鳍式场效应晶体管及其形成方法技术

一种鳍式场效应晶体管及其形成方法，其中方法包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底表面形成牺牲层；在所述牺牲层内形成开口，所述开口暴露出部分半导体衬底表面，且所述开口的顶部宽度大于底部宽度；在所述开口内形成鳍部材料层，且所述鳍部材料层的顶部表面与牺牲层的顶部表面齐平；去除牺牲层；对鳍部材料层进行边角圆滑处理，形成鳍部。所述鳍式场效应晶体管的形成方法提高了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制造领域，尤其涉及一种鳍式场效应晶体管及其形成方法。
技术介绍
MOS晶体管是现代集成电路中最重要的元件之一。MOS晶体管的基本结构包括：半导体衬底；位于半导体衬底表面的栅极结构，位于栅极结构两侧半导体衬底内的源漏区。MOS晶体管通过在栅极结构施加电压，调节通过栅极结构底部沟道的电流来产生开关信号。随着半导体技术的发展，传统的平面式的MOS晶体管对沟道电流的控制能力变弱，造成严重的漏电流。鳍式场效应晶体管(FinFET)是一种新兴的多栅器件，它一般包括凸出于半导体衬底表面的鳍部，覆盖部分所述鳍部的顶部和侧壁的栅极结构，位于栅极结构两侧的鳍部内的源漏区。形成鳍式场效应晶体管的方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面具有凸起的鳍部和横跨所述鳍部的栅极结构，所述栅极结构覆盖部分所述鳍部的顶部和侧壁；在栅极结构两侧侧壁表面形成侧墙；以侧墙和栅极结构为掩膜对栅极结构两侧的鳍部进行离子注入形成重掺杂的源漏区。随着特征尺寸进一步缩小，现有技术形成的鳍式场效应晶体管的性能和可靠性较差。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种鳍式场效应晶体管及其形成方法，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鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底表面形成牺牲层；在所述牺牲层内形成开口，所述开口暴露出部分半导体衬底表面，且所述开口的顶部宽度大于底部宽度；在所述开口内形成鳍部材料层，且所述鳍部材料层的顶部表面与牺牲层的顶部表面齐平；去除牺牲层；对鳍部材料层进行边角圆滑处理，形成鳍部。可选的，形成所述牺牲层的方法为：形成位于半导体衬底表面的第一牺牲层；形成位于第一牺牲层表面的第二牺牲层；形成所述开口的方法为：形成位于第一牺牲层内的第一开口；形成位于第二牺牲层内的第二开口，所述第二开口暴露出第一开口，且所述第二开口的宽度大于第一开口的宽度。可选的，所述第一牺牲层的材料为硅；所述第二牺牲层的材料为氮化硅。可选的，形成位于第一牺牲层内的第一开口的方法为：在半导体衬底表面形成第一牺牲材料层；在第一牺牲材料层表面形成第二牺牲材料层；刻蚀第二牺牲材料层，在第二牺牲材料层中形成沟槽；以具有沟槽的第二牺牲材料层为掩膜，沿着沟槽刻蚀第一牺牲材料层，形成第一牺牲层和位于第一牺牲层内的第一开口。可选的，形成所述沟槽的方法为：以图形化的光刻胶为掩膜，采用等离子体刻蚀工艺刻蚀第二牺牲材料层，在第二牺牲材料层中形成沟槽，具体的工艺参数为：刻蚀气体包括CF4、CHF3和O2，CF4的流量为50sccm～500sccm，CHF3的流量为50sccm～500sccm，O2的流量为10sccm～100sccm，刻蚀腔室压强为2mtorr～50mtorr，源射频功率100瓦～1000瓦，偏置射频功率为100瓦～500瓦。可选的，以具有沟槽的第二牺牲材料层为掩膜，采用等离子体刻蚀工艺沿着沟槽刻蚀第一牺牲材料层，形成具有第一开口的第一牺牲层，具体的工艺参数为：刻蚀气体包括NF3、HBr和N2，NF3的流量为10sccm～100sccm，HBr的流量为100sccm～500sccm，N2的流量为5sccm～200sccm，刻蚀腔室压强为2mtorr～50mtorr，源射频功率为100瓦～1000瓦，偏置射频功率为100瓦～500瓦。