JP5270093B2 - ダマシンプロセスにより形成されるトライゲートFinFET - Google Patents

ダマシンプロセスにより形成されるトライゲートFinFET Download PDF

Info

Publication number
JP5270093B2
JP5270093B2 JP2006549310A JP2006549310A JP5270093B2 JP 5270093 B2 JP5270093 B2 JP 5270093B2 JP 2006549310 A JP2006549310 A JP 2006549310A JP 2006549310 A JP2006549310 A JP 2006549310A JP 5270093 B2 JP5270093 B2 JP 5270093B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fin
forming
gate
layer
dummy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2006549310A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2007518270A5 (ja
JP2007518270A (ja
Inventor
エス. アーメッド シブリー
ワン ハイホン
ユ ビン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Advanced Micro Devices Inc
Original Assignee
Advanced Micro Devices Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Advanced Micro Devices Inc filed Critical Advanced Micro Devices Inc
Publication of JP2007518270A publication Critical patent/JP2007518270A/ja
Publication of JP2007518270A5 publication Critical patent/JP2007518270A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5270093B2 publication Critical patent/JP5270093B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/785Field 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/49Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET
    • H01L29/4966Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET the conductor material next to the insulator being a composite material, e.g. organic material, TiN, MoSi2
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep 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
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66545Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET using a dummy, i.e. replacement gate in a process wherein at least a part of the final gate is self aligned to the dummy gate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep 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
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66787Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET with a gate at the side of the channel
    • H01L29/66795Unipolar 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Description

