用于制造具有不同閾值電壓的FinFET的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)中描述的技術(shù)總的來(lái)說(shuō)涉及半導(dǎo)體器件，且更具體地，涉及半導(dǎo)體器件的制造。
【背景技術(shù)】
[0002]FinFET是場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其通常包括從襯底伸出的半導(dǎo)體材料的類(lèi)似鰭的有源區(qū)。該鰭通常包括源極區(qū)和漏極區(qū)，鰭的區(qū)域由淺溝槽隔離(STI)分開(kāi)。FinFET還包括位于源極區(qū)和漏極區(qū)之間的柵極區(qū)。柵極區(qū)通常在鰭的頂面和側(cè)面上形成以圍繞鰭。鰭內(nèi)的溝道區(qū)通常在源極區(qū)和漏極區(qū)之間的柵極區(qū)下方延伸。與平面器件相比，F(xiàn)inFET通常具有更好的短溝道效應(yīng)(SCE)以實(shí)現(xiàn)持續(xù)縮放，并且具有更大的溝道寬度以產(chǎn)生更高的驅(qū)動(dòng)電流。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種在襯底上制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括:在所述襯底上形成第一鰭結(jié)構(gòu)；在所述襯底上形成第二鰭結(jié)構(gòu)；在所述第一鰭結(jié)構(gòu)和所述第二鰭結(jié)構(gòu)上形成第一半導(dǎo)體材料；在所述第一鰭結(jié)構(gòu)和所述第二鰭結(jié)構(gòu)上的所述第一半導(dǎo)體材料上形成第二半導(dǎo)體材料；氧化所述第一鰭結(jié)構(gòu)上的所述第一半導(dǎo)體材料以形成第一氧化物；去除所述第一鰭結(jié)構(gòu)上的所述第二半導(dǎo)體材料；在所述第一鰭結(jié)構(gòu)上形成第一介電材料和第一電極；以及在所述第二鰭結(jié)構(gòu)上形成第二介電材料和第二電極。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，氧化所述第一鰭結(jié)構(gòu)上的所述第一半導(dǎo)體材料以形成所述第一氧化物包括:部分地氧化所述第一鰭結(jié)構(gòu)上的所述第一半導(dǎo)體材料以形成所述第一氧化物。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包括:在去除所述第一鰭結(jié)構(gòu)上的所述第二半導(dǎo)體材料之后，去除所述第一鰭結(jié)構(gòu)上的部分所述第一半導(dǎo)體材料。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中:所述第一鰭結(jié)構(gòu)上的所述第一半導(dǎo)體材料包括凸形部分；以及所述第一介電材料和所述第一電極在剩余第一半導(dǎo)體材料的所述凸形部分上形成。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中:所述第一鰭結(jié)構(gòu)上的所述第一半導(dǎo)體材料包括側(cè)面部分和中間部分；以及通過(guò)氧化所述第一鰭結(jié)構(gòu)上的所述第一半導(dǎo)體材料的所述側(cè)面部分形成所述第一氧化物。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包括:部分地氧化所述第二鰭結(jié)構(gòu)上的所述第一半導(dǎo)體材料以形成第二氧化物。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，氧化所述第一鰭結(jié)構(gòu)上的所述第一半導(dǎo)體材料以形成所述第一氧化物包括:完全氧化所述第一鰭結(jié)構(gòu)上的所述第一半導(dǎo)體材料以形成所述第一氧化物。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中:所述第一鰭結(jié)構(gòu)包括凹形部分；以及所述第一介電材料和所述第一電極在所述第一鰭結(jié)構(gòu)的所述凹形部分上形成。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包括:完全氧化所述第二鰭結(jié)構(gòu)上的所述第一半導(dǎo)體材料以形成第二氧化物。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第二介電材料和所述第二電極在所述第二鰭結(jié)構(gòu)上的所述第二半導(dǎo)體材料上形成。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中:所述第一鰭結(jié)構(gòu)與具有第一閾值電壓的第一器件相關(guān)；以及所述第二鰭結(jié)構(gòu)與具有第二閾值電壓的第二器件相關(guān)，所述第二閾值電壓不同于所述第一閾值電壓。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一半導(dǎo)體材料包括以下至少其一:硅、鍺、硅鍺和II1-V材料。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第二半導(dǎo)體材料包括以下至少其一:硅、鍺、硅鍺和II1-V材料。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，與所述第二半導(dǎo)體材料相關(guān)的第二氧化速率小于與所述第一半導(dǎo)體材料相關(guān)的第一氧化速率。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種物品，包括:
