本發(fā)明涉及一種鰭狀晶體管，特別是涉及鰭狀晶體管包含有一外延層具有凹凸輪廓及其制作方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著各種消費(fèi)性電子產(chǎn)品不斷的朝小型化發(fā)展，半導(dǎo)體元件設(shè)計的尺寸也不斷縮小，以符合高集成度、高效能和低耗電的潮流以及產(chǎn)品需求。

然而，隨著電子產(chǎn)品的小型化發(fā)展，現(xiàn)有的平面晶體管(planar transistor)已經(jīng)無法滿足產(chǎn)品的需求。因此，目前發(fā)展出一種非平面晶體管，例如是鰭狀晶體管(Fin-FET)技術(shù)，其具有立體的柵極通道結(jié)構(gòu)，可有效減少基底的漏電，并能降低短通道效應(yīng)，而具有較高的驅(qū)動電流。

然而，隨著晶體管的縮小，作為源極/漏極的外延層其體積也跟著隨之縮小，同樣地電連接外延層的接觸插塞的體積也變小，也就是說接觸插塞和外延層接觸的面積降低，如此造成了接觸插塞的片電阻增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供了一種鰭狀晶體管及其制作方法，以解決上述問題。

為達(dá)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明提供一種鰭狀晶體管的制作方法，包含首先提供一基底其上定義有多條鰭狀結(jié)構(gòu)，一淺溝槽隔離設(shè)置于相鄰的該鰭狀結(jié)構(gòu)之間以及一柵極結(jié)構(gòu)橫跨各個鰭狀結(jié)構(gòu)，然后蝕刻未被柵極結(jié)構(gòu)覆蓋的鰭狀結(jié)構(gòu)和未被柵極結(jié)構(gòu)覆蓋淺溝槽隔離，直至完全移除淺溝槽隔離并且在基底上形成一第一凹凸輪廓，最后在第一凹凸輪廓上形成一外延層，值得注意的是外延層具有一上表面，上表面包含一第二凹凸輪廓。

根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明提供一種鰭狀晶體管，包含一基底，其上定義有多條鰭狀結(jié)構(gòu)，一柵極結(jié)構(gòu)橫跨各個鰭狀結(jié)構(gòu)以及二外延層分別設(shè)置于柵極結(jié)構(gòu)的兩側(cè)，其中各個外延層的一上表面包含一第二凹凸輪廓。

附圖說明

圖1至圖9為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所繪示的一種鰭狀晶體管的制作方法的示意圖；

圖10為圖7的上視示意圖。

主要元件符號說明

10 基底 12 鰭狀結(jié)構(gòu)

14 淺溝槽隔離 16 深溝槽隔離

18 柵極結(jié)構(gòu) 20 柵極電極

22 柵極介電層 24 間隙壁

26 掩模層 28 第一凹凸輪廓

30 凹槽 32 凹槽

34 外延層 36 第二凹凸輪廓

38 第三凹凸輪廓 40 接觸插塞

100 鰭狀晶體管 112 縮短的鰭狀結(jié)構(gòu)

114 上表面 116 上表面

136 凸出部分 212 上表面

214 底部 216 底部

236 凹入部分

具體實(shí)施方式

圖1至圖9為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所繪示的一種鰭狀晶體管的制作方法的示意圖，其中圖2為圖1沿AA’切線方向的側(cè)視圖示意圖，圖4為圖3沿BB’切線方向的側(cè)視圖示意圖，圖6為圖5沿CC’切線方向的側(cè)視圖示意圖，圖8為圖7沿DD’切線方向的側(cè)視圖示意圖。

如圖1和圖2所示，首先提供一基底10其上定義有多個鰭狀結(jié)構(gòu)12，詳細(xì)來說，鰭狀結(jié)構(gòu)12是利用去除部分的基底10后始定義出來，也就是說鰭狀結(jié)構(gòu)12由部分的基底10構(gòu)成。鰭狀結(jié)構(gòu)12的個數(shù)不限，根據(jù)不同的 需求可以設(shè)計不同數(shù)量的鰭狀結(jié)構(gòu)12，此外，各個鰭狀結(jié)構(gòu)12彼此互相平行。在相鄰的鰭狀結(jié)構(gòu)12之間設(shè)置有一淺溝槽隔離14，淺溝槽隔離14位于基底10上，此外在多個鰭狀結(jié)構(gòu)12中最旁邊的鰭狀結(jié)構(gòu)12的一側(cè)，設(shè)置有一深溝槽隔離16，深溝槽隔離16位于基底10上，深溝槽隔離16的上表面116和淺溝槽隔離14的上表面114切齊，但深溝槽隔離16的底部216較淺溝槽隔離14的底部214深。另外，一柵極結(jié)構(gòu)18橫跨各個鰭狀結(jié)構(gòu)12、深溝槽隔離16和淺溝槽隔離14，柵極結(jié)構(gòu)18可以包含一柵極電極20、一柵極介電層22并且選擇性地包含一間隙壁24，柵極介電層22接觸鰭狀結(jié)構(gòu)12、深溝槽隔離16和淺溝槽隔離14，柵極電極20位于柵極介電層22上，而間隙壁24位于柵極電極20兩側(cè)。