本発明は、トランジスタ、より詳しくは、電界効果トランジスタ(FinFET)に関する。
超々大規模集積回路の半導体デバイスに関する密度の高さ、性能の高さに対する拡大する要求は、100ナノメータ(nm)未満のゲート長のような構造的要素、高い信頼性、および製造処理能力の増加を要求する。構造的要素を100nm未満に減少させることは、従来の方法の限界に挑むこととなる。
例えば、従来のプレーナ型のMOS電界効果トランジスタ(MOSFET)のゲート長を100nm未満にスケーリングした場合、ソースおよびドレイン間の過度の漏れ電流のような短チャネル効果に関連する問題を克服することがますます困難になる。さらに、移動度低下および多くのプロセス問題によって、さらに小さなデバイス構造を含めるように従来のMOSFETをスケーリングすることが困難になる。
したがって、FET性能を改善するとともにさらなるデバイス・スケーリングを可能とすべく、新規なデバイス構造が求められている。
ダブルゲートMOSFETは、既存のプレーナ型のMOSFETに代わる候補となっている新規なデバイスである。
このダブルゲートMOSFETでは、短チャネル効果をコントロールするのに2つのゲートが使用される。
FinFETは、短チャネル耐性に優れている最近のダブルゲート構造である。FinFETは、バーティカルフィン(vertical fin)中に形成されたチャネルを含んでいる。このFinFET構造は、従来のプレーナ型のMOFETで使用されるのと同様のレイアウトや製造技術を使用して製造することができる。
本発明の実施形態は、例えばダマシンプロセスを使用して形成される、トライゲートFinFETを提供する。トライゲートFinFETは、ダブルゲートおよびシングルゲートのデバイスよりも短チャネルを制御することができ、ダブルゲートFinFETよりも、同じ領域における駆動電流が高い。
本発明によるダマシンプロセスで形成される金属トライゲートは、ポリシリコン空乏効果(poly depletion effect)およびゲート抵抗を低下させるのに使用することができる。
本発明のさらなる利点および他の構造は、以下の詳細な説明で記載される。そしてその一部は、以下の検討に基づいて当業者に明白になるであろう。または本発明を実行することによって認識することができる。本発明の効果および構造は、添付した請求項で特に指摘されるように理解され、達成される。
本発明によれば、上述およびその他の利点の一部は、フィンを形成するステップと、このフィンの第1端部に隣接するソース領域、フィンの第2端部に隣接するドレイン領域を形成するステップとを含む、フィン電界効果トランジスタを形成する方法によって達成される。
この方法は、フィン上に、第1パターンで、第1材料を含んでいるダミーゲートを形成するステップと、このダミーゲートの側面に隣接する絶縁層を形成するステップをさらに含んでいる。
この方法はまた、第1パターンに対応する絶縁層中にトレンチを形成するように、第1材料を除去するステップと、トレンチ中に金属ゲートを形成するステップと、を含んでいる。
本発明の他の態様によれば、トライゲートフィン電界効果トランジスタが提供される。このトライゲートフィン電界効果トランジスタは、複数の表面を含んでおり、かつ、その各端部に隣接して形成されるソース領域およびドレイン領域を有するフィンを含んでいる。このトライゲートフィン電界効果トランジスタはさらに、複数の表面のうち3つの表面上に形成された金属ゲートを含んでいる。
本発明のさらなる実施形態によれば、フィン電界効果トランジスタを形成する方法は、フィンを形成するステップと、このフィンの第1端部に隣接するソース領域およびフィンの第2端部に隣接するドレイン領域を形成するステップとを含む。この方法はさらに、フィン上にダミー酸化膜を形成するステップと、フィンおよびダミー酸化膜上に第1材料の層をたい積するステップと、第1パターンでダミーゲートを形成するように、第1材料の層をエッチングするステップとを含んでいる。この方法はまた、ダミーゲート、ソース領域およびドレイン領域上に絶縁層をたい積するステップと、ダミーゲートの上面が露出するように、絶縁層をプレーナ化するステップと、第1パターンに対応する絶縁層中にトレンチを形成するように、第1材料を除去するステップとを含んでいる。この方法はさらに、トレンチ中に、ゲート絶縁膜を形成するステップと、このトレンチ中に金属ゲートを形成するステップと、を含んでいる。
本発明の他の利点および構成は、以下の詳細な説明から、当業者に容易に明白になるであろう。図示および記載した実施形態は、本発明を実行するために熟考された最良のモードの例として、記載されている。本発明は、この発明内のすべての様々な明白な点における修正例ができる。このように、図面は、本来例示的なものであって、制限的なものではないとみなされる。
同じ参照符号を有する要素は類似の要素を示している、添付した図面を参照する。
以下、添付の図面に言及して本発明の趣旨に沿った実装を詳細に記載する。異なる図面における同一の参照符号は、同一または類似の要素を示す。また、以下の詳細な記載は本発明を制限するものではない。代わりに、本発明の範囲は添付の請求項および均等物によって定義される。
