鳍式场效应晶体管的形成方法技术

技术编号:15509795 阅读:160 留言:0更新日期:2017-06-04 03:31
一种鳍式场效应晶体管的形成方法,包括:在介质层中形成暴露出第一源区和第一漏区表面的第一刻蚀孔,以及暴露出第二源区和第二漏区表面的第二刻蚀孔后;在第二刻蚀孔的侧壁和底部表面形成含铝的第二氧化层;在第一刻蚀孔的侧壁和底部表面形成含硫或硒的第一氧化层;进行退火,使得含硫或硒的第一氧化层中的硫离子或硒离子扩散到第一刻蚀孔底部的第一源区和第一漏区中,含铝的第二氧化层中的铝离子扩散到第二刻蚀孔底部的第二源区和第二漏区中;去除第一氧化层和第二氧化层,在第一源区和第一漏区表面形成第一金属硅化物层,在第二源区和第二漏区表面形成第二金属硅化物层。本发明专利技术的方法减小了鳍式场效应晶体管源漏区的肖特基势垒高度。

Method for forming fin type field effect transistor

A method includes forming a fin field effect transistor: exposed first source region and a first drain region the first etching surface formed in the dielectric layer, and etching the exposed second hole second source region and the drain region of the second surface; in the second oxide layer second etching the side wall and the bottom surface aluminum in the first oxide layer; first etching the side wall and the bottom surface to form sulfur or selenium; annealing, the first oxide layer containing sulfur or selenium in selenium or sulfur ion ion diffusion into the bottom of the first etching the first source region and a first drain region, aluminum oxide layer of aluminum ion second spread to the second etching hole at the bottom of the second source region and the drain region second; removing the first oxide layer and a second oxide layer in the first source region and a first drain region formed on the surface of the first metal silicide layer in the source region and the second A second metal silicide layer is formed on the second drain surface. The method of the invention reduces the Schottky barrier height of the source drain region of fin type field effect transistors.

