半导体结构及其形成方法技术

一种半导体结构及其形成方法，所述半导体结构的形成方法包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成鳍部；在所述半导体衬底上形成隔离层，所述隔离层的表面低于鳍部的顶部表面且覆盖部分鳍部侧壁；在高于隔离层的鳍部表面形成外延层；对所述外延层进行化学干法刻蚀，使所述外延层表面的粗糙度下降。上述方法可以提高外延层表面的平整度，提高以此为基础形成的鳍式场效应晶体管的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种。
技术介绍
随着半导体工艺技术的不断发展，工艺节点逐渐减小，后栅(gate-last)工艺得到了广泛应用，以获得理想的阈值电压，改善器件性能。但是当器件的特征尺寸进一步下降时，即使采用后栅工艺，常规的MOS场效应管的结构也已经无法满足对器件性能的需求，鳍式场效应晶体管(Fin FET)作为一种多栅器件得到了广泛的关注。图1示出了现有技术的一种鳍式场效应晶体管的立体结构示意图。如图1所示，包括:半导体衬底10，所述半导体衬底10上形成有凸出的鳍部20，鳍部20 —般是通过对半导体衬底10刻蚀后得到的；介质层30，覆盖所述半导体衬底10的表面以及鳍部20的侧壁的一部分；栅极结构，横跨在所述鳍部20上，覆盖所述鳍部20的部分顶部和侧壁，栅极结构包括栅介质层41和位于栅介质层上的栅极42。对于鳍式场效应晶体管，鳍部20的顶部以及两侧的侧壁与栅极结构相接触的部分都成为沟道区，即具有多个栅，有利于增大驱动电流，改善器件性能。所述栅极结构可以同时横跨一个或两个以上的鳍部。现有技术中的鳍式场效应晶体管往往会出现栅极漏电的情况，所述鳍式场效应晶体管的性能有待进一步的提高。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种，提高鳍式场效应晶体管的性能。为解决上述问题，本专利技术提供一种半导体结构的形成方法，包括:提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成鳍部；在所述半导体衬底上形成隔离层，所述隔离层的表面低于鳍部的顶部表面且覆盖部分鳍部侧壁；在高于隔离层的鳍部表面形成外延层；对所述外延层进行化学干法刻蚀，使所述外延层表面的粗糙度下降。可选的，所述外延层的材料为S1、SiGe或Ge。可选的，所述外延层的厚度为5nm?10nm。可选的，所述化学干法刻蚀采用的刻蚀气体为CF4、Br2或Cl2,采用微波对所述刻蚀气体进行处理，所述微波功率为2GHz?3GHz，所述反应气体流量为300sccm?500sccm，压强为300mTorr?700mTorr,微波处理后的气体源与半导体衬底之间的距离为25cm?50cmo可选的，形成所述鳍部的方法包括:在所述半导体衬底表面形成掩膜层和位于掩膜层表面的光刻胶层；对所述光刻胶层进行显影曝光，形成图形化光刻胶层；以所述图形化光刻胶层为掩膜，刻蚀所述掩膜层，形成图形化掩膜层；然后去除所述图形化光刻胶层，以所述掩膜层为掩膜，刻蚀半导体衬底，形成鳍部。可选的，形成所述隔离层的方法包括:在所述半导体衬底表面形成隔离材料，所述隔离材料覆盖鳍部以及鳍部顶部的图形化掩膜层；对所述隔离材料进行平坦化，形成隔离材料层，所述隔离材料层的表面与图形化掩膜层表面齐平；去除所述图形化掩膜层；对所述隔离材料层进行回刻蚀，形成隔离层，使所述隔离层的表面低于鳍部的顶部表面。可选的，所述掩膜层的材料为氮化硅，所述隔离层的材料为氧化硅。可选的，回刻蚀所述隔离材料层的方法包括:湿法刻蚀、化学干法刻蚀、容性耦合等离子体刻蚀或远端等离子体刻蚀工艺。可选的，所述化学干法刻蚀所刻蚀的深度小于外延层的厚度。可选的，化学干法刻蚀后的外延层的厚度为2nm?6nm。可选的，采用深沟槽填充工艺或可流动性化学气相沉积工艺形成所述隔离材料。可选的，还包括:在对所述外延层进行化学干法刻蚀处理后，在隔离层上形成横跨所述鳍部，且覆盖部分外延层的栅极结构；在栅极结构两侧的外延层以及鳍部内形成源极和漏极。