鳍式场效应管的结构及形成方法技术

本发明专利技术实施例提供了一种鳍式场效应管的形成方法，包括：提供基底；依次形成位于所述基底表面的硅薄膜、硬掩膜层、具有第一开口的图案层和覆盖所述第一开口的侧壁的侧墙；以所述侧墙为掩膜刻蚀所述硬掩膜层和硅薄膜，形成第二开口；在所述第二开口内形成应力层，所述应力层的表面至少与所述硅薄膜的表面齐平；形成位于所述应力层表面、且位于所述第二开口内的保护层；去除所述图案层；在去除所述图案层之后，形成与所述侧墙相对应的两个子鳍部。本发明专利技术实施例还提供了一种采用上述形成方法形成的鳍式场效应管，所述鳍式场效应管的沟道区内的载流子迁移率高，驱动电流大，器件性能好。

【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，随着工艺节点逐渐减小，后栅(gate-last)工艺得到了广泛应用，来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(CD，Critical Dimension)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，多栅器件作为常规器件的替代得到了广泛的关注。鳍式场效应晶体管(Fin FET)是一种常见的多栅器件，图I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I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14，鳍部14 一般是通过对半导体衬底10刻蚀后得到的；介质层11，覆盖所述半导体衬底10的表面以及鳍部14的侧壁的一部分；栅极结构12，横跨在所述鳍部14上，覆盖所述鳍部14的顶部和侧壁，栅极结构12包括栅介质层(图中未示出)和位于栅介质层上的栅电极(图中未示出)。对于Fin FET，鳍部14的顶部以及两侧的侧壁与栅极结构12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。然而随着工艺节点的进一步减小，现有技术的鳍式场效应晶体管的驱动电流也难以满足需求，器件性能的改善较为有限。更多关于鳍式场效应晶体管的结构及形成方法请参考专利号为“US7868380B2”的美国专利。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种增大驱动电流和改善器件性能的。为解决上述问题，本专利技术提供了一种鳍式场效应管的结构，包括基底；位于所述基底表面鳍部，所述鳍部包括两个位于所述基底表面、且相互分立的子鳍部，及位于两个子鳍部之间且与所述子鳍部接触的应力层，所述应力层的表面与所述子鳍部的表面齐平。可选地，所述应力层的材料为SiGe或SiC。可选地，所述子鳍部的材料为Si。可选地，所述应力层的宽度为l_5nm，所述子鳍部的宽度为l_3nm。可选地，所述应力层的宽度为3-4nm，所述子鳍部的宽度为2_3nm。可选地，所述基底为绝缘体上硅或氧化硅。一种鳍式场效应管的形成方法，包括提供基底；形成位于所述基底表面的硅薄膜；形成位于所述硅薄膜的表面的硬掩膜层；形成位于所述硬掩膜层表面的具有第一开口的图案层，所述第一开口定义出鳍部的形状；形成覆盖所述第一开口的侧壁的侧墙；以所述侧墙为掩膜刻蚀所述硬掩膜层和硅薄膜，形成第二开口 ；在所述第二开口内形成应力层，所述应力层的表面至少与所述硅薄膜的表面齐平;形成位于所述应力层表面、且位于所述第二开口内的保护层；去除所述图案层；在去除所述图案层之后，形成与所述侧墙相对应的两个子鳍部。可选地，所述应力层的材料为SiGe或SiC。 可选地，所述侧墙的宽度为l_3nm。可选地，所述侧墙的宽度为2_3nm。可选地，所述第二开口的宽度为l_5nm。可选地，所述第二开口的宽度为3_4nm。可选地，所述硬掩膜层的材料为氧化硅。可选地，所述硬掩膜的形成工艺为热氧化工艺或化学气相沉积工艺。可选地，所述图案层的材料为SiON。可选地，所述图案层的形成工艺为等离子体沉积工艺。可选地，所述侧墙的材料为SiN或多晶硅。可选地，所述保护层的材料与所述侧墙的材料相同；或者所述保护层的材料与所述硬掩膜层的材料相同。