【技术实现步骤摘要】
鳍式场效应晶体管的形成方法
本专利技术涉及半导体制作领域,特别涉及一种鳍式场效应晶体管的形成方法。
技术介绍
本专利技术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(CD,CriticalDimension)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)作为常规器件的替代得到了广泛的关注。现有技术的一种鳍式场效应晶体管形成方法,包括:提供半导体衬底,所述半导体衬底上形成有凸出的鳍部,鳍部一般是通过对半导体衬底刻蚀后得到的;形成覆盖所述半导体衬底的表面以及鳍部的部分侧壁表面的隔离层;形成横跨在所述鳍部侧壁和顶部表面的栅极结构,栅极结构包括栅介质层和位于栅介质层上的栅电极;在栅极结构两侧的鳍部内形成源区和漏区;在所述源区和漏区上形成金属硅化物。现有形成的鳍式场效应晶体管性能仍有待提升。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是怎样减小鳍式场效应晶体管源区漏区的肖特基势垒高度。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,所述半导体衬底包括NMOS区域和PMOS区域,NMOS区域的半导体衬底上形成有第一鳍部、横跨覆盖第一鳍部侧壁和顶部表面的第一栅极和位于第一栅极两侧的第一鳍部内的第一源区和第一漏区,所述PMOS区域的半导体衬底上形成有第二鳍部、横跨覆盖第二鳍部侧壁和顶部表面的第二栅极和位于第二栅极两侧的第二鳍部内的第二源区和第二漏区;形成覆盖所述半导体衬底、第一栅极、第一源区、第一漏区、第二栅极、第二源区和第二漏区的介质层;刻蚀所述介质层,在介质层中形成暴露出第一源区和第一漏区表面的第一刻蚀孔,在介质层中形成暴露出第二源区和第二漏区表面的第二刻蚀孔;在第二刻蚀孔的侧壁和底部表面形成含铝的第二氧化层;在第一刻蚀孔的侧壁和底部表面形成含硫或硒的第一氧化层;进行退火,使得含硫或硒第一氧化层中的硫离子或硒离子扩散到第一刻蚀孔底部的第一源区和第一漏区中,含铝的第二氧化层中的铝离子扩散到第二刻蚀孔底部的第二源区和第二漏区中;进行退火后,去除第一氧化层和第二氧化层,在第一源区和第一漏区表面形成第一金属硅化物层,在第二源区和第二漏区表面形成第二金属硅化物层。可选的,采用自掺杂沉积工艺形成所述含铝的第二氧化层。可选的,形成含铝的第二氧化层的工艺为自掺杂的原子层沉积工艺。可选的,自掺杂的原子层沉积工艺形成含铝的第二氧化层的过程包括:向沉积腔室中通入硅源气体的步骤;向沉积腔室通入氧源气体的步骤;向腔室中通入铝源气体的步骤;施加射频功率,将硅源气体、氧源气体和铝源气体解离为等离子体的步骤;等离子体沉积形成含铝的氧化薄膜层的步骤;重复进行前述步骤,若干含铝的氧化薄膜层构成含铝的第二氧化层。可选的,自掺杂的原子层沉积工艺形成所述含铝的第二氧化层211时,所述硅源气体为甲基二乙氧基硅烷((CH3CH2O)2HCH3Si,DEMS)、八甲基环四硅氧烷(C8H24O4Si4)或正硅酸乙酯(C8H20O4Si,TEOS),硅源气体的流量为60sccm至500sccm,氧源气体为O2或O3,氧源气体的流量为20~300sccm,铝源气体为(CH3)2AlH、AlH3或[(CH3)2CHCH2]2AlH,铝源气体的流量为30~200sccm,沉积腔室压强为0.1托至8托,沉积腔室射频功率为300瓦至3000瓦,沉积腔室温度为250~400摄氏度。可选的,含铝的第二氧化层厚度为5~15埃,含铝的第二氧化层211中铝离子的浓度为1E12atom/cm3~1E16atom/cm3。可选的,采用自掺杂沉积工艺形成所述含硫或硒的第一氧化层。可选的,形成含硫或硒的第一氧化层的工艺为自掺杂的原子层沉积工艺。可选的,其特征在于采用自掺杂的原子层沉积工艺,其过程包括:向沉积腔室中通入硅源气体的步骤;向沉积腔室通入氧源气体的步骤;向腔室中通入硫或硒源气体的步骤;施加射频功率,将硅源气体、氧源气体和硫或硒源气体解离为等离子体的步骤;等离子体沉积形成含硫或硒的氧化薄膜层的步骤;重复进行前述步骤,若干含硫或硒的氧化薄膜层构成含硫或硒的第一氧化层。可选的,所述自掺杂的原子层沉积工艺形成所述含硫或硒的第一氧化层311时,所述硅源气体为甲基一乙氧基硅烷((CH3CH3O)3HCH3Si,DEMS)、八甲基环四硅氧烷(C8H34O4Si4)或正硅酸乙酯(C8H30O4Si,TEOS),硅源气体的流量为60sccm至500sccm,氧源气体为O3或O3,氧源气体的流量为30~300sccm,硫或硒源气体为H2S或H2Se,硫或硒源气体的流量为30~300sccm,沉积腔室压强为0.1托至8托,沉积腔室射频功率为300瓦至3000瓦,沉积腔室温度为350~700摄氏度。可选的,含硫或硒的第一氧化层厚度为5~15埃,含硫或硒的第一氧化层311中硫或硒离子的浓度为1E13atom/cm3~1E16atom/cm3。可选的,所述退火工艺的温度为600~1200摄氏度,退火时间为30秒~60分钟。可选的,先形成含铝的第二氧化层,后形成含硫或硒的第一氧化层。可选的,在形成含铝的第二氧化层后,去除NMOS区域的含铝的第二氧化层,然后在NMOS区域形成含硫或硒的第一氧化层。可选的,所述第一金属硅化物层和第二金属硅化物层的形成过程为:形成覆盖第一刻蚀孔侧壁和底部表面、第二刻蚀孔底部和侧壁表面、介质层表面以及第一栅极和第二栅极表面的金属层;对金属层进行退火,金属层中的金属与第一源区和第一漏区中的硅反应形成第一金属硅化物层,金属层中的金属与第二源区和第二漏区中的硅反应形成第二金属硅化物层。可选的,所述金属层的材料为镍或钴。可选的,对金属层进行退火的工艺包括第一退火工艺和第二退火工艺,所述第一退火工艺的退火温度为220~300摄氏度,时间为20~90秒,所述第二退火工艺的退火温度为400~1000摄氏度,时间为20~90秒。与现有技术相比,本专利技术的技术方案具有以下优点:鳍式场效应晶体管的形成方法,在形成第一刻蚀孔和第二刻蚀孔后,在第一刻蚀孔的侧壁和底部表面形成含硫或硒的第一氧化层;在第二刻蚀孔的侧壁和底部表面形成含铝的第二氧化层;进行退火,使得第一氧化层中的硫或硒扩散到第一源区和第一漏区中,第二氧化层中的铝扩散到第二源区和第二漏区中;进行退火后,在第一源区和第一漏区表面形成第一金属硅化物层,在第二源区和第二漏区表面形成第二金属硅化物层。含硫或硒的第一氧化层为膜层结构,通过自掺杂工艺可以使得第一氧化层中均匀的掺杂硫离子或硒离子,由于含硫或硒的第一氧化层覆盖第一刻蚀孔底部的第一源区和第一漏区的表面,在进行退火时,使得含硫或硒的第一氧化层中硫离子或硒离子可以从两者的接触面上均匀的扩散到第一源区和第一漏区中,因而硫离子或硒离子在第一源区和第一漏区均匀分布,从而减小了N型鳍式场效应晶体管的肖特基势垒高度;同理,含铝的第二氧化层为膜层结构,通过自掺杂工艺可以使得第二氧化层中均匀的掺杂铝离子,由于含铝的第二氧化层覆盖第二刻蚀孔底部的第二源区和第二漏区的表面,在进行退火时,使得含铝的第二氧化层中铝离本文档来自技高网...
鳍式场效应晶体管的形成方法