为解决上述问题，本专利技术的实施例还提供一种采用上述方法形成的半导体结构，包括:半导体衬底；位于半导体衬底表面的鳍部；位于半导体衬底上的隔离层，所述隔离层表面低于鳍部的顶部表面且覆盖部分鳍部侧壁；位于高于隔离层的鳍部表面的外延层，所述外延层表面的粗糙度小于鳍部表面的粗糙度。可选的，包括:所述外延层的材料为Si。可选的，所述外延层的厚度为2 μ m?6 μ m。可选的，所述隔离层的材料为氧化硅。可选的，还包括:位于在隔离层上横跨所述鳍部，且覆盖部分外延层的栅极结构；位于栅极结构两侧的外延层以及鳍部内的源极和漏极。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点:本专利技术的技术方案中，在半导体衬底上形成鳍部以及隔离层之后，在高于隔离层的部分鳍部表面形成外延层，然后对所述外延层进行化学干法刻蚀，使外延层的粗糙度下降。所述化学干法刻蚀主要采用刻蚀气体与外延层之间发生化学反应，从而对所述外延层进行刻蚀，从而可以减小刻蚀过程对外延层造成物理损伤。在进行所述化学干法刻蚀处理的过程中，外延层表面凸起的部分与刻蚀气体首先接触，且接触面积较大，气体交换速率较快，从而刻蚀气体对于外延层表面的凸起部的刻蚀速率较大；而对于外延层表面的凹陷位置，刻蚀气体进入该凹陷处的难度较大，气体交换速率较慢，使得凹陷位置处的刻蚀气体浓度较低，从而对于外延层表面的凸起部的刻蚀速率较小。由此，随着刻蚀过程的进行，最终使得剩余的外延层的表面粗糙度下降。后续在所述粗糙度下降后的外延层表面形成栅极结构，可以提高栅极结构与外延层之间的界面质量，从而提高形成的鳍式场效应晶体管的性倉泛。进一步,所述外延层的厚度为5nm?10nm。所述外延层的厚度至少大于鳍部表面凸起处于凹陷处之间的高度差，从而所述外延层能够完全填充满鳍部表面的凹陷位置。所述外延层的厚度不能过大，由于相邻鳍部之间的间距较小，若所述外延层厚度过大，容易导致相邻鳍部表面的外延层之间产生连接。本专利技术的技术方案提供的半导体结构，包括:半导体衬底、位于半导体衬底表面的鳍部，以及隔离层，位于高于隔离层的鳍部表面的外延层。所述外延层的表面粗糙度小于鳍部表面的粗糙度。与直接在鳍部表面形成栅极结构相比，在所述外延层表面形成栅极结构，可以提高外延层与栅极结构之间的界面质量，减少栅极漏电流，提高在所述半导体结构基础上形成的鳍式场效应晶体管的性能。【附图说明】图1是本专利技术的现有技术的鳍式场效应晶体管的结构示意图；图2至图11是本专利技术的实施例的半导体结构的形成过程的结构示意图。【具体实施方式】如
技术介绍
所述，现有的鳍式场效应晶体管经常会出现栅极漏电现象，使得鳍式场效应晶体管的可靠性降低。现有技术中，鳍式场效应晶体管的鳍部通常通过刻蚀半导体衬底形成，在半导体衬底上形成掩膜层以及位于所述掩膜层表面的图形化光刻胶层，所述图形化光刻胶层限定了形成的鳍部的尺寸和位置；然后以所述图形化光刻胶层为掩膜刻蚀掩膜层，将光刻胶层的图形转移到掩膜层；然后再以掩膜层为掩膜刻蚀半导体层，形成鳍部。由于图形化光刻胶层通过对光刻胶层曝光显影形成，图形化光刻胶层的边缘一般较为粗糙；从而转移到掩膜层上的图形边缘也较为粗糙，进而导致形成的鳍部的侧壁表面也较为粗糙。并且，在刻蚀半导体衬底形成鳍部的过程中，采用等离子体刻蚀工艺，等离子体的能量较大，容易对鳍部侧壁表面造成损伤，使得鳍部侧壁粗糙。后续在鳍部表面形成栅极结构，使得栅介质层与鳍部之间的界面质量较差，容易造成栅极漏电，从而影响形成的鳍式场效应晶体管的性能。本专利技术的实施例中，在鳍部表面形成外延层，然后对外延层进行化学干法刻蚀处理，使外延层表面的粗糙度下降。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。请参考图2当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成鳍部；在所述半导体衬底上形成隔离层，所述隔离层的表面低于鳍部的顶部表面且覆盖部分鳍部侧壁；在高于隔离层的鳍部表面形成外延层；对所述外延层进行化学干法刻蚀，使所述外延层表面的粗糙度下降。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张海洋，张璇，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31