如圖3和圖4所示，形成一掩模層26覆蓋柵極結(jié)構(gòu)18、和至少部分的深溝槽隔離16，并且由掩模層26的開口，曝露出位于柵極結(jié)構(gòu)18兩側(cè)的多個鰭狀結(jié)構(gòu)12、淺溝槽隔離14以及部分的深溝槽隔離16，如圖4所示，深溝槽隔具有一表面寬度W，深溝槽隔離16例如可由掩模層26的開口被曝露出至少四分之一至二分之一的表面寬度W。

在圖3中，為了便于表示各元件的相對位置，繪示的掩模層26僅覆蓋部分柵極結(jié)構(gòu)18，實(shí)際情況掩模層26會覆蓋整體柵極結(jié)構(gòu)18。

如圖5和圖6所示，移除曝露的多個鰭狀結(jié)構(gòu)12、淺溝槽隔離14以及部分的深溝槽隔離16，以在基底10上形成一第一凹凸輪廓28，之后移除掩模層26。前述第一凹凸輪廓28類似一齒狀，詳細(xì)來說前述的移除方式可以利用蝕刻方式，一開始采用對硅和氧化硅有高選擇比的蝕刻條件，先蝕刻利用硅基底所制成的多個鰭狀結(jié)構(gòu)12以移除部分的各個鰭狀結(jié)構(gòu)12，由于淺溝槽隔離14為氧化硅所制成，所以此時淺溝槽隔離14未被蝕刻，然后再將蝕刻條件調(diào)整為硅和氧化硅的蝕刻選擇比1:1，接續(xù)同時蝕刻鰭狀結(jié)構(gòu)12和淺溝槽隔離14，直到淺溝槽隔離14完全被移除為止，也就是說在柵極結(jié)構(gòu)18兩側(cè)，未被柵極結(jié)構(gòu)18覆蓋的淺溝槽隔離14被蝕刻到完全移除為止，并且在柵極結(jié)構(gòu)18兩側(cè)未被柵極結(jié)構(gòu)18覆蓋的鰭狀結(jié)構(gòu)12，在蝕刻淺溝槽隔離14時也同時被蝕刻，因此被蝕刻的鰭狀結(jié)構(gòu)12形成多個縮短的鰭狀結(jié)構(gòu)112，而多個縮短的鰭狀結(jié)構(gòu)112則構(gòu)成第一凹凸輪廓28的凸出部分。此外，在完全移除淺溝槽絕緣14之后，原本被淺溝槽絕緣14覆蓋的基底10形成凹槽30，換句話說，相鄰的縮短的鰭狀結(jié)構(gòu)112定義出凹槽30，凹槽30構(gòu) 成第一凹凸輪廓28的凹入部分。此外，在蝕刻曝露的淺溝槽隔離14和曝露的多個鰭狀結(jié)構(gòu)12時，部分的深溝槽隔離16也被移除，因此在剩余的深溝槽隔離16上會形成一凹槽32，凹槽32鄰接一縮短的鰭狀結(jié)構(gòu)112，并且和縮短的鰭狀結(jié)構(gòu)112的上表面形成一連續(xù)的表面。前述的蝕刻優(yōu)選為干蝕刻。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，縮短的鰭狀結(jié)構(gòu)112的高度H優(yōu)選為100至200埃，再者，縮短的鰭狀結(jié)構(gòu)112的上表面212低于深溝槽隔離16的上表面116，此外各個縮短的鰭狀結(jié)構(gòu)112由相對應(yīng)的鰭狀結(jié)構(gòu)12延伸出來。

如圖7和圖8所示，在第一凹凸輪廓28上形成一外延層34，外延層34具有一上表面，上表面包含一第二凹凸輪廓36，外延層34接觸第一凹凸輪廓28和深溝槽隔離16以及深溝槽隔離16上的凹槽32，由于外延層34由第一凹凸輪廓28本身的硅為晶種而開始生長出來，因此第二凹凸輪廓36的形狀會被第一凹凸輪廓28影響，詳細(xì)來說，縮短的鰭狀結(jié)構(gòu)112會對應(yīng)第二凹凸輪廓36的凸出部分136，凹槽30對應(yīng)第二凹凸輪廓36的凹入部分236，也就是說縮短的鰭狀結(jié)構(gòu)112造成第二凹凸輪廓36的凸出部分136，凹槽30造成第二凹凸輪廓36的凹入部分236，因此有幾個縮短的鰭狀結(jié)構(gòu)112，第二凹凸輪廓36就會有幾個凸出部分136。此外，外延層36的底部也形成有第三凹凸輪廓38，第三凹凸輪廓38和第一凹凸輪廓28互補(bǔ)，使得第三凹凸輪廓38嵌入第一凹凸輪廓28。至此本發(fā)明的一鰭狀晶體管100業(yè)已完成。另外，在圖5和圖6所描述的蝕刻步驟中，移除了部分的深溝槽隔離16并且在深溝槽隔離16上形成了凹槽32，因此外延層34在成長時，可以順應(yīng)晶格的方向往水平方向生長，伸入凹槽32中，不會被深溝槽隔離16阻擋，使得外延層34的晶格得以完整生長。

