[go: up one dir, main page]

DE112008001835T5 - Auf einem Bulk-Substrat hergestellter isolierter Tri-Gate-Transistor - Google Patents

Auf einem Bulk-Substrat hergestellter isolierter Tri-Gate-Transistor Download PDF

Info

Publication number
DE112008001835T5
DE112008001835T5 DE112008001835T DE112008001835T DE112008001835T5 DE 112008001835 T5 DE112008001835 T5 DE 112008001835T5 DE 112008001835 T DE112008001835 T DE 112008001835T DE 112008001835 T DE112008001835 T DE 112008001835T DE 112008001835 T5 DE112008001835 T5 DE 112008001835T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
bulk substrate
lamellar structure
insulating material
semiconductor body
silicon
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.)
Withdrawn
Application number
DE112008001835T
Other languages
English (en)
Inventor
Rafael Portland Rios
Jack T. Portland Kavalieros
Stephen M. Hillsboro Cea
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.)
Intel Corp
Original Assignee
Intel Corp
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 Intel Corp filed Critical Intel Corp
Publication of DE112008001835T5 publication Critical patent/DE112008001835T5/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/01Manufacture or treatment
    • H10D30/021Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET]
    • H10D30/024Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of fin field-effect transistors [FinFET]
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/62Fin field-effect transistors [FinFET]
    • H10P14/40

Landscapes

  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Element Separation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

Verfahren zum Bilden eines isolierten Halbleiterkörpers, Folgendes umfassend:
Strukturieren eines Bulk-Substrats, um eine Lamellenstruktur zu bilden,
Abscheiden eines Isoliermaterials rund um die Lamellenstruktur,
teilweises Abtragen des Isoliermaterials, um einen Abschnitt der Lamellenstruktur freizulegen,
Abscheiden einer Nitridabdeckung auf den freigelegten Abschnitt der Lamellenstruktur, um den freiliegenden Abschnitt der Lamellenstruktur zu schützen,
Ausführen eines thermischen Oxidationsprozesses, um den ungeschützten Abschnitt der Lamellenstruktur unter der Nitridabdeckung zu oxidieren, wodurch der geschützte Abschnitt der Lamellenstruktur gegen das Bulk-Substrat isoliert wird, und
Entfernen der Nitridabdeckung.

