, wobei die ersten Finnen-Strukturen (110a) eine erste Höhe (H1) aufweisen, die von einer oberen Fläche der Isolationsstruktur (120) bis zu einer oberen Fläche der ersten Finnen-Strukturen (110a) gemessen wird, wobei die zweiten Finnen-Strukturen (110b) eine zweite Höhe (H2) aufweisen, die von einer oberen Fläche der Isolationsstruktur (120) bis zu einer oberen Fläche der zweiten Finnen-Strukturen (110b) gemessen wird, und wobei eine Distanz (ΔH) zwischen der ersten Höhe (H1) und der zweiten Höhe (H2) in einem Bereich von circa 0,4 nm bis zu circa 4 nm liegt.
- Verfahren zum Ausbilden einer Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Vorrichtungsstruktur nach
Anspruch 14 , wobei das Ausbilden der ersten Finnen-Strukturen (110a) auf dem ersten Bereich (10) und das Ausbilden der zweiten Finnen-Strukturen (110b) auf dem zweiten Bereich (20) umfasst: Ausbilden einer Auflageschicht auf dem Substrat (102); Ausbilden einer Hartmaskenschicht auf der Auflageschicht; Ausbilden einer Fotolackschicht auf der Hartmaskenschicht; Strukturieren der Fotolackschicht zum Ausbilden einer strukturierten Fotolackschicht; und Strukturieren der Hartmaskenschicht und der Auflageschicht unter Verwendung der strukturierten Fotolackschicht als Maske, um die strukturierte Hartmaskenschicht und die strukturierte Auflageschicht auszubilden; Ätzen eines Teils des Substrats unter Verwendung der strukturierten Hartmaskenschicht und der strukturierten Auflageschicht als Maske. - Verfahren zum Ausbilden einer Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Vorrichtungsstruktur nach
Anspruch 15 , ferner vor dem Ausbilden der Opferschicht auf den ersten Finnen-Strukturen (110a) und den zweiten Finnen-Strukturen (110b) umfassend: Ausbilden einer dielektrischen Schicht auf den ersten Finnen-Strukturen (110a) und den zweiten Finnen-Strukturen (110b); und Teilabtragen der dielektrischen Schicht zum Freilegen einer oberen Fläche der Hartmaskenschicht derart, dass eine obere Fläche der dielektrischen Schicht auf einer Ebene mit einer oberen Fläche der Hartmaskenschicht liegt. - Verfahren zum Ausbilden einer Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Vorrichtungsstruktur nach
Anspruch 16 , ferner umfassend: Beseitigen der Hartmaskenschicht und der Auflageschicht zum Ausbilden von Vertiefungen; und Ausbilden der Opferschicht in den Vertiefungen. - Verfahren zum Ausbilden einer Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Vorrichtungsstruktur nach einem der
Ansprüche 15 bis17 , wobei das Ausbilden der ersten Finnen-Strukturen (110a) und der zweiten Finnen-Strukturen (110b) auf dem ersten Bereich (10) und dem zweiten Bereich (20) umfasst: Ausbilden der ersten Finnen-Strukturen (110a) im ersten Bereich (10) und der zweiten Finnen-Strukturen (110b) im zweiten Bereich (20), wobei die Anzahl der ersten Finnen-Strukturen (110a) gleich der Anzahl der zweiten Finnen-Strukturen (110b) ist; und Beseitigen eines Teils der zweiten Finnen-Strukturen (110b) derart, dass die Anzahl der ersten Finnen-Strukturen (110a) größer als die Anzahl der zweiten Finnen-Strukturen (110b) ist. - Verfahren zum Ausbilden einer Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Vorrichtungsstruktur nach einem der
Ansprüche 14 bis18 , ferner umfassend: Ausbilden einer Gate-Struktur auf einem Mittelteil der ersten Finnen-Strukturen (110a) und der zweiten Finnen-Strukturen (110b). - Verfahren zum Ausbilden einer Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Vorrichtungsstruktur nach einem der
Ansprüche 14 bis19 , ferner umfassend: Ausbilden einer Dummy-Gate-Struktur auf einem Mittelteil der ersten Finnen-Strukturen (110a) und der zweiten Finnen-Strukturen (110b); Beseitigen eines oberen Teils der ersten Finnen-Strukturen (110a) zum Ausbilden eines Hohlraums; Ausbilden einer Source/Drain-Struktur im Hohlraum und auf dem Hohlraum; Ausbilden der Zwischenschichtdielektrikum(ILD)-Struktur auf der S/D-Struktur und der Dummy-Gate-Struktur. - Verfahren zum Ausbilden einer Fin-Feldeffekttransistor(FinFET)-Vorrichtungsstruktur nach
Anspruch 20 , ferner umfassend: Beseitigen der Dummy-Gate-Struktur zum Ausbilden eines Grabens; Ausbilden einer Schicht mit einer hohen Dielektrizitätszahl im Graben; und Ausbilden einer metallischen Gate-Elektrodenschicht auf der Schicht mit einer hohen Dielektrizitätszahl.
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