可选地，所述子鳍部的形成步骤为以所述侧墙和保护层为掩膜，刻蚀所述硬掩膜层，形成第一结构；在形成所述第一结构之后，去除所述侧墙；以所述第一结构和保护层为掩膜刻蚀所述硅薄膜，形成子鳍部。可选地，还包括去除所述第一结构和保护层，形成鳍部。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点本专利技术实施例的鳍式场效应管的鳍部包括两个分立的子鳍部及位于两个子鳍部之间且与所述子鳍部接触的应力层。由于所述应力层的晶格常数不同于子鳍部的晶格常数，因此所述应力层会在沟道区内引入拉应力或压应力，从而提高了沟道区内载流子的迁移率，提高了鳍式场效应管的驱动电流，改善了器件的性能。本专利技术实施例的鳍式场效应管的形成方法中，在所述第一开口的侧壁形成侧墙，所述侧墙具有两个用途一是以所述侧墙为掩膜，刻蚀所述硬掩膜层和硅薄膜，形成第二开口，之后在所述第二开口中形成应力层和位于所述应力层表面的保护层；二是以所述侧墙和保护层为掩膜，去除所述硅薄膜，形成子鳍部。所述鳍式场效应管的形成工艺简单，并且由于形成应力层时是在第二开口中形成，受到所述第二开口两侧的硅薄膜的保护，不易发生移动或断裂，而后续形成子鳍部时，又受到所述应力层的保护，也不易发生移动或断裂，形成的鳍式场效应管的性能稳定。附图说明图I是现有技术的鳍式场效应管的立体结构示意图2是本专利技术的实施例的鳍式场效应管的流程结构示意图；图3 图11是本专利技术的实施例的鳍式场效应管的形成过程的剖面结构示意图。具体实施例方式正如
技术介绍
所述，随着工艺节点的减小，现有技术的鳍式场效应管的驱动电流较小，对于器件性能的改善较为有限。 经过研究，本专利技术实施例的专利技术人发现，鳍式场效应管的驱动电流与鳍部内的载流子的迁移率有关，若在鳍部内引入拉应力或者压应力，则可以解决鳍式场效应管的驱动电流有限的问题，提高器件的性能。本专利技术实施例的专利技术人经过进一步研究后发现，可以在形成包括应力层的鳍部，所述应力层将拉应力或压应力引入至鳍部，即沟道区，提高载流子的迁移率，则可以提高鳍式场效应管的驱动电流。经过进一步研究，本专利技术实施例的专利技术人提供了一种鳍式场效应管的结构，包括基底；位于所述基底表面鳍部，所述鳍部包括两个位于所述基底表面、且相互分立的子鳍部，及位于两个子鳍部之间且与所述子鳍部接触的应力层，所述应力层的表面与所述子鳍部的表面齐平。然而，由于鳍式场效应管的鳍部的宽度较小，在形成上述鳍式场效应管的结构时，一旦形成方法不当，则容易造成应力层或子鳍部发生断裂或滑动，严重影响器件的性能和器件的合格率。经过进一步研究，本专利技术实施例的专利技术人还提供了一种鳍式场效应管的形成方法。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。其次，本专利技术利用示意图进行详细描述，在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。请参考图2，本专利技术实施例的鳍式场效应管的形成方法，包括步骤S201，提供基底；形成位于所述基底表面的硅薄膜；形成位于所述硅薄膜表面的硬掩膜层；形成位于所述硬掩膜层表面的第一开口的图案层，所述第一开口定义出鳍部的形状；形成覆盖所述第一开口的侧壁的侧墙；步骤S203，以所述侧墙为掩膜刻蚀所述硬掩膜层和硅薄膜，形成第二开口 ；步骤S205，在所述第二开口内形成应力层，所述应力层的表面至少与所述硅薄膜的表面齐平；步骤S207，形成位于所述应力层表面、且位于所述第二开口内的保护层；步骤S209，去除所述图案层；步骤S211，在去除所述图案层之后，形成与所述侧墙相对应的两个子鳍部。请参考图3 图11，图3 图11示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种鳍式场效应管的结构，包括：基底；其特征在于，还包括：位于所述基底表面鳍部，所述鳍部包括两个位于所述基底表面、且相互分立的子鳍部，及位于两个子鳍部之间且与所述子鳍部接触的应力层，所述应力层的表面与所述子鳍部的表面齐平。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：三重野文健，
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：