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；在所述鳍部表面形成外延层，所述外延层的空穴迁移率大于鳍部的空穴迁率。可以提高在所述半导体结构基础上形成的P型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
，特别涉及一种半导体结构及其形成方法。
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(FinFET)作为一种多栅器件得到了广泛的关注。鳍式场效应晶体管能够有效改善晶体管的短沟道效应，提高器件的性能。现有的鳍式场效应晶体管的鳍部相邻一般为硅，对于N型鳍式场效应晶体管，载流子为电子，在硅中迁移率较大，使N型鳍式场效应晶体管具有较高的饱和电流；而对于P型鳍式场效应晶体管，载流子为空穴，空穴在硅中的迁移率较低，导致P型鳍式场效应晶体管的饱和电流较低，采用上述N型鳍式场效应晶体管和P型鳍式场效应晶体管构成互补鳍式场效应晶体管，会导致互补鳍式场效应晶体管内的N型鳍式场效应晶体管和P型鳍式场效应晶体管的饱和电流不匹配，从而导致互补鳍式场效应晶体管的性能下降，进而影响整个集成电路的性能。所以，所述P型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半导体结构及其方法，提高P型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；在所述鳍部表面形成外延层，所述外延层的空穴迁移率大于鳍部的空穴迁移。可选的，所述外延层的材料为SiGe或Ge，所述外延层内的Ge的摩尔百分比含量为20％～100％。可选的，采用选择性外延工艺形成所述外延层，所述选择性外延工艺采用的外延气体包括锗源气体、硅源气体、HCl和H2，其中，锗源气体包括GeH4，硅源气体包括SiH4或SiH2Cl2，锗源气体、硅源气体和HCl的气体流量为1sccm～1000sccm，H2的流量为0.1slm～50slm，所述选择性外延工艺的温度为500℃～800℃，压强为1Torr～100Torr。可选的，所述外延层与鳍部在垂直鳍部长度方向的剖面为菱形。可选的，所述半导体衬底为绝缘底上硅衬底，包括：底层硅层、位于底层硅层表面的绝缘层、位于绝缘层表面的顶层硅层。可选的，刻蚀所述顶层硅层至绝缘层表面，形成所述鳍部。可选的，形成所述鳍部的方法包括：刻蚀所述顶层硅层至绝缘层表面，形成初始鳍部；在所述绝缘层表面形成第一介质材料层，所述第一介质材料层的表面与初始鳍部的顶部表面齐平；回刻蚀所述第一介质材料层，形成第一介质层，使所述第一介质层的表面低于初始鳍部顶部表面，并覆盖部分初始鳍部的侧壁；在高于第一介质层表面的部分初始鳍部表面形成第二介质层；去除所述第一介质层，暴露出部分初始鳍部的侧壁；对所述初始鳍部暴露的侧壁进行横向刻蚀，使未被第二介质层覆盖的部分初始鳍部宽度减小；去除所述第二介质层，刻蚀后的初始鳍部作为最终形成的鳍部。可选的，所述第一介质层的厚度为所述第二介质层的厚度为1nm～10nm。可选的，采用第一湿法刻蚀工艺去除所述第一介质层。可选的，所述第一湿法刻蚀工艺对所述第一介质层的刻蚀选择性大于对第二介质层的刻蚀选择性。可选的，所述第一介质层的材料为氮化硅，所述第一湿法刻蚀工艺采用的刻蚀溶液为磷酸溶液。可选的，采用第二湿法刻蚀工艺对所述初始鳍部暴露的侧壁进行横向刻蚀，所述第二湿法刻蚀工艺采用的刻蚀溶液为四甲基氢氧化铵。可选的，未被第二介质层覆盖的部分初始鳍部被刻蚀后的宽度大于10nm。可选的，采用热氧化工艺形成所述第二介质层。可选的，采用所述第三湿法刻蚀工艺去除所述第二介质层。可选的，所述第二介质层的材料为氧化硅，所述第三湿法刻蚀工艺采用的刻蚀溶液为氢氟酸溶液。可选的，所述半导体衬底为单晶硅衬底；刻蚀所述单晶硅衬底形成鳍部。可选的，还包括：在所述半导体衬底表面形成隔离层，所述隔离层的表面低于鳍部的顶部表面且覆盖鳍部的部分侧壁。可选的，还包括：在所述外延层上形成横跨鳍部的栅极结构，在所述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，本专利技术的技术方案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；位于所述半导体衬底上的鳍部；位于所述鳍部表面形成外延层，所述外延层的空穴迁移率大于鳍部的空穴迁移。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术的半导体结构的形成方法中，在半导体衬底上形成鳍部之后，在鳍部表面形成外延层，所述外延层的空穴迁移率大于鳍部的空穴迁移率。从而使得在以上述半导体结构为基础形成的P型鳍式场效应晶体管的空穴迁移率得到提高，可以提高P型鳍式场效应晶体管的性能。进一步的，由于外延层在不同晶向上的生长速率不同，所述外延层与鳍部在垂直鳍部长度方向上的剖面可以为菱形或其他多边形。在所述外延层上形成栅极结构，可以提高栅极结构与外延层的接触面积，提高沟道长度，从而改善晶体管的短沟道效应，提高P型鳍式场效应晶体管的性能。进一步的，所述半导体衬底为绝缘底上硅衬底，刻蚀所述绝缘底上硅衬底的顶层硅层至绝缘层，形成初始鳍部；然后在所述绝缘层表面形成第一介质层，所述第一介质层的表面低于初始鳍部的顶部表面；然后在所述高于第一介质层的初始鳍部表面形成第二介质层；然后，去除所述第一介质层，暴露出部分初始鳍部的侧壁，沿所述侧壁对初始鳍部进行横向刻蚀，使得部分初始鳍部的宽度减小，形成鳍部。与初始鳍部相比，所述鳍部的表面积增大，从而进一部提高在鳍部上形成的外延层的表面积，从而进一步提高鳍式场效应晶体管的沟道长度，提高鳍式场效应晶体管的性能。本专利技术的技术方案的半导体结构，包括位于半导体衬底上的鳍部，以及位于鳍部表面的外延层，所述外延层的空穴迁移率大于鳍部的空穴迁移率。可以提高空穴的迁移率，提高在此结构基础上形成的P型鳍式场效应晶体管的性能。附图说明图1至图20是本专利技术的实施例的半导体结构的形成过程示意图。具体实施方式如
技术介绍
中所述，现有P型鳍式场效应晶体管的性能有待进一步的提高。本专利技术的实施例中，在鳍部表面形成外延层，所述外延层的空穴迁移率大于鳍部的空穴迁移，所述外延层作为P型鳍式场效应晶体管的沟道区域，可以提高P型鳍式场效应晶体管的性能。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1，提供本文档来自技高网...