本発明の実施形態は、狭いボディのトライゲートFinFETを形成するための例示的なダマシンプロセスを提供する。この例示的なダマシンプロセスにおいては、ダミーゲートは、フィン上に形成されており、例えばポリシリコンのような半導体材料から形成することができる。その後、ダミーゲートの周辺のFinFETフィン、ソースおよびドレイン領域上に、絶縁層を形成する。その後、ダマシンプロセスを完了すべく、フィンの3つの表面と接続する金属ゲートを、形成したゲートトレンチ中に形成することができる。
図1は、本発明の実施形態に従って形成された、シリコン・オン・インシュレータ(SOI)ウェーハ100の断面図である。
本発明の実施形態のSOIウェーハ100は、基板115上に形成される埋込酸化膜110を含み得る。埋込酸化膜110上にさらにフィン層105を形成することができる。フィン層105の厚さは、例えば約500Åから約2000Åとすることができ、埋込酸化膜110の厚さは、例えば約1000Åから約3000Åとすることができる。
フィン層105および基板115は、ゲルマニウムのような他の半導体材料を使用してもよいが、例えばシリコンを含んでいてもよい。
図2Aおよび図2Dに示すように、バーティカルフィン205は、フィン層105から形成することができる。フィン205は、例えば10〜100nmにわたる幅(w)となるように形成することができる。フィン205は、既存のフォトリソグラフィ技術やエッチングプロセスを含んだ従来のプロセスを使用して形成することができるが、これに限られない。
図2Bおよび2Cに示すように、フィン205の形成に続いて、フィン205の各端部に隣接してソース領域210およびドレイン領域215が形成され得る。
ソース領域210およびドレイン領域215は、例えば、フィン205上に半導体材料層をたい積することによって形成することができる。このソース領域210およびドレイン領域215は、例えば、既存のフォトリソグラフィおよびエッチングプロセスを使用して半導体材料層から形成され得る。しかしながら、ソース領域210およびドレイン領域215を形成するため、他の既存の技術が利用可能であることが、当業者であれば認識されよう。
ソース領域210およびドレイン領域215は、例えば、シリコン、ゲルマニウム、またはシリコンゲルマニウム(Si-Ge)のような半導体材料を含み得る。ある実施形態の一例においては、例えば、xは略0.7である、SixGe(1-x)を使用することができる。
図2Dに示すように、その後、フィン205、ソース210、およびドレイン215の上面に、キャップ220が形成され得る。
キャップ220は、例えば酸化シリコンのような酸化物を含んでいてよく、例えば、約150Åから約700Åの厚さにすることができる。
ソース領域210およびドレイン領域215を形成した後、図3Aに示すように、フィン205、ソース210およびドレイン215上に、犠牲酸化層305を形成することができる。犠牲酸化層305は、既存の適切なプロセスを使用して、フィン205、ソース210およびドレイン215上に形成され得る。例示的な実施形態のいくつかにおいては、酸化層305は、例えば、フィン205、ソース210及びドレイン215上に、約50Åから約150Åにわたる厚さまで熱成長させることができる。
図3Bに示すように、キャップ210および犠牲酸化層305は、フィン205の側壁から損傷部を除去すべく、例えば従来のエッチングプロセスのような従来のプロセスを使用して除去することができる。
図4Aに示すように、従来のプロセスを使用して、フィン205、ソース210およびドレイン215上にダミー酸化膜405が形成される。
ダミー酸化膜405は、例えば、フィン205、ソース210およびドレイン215上に熱成長させることができる。ダミー酸化膜405は、例えばシリコン酸化物のような酸化物を含んでいてよく、例えば約50Åから約150Åの厚みとすることができる。
さらに図4Bに示すように、フィン205、ソース210およびドレイン215上にポリシリコン層410を形成することができる。このポリシリコン層410の厚みは、例えば約700Åから約2000Åの厚みとすることができる。
ポリシリコン層410は、続いて行われるゲートリソグラフィを改善するために平坦な表面にするように、例えば化学的機械的研磨(CMP)を使用して研磨される。
図5Aおよび図5Bに示すように、従来のパターニングおよびエッチングプロセスのような従来のプロセスを使用して、ダミーゲート505は、ポリシリコン層410に定義される。
図6に示すように、例えば従来のたい積プロセスを使用して、ダミーゲート505上に絶縁層605が形成される。絶縁層605は、例えば、テトラエチルオルトシリケート(TEOS;TetraEthylOrthSilicate)を含んでいてよい。絶縁層605は、例えば約1000Åから約2500Åの厚みとすることができる。
図6に示すように、絶縁層605はその後、ダミーゲート505の上面を露出させるべく、例えば化学的機械的研磨(CMP)を使用して研磨される。
その後、図7に示すように、ゲートトレンチ705を残すように、ダミーゲート505およびダミー酸化膜405を除去することができる。例えば従来のエッチングプロセスを使用して、ダミーゲート505およびダミー酸化膜405を除去してもよい。
その後、図8に示すように、ゲート絶縁膜710をゲートトレンチ705中に形成することができる。ゲート絶縁膜710は、従来のたい積プロセスを使用して、熱成長またはたい積することができる。
ゲート絶縁膜710は、SiO、SiO2、SiN、SiON、HFO2、ZrO2、A12O3、HFSiO (x)、ZnS、MgF2、または他の高誘電率(high-k)の誘電材料を含み得る。