【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,所述半导体衬底包括NMOS区域和PMOS区域,NMOS区域的半导体衬底上形成有第一鳍部、横跨覆盖第一鳍部侧壁和顶部表面的第一栅极和位于第一栅极两侧的第一鳍部内的第一源区和第一漏区,所述PMOS区域的半导体衬底上形成有第二鳍部、横跨覆盖第二鳍部侧壁和顶部表面的第二栅极和位于第二栅极两侧的第二鳍部内的第二源区和第二漏区;形成覆盖所述半导体衬底、第一栅极、第一源区、第一漏区、第二栅极、第二源区和第二漏区的介质层;刻蚀所述介质层,在介质层中形成暴露出第一源区和第一漏区表面的第一刻蚀孔,在介质层中形成暴露出第二源区和第二漏区表面的第二刻蚀孔;在第二刻蚀孔的侧壁和底部表面形成含铝的第二氧化层;在第一刻蚀孔的侧壁和底部表面形成含硫或硒的第一氧化层;进行退火,使得含硫或硒第一氧化层中的硫离子或硒离子扩散到第一刻蚀孔底部的第一源区和第一漏区中,含铝的第二氧化层中的铝离子扩散到第二刻蚀孔底部的第二源区和第二漏区中;进行退火后,去除第一氧化层和第二氧化层,在第一源区和第一漏区表面形成第一金属硅化物层,在第二源区和第二漏区表面形成第二金属硅化物层。...

【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,所述半导体衬底包括NMOS区域和PMOS区域,NMOS区域的半导体衬底上形成有第一鳍部、横跨覆盖第一鳍部侧壁和顶部表面的第一栅极和位于第一栅极两侧的第一鳍部内的第一源区和第一漏区,所述PMOS区域的半导体衬底上形成有第二鳍部、横跨覆盖第二鳍部侧壁和顶部表面的第二栅极和位于第二栅极两侧的第二鳍部内的第二源区和第二漏区;形成覆盖所述半导体衬底、第一栅极、第一源区、第一漏区、第二栅极、第二源区和第二漏区的介质层;刻蚀所述介质层,在介质层中形成暴露出第一源区和第一漏区表面的第一刻蚀孔,在介质层中形成暴露出第二源区和第二漏区表面的第二刻蚀孔;在第二刻蚀孔的侧壁和底部表面形成含铝的第二氧化层;在第一刻蚀孔的侧壁和底部表面形成含硫或硒的第一氧化层;进行退火,使得含硫或硒第一氧化层中的硫离子或硒离子扩散到第一刻蚀孔底部的第一源区和第一漏区中,含铝的第二氧化层中的铝离子扩散到第二刻蚀孔底部的第二源区和第二漏区中;进行退火后,去除第一氧化层和第二氧化层,在第一源区和第一漏区表面形成第一金属硅化物层,在第二源区和第二漏区表面形成第二金属硅化物层。2.如权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法,其特征在于,采用自掺杂沉积工艺形成所述含铝的第二氧化层。3.如权利要求2所述的鳍式场效应晶体管的形成方法,其特征在于,形成含铝的第二氧化层的工艺为自掺杂的原子层沉积工艺。4.如权利要求3所述的鳍式场效应晶体管的形成方法,其特征在于,自掺杂的原子层沉积工艺形成含铝的第二氧化层的过程包括:向沉积腔室中通入硅源气体的步骤;向沉积腔室通入氧源气体的步骤;向腔室中通入铝源气体的步骤;施加射频功率,将硅源气体、氧源气体和铝源气体解离为等离子体的步骤;等离子体沉积形成含铝的氧化薄膜层的步骤;重复进行前述步骤,若干含铝的氧化薄膜层构成含铝的第二氧化层。5.如权利要求4所述的鳍式场效应晶体管的形成方法,其特征在于,自掺杂的原子层沉积工艺形成所述含铝的第二氧化层211时,所述硅源气体为甲基二乙氧基硅烷((CH3CH2O)2HCH3Si,DEMS)、八甲基环四硅氧烷(C8H24O4Si4)或正硅酸乙酯(C8H20O4Si,TEOS),硅源气体的流量为60sccm至500sccm,氧源气体为O2或O3,氧源气体的流量为20~300sccm,铝源气体为(CH3)2AlH、AlH3或[(CH3)2CHCH2]2AlH,铝源气体的流量为30~200sccm,沉积腔室压强为0.1托至8托,沉积腔室射频功率为300瓦至3000瓦,沉积腔室温度为250~400摄氏度。6.如权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法,其特征在于,含铝的第二氧化层厚度为5~15埃,含铝的第二氧化层211中铝离子的浓度为1E12atom/cm3~1E16atom/cm3。7.如权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法,其特征在于,采用自...

【专利技术属性】
技术研发人员:谢欣云徐建华
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

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