【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；在所述鳍部表面形成外延层，所述外延层的空穴迁移率大于鳍部的空穴迁移率。

【技术特征摘要】
1.一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；
在所述鳍部表面形成外延层，所述外延层的空穴迁移率大于鳍部的空穴
迁移率。
2.根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述外延层
的材料为SiGe或Ge，所述外延层内的Ge的摩尔百分比含量为20％～100％。
3.根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用选择性
外延工艺形成所述外延层，所述选择性外延工艺采用的外延气体包括锗源
气体、硅源气体、HCl和H2，其中，锗源气体包括GeH4，硅源气体包括
SiH4或SiH2Cl2，锗源气体、硅源气体和HCl的气体流量为1sccm～1000sccm，
H2的流量为0.1slm～50slm，所述选择性外延工艺的温度为500℃～800℃，
压强为1Torr～100Torr。
4.根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述外延层
与鳍部在垂直于鳍部长度方向的剖面为菱形。
5.根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述半导体
衬底为绝缘底上硅衬底，包括：底层硅层、位于底层硅层表面的绝缘层、
位于绝缘层表面的顶层硅层。
6.根据权利要求5所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，刻蚀所述顶
层硅层至绝缘层表面，形成所述鳍部。
7.根据权利要求5所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述鳍
部的方法包括：刻蚀所述顶层硅层至绝缘层表面，形成初始鳍部；在所述
绝缘层表面形成第一介质材料层，所述第一介质材料层的表面与初始鳍部
的顶部表面齐平；回刻蚀所述第一介质材料层，形成第一介质层，使所述
第一介质层的表面低于初始鳍部顶部表面，并覆盖部分初始鳍部的侧壁；
在高于第一介质层表面的部分初始鳍部表面形成第二介质层；去除所述第
一介质层，暴露出部分初始鳍部的侧壁；对所述初始鳍部暴露的侧壁进行

\t横向刻蚀，使未被第二介质层覆盖的部分初始鳍部宽度减小；去除所述第
二介质层，刻蚀后的初始鳍部作为最终形成的鳍部。
8.根据权利要求7所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一介

【专利技术属性】
技术研发人员：涂火金，
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