図9A、図9B、および図9Cに示すように、ゲート絶縁膜710上のゲートトレンチ705中に、金属ゲート905を形成する。
金属ゲート905は、例えば従来の金属たい積プロセスを使用して、ゲートトレンチ705中に形成され、絶縁層605の上面まで研磨される。
金属ゲート905は、例えばTaNまたはTiNのような金属材料を含んでいてよいが、他の金属材料を使用することもできる。
図9Cに示すように、生成された金属ゲート905はフィン205の3つの側面全てに配置され、したがって、トライゲートFinFETが製造される。
本発明の実施形態によるトライゲートFinFETは、ダブルゲートやシングルゲート・デバイスよりも、短チャネルをより制御することができる。トライゲートFinFETはまた、同じ領域における駆動電流が、ダブルゲートFinFETよりも高い。トライゲートFinFETの金属ゲート905はまた、ポリシリコン空乏効果およびゲート抵抗を低下させる。
[例示的な、自主停止(self-stopping)ポリシリコン・プレーナ化]
図10ないし図13は、本発明の他の実施形態による、プレーナ化の後にFinFETゲートが接続されるFinFETを形成する、例示的な、自動的に停止するポリシリコンのプレーナ化プロセスを示している。
図10に示すように、例示的なプロセスは、フィン1005上に酸化物または窒化物の薄膜をたい積することから開始することができる。
フィン1005は、図1および図2について上述した、例示的なプロセスに従って形成される。
薄膜は、酸化物または窒化物材料を含んでいてよく、例えば約150Åから約700Åにわたる厚さとすることができる。
酸化物または窒化物の薄膜のたい積に続いて、フィン1005上にキャップ層1010を形成すべく、従来のプロセスを使用してこの薄膜をパターン化し、エッチングすることができる。
その後、例えば従来のたい積プロセスを使用して、ポリシリコン層1015をキャップ1010およびフィン1005上に形成することができる。
図11に示すように、例えば酸化物に対してポリシリコンに高度な選択性を有するCMPプロセスを使用して、ポリシリコン層1015をキャップ1010の上面までプレーナバックすることができる。キャップ1010は、研磨停止として機能し得る。ポリシリコン層1015は、ゲート材料として機能し得る。
その後、図12に示すように、例えば従来のエッチングプロセスを使用して、キャップ1010を除去してよい。
その後、図13に示すように、従来のたい積プロセスを使用して、均一に薄いポリシリコン層1305をフィン1005上に形成することができる。上述した例示的なプロセスを使用して、フィン1005上のポリシリコン1305の厚さを慎重に制御することができる。ポリシリコン1305は、フィン1005の各端部上に一するゲートを接続することができる。
前述の明細書において、特定的な材料、構造、化学、プロセス等のような多くの特定的な詳細が記載されたが、本発明の完全な理解を与えるためである。しかし、本発明は本文に具体的に記載された詳細に頼ることなく実施可能である。他の例において、周知のプロセッシング構造は、本発明の趣旨を無駄にあいまいにしないために詳細が記載されていない。本発明を実施する際に従来のフォトリソグラフィ、エッチング、およびたい積技術が利用され得、したがって、そのような技術の詳細は明細書に詳細に記載されていない。
本発明の好適な実施形態および本発明の多様な例のいくつかのみが示され、本開示に記載されている。本発明は多様な他の組み合わせおよび環境において使用可能であり、本文に表された進歩性の趣旨の範囲内で改変が可能である。
本発明の実施形態に従ってFinFETのフィンを形成するために使用することができる、シリコン・オン・インシュレータ(SOI)層の一例を示す図。 本発明の例示的な実施形態によるフィンを示す図。 本発明による図2Aのフィンに隣接して形成されるソースおよびドレイン領域を示す図。 本発明による図2Aのフィンに隣接して形成されるソースおよびドレイン領域を示す図。 本発明による図2Aのフィンの断面図。 本発明による図2Aのフィン上に形成された犠牲酸化膜の断面図。 本発明による図2Aのフィン上に形成された犠牲酸化膜を除去した断面図。 本発明による図3Bのフィン上のダミー酸化膜およびポリシリコン層の断面図。 本発明による図3Bのフィン上のダミー酸化膜およびポリシリコン層の断面図。 本発明による図4Bのポリシリコン層からのダミーゲートの形成を示す図。 本発明による図4Bのポリシリコン層からのダミーゲートの形成を示す図。 本発明による図5Aおよび図5Bのダミーゲートに隣接する絶縁層の形成を示す図。 本発明によるゲートトレンチを形成するように、図5Aおよび図5Bのダミーゲートの除去を示す図。 本発明による図7のゲートトレンチ内のゲート絶縁膜の形成を示す図。 本発明による図8のゲートトレンチ内の金属トライゲートの形成を示す図。 本発明による図8のゲートトレンチ内の金属トライゲートの形成を示す図。 本発明による図8のゲートトレンチ内の金属トライゲートの形成を示す図。 本発明の他の実施形態の一例による、フィン上のポリシリコン層の形成を示す図。 本発明の他の実施形態の一例による、図10のポリシリコン層のプレーナ化を示す図。 本発明の他の実施形態の一例による、図11のキャップの除去を示す図。 本発明の他の実施形態の一例による、図12のフィンおよびプレーナ化されたポリシリコン層上の、制御された厚さを有するポリシリコン層の形成を示す図。