Description

  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen sind Multi-Gate-Transistoren wie etwa Tri-Gate-Transistoren mit fortschreitender Abnahme der Bauelementeabmessungen immer gängiger geworden. In herkömmlichen Prozessen werden Tri-Gate-Transistoren im Allgemeinen entweder auf Bulk-Siliziumsubstraten oder auf Silizium-auf-Isolator-Substraten hergestellt. In einigen Fällen werden Bulk-Siliziumsubstrate wegen ihrer geringeren Kosten bevorzugt und weil sie einen weniger komplizierten Tri-Gate-Herstellungsprozess ermöglichen. In anderen Fällen werden Silizium-auf-Isolator-Substrate (SOI-Substrate) wegen des verbesserten Kurzkanalverhaltens der Tri-Gate-Transistoren bevorzugt.
  • Auf Bulk-Siliziumsubstraten entstehen im Herstellungsprozess der Tri-Gate-Transistoren oft Probleme bei der Ausrichtung der Unterseite der Metall-Gate-Elektrode an den Enden der Source-und-Drain-Erweiterungen am Boden des Transistorkörpers (d. h. an der „Lamelle” – englisch: „fin”). Wenn der Tri-Gate-Transistor auf einem Bulk-Substrat gebildet wird, ist für die optimale Gate-Steuerung und zur Verminderung von Kurzkanaleffekten eine genaue Ausrichtung nötig. Wenn zum Beispiel die Enden der Source-und-Drain-Erweiterungen tiefer als die Metall-Gate-Elektroden liegen, kann ein Durchbruch auftreten. Wenn andererseits die Metall-Gate-Elektrode tiefer als die Enden der Source-und-Drain-Erweiterungen ist, kann das Ergebnis eine unerwünschte Parasitärkapazität am Gate sein.
  • Dementsprechend besteht ein Bedarf an einem Herstellungsprozess für Tri-Gate-Transistoren, der die unkomplizierte Herstellung auf Bulk-Substraten mit den verbesserten Kurzkanaleffekten des Silizium-auf-Isolator-Substrats verbindet.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 stellt ein herkömmliches Tri-Gate-Bauelement dar.
  • 2 ist ein Verfahren zum Bilden eines isolierten Halbleiterkörpers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 3 bis 10 stellen die Strukturen dar, die gebildet werden, wenn der Prozess von 2 ausgeführt wird.
  • 11 ist ein Verfahren zum Bilden eines isolierten Halbleiterkörpers gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
  • 12 bis 14 stellen die Strukturen dar, die gebildet werden, wenn der Prozess von 11 ausgeführt wird.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Hierin beschrieben werden Systeme und Verfahren zur Herstellung eines Tri-Gate-Transistors auf einem Halbleiter-Bulk-Substrat mit verbesserten Kurzkanaleffekten. In der folgenden Beschreibung werden mit Hilfe von Begriffen, die der Fachmann verwendet, um anderen Fachleuten den wesentlichen Inhalt seiner Arbeit zu vermitteln, verschiedene Aspekte der beispielhaften Ausführungsformen beschrieben. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass die vorliegende Erfindung auch mit nur einigen der beschriebenen Aspekte praktisch umgesetzt werden kann. Zum Zweck der Erklärung sind spezifische Zahlen, Materialien und Konfigurationen dargelegt, um ein gründliches Verständnis der beispielhaften Ausführungsformen bereitzustellen. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass die vorliegende Erfindung auch ohne die spezifischen Einzelheiten in die Praxis umgesetzt werden kann. In anderen Fällen wurden allgemein bekannte Merkmale ausgelassen oder vereinfacht, um die beispielhaften Ausführungsformen nicht undeutlich werden zu lassen.
  • Verschiedene Vorgänge werden als mehrere einzelne Vorgänge beschrieben, aber wiederum so, dass das Verständnis der vorliegenden Erfindung in höchstem Maße unterstützt wird, jedoch sollte die Reihenfolge der Beschreibung nicht dahingehend ausgelegt werden, dass diese Vorgänge notwendigerweise reihefolgeabhängig sind. Insbesondere müssen diese Vorgänge nicht in der dargestellten Reihenfolge ausgeführt werden.
  • Die Ausführungsformen der Erfindung stellen einen Herstellungsprozess für einen Tri-Gate-Transistor auf einem Halbleiter-Bulk-Substrat bereit, wobei der Tri-Gate-Transistor vollständig isoliert wird, wodurch der einfache Tri-Gate-auf-Bulk-Substrat-Prozess mit dem besseren Kurzkanalverhalten des Tri-Gate-auf-SOI-Substrat kombiniert wird. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird aus dem Bulk-Substrat ein Halbleiterkörper für den Tri-Gate-Transistor gebildet. Dieser Halbleiterkörper wird oft als die „Lamelle” (engl.: „fin”) eines Tri-Gate-Transistors bezeichnet. Als Nächstes wird unter dem Halbleiterkörper mit Hilfe eines Oxidationsprozesses eine Oxidschicht erzeugt. Diese Oxidschicht isoliert den Halbleiterkörper gegen das Bulk-Substrat und vermindert die Sperrschichtkapazität.
  • 1 veranschaulicht einen herkömmlichen Tri-Gate-Transistor 100 ab. Wie dargestellt, ist der Tri-Gate-Transistor 100 auf einem Halbleiter-Bulk-Substrat 102 bebildet, wie etwa auf einem Silizium-Bulk-Substrat. Der Tri-Gate-Transistor 100 weist einen Halbleiterkörper 104 auf, auch als Lamellenstruktur des Tri-Gate-Transistor 100 bekannt. Der Halbleiterkörper 104 ist im Allgemeinen aus dem gleichen Material bebildet wie das Bulk-Substrat 102. Der Tri-Gate-Transistor 100 weist des Weiteren eine Metall-Gate-Elektrode 106 auf, die aus einem leitenden Material gebildet ist, wie etwa Polysilizium oder Metall. Wie dargestellt, grenzt die Metall-Gate-Elektrode 106 an drei separate Oberflächen des Halbleiterkörpers 104, wodurch drei separate Gates für den Transistor gebildet werden.