如圖9所示，在外延層34上形成一接觸插塞40，接觸插塞40接觸外延層34并且與外延層34電連接。此外在形成接觸插塞之前，可以在外延層34的上表面形成一金屬硅化物(圖未示)。

圖7為根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例所繪示的鰭狀晶體管的立體示意圖，圖8為圖7沿DD’切線方向的側(cè)視圖。圖10繪示的是鰭狀晶體管的布局示意圖，其中圖7為圖10中以虛框標(biāo)注部分的側(cè)示圖。如圖1、圖7、圖8和圖10所示，一種鰭狀晶體管，包含一基底10，基底10可以為一硅基底，基底10上定義有多條鰭狀結(jié)構(gòu)12，一柵極結(jié)構(gòu)18覆蓋并橫跨各個鰭狀結(jié)構(gòu)12以及二外延層34分別設(shè)置于柵極結(jié)構(gòu)18的兩側(cè)，其中各個外延層34的 一上表面包含一第二凹凸輪廓36。因?yàn)閳D7中的鰭狀結(jié)構(gòu)12被覆蓋在柵極結(jié)構(gòu)18下并且被柵極結(jié)構(gòu)18兩側(cè)的外延層34遮蔽住，請參閱圖1以獲得鰭狀結(jié)構(gòu)12和柵極結(jié)構(gòu)18的相對位置。柵極結(jié)構(gòu)18可以包含一柵極電極20、一柵極介電層22并且選擇性地包含一間隙壁24。請繼續(xù)參閱圖7、圖8和圖10，二深溝槽隔離16設(shè)于基底10中，各個深溝槽隔離16分別位于外延層34的二端的基底10中，并且外延層34接觸各個深溝槽隔離16，此外柵極結(jié)構(gòu)18也覆蓋深溝槽隔離16，深溝槽隔離16上有一凹槽32，外延層34填入凹槽32。

如圖7所示，位于柵極結(jié)構(gòu)18兩側(cè)的基底10定義有多條縮短的鰭狀結(jié)構(gòu)112，請參閱圖5，各個縮短的鰭狀結(jié)構(gòu)112由鰭狀結(jié)構(gòu)12延伸出來，并且各個縮短的鰭狀結(jié)構(gòu)112的高度較各個鰭狀結(jié)構(gòu)12的高度低，此外各個縮短的鰭狀結(jié)構(gòu)112互相平行。請繼續(xù)參閱圖7和圖8，相鄰的各個縮短的鰭狀結(jié)構(gòu)112之間形成一凹槽30，此外基底10具有一第一凹凸輪廓28，各個縮短的鰭狀結(jié)構(gòu)112形成第一凹凸輪廓112的凸出部分，凹槽30形成該第一凹凸輪廓28的凹入部分，外延層34的底部也形成有第三凹凸輪廓38，第三凹凸輪廓38和第一凹凸輪廓28互補(bǔ)，使得第三凹凸輪廓38嵌入第一凹凸輪廓28。

再者縮短的鰭狀結(jié)構(gòu)112對應(yīng)第二凹凸輪廓36的凸出部分136，凹槽30對應(yīng)第二凹凸輪廓36的凹入部分236，也就是說縮短的鰭狀結(jié)構(gòu)112造成第二凹凸輪廓36的凸出部分136，凹槽30造成第二凹凸輪廓36的凹入部分236，因此有幾個縮短的鰭狀結(jié)構(gòu)112，第二凹凸輪廓36就會有幾個凸出部分136，使得第二凹凸輪廓36為一不平坦的連續(xù)表面，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，第二凹凸輪廓36可以為波浪形。如圖9所示，在外延層34上可以另外設(shè)置有一接觸插塞40接觸第二凹凸輪廓36，接觸插塞40和第二凹凸輪廓36的接觸面也是呈一凹凸輪廓。

如圖9和圖10所示，由于本發(fā)明的外延層34具有第二凹凸輪廓36，可使得接觸插塞40和外延層34的接觸面積增加，由于接觸面積增加，可使接觸插塞40的片電阻值降低，再者，有別于傳統(tǒng)在各個鰭狀結(jié)構(gòu)上各別生成外延層，再在各個外延層接上共同的電路，本發(fā)明等于是將多個外延層結(jié)合一個較大的外延層34，因此使用本發(fā)明一個較大的外延層34相較于使用傳統(tǒng)的多個外延層，本發(fā)明的外延層34會有較小的電阻值。

此外如圖8和圖10所示，本發(fā)明在外延層34的二端設(shè)置有深溝槽隔離16，深溝槽隔離16的底部216的深度大于外延層34的底部的深度，因此深溝槽隔離16可以使外延層34和下一個鰭狀晶體管的外延層有效絕緣。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化與修飾，都應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。