Claims (16)

  1. フィンを形成するステップと、
    前記フィンの第1端部に隣接するソース領域および前記フィンの第2端部に隣接するドレイン領域を形成するステップと、
    前記フィン、前記ソース領域、および前記ドレイン領域の上面に、酸化物キャップを形成するステップと、
    前記酸化物キャップの形成後、前記フィン、前記ソース領域、および前記ドレイン領域上に、犠牲酸化層を形成するステップと、
    前記フィンの表面から損傷部を除去するように前記犠牲酸化層を除去するステップと、
    前記犠牲酸化層を除去した後に、前記フィン、前記ソース領域および前記ドレイン領域上にダミー酸化膜を形成し、該ダミー酸化膜上に、第1パターンで、第1材料を含んでいるダミーゲートを形成するステップと、
    前記ダミーゲート、前記ソース領域および前記ドレイン領域の上に絶縁層を形成し、前記ソース領域および前記ドレイン領域上から前記絶縁層の第2の部分を除去することなく、前記ダミーゲート上から前記絶縁層の第1の部分を除去するために前記絶縁層を研磨するステップと、
    前記第1パターンに対応する前記絶縁層中にトレンチを形成するように、前記ダミー酸化膜と前記第1材料を除去するステップと、
    前記トレンチ内に露出する前記フィンの表面にゲート絶縁層を形成するステップと、
    前記ゲート絶縁層上の前記トレンチ中に金属ゲートを形成するステップと、を含む、
    フィン電界効果トランジスタを形成する方法。
  2. 前記金属ゲートは、前記フィンの少なくとも3つの表面に配置される、請求項1記載の方法。
  3. 前記フィン電界効果トランジスタは、トライゲートフィン電界効果トランジスタを含む、請求項2記載の方法。
  4. 前記絶縁層は、テトラエチルオルトシリケートを含む、請求項1記載の方法。
  5. 前記ゲート絶縁膜は、SiO、SiO2、SiN、SiON、HFO2、ZrO2、A12O3、HFSiO(x)ZnS、およびMgF2のうちの少なくとも1つを含む、請求項1記載の方法。
  6. 前記第1材料はポリシリコンを含む、請求項1記載の方法。
  7. 記フィン、前記ソース領域、前記ドレイン領域および前記ダミー酸化膜上にポリシリコン層を形成するステップをさらに含む、請求項1記載の方法。
  8. 前記ポリシリコン層を研磨するステップをさらに含む、請求項7記載の方法。
  9. 前記金属ゲートを形成するステップは、前記トレンチを充てんするように、金属材料をたい積するステップを含む、請求項1記載の方法。
  10. フィンを形成するステップと、
    前記フィンの第1端部に隣接するソース領域および前記フィンの第2端部に隣接するドレイン領域を形成するステップと、
    前記フィン、ソース領域、およびドレイン領域の上面に、酸化物キャップを形成するステップと、
    前記酸化物キャップの形成後に、前記フィン、ソース領域、およびドレイン領域上に、犠牲酸化層を形成するステップと、
    前記フィンの表面から損傷部を除去するように、前記犠牲酸化層を除去するステップと、
    前記フィン、前記ソース領域および前記ドレイン領域上にダミー酸化膜を形成するステップと、
    前記フィンおよび前記ダミー酸化膜上に第1材料の層をたい積するステップと、
    第1パターンでダミーゲートを形成するように、前記第1材料の層をエッチングするステップと、
    前記ダミーゲート、前記ソース領域および前記ドレイン領域上に絶縁層をたい積するステップと、
    前記ソース領域の上面および前記ドレイン領域の上面が露出することなく、前記ダミーゲートの上面が露出するように、前記絶縁層をプレーナ化するステップと、
    前記第1パターンに対応する前記絶縁層中にトレンチを形成するように、前記ダミー酸化膜および前記第1材料を除去するステップと、
    前記トレンチ内に露出する前記フィンの表面上の前記トレンチ中に、ゲート絶縁膜を形成するステップと、
    前記ゲート絶縁層上の前記トレンチ中に金属ゲートを形成するステップと、を含む、
    フィン電界効果トランジスタを形成する方法。
  11. 前記金属ゲートは、前記フィンの少なくとも3つの表面に配置される、請求項10記載の方法。
  12. 前記フィン電界効果トランジスタは、トライゲートフィン電界効果トランジスタを含む、請求項10記載の方法。
  13. 前記絶縁層は、テトラエチルオルトシリケートを含む、請求項10記載の方法。
  14. 前記第1材料は、ポリシリコンを含む、請求項10記載の方法。
  15. 金属ゲートを形成するステップは、
    前記トレンチを充てんするように金属材料をたい積するステップを含む、請求項1記載の方法。
  16. 前記犠牲酸化層を形成するステップは、
    前記犠牲酸化層を熱成長させるステップを含み、
    前記犠牲酸化層を除去するステップは、前記フィンの側壁から損傷部を除去するように前記犠牲酸化層をエッチングするステップを含む、請求項1記載の方法。
JP2006549310A 2004-01-12 2004-12-21 ダマシンプロセスにより形成されるトライゲートFinFET Active JP5270093B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/754,559 US7041542B2 (en) 2004-01-12 2004-01-12 Damascene tri-gate FinFET
US10/754,559 2004-01-12
PCT/US2004/043104 WO2005071726A1 (en) 2004-01-12 2004-12-21 Damascene tri-gate finfet