  • Im Halbleiterkörper 104 sind an gegenüberliegenden Seiten der Metall-Gate-Elektrode 106 ein Source-Bereich 104A und ein Drain-Bereich 104B gebildet. Ein Kanalbereich (nicht gekennzeichnet) ist im Halbleiterkörper 104 zwischen dem Source- und dem Drain-Bereich 104A/B und unter der Metall-Gate-Elektrode 106 gebildet. Wie auf dem Fachgebiet bekannt, können im Kanalbereich Source-und-Drain-Enderweiterungen (nicht dargestellt) gebildet sein. Da der Halbleiterkörper 104 an der Grenzfläche 108 nicht gegen das Substrat 102 isoliert ist, ist das Ausrichten der Unterseite der Enderweiterungen gegenüber der Unterseite der Metall-Gate-Elektrode 106 kritisch. Wenn die Enderweiterungen hinunter in das Substrat 102 dringen oder wenn die Enderweiterungen nicht bis zur Unterseite des Halbleiterkörpers 104 dringen, können Kurzkanaleffekte auftreten.
  • 2 ist ein Verfahren 200 zum Bilden eines isolierten Halbleiterköpers auf einem Bulk-Substrat gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 3 bis 10 veranschaulichen Querschnitte der Strukturen, die gebildet werden, wenn das Verfahren 200 ausgeführt wird.
  • Das Verfahren 200 beginnt mit dem Bereitstellen eines Bulk-Substrats, auf dem der isolierte Halbleiterkörper der Erfindung gebildet werden kann (202 in 2). In Ausführungsformen der Erfindung kann das Bulk-Substrat aus Silizium oder einer Siliziumlegierung gebildet sein. In weiteren Ausführungsformen der Erfindung kann das Bulk- Substrat Materialien wie etwa Germanium, Indiumantimonid, Bleitellurid, Indiumarsenid, Indiumphosphid, Galliumarsenid oder Galliumantimonid aufweisen, wobei jedes davon mit Silizium kombiniert sein kann.
  • Das Bulk-Substrat weist eine Hartmaskenschicht auf, die aus einem Material wie etwa Siliziumnitrid (z. B. Si3N4) gebildet ist. Die Hartmaskenschicht aus Siliziumnitrid kann mit Hilfe herkömmlicher Prozesse gebildet werden, wie etwa mit einem Prozess des chemischen Aufdampfens auf eine Oberseite des Silizium-Bulk-Substrats. 3 veranschaulicht einen Querschnitt durch ein Bulk-Substrat 300, das eine Siliziumnitridschicht 302 aufweist, die auf seiner Oberseite gebildet ist.
  • Die Hartmaskenschicht kann geätzt werden, um eine strukturierte Hartmaskenschicht zu bilden (204). Herkömmliche, auf dem Fachgebiet bekannte Prozesse können angewandt werden, um die Hartmaskenschicht zu strukturieren, wie etwa herkömmliche lithographische Prozesse, bei denen Trockenätzen oder Ionenätzen in CHF3-, CH3F- oder CF4-Plasmen stattfindet. In weiteren Ausführungsformen können andere Nass- oder Trockenätzprozesse angewandt werden. Die strukturierte Hartmaskenschicht kann dann als Maske zum Strukturieren des Bulk-Substrats verwendet werden, um eine Lamellenstruktur zu bilden (206). Herkömmliche, auf dem Fachgebiet bekannte Prozesse können angewandt werden, um das Bulk-Substrat zu strukturieren, wie etwa ein Nassätzprozess unter Verwendung von NH4OH oder ein Trockenätzprozess unter Verwendung von HBrCl. In weiteren Ausführungsformen können wiederum andere Nass- oder Trockenätzprozesse angewandt werden. Die Lamellenstruktur kann verwendet werden, um einen Halbleiterkörper zu bilden. 4 veranschaulicht einen Querschnitt einer Hartmaskenstruktur 302A auf dem Bulk-Substrat 300. 5 stellt einen Querschnitt einer Lamellenstruktur 500 dar, die durch Ätzen eines Bulk- Substrats 300 unter Verwendung der Hartmaskenstruktur 302A als Maske gebildet wurde.
  • Als Nächstes wird ein Grabenisolationsmaterial (Grabenisolation – englisch: „shallow trench isolation” – STI) rund um die Lamellenstruktur abgeschieden (208). In verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung kann das STI-Material ein Isoliermaterial sein, wie etwa ein dielektrisches Material oder ein anderes Oxidmaterial. In einigen Ausführungsformen kann Siliziumdioxid oder SiOF als STI-Material verwendet werden. Das STI-Material kann mit herkömmlichen Abscheidungsprozessen abgeschieden werden, wie etwa durch chemisches Aufdampfen („chemical vapor deposition” – CVD), physikalisches Aufdampfen („physical vapor deposition” – PVD) und Atomlagenabscheidung („atomic layer deposition” – ALD). 6 veranschaulicht einen Querschnitt eines STI-Materials 600, das angrenzend an die Lamellenstruktur 500 abgeschieden wurde.
  • Das STI-Material wird dann teilweise abgetragen, um einen Abschnitt der Lamellenstruktur freizulegen (210). Der freigelegte Abschnitt der Lamellenstruktur wird schließlich zu einem isolierten Halbleiterkörper zur Verwendung in einem Tri-Gate-Bauelement. Dementsprechend entspricht der Grad oder die Tiefe, in dem/der das STI-Material abgetragen und die Lamellenstruktur freigelegt wird, der gewünschten Dicke oder Höhe des zu formenden isolierten Halbleiterkörpers. Herkömmliche Prozesse können angewandt werden, um das STI-Material teilweise abzutragen oder zu ätzen, insbesondere Nassätzprozesse mit Hilfe von Wasserstofffluorid (HF) oder Trockenätzprozesse mit Hilfe von CHF3, CH3F oder CF4. In weiteren Ausführungsformen können andere Nass- oder Trockenätzprozesse angewandt werden. 7 veranschaulicht einen Querschnitt des STI-Materials 600 nach dem teilweisen Abtragen, wodurch ein Abschnitt der Lamellenstruktur 500 freigelegt wurde.