可选的，形成位于第二牺牲层内的第二开口的方法为:采用热磷酸溶液沿着沟槽横向刻蚀去除部分第二牺牲材料层，形成第二牺牲层和位于第二牺牲层内的第二开口，具体的工艺参数为：磷酸的浓度为70％～90％，刻蚀温度为120摄氏度～200摄氏度。可选的，所述鳍部材料层的材料为锗或锗化硅。可选的，在所述开口内形成鳍部材料层的方法为：在第一开口和第二开口内形成鳍部材料层，且所述鳍部材料层的顶部表面与所述第二牺牲层的顶部表面齐平。可选的，采用外延生长的方法在所述第一开口和第二开口内中形成鳍部材料层。可选的，当所述鳍部材料层的材料为锗时，外延生长所述鳍部材料层的工艺参数为：采用的气体为GeH4和H2，GeH4的流量为800sccm～1000sccm，H2的流量为50sccm～1000sccm，腔室压强为5mtorr～50mtorr，温度为500摄氏度～800摄氏度。可选的，当所述鳍部材料层的材料为锗化硅时，外延生长所述鳍部材料层的工艺参数为：采用的气体为GeH4、SiH4和H2，GeH4的流量为800sccm～1000sccm，SiH4的流量为800sccm～1000sccm，H2的流量为50sccm～1000sccm，腔室压强为5mtorr～50mtorr，温度为500摄氏度～800摄氏度。可选的，去除所述牺牲层的方法为：去除第二牺牲层；去除第二牺牲层后，去除第一牺牲层。可选的，采用热磷酸溶液刻蚀去除第二牺牲层，磷酸的浓度为70％～90％，刻蚀温度为120摄氏度～200摄氏度。可选的，采用四甲基氢氧化铵溶液刻蚀去除第一牺牲层，四甲基氢氧化铵的浓度为10％～30％，刻蚀温度为50摄氏度～90摄氏度。可选的，对所述鳍部材料层进行边角圆滑处理的方法为：将所述鳍部材料层置于边角圆滑处理气体中，且对所述鳍部材料层施加边角圆滑处理温度，使得所述鳍部材料层顶部表面圆滑。可选的，所述边角圆滑处理气体包括H2和Ar，所述边角圆滑处理温度为80摄氏度～400摄氏度，所述边角圆滑处理的时间为10min～60min。可选的，还包括：在半导体衬底表面形成隔离结构，所述隔离结构的表面低于所述鳍部的顶部表面；在半导体衬底表面形成横跨所述鳍部的栅极结构，所述栅极结构覆盖部分鳍部的顶部表面和侧壁；在所述栅极结构两侧的鳍部中形成源漏区。本专利技术还提供了一种鳍式场效应晶体管，包括：半导体衬底；位于半导体衬底表面的第一鳍部；位于第一鳍部表面的第二鳍部，所述第二鳍部的表面形状为圆弧状，所述第二鳍部的曲率半径的两倍尺寸大于第一鳍部宽度的尺寸。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术提供的鳍式场效应晶体管的形成方法，由于在所述牺牲层内形成开口，所述开口暴露出部分半导体衬底表面，且所述开口的顶部宽度大于底部宽度；在所述开口内形成鳍部材料层，且所述鳍部材料层的顶部表面与牺牲层的顶部表面齐平；所以形成的鳍部材料层的顶部宽度大于底部宽度；去除牺牲层后，对鳍部材料层进行边角圆滑处理，使得形成的鳍部的边角圆滑，且边角圆滑部分的鳍部具有较大的曲率半径，鳍部的顶部不会形成尖端，使得后续形成横跨于鳍部的栅极结构以及形成位于栅极结构两侧鳍部中的源漏区后，鳍部顶部位置的阈值电压不会先开启，提高了鳍部场效应晶体管的性能。本专利技术提供的鳍式场效应晶体管，由于所述第二鳍部的表面形状为圆弧状，且所述第二鳍部的曲率半径的两倍尺寸大于第一鳍部宽度的尺寸，使得鳍式场效应晶体管在第二鳍部顶部的阈值电压不会先开启，提高了鳍部场效应晶体管的性能。附图说明图1至图6是本专利技术一实施例中鳍式场效应晶体管的形成过程的结构示意图。图7至图15是本专利技术另一实施例中鳍式场效应晶体管的形成过程的结构示意图。具体实施方式随着特征尺寸进一步缩小，现有技术形成的鳍式场效应晶体管的性能和可靠性较差。图1至图6是本专利技术一实施例中鳍式场效应晶体管的形成过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底表面形成牺牲层；在所述牺牲层内形成开口，所述开口暴露出部分半导体衬底表面，且所述开口的顶部宽度大于底部宽度；在所述开口内形成鳍部材料层，且所述鳍部材料层的顶部表面与牺牲层的顶部表面齐平；去除牺牲层；对鳍部材料层进行边角圆滑处理，形成鳍部。