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2007518270A JP2007518270A (ja) 2007-07-05
JP2007518270A5 JP2007518270A5 (ja) 2008-02-14
JP5270093B2 true JP5270093B2 (ja) 2013-08-21

Family

ID=34739410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006549310A Active JP5270093B2 (ja) 2004-01-12 2004-12-21 ダマシンプロセスにより形成されるトライゲートFinFET

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7041542B2 (ja)
JP (1) JP5270093B2 (ja)
KR (1) KR101066270B1 (ja)
CN (1) CN100521116C (ja)
DE (1) DE112004002640B4 (ja)
GB (1) GB2425656B (ja)
TW (1) TWI370546B (ja)
WO (1) WO2005071726A1 (ja)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7084018B1 (en) * 2004-05-05 2006-08-01 Advanced Micro Devices, Inc. Sacrificial oxide for minimizing box undercut in damascene FinFET
JP2006013303A (ja) * 2004-06-29 2006-01-12 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
US7381649B2 (en) * 2005-07-29 2008-06-03 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Structure for a multiple-gate FET device and a method for its fabrication
US7442590B2 (en) * 2006-04-27 2008-10-28 Freescale Semiconductor, Inc Method for forming a semiconductor device having a fin and structure thereof
US8994112B2 (en) * 2008-09-16 2015-03-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Fin field effect transistor (finFET)
US8202780B2 (en) * 2009-07-31 2012-06-19 International Business Machines Corporation Method for manufacturing a FinFET device comprising a mask to define a gate perimeter and another mask to define fin regions
US8334184B2 (en) * 2009-12-23 2012-12-18 Intel Corporation Polish to remove topography in sacrificial gate layer prior to gate patterning
US8535998B2 (en) * 2010-03-09 2013-09-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method for fabricating a gate structure
US8492214B2 (en) * 2011-03-18 2013-07-23 International Business Machines Corporation Damascene metal gate and shield structure, methods of manufacture and design structures
US8361854B2 (en) * 2011-03-21 2013-01-29 United Microelectronics Corp. Fin field-effect transistor structure and manufacturing process thereof
US8853035B2 (en) 2011-10-05 2014-10-07 International Business Machines Corporation Tucked active region without dummy poly for performance boost and variation reduction
CN103515430B (zh) * 2012-06-19 2016-08-10 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 鳍式场效应晶体管及其制造方法
WO2015047315A1 (en) * 2013-09-27 2015-04-02 Intel Corporation Low leakage non-planar access transistor for embedded dynamic random access memeory (edram)
US10037991B2 (en) * 2014-01-09 2018-07-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited Systems and methods for fabricating FinFETs with different threshold voltages
US9252243B2 (en) 2014-02-07 2016-02-02 International Business Machines Corporation Gate structure integration scheme for fin field effect transistors
US9966272B1 (en) * 2017-06-26 2018-05-08 Globalfoundries Inc. Methods for nitride planarization using dielectric