  • Als Nächstes wird über dem freigelegten Abschnitt der Lamellenstruktur 500 eine schützende Nitridabdeckung gebildet (212). Die vorher freigelegten Abschnitte der Lamellenstruktur sind jetzt in der Nitridabdeckung enthalten und vor Oxidation geschützt. Die Nitridabdeckung kann aus dem gleichen Material wie die Hartmaske, wie etwa Siliziumnitrid (z. B. Si3N4), und mit herkömmlichen Prozessen gebildet werden. Zum Beispiel kann ein Abscheidungsprozess wie CVD, PVD oder ALD unter Verwendung von Prekursoren wie Silan oder Ammoniak angewandt werden, um eine Nitridschicht auf dem STI-Material und der Lamellenstruktur zu bilden. Dann kann ein Ätzprozess wie die oben beschriebenen angewandt werden, um die Nitridschicht zu ätzen und eine Nitridabdeckung auf der Lamellenstruktur zu bilden. 8 veranschaulicht einen Querschnitt einer Nitridabdeckung 800, die auf der Lamellenstruktur 500 gebildet ist.
  • Gemäß den Ausführungsformen der Erfindung wird nun ein thermischer Oxidationsprozess ausgeführt, um einen Abschnitt der Lamellenstruktur zu oxidieren, der direkt unter, aber nicht in der Nitridabdeckung enthalten ist (214). Mit anderen Worten verbraucht der Oxidationsprozess einen ungeschützten Abschnitt der Siliziumlamelle, der unter der Unterkante der Nitridabdeckung liegt, wodurch das Silizium in ein Siliziumoxidmaterial umgewandelt wird. Der Abschnitt der Lamellenstruktur, der durch die Nitridabdeckung geschützt ist, wird nun durch dieses neu gebildete Siliziumoxid gegen das Bulk-Substrat isoliert. In den Ausführungsformen der Erfindung kann der thermische Oxidationsprozess durch Tempern des Substrats bei einer Temperatur zwischen etwa 900°C und etwa 1100°C über einen Zeitraum zwischen etwa 0,5 Stunden und etwa 3 Stunden oder länger ausgeführt werden. Die thermische Oxidation kann in einer Umgebung stattfinden, die einen oder mehrere der Stoffe O2, H2O, Dampf und HCl enthält.
  • 9 veranschaulicht einen Querschnitt der Lamellenstruktur 500, nachdem ein Abschnitt des Siliziums durch den thermische Oxidationsprozess verbraucht wurde. Wie dargestellt, bildet der Abschnitt der Lamellenstruktur 500, der durch die Nitridabdeckung 800 geschützt ist, nun einen isolierten Halbleiterkörper 900. Das Material direkt unter dem isolierten Halbleiterkörper 900 ist eine Oxidschicht, im Allgemeinen eine Siliziumdioxidschicht, die während des thermischen Oxidationsprozesses gebildet wurde.
  • Die Nitridabdeckung kann nach dem thermischen Oxidationsprozess vom isolierten Halbleiterkörper entfernt werden (216). Es können herkömmliche Prozesse zum Entfernen eines Nitrids von Silizium, wie etwa die oben genauer beschriebenen herkömmlichen Nass- oder Trockenätzprozesse, angewandt werden. In einigen Ausführungsformen kann ein Nassätzprozess unter Verwendung von Phosphorsäure angewandt werden, da diese eine hohe Selektivität gegenüber sowohl Oxiden als auch Silizium besitzt. Der isolierte Halbleiterkörper 900 kann nun zum Bilden eines Tri-Gate-Transistors verwendet werden, der im Verhältnis zu herkömmlichen Tri-Gate-Transistoren auf Bulk-Siliziumsubstraten verbesserte Kurzkanaleffekte aufweist.
  • 10 veranschaulicht einen isolierten Halbleiterkörper 900, nachdem die Nitridabdeckung 800 entfernt wurde. Der Halbleiterkörper 900 ist gegen das Bulk-Substrat 300 isoliert und kann nun als Halbleiterkörper für einen Tri-Gate-Transistor verwendet werden. Von diesem Punkt an können herkömmliche Tri-Gate-Herstellungsprozesse angewandt werden.
  • 11 ist ein alternatives Verfahren 1100 des Bildens eines isolierten Halbleiterkörpers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Verfahren 1100 folgt bis zur Bildung der Nitridabdeckung dem gleichen Prozess wie das Verfahren 200 (d. h. das Verfahren 1100 weist die Prozesse 202 bis 212 der 2 auf).
  • Sobald die Nitridabdeckung gebildet ist, wird ein zweites teilweises Abtragen des STI-Materials ausgeführt (1102 des Verfahrens 1100). In dieser Ausführungsform wird das STI-Material ein zweites Mal teilweise abgetragen, um einen Abschnitt der Lamellenstruktur unter der Nitridabdeckung freizulegen, der dann in ein Oxid umgewandelt wird. Dementsprechend hängt der Grad, zu dem das STI-Material abgetragen wird, hier von der gewünschten Dicke der Oxidschicht ab, die zum Isolieren des Halbleiterkörpers gebildet wird. Um das STI-Material abzutragen, kann ein Nassätzprozess mit Fluorwasserstoffsäure oder mit einem gepufferten Oxid angewandt werden. 12 veranschaulicht einen Querschnitt des STI-Materials 600, nachdem es ein zweites Mal teilweise abgetragen wurde, wodurch ein Abschnitt der Lamellenstruktur 500 unter der Nitridabdeckung 800 freigelegt wurde.