[0018]第一器件，包括:襯底上的第一鰭結(jié)構(gòu)、所述第一鰭結(jié)構(gòu)上的第一半導(dǎo)體材料、所述第一半導(dǎo)體材料上的第一介電材料以及所述第一介電材料上的第一電極；以及
[0019]第二器件，包括:所述襯底上的第二鰭結(jié)構(gòu)、所述第二鰭結(jié)構(gòu)上的第二介電材料和所述第一半導(dǎo)體材料、所述第二介電材料和所述第一半導(dǎo)體材料上的第二半導(dǎo)體材料、所述第二半導(dǎo)體材料上的第三介電材料以及所述第三介電材料上的第二電極；
[0020]其中，所述第二介電材料對(duì)應(yīng)于所述第一半導(dǎo)體材料的氧化物。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中:所述第一半導(dǎo)體材料包括凸形部分；以及所述第一介電材料在所述第一半導(dǎo)體材料的所述凸形部分上形成。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第二介電材料圍繞所述第一半導(dǎo)體材料。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種物品，包括:
[0024]第一器件，包括:襯底上的第一鰭結(jié)構(gòu)、所述第一鰭結(jié)構(gòu)上的第一介電材料以及所述第一介電材料上的第一電極；
[0025]以及第二器件，包括:所述襯底上的第二鰭結(jié)構(gòu)、所述第二鰭結(jié)構(gòu)上的第二介電材料、所述第二介電材料上的第一半導(dǎo)體材料、所述第一半導(dǎo)體材料上的第三介電材料以及所述第三介電材料上的第二電極；
[0026]其中，所述第二介電材料對(duì)應(yīng)于第二半導(dǎo)體材料的氧化物。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中:所述第一鰭結(jié)構(gòu)包括凹形部分；以及所述第一介電材料在所述第一鰭結(jié)構(gòu)的所述凹形部分上形成。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中:所述第一介電材料包括以下至少其一:氮化硅和高k材料；所述第一電極包括以下至少其一:鋁、鈦、鉭、氮化鈦、氮化鉭以及鈦鋁；所述第三介電材料包括以下至少其一:氮化硅和高k材料；以及所述第二電極包括以下至少其一:鋁、鈦、鉭、氮化鈦、氮化鉭、以及鈦鋁。
【附圖說(shuō)明】
[0029]當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，根據(jù)下面詳細(xì)的描述可以更好地理解本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各種部件沒(méi)有按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以任意增加或減小。
[0030]圖1示出了根據(jù)一些實(shí)施例在襯底上制造的多個(gè)器件的示意圖。
[0031]圖2至圖13示出了根據(jù)一些實(shí)施例的用于制造多個(gè)器件的示例性處理流程的示意圖。
[0032]圖14示出了根據(jù)一些實(shí)施例的在襯底上制造的多個(gè)器件的另一示意圖。
[0033]圖15至圖19示出了根據(jù)一些實(shí)施例的用于制造多個(gè)器件的另一示例性處理流程的示意圖。
[0034]圖20示出了根據(jù)一些實(shí)施例的用于在襯底上制造多個(gè)器件的示例性流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]為了實(shí)施本發(fā)明的不同特征，以下描述提供了許多不同的實(shí)施例或?qū)嵗Ｒ韵旅枋霾考筒贾玫奶囟▽?shí)例以簡(jiǎn)化本公開(kāi)。當(dāng)然這些僅僅是實(shí)例并不旨在限定。例如，本公開(kāi)中一個(gè)部件形成在另一個(gè)部件上可以包括一個(gè)部件與另一個(gè)部件直接接觸的實(shí)施例，并且也可包括額外的部件形成在第一部件和第二部件之間使得部件不直接接觸的實(shí)施例。另夕卜，本公開(kāi)可能在各個(gè)實(shí)施例中重復(fù)參考標(biāo)號(hào)和/或字母。這種重復(fù)只是為了簡(jiǎn)明的目的且其本身并不指定各個(gè)實(shí)施例和/或所討論的結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。
[0036]而且，諸如“在…上”、“在…中”等的空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)可以在此使用便于說(shuō)明，以描述圖中所示的一個(gè)元件或部件與另一個(gè)元件或部件的關(guān)系。除了圖中所示的定向之外，空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)旨在包括處于使用或操作中的器件的不同定向。該裝置可以被另外定向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他定向)，在此使用的空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)可以相應(yīng)地被同樣解釋。
[0037]在單個(gè)集成電路(IC)芯片上可制造多個(gè)FinFET，用于不同目的。例如，一些FinFET用作執(zhí)行特定功能的核心器件，而其他FinFET用作與外部電路通信的輸入/輸出(I/O)器件。這些FinFET通常需要不同閾值電壓。然而，特定芯片上的鰭的數(shù)量通常受限，因此制造具有不同閾值電壓的多個(gè)FinFET可能具有挑戰(zhàn)性。另外，可能需要將其他問(wèn)題考慮到這些FinFET的制造中。例如，核心器件通常需要非常薄的柵極介電層來(lái)實(shí)現(xiàn)用于良好電流控制的強(qiáng)電容效應(yīng)，并可能因此經(jīng)歷向襯底的電流泄漏