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5705405A (en) * 1994-09-30 1998-01-06 Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. Method of making the film transistor with all-around gate electrode
US5960270A (en) * 1997-08-11 1999-09-28 Motorola, Inc. Method for forming an MOS transistor having a metallic gate electrode that is formed after the formation of self-aligned source and drain regions
US6265256B1 (en) * 1998-09-17 2001-07-24 Advanced Micro Devices, Inc. MOS transistor with minimal overlap between gate and source/drain extensions
JP4270719B2 (ja) * 1999-06-30 2009-06-03 株式会社東芝 半導体装置及びその製造方法
US6303447B1 (en) * 2000-02-11 2001-10-16 Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. Method for forming an extended metal gate using a damascene process
US6483156B1 (en) * 2000-03-16 2002-11-19 International Business Machines Corporation Double planar gated SOI MOSFET structure
JP4058751B2 (ja) * 2000-06-20 2008-03-12 日本電気株式会社 電界効果型トランジスタの製造方法
US6342410B1 (en) * 2000-07-10 2002-01-29 Advanced Micro Devices, Inc. Fabrication of a field effect transistor with three sided gate structure on semiconductor on insulator
JP4044276B2 (ja) * 2000-09-28 2008-02-06 株式会社東芝 半導体装置及びその製造方法
US6562665B1 (en) * 2000-10-16 2003-05-13 Advanced Micro Devices, Inc. Fabrication of a field effect transistor with a recess in a semiconductor pillar in SOI technology
US6413802B1 (en) * 2000-10-23 2002-07-02 The Regents Of The University Of California Finfet transistor structures having a double gate channel extending vertically from a substrate and methods of manufacture
US6396108B1 (en) * 2000-11-13 2002-05-28 Advanced Micro Devices, Inc. Self-aligned double gate silicon-on-insulator (SOI) device
US6551885B1 (en) * 2001-02-09 2003-04-22 Advanced Micro Devices, Inc. Low temperature process for a thin film transistor
US6406951B1 (en) * 2001-02-12 2002-06-18 Advanced Micro Devices, Inc. Fabrication of fully depleted field effect transistor with raised source and drain in SOI technology
US6475890B1 (en) * 2001-02-12 2002-11-05 Advanced Micro Devices, Inc. Fabrication of a field effect transistor with an upside down T-shaped semiconductor pillar in SOI technology
US6630388B2 (en) * 2001-03-13 2003-10-07 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Double-gate field-effect transistor, integrated circuit using the transistor and method of manufacturing the same
JP3543117B2 (ja) * 2001-03-13 2004-07-14 独立行政法人産業技術総合研究所 二重ゲート電界効果トランジスタ
US6458662B1 (en) * 2001-04-04 2002-10-01 Advanced Micro Devices, Inc. Method of fabricating a semiconductor device having an asymmetrical dual-gate silicon-germanium (SiGe) channel MOSFET and a device thereby formed
US6551886B1 (en) * 2001-04-27 2003-04-22 Advanced Micro Devices, Inc. Ultra-thin body SOI MOSFET and gate-last fabrication method
US6635923B2 (en) * 2001-05-24 2003-10-21 International Business Machines Corporation Damascene double-gate MOSFET with vertical channel regions
JP2003037264A (ja) * 2001-07-24 2003-02-07 Toshiba Corp 半導体装置およびその製造方法
DE10137217A1 (de) 2001-07-30 2003-02-27 Infineon Technologies Ag Steg-Feldeffekttransistor und Verfahren zum Herstellen eines Steg-Feldeffekttransistors
US20030025167A1 (en) * 2001-07-31 2003-02-06 International Business Machines Corporation Activating in-situ doped gate on high dielectric constant materials
US6509611B1 (en) * 2001-09-21 2003-01-21 International Business Machines Corporation Method for wrapped-gate MOSFET
US6610576B2 (en) * 2001-12-13 2003-08-26 International Business Machines Corporation Method for forming asymmetric dual gate transistor
US6800905B2 (en) * 2001-12-14 2004-10-05 International Business Machines Corporation Implanted asymmetric doped polysilicon gate FinFET
US6583469B1 (en) * 2002-01-28 2003-06-24 International Business Machines Corporation Self-aligned dog-bone structure for FinFET applications and methods to fabricate the same
US20030151077A1 (en) * 2002-02-13 2003-08-14 Leo Mathew Method of forming a vertical double gate semiconductor device and structure thereof
EP1383164A1 (en) 2002-07-17 2004-01-21 Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum (IMEC) FinFET device and a method for manufacturing such device
US6855990B2 (en) * 2002-11-26 2005-02-15 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd Strained-channel multiple-gate transistor
US6645797B1 (en) * 2002-12-06 2003-11-11 Advanced Micro Devices, Inc. Method for forming fins in a FinFET device using sacrificial carbon layer
US6764884B1 (en) * 2003-04-03 2004-07-20 Advanced Micro Devices, Inc. Method for forming a gate in a FinFET device and thinning a fin in a channel region of the FinFET device
US6765303B1 (en) * 2003-05-06 2004-07-20 Advanced Micro Devices, Inc. FinFET-based SRAM cell
US7029958B2 (en) * 2003-11-04 2006-04-18 Advanced Micro Devices, Inc. Self aligned damascene gate