  • Gemäß den Ausführungsformen der Erfindung wird nun ein Oxidationsprozess ausgeführt, um den Abschnitt der Lamellenstruktur zu oxidieren, der während der zweiten STI-Abtragung freigelegt wurde (1104). Der Oxidationsprozess verbraucht das Silizium, das freiliegt und nicht durch die Nitridabdeckung geschützt ist, und wandelt das Silizium in ein Siliziumoxidmaterial um. Hierbei weist der Oxidationsprozess eine schnellere Oxidationsrate des Siliziums auf, da das Silizium freiliegt, was ein verhältnismäßig dünneres und besser steuerbares Oxid ergibt. Der Abschnitt der Lamellenstruktur, der durch die Nitridabdeckung geschützt ist, wird nun durch dieses neu gebildete Siliziumoxid gegen das Bulk-Substrat isoliert. Wie oben beschrieben, kann der thermische Oxidationsprozess durch Tempern des Substrats bei einer Temperatur zwischen etwa 900°C und etwa 1100°C über einen Zeitraum zwischen etwa 0,5 Stunden und etwa 3 Stunden oder länger ausgeführt werden. Die thermische Oxidation kann in einer Umgebung stattfinden, die einen oder mehrere der Stoffe O2, H2O, Dampf und HCl enthält.
  • 13 stellt einen Querschnitt der Lamellenstruktur 500 dar, nachdem ein Abschnitt des Siliziums durch der thermische Oxidationsprozess verbraucht wurde, um eine Oxidschicht 1300 zu bilden. Wie dargestellt, bildet der Abschnitt der Lamellenstruktur 500, der durch die Nitridabdeckung 800 geschützt ist, nun einen isolierten Halbleiterkörper 900. Das Material direkt unter dem isolierten Halbleiterkörper 900 ist die Oxidschicht 1300, im Allgemeinen eine Siliziumoxidschicht, die während des thermischen Oxidationsprozesses gebildet wurde.
  • Die Nitridabdeckung kann nun, nach dem thermischen Oxidationsprozess, vom isolierten Halbleiterkörper entfernt werden (1106). Zum Entfernen eines Nitrids von Silizium können herkömmliche Prozesse angewandt werden, wie oben beschrieben. Der isolierte Halbleiterkörper 900 kann nun verwendet werden, um einem Tri-Gate-Transistor zu bilden, der im Verhältnis zu herkömmlichen Tri-Gate-Transistoren auf Bulk-Siliziumsubstraten verbesserte Kurzkanaleffekte aufweist. 14 veranschaulicht den isolierten Halbleiterkörper 900, nachdem die Nitridabdeckung 800 entfernt wurde. Wieder können von diesem Punkt an herkömmliche Tri-Gate-Herstellungsprozesse angewandt werden.
  • Dementsprechend wurden Verfahren zum Bilden eines isolierten Halbleiterkörpers auf einem Bulk-Substrat beschrieben. Gemäß den Ausführungsformen der Erfindung stellt die Bildung einer Oxidschicht unter dem Halbeiterköper eine Selbstausrichtung des Gates und der Source-Drain-Enderweiterungen für eine optimale Gate-Steuerung bereit. Zusätzliche Vorteile sind unter anderem die Vereinfachung des technischen Aufwands, der für die Source-und-Drain-Enderweiterungen erforderlich ist, eine Verringerung der Source-und-Drain-Sperrschichtkapazität und die Erzeugung einer verhältnismäßig dünnen Isolierschicht unter dem aktiven Tri-Gate-Bauelement, was im Vergleich zu standardmäßigen Silizium-auf-Isolator-Bauelementen, die eine verhältnismäßig dicke Isolierschicht verwenden, eine verbesserte Kurzkanalimmunität bereitstellt. Weiterhin ermöglicht der vollständig isolierte Halbleiterkörper der Erfindung weitere Anwendungen der Silizium-auf-Isolator-Art, wie etwa als Einzelspeicher mit Schwebköper, selbst wenn der Ausgangswafer ein Bulk-Silizium ist.
  • Die vorstehende Beschreibung der veranschaulichten Ausführungsformen der Erfindung, einschließlich der in der Zusammenfassung gegebenen Beschreibung, soll nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die offenbarten exakten Formen beschränken. Während hierin spezifische Ausführungsformen der Erfindung und Beispiele für diese zur Veranschaulichung beschrieben wurden, sind verschiedene äquivalente Modifikationen im Rahmen des Schutzumfangs der Erfindung möglich, wie der Fachmann erkennen wird.
  • Diese Modifikationen können im Sinne der vorstehenden ausführlichen Beschreibung an der Erfindung vorgenommen werden. Die in den folgenden Ansprüchen verwendeten Begriffe sollen die Erfindung nicht auf die in der Beschreibung und den Ansprüchen offenbarten spezifischen Ausführungsformen beschränken. Vielmehr soll sich der Schutzumfang der Erfindung allein aus den folgenden Ansprüche bestimmen, welche gemäß den etablierten Regeln zur Auslegung von Ansprüche ausgelegt werden sollen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Verfahren zum Bilden eines isolierten Tri-Gate-Halbleiterkörpers umfasst das Strukturieren eines Bulk-Substrats, um eine Lamellenstruktur zu bilden, das Abscheiden eines Isoliermaterials rund um die Lamellenstruktur, das teilweise Abtragen des Isoliermaterials, um einen Abschnitt der Lamellenstruktur freizulegen, die für den Tri-Gate-Halbleiterkörper verwendet wird, das Abscheiden einer Nitridabdeckung auf dem freiliegenden Abschnitt der Lamellenstruktur, um den freiliegenden Abschnitt der Lamellenstruktur zu schützen, und das Ausführen eines thermischen Oxidationsprozesses, um einen ungeschützten Abschnitt der Lamellenstruktur unter der Nitridabdeckung zu oxidieren. Der oxidierte Abschnitt der Lamelle isoliert den Halbleiterkörper, der durch die Nitridabdeckung geschützt ist. Die Nitridabdeckung kann dann entfernt werden. Der thermische Oxidationsprozess kann das Tempern des Substrats bei einer Temperatur zwischen etwa 900°C und etwa 1100°C über einen Zeitraum zwischen etwa 0,5 Stunden und etwa 3 Stunden umfassen.