【技术特征摘要】
1.一种鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底表面形成牺牲层；在所述牺牲层内形成开口，所述开口暴露出部分半导体衬底表面，且所述开口的顶部宽度大于底部宽度；在所述开口内形成鳍部材料层，且所述鳍部材料层的顶部表面与牺牲层的顶部表面齐平；去除牺牲层；对鳍部材料层进行边角圆滑处理，形成鳍部。2.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，形成所述牺牲层的方法为：形成位于半导体衬底表面的第一牺牲层；形成位于第一牺牲层表面的第二牺牲层；形成所述开口的方法为：形成位于第一牺牲层内的第一开口；形成位于第二牺牲层内的第二开口，所述第二开口暴露出第一开口，且所述第二开口的宽度大于第一开口的宽度。3.根据权利要求2所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述第一牺牲层的材料为硅；所述第二牺牲层的材料为氮化硅。4.根据权利要求2所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，形成位于第一牺牲层内的第一开口的方法为：在半导体衬底表面形成第一牺牲材料层；在第一牺牲材料层表面形成第二牺牲材料层；刻蚀第二牺牲材料层，在第二牺牲材料层中形成沟槽；以具有沟槽的第二牺牲材料层为掩膜，沿着沟槽刻蚀第一牺牲材料层，形成第一牺牲层和位于第一牺牲层内的第一开口。5.根据权利要求4所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，形成所述沟槽的方法为：以图形化的光刻胶为掩膜，采用等离子体刻蚀工艺刻蚀第二牺牲材料层，在第二牺牲材料层中形成沟槽，具体的工艺参数为：刻蚀气体包括CF4、CHF3和O2，CF4的流量为50sccm～500sccm，CHF3的流量为50sccm～500sccm，O2的流量为10sccm～100sccm，刻蚀腔室压强为
\t2mtorr～50mtorr，源射频功率100瓦～1000瓦，偏置射频功率为100瓦～500瓦。6.根据权利要求4所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，以具有沟槽的第二牺牲材料层为掩膜，采用等离子体刻蚀工艺沿着沟槽刻蚀第一牺牲材料层，形成具有第一开口的第一牺牲层，具体的工艺参数为：刻蚀气体包括NF3、HBr和N2，NF3的流量为10sccm～100sccm，HBr的流量为100sccm～500sccm，N2的流量为5sccm～200sccm，刻蚀腔室压强为2mtorr～50mtorr，源射频功率为100瓦～1000瓦，偏置射频功率为100瓦～500瓦。7.根据权利要求4所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，形成位于第二牺牲层内的第二开口的方法为:采用热磷酸溶液沿着沟槽横向刻蚀去除部分第二牺牲材料层，形成第二牺牲层和位于第二牺牲层内的第二开口，具体的工艺参数为：磷酸的浓度为70％～90％，刻蚀温度为120摄氏度～200摄氏度。8.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述鳍部材料层的材料为锗或锗化硅。9.根...

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