Also Published As

Publication number Publication date
DE112004002640B4 (de) 2008-12-18
CN1902742A (zh) 2007-01-24
TWI370546B (en) 2012-08-11
JP2007518270A (ja) 2007-07-05
US20050153492A1 (en) 2005-07-14
TW200529432A (en) 2005-09-01
GB0615272D0 (en) 2006-09-06
GB2425656B (en) 2007-12-05
CN100521116C (zh) 2009-07-29
US7041542B2 (en) 2006-05-09
DE112004002640T5 (de) 2007-01-04
WO2005071726A1 (en) 2005-08-04
DE112004002640T8 (de) 2007-03-22
KR101066270B1 (ko) 2011-09-21
KR20060123479A (ko) 2006-12-01
GB2425656A (en) 2006-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5270094B2 (ja) 細型化されたボディを有する、狭いボディのダマシン・トライゲートFinFET
JP5409997B2 (ja) FinFETデバイス中にゲートを形成する方法、および半導体デバイスの製造方法
US7541267B1 (en) Reversed T-shaped finfet
US6855583B1 (en) Method for forming tri-gate FinFET with mesa isolation
US7084018B1 (en) Sacrificial oxide for minimizing box undercut in damascene FinFET
US6645797B1 (en) Method for forming fins in a FinFET device using sacrificial carbon layer
US9978870B2 (en) FinFET with buried insulator layer and method for forming
US10121787B2 (en) Methods for fabricating Fin field effect transistors
US6872647B1 (en) Method for forming multiple fins in a semiconductor device
KR101504311B1 (ko) 맨드렐 산화 공정을 사용하여 finfet 반도체 디바이스용 핀들을 형성하는 방법
KR101112046B1 (ko) 자기 정렬된 다마신 게이트
JP5270093B2 (ja) ダマシンプロセスにより形成されるトライゲートFinFET
JP2006516821A (ja) 歪みチャネルフィンfetの形成方法
TWI711076B (zh) 鰭片型場效應電晶體及用於製造其的方法
JP2007500456A (ja) Finfet中のゲート領域のマルチステップ化学機械研磨
US9960271B1 (en) Method of forming vertical field effect transistors with different threshold voltages and the resulting integrated circuit structure
US6855989B1 (en) Damascene finfet gate with selective metal interdiffusion
JP2006505949A (ja) 半導体デバイスのゲートのクリティカルディメンションを改善するためのゲート材料のプレーナ化
JP2006505950A (ja) 分離した複数のゲートを有するダブルゲート半導体デバイス
US20150187909A1 (en) Methods for fabricating multiple-gate integrated circuits
US6967175B1 (en) Damascene gate semiconductor processing with local thinning of channel region
US7041601B1 (en) Method of manufacturing metal gate MOSFET with strained channel
US7091068B1 (en) Planarizing sacrificial oxide to improve gate critical dimension in semiconductor devices

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071221

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20071221

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20100421

RD05 Notification of revocation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425

Effective date: 20100902

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110921

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110922

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20111216

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20111226

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20120123

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20120130

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120221

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120822

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121225

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20130228

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130501

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130509

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 5270093

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250