Claims (18)

  1. Verfahren zum Bilden eines isolierten Halbleiterkörpers, Folgendes umfassend: Strukturieren eines Bulk-Substrats, um eine Lamellenstruktur zu bilden, Abscheiden eines Isoliermaterials rund um die Lamellenstruktur, teilweises Abtragen des Isoliermaterials, um einen Abschnitt der Lamellenstruktur freizulegen, Abscheiden einer Nitridabdeckung auf den freigelegten Abschnitt der Lamellenstruktur, um den freiliegenden Abschnitt der Lamellenstruktur zu schützen, Ausführen eines thermischen Oxidationsprozesses, um den ungeschützten Abschnitt der Lamellenstruktur unter der Nitridabdeckung zu oxidieren, wodurch der geschützte Abschnitt der Lamellenstruktur gegen das Bulk-Substrat isoliert wird, und Entfernen der Nitridabdeckung.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Abscheiden des Isoliermaterials das Abscheiden von Siliziumdioxid mit einem Prozess umfasst, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Aufwachsen einer Halbleiterschicht, CVD, PVD und ALD besteht.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Tiefe, zu der das Isoliermaterial teilweise abgetragen wird, einer gewünschten Höhe des isolierten Halbleiterkörpers entspricht.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Nitridabdeckung Siliziumnitrid umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der thermische Oxidationsprozess das Tempern des Substrats bei einer Temperatur zwischen etwa 900°C und etwa 1100°C über einen Zeitraum zwischen etwa 0,5 Stunden und etwa 3 Stunden oder länger umfasst.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bulk-Substrat ein Silizium-Bulk-Substrat umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das teilweise Abtragen des Isoliermaterials das Anwenden eines Ätzprozesses zum Entfernen eines Abschnitts des Isoliermaterials umfasst.
  8. Verfahren zum Bilden eines isolierten Halbleiterkörpers, Folgendes umfassend: Strukturieren eines Bulk-Substrats, um eine Lamellenstruktur zu bilden, Abscheiden eines Isoliermaterials rund um die Lamellenstruktur, erstmaliges teilweises Abtragen des Isoliermaterials, um einen ersten Abschnitt der Lamellenstruktur freizulegen, Abscheiden einer Nitridabdeckung auf dem ersten Abschnitt der Lamellenstruktur, zweitmaliges teilweises Abtragen des Isoliermaterials, um einen zweiten Abschnitt der Lamellenstruktur unter der schützenden Nitridschicht freizulegen, thermisches Oxidieren des zweiten Abschnitts der Lamellenstruktur, wodurch der erste Abschnitt der Lamellenstruktur gegen das Bulk-Substrat isoliert wird, und Entfernen der Nitridabdeckung.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Abscheiden des Isoliermaterials das Abscheiden von Siliziumdioxid mit einem Prozess umfasst, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Aufwachsen einer Halbleiterschicht, CVD, PVD und ALD besteht.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Tiefe, zu der das Isoliermaterial teilweise abgetragen wird, einer gewünschten Höhe des isolierten Halbleiterkörpers entspricht.
  11. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Nitridabdeckung Siliziumnitrid umfasst.
  12. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der thermische Oxidationsprozess das Tempern des Substrats bei einer Temperatur zwischen etwa 900°C und etwa 1100°C über einen Zeitraum zwischen etwa 0,5 Stunden und etwa 3 Stunden umfasst.
  13. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Bulk-Substrat ein Silizium-Bulk-Substrat umfasst.
  14. Vorrichtung, Folgendes umfassend: ein Bulk-Substrat, einen Halbleiterkörper, der durch Strukturieren einer Lamellenstruktur aus dem Bulk-Substrat gebildet ist, und eine Oxidschicht, die den Halbleiterkörper gegen das Bulk-Substrat isoliert, wobei die Oxidschicht durch thermisches Oxidieren eines Abschnitts der Lamellenstruktur, die aus dem Substrat strukturiert ist, gebildet ist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei das Bulk-Substrat und der Halbleiterkörper aus dem gleichen Material gebildet sind.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei das Material Silizium umfasst.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei das Material Silizium umfasst, das mit einem zweiten Material legiert ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Germanium, Indiumantimonid, Bleitellurid, Indiumarsenid, Indiumphosphid, Galliumarsenid und Galliumantimonid besteht.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Oxidschicht Siliziumdioxid umfasst.
DE112008001835T 2007-07-18 2008-06-30 Auf einem Bulk-Substrat hergestellter isolierter Tri-Gate-Transistor Withdrawn DE112008001835T5 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/779,284 US20090020792A1 (en) 2007-07-18 2007-07-18 Isolated tri-gate transistor fabricated on bulk substrate
US11/779,284 2007-07-18
PCT/US2008/068855 WO2009012053A2 (en) 2007-07-18 2008-06-30 Isolated tri-gate transistor fabricated on bulk substrate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112008001835T5 true DE112008001835T5 (de) 2010-07-22

Family

ID=40260297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112008001835T Withdrawn DE112008001835T5 (de) 2007-07-18 2008-06-30 Auf einem Bulk-Substrat hergestellter isolierter Tri-Gate-Transistor

Country Status (9)

Country Link
US (2) US20090020792A1 (de)
JP (2) JP2010533978A (de)
KR (2) KR101208781B1 (de)
CN (3) CN105938853A (de)
BR (1) BRPI0814114A2 (de)
DE (1) DE112008001835T5 (de)
GB (1) GB2464061A (de)
TW (2) TWI438848B (de)
WO (1) WO2009012053A2 (de)

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090020792A1 (en) 2007-07-18 2009-01-22 Rafael Rios Isolated tri-gate transistor fabricated on bulk substrate
US8106459B2 (en) 2008-05-06 2012-01-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. FinFETs having dielectric punch-through stoppers
US8263462B2 (en) * 2008-12-31 2012-09-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Dielectric punch-through stoppers for forming FinFETs having dual fin heights
US8293616B2 (en) 2009-02-24 2012-10-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Methods of fabrication of semiconductor devices with low capacitance
US9076873B2 (en) 2011-01-07 2015-07-07 International Business Machines Corporation Graphene devices with local dual gates
US20130020640A1 (en) * 2011-07-18 2013-01-24 Chen John Y Semiconductor device structure insulated from a bulk silicon substrate and method of forming the same
US8609480B2 (en) 2011-12-21 2013-12-17 Globalfoundries Inc. Methods of forming isolation structures on FinFET semiconductor devices
US8987835B2 (en) 2012-03-27 2015-03-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. FinFET with a buried semiconductor material between two fins
US9425212B2 (en) 2012-06-29 2016-08-23 Intel Corporation Isolated and bulk semiconductor devices formed on a same bulk substrate
US9269791B2 (en) * 2012-07-10 2016-02-23 United Microelectronics Corp. Multi-gate MOSFET with embedded isolation structures
US9035430B2 (en) 2012-08-29 2015-05-19 International Business Machines Corporation Semiconductor fin on local oxide
US9041106B2 (en) 2012-09-27 2015-05-26 Intel Corporation Three-dimensional germanium-based semiconductor devices formed on globally or locally isolated substrates
US9287178B2 (en) 2012-10-01 2016-03-15 Globalfoundries Inc. Multi-gate field effect transistor (FET) including isolated fin body
US8759874B1 (en) 2012-11-30 2014-06-24 Stmicroelectronics, Inc. FinFET device with isolated channel
US8956942B2 (en) 2012-12-21 2015-02-17 Stmicroelectronics, Inc. Method of forming a fully substrate-isolated FinFET transistor
US9166053B2 (en) 2013-02-22 2015-10-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. FinFET device including a stepped profile structure
US10438856B2 (en) 2013-04-03 2019-10-08 Stmicroelectronics, Inc. Methods and devices for enhancing mobility of charge carriers
US9257327B2 (en) 2013-04-09 2016-02-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of forming a Field Effect Transistor, including forming a region providing enhanced oxidation
CN104124168B (zh) * 2013-04-28 2017-11-28 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 半导体结构的形成方法
US9947772B2 (en) 2014-03-31 2018-04-17 Stmicroelectronics, Inc. SOI FinFET transistor with strained channel
US9209185B2 (en) * 2014-04-16 2015-12-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method and structure for FinFET device
US9502518B2 (en) 2014-06-23 2016-11-22 Stmicroelectronics, Inc. Multi-channel gate-all-around FET
US9224736B1 (en) * 2014-06-27 2015-12-29 Taiwan Semicondcutor Manufacturing Company, Ltd. Structure and method for SRAM FinFET device
US20170162693A1 (en) * 2014-08-05 2017-06-08 Intel Corporation Apparatus and methods to create microelectronic device isolation by catalytic oxide formation
CN104299914B (zh) * 2014-08-08 2018-06-01 武汉新芯集成电路制造有限公司 FinFET的制造方法
KR102150254B1 (ko) 2014-09-15 2020-09-02 삼성전자주식회사 반도체 소자의 제조 방법
KR102287398B1 (ko) * 2015-01-14 2021-08-06 삼성전자주식회사 반도체 장치
KR102251061B1 (ko) 2015-05-04 2021-05-14 삼성전자주식회사 변형된 채널층을 갖는 반도체 소자 및 그 제조 방법
US9520500B1 (en) 2015-12-07 2016-12-13 International Business Machines Corporation Self heating reduction for analog radio frequency (RF) device
US9748404B1 (en) 2016-02-29 2017-08-29 International Business Machines Corporation Method for fabricating a semiconductor device including gate-to-bulk substrate isolation
US10930793B2 (en) 2017-04-21 2021-02-23 International Business Machines Corporation Bottom channel isolation in nanosheet transistors

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3219307B2 (ja) * 1991-08-28 2001-10-15 シャープ株式会社 半導体装置の構造および製造方法
JPH06342911A (ja) * 1993-06-01 1994-12-13 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法
JPH0786595A (ja) * 1993-09-14 1995-03-31 Fujitsu Ltd 半導体装置とその製造方法
US7358121B2 (en) * 2002-08-23 2008-04-15 Intel Corporation Tri-gate devices and methods of fabrication
US7728360B2 (en) * 2002-12-06 2010-06-01 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Multiple-gate transistor structure
US7172943B2 (en) * 2003-08-13 2007-02-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Multiple-gate transistors formed on bulk substrates
JP4911976B2 (ja) * 2003-12-08 2012-04-04 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション ノード・キャパシタンスを増加した半導体メモリ・デバイス
US7005700B2 (en) * 2004-01-06 2006-02-28 Jong Ho Lee Double-gate flash memory device
JP2006086188A (ja) * 2004-09-14 2006-03-30 Seiko Epson Corp 半導体装置および半導体装置の製造方法
US7229889B2 (en) * 2005-03-10 2007-06-12 International Business Machines Corporation Methods for metal plating of gate conductors and semiconductors formed thereby
KR20060124904A (ko) * 2005-06-01 2006-12-06 매그나칩 반도체 유한회사 핀 전계효과 트랜지스터의 제조방법
KR100645065B1 (ko) * 2005-06-23 2006-11-10 삼성전자주식회사 핀 전계 효과 트랜지스터와 이를 구비하는 비휘발성 메모리장치 및 그 형성 방법
US20080001234A1 (en) * 2006-06-30 2008-01-03 Kangguo Cheng Hybrid Field Effect Transistor and Bipolar Junction Transistor Structures and Methods for Fabricating Such Structures
US8779495B2 (en) * 2007-04-19 2014-07-15 Qimonda Ag Stacked SONOS memory
US20090020792A1 (en) 2007-07-18 2009-01-22 Rafael Rios Isolated tri-gate transistor fabricated on bulk substrate
JP5032418B2 (ja) * 2008-08-22 2012-09-26 株式会社東芝 電界効果トランジスタ、集積回路素子、及びそれらの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010533978A (ja) 2010-10-28
KR101208781B1 (ko) 2012-12-05
KR20100022526A (ko) 2010-03-02
KR20110131322A (ko) 2011-12-06
CN101755327A (zh) 2010-06-23
US7973389B2 (en) 2011-07-05
CN102683415B (zh) 2016-01-27
TWI438848B (zh) 2014-05-21
CN102683415A (zh) 2012-09-19
WO2009012053A3 (en) 2009-03-12
WO2009012053A2 (en) 2009-01-22
GB201001820D0 (en) 2010-03-24
CN105938853A (zh) 2016-09-14
JP2013140999A (ja) 2013-07-18
US20100059821A1 (en) 2010-03-11
TW201236087A (en) 2012-09-01
JP5746238B2 (ja) 2015-07-08
TWI525712B (zh) 2016-03-11
US20090020792A1 (en) 2009-01-22
TW200919589A (en) 2009-05-01
BRPI0814114A2 (pt) 2015-02-03
GB2464061A (en) 2010-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112008001835T5 (de) Auf einem Bulk-Substrat hergestellter isolierter Tri-Gate-Transistor
DE112005000704B4 (de) Nicht-planarer Bulk-Transistor mit verspanntem Kanal mit erhöhter Mobilität und Verfahren zur Herstellung
DE102014119642B4 (de) Finfets mit einem source-/drainüberzug
DE102013106621B3 (de) Finnenform für Feldeffekttransistoren und Verfahren zu deren Bildung
DE102014204114B4 (de) Transistor mit einer Gateelektrode, die sich rund um ein oder mehrere Kanalgebiete erstreckt, und Verfahren zu seiner Herstellung
DE112006000229B4 (de) Nicht-planare MOS-Struktur mit einer Strained-Channel-Region und Verfahren zur Herstellung einer solchen Struktur
DE112005003843B4 (de) Verfahren zum Ausbilden einer Halbleiter-Transistorstruktur und Halbleiter-Transistorstruktur
DE112012002832B4 (de) Verfahren zum Bilden eines massiven FinFETs mit einheitlicher Höhe und Bodenisolierung
DE112011103810B4 (de) Herstellungsverfahren für Surround-Gate-Silizium-Nanodraht-Transistor mit Luft als Spacer
DE112012000850B4 (de) Verfahren zum Ausbilden eines randlosen Kontakts für Transistoren in einem Ersatzmetall-Gate-Prozess und derartige Halbleiter-Transistorstruktur
DE102010000113B4 (de) Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung
DE102009055435B4 (de) Verstärkter Einschluss von Metallgateelektrodenstrukturen mit großem ε durch Verringern der Materialerosion einer dielektrischen Deckschicht beim Erzeugen einer verformungsinduzierenden Halbleiterlegierung
DE112014005890B4 (de) Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Transistor mit erweiterten Kontakten und Verfahren zur Herstellung
DE102015117320A1 (de) Halbleitervorrichtung und deren herstellungsverfahren
DE102008059646B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements als Mehr-Gatetransistor mit Stegen mit einer Länge, die durch die Gateelektrode definiert ist und Halbleiterbauelement
DE112010002352T5 (de) FinFET-Strukturen mit verspannungsinduzierenden Source/Drain-biIdenden Abstandshaltern und Verfahren zur Herstellung der FinFET-Strukturen
DE102019121302A1 (de) Siliziumoxidschicht für eine oxidationsbeständigkeit und ihre herstellungsverfahren
DE112012005166T5 (de) Verfahren und Struktur zum Bilden von On-Chip-Kondensatoren hoher Qualität mit ETSOI-Transistoren
DE102016204414B4 (de) Verfahren zur herstellung eines wire-last-gate-all-around-nanodraht-fet
DE102017103674A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit Mehrschicht-Kanalstruktur
DE112007002739B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit Isolationsgraben und Kontaktgraben
DE102009031110A1 (de) Verbesserte Deckschichtintegrität in einem Metallgatestapel mit großem ε durch Verwenden einer Hartmaske für die Abstandshalterstrukturierung
DE10335100A1 (de) Technik zur Herstellung verkürzter Seitenabstandselemente für eine Polysiliziumleitung
DE102020115785A1 (de) Halbleiterstruktur und verfahren zu deren herstellung
DE112013001158T5 (de) Gate-all-around-Halbleiter-Nanodraht-FETs auf massiven Halbleiter-Wafern

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8130 Withdrawal