鳍式场效应晶体管及其制造方法技术

技术编号:17266734 阅读:56 留言:0更新日期:2018-02-14 14:45
本发明专利技术提供一种鳍式场效应晶体管及其制造方法,通过富氮低K介质层和富氧低K介质层交替堆叠形成复合侧墙,能够在减小栅电极和后续形成的源区和漏区导电插塞之间的寄生电容的同时,通过内层的富氮低K介质层来阻挡氧向后续形成的高K金属栅极中的扩散,从而提高晶体管性能;进一步地,通过外侧的富氮低K介质层来提高嵌入式源区和漏区形成过程中的选择比,从而避免后续形成源极和漏极的电阻以及接触电阻增大,进一步提高器件性能。

Fin type field effect transistor and its manufacturing method

\u672c\u53d1\u660e\u63d0\u4f9b\u4e00\u79cd\u9ccd\u5f0f\u573a\u6548\u5e94\u6676\u4f53\u7ba1\u53ca\u5176\u5236\u9020\u65b9\u6cd5\uff0c\u901a\u8fc7\u5bcc\u6c2e\u4f4eK\u4ecb\u8d28\u5c42\u548c\u5bcc\u6c27\u4f4eK\u4ecb\u8d28\u5c42\u4ea4\u66ff\u5806\u53e0\u5f62\u6210\u590d\u5408\u4fa7\u5899\uff0c\u80fd\u591f\u5728\u51cf\u5c0f\u6805\u7535\u6781\u548c\u540e\u7eed\u5f62\u6210\u7684\u6e90\u533a\u548c\u6f0f\u533a\u5bfc\u7535\u63d2\u585e\u4e4b\u95f4\u7684\u5bc4\u751f\u7535\u5bb9\u7684\u540c\u65f6\uff0c\u901a\u8fc7\u5185\u5c42\u7684\u5bcc\u6c2e\u4f4eK\u4ecb\u8d28\u5c42\u6765\u963b\u6321\u6c27\u5411\u540e\u7eed\u5f62\u6210\u7684\u9ad8K\u91d1\u5c5e\u6805\u6781\u4e2d\u7684\u6269\u6563\uff0c\u4ece\u800c\u63d0\u9ad8\u6676\u4f53\u7ba1\u6027\u80fd\uff1b\u8fdb\u4e00\u6b65\u5730\uff0c\u901a\u8fc7\u5916\u4fa7\u7684\u5bcc\u6c2e\u4f4eK\u4ecb\u8d28\u5c42\u6765\u63d0\u9ad8\u5d4c\u5165\u5f0f\u6e90\u533a\u548c\u6f0f\u533a\u5f62\u6210\u8fc7\u7a0b\u4e2d\u7684\u9009\u62e9\u6bd4\uff0c\u4ece\u800c\u907f\u514d\u540e\u7eed\u5f62\u6210\u6e90\u6781\u548c\u6f0f\u6781\u7684\u7535\u963b\u4ee5\u53ca\u63a5\u89e6\u7535\u963b\u589e\u5927\uff0c\u8fdb\u4e00\u6b65\u63d0\u9ad8\u5668\u4ef6\u6027\u80fd\u3002

【技术实现步骤摘要】
鳍式场效应晶体管及其制造方法
本专利技术涉及集成电路制造
,尤其涉及一种鳍式场效应晶体管及其制造方法。
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,如图1所示,它一般包括:具有凸出于半导体衬底100表面的半导体鳍部101,覆盖部分所述鳍部101的顶部和侧壁的有栅介质层103和栅电极层104构成的栅极结构,位于栅极结构的侧壁的侧墙105,位于所述栅极结构和侧墙105两侧的鳍部101内的源区和漏区102。随着半导体工艺技术的不断发展,工艺节点逐渐减小,例如进入20纳米节点以下,甚至14纳米节点以下,鳍式场效应晶体管(FinFET)的鳍部的厚度极小,如何减小栅电极和后续形成的源区和漏区导电插塞(CT)之间的寄生电容(gateparasiticcapacitor),以及如何避免源区和漏区外延过程中的氧向后续形成的高K金属栅极中的扩散,成为本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。因此,需要一种新的鳍式场效应晶体管(FinFET)及其制造方法,一方面要减小所述寄生电容,另一方面要不会影响鳍式场效应晶体管(FinFET)的工作性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种鳍式场效应晶体管及其制造方法,能够减小栅极与源漏区导电插塞之间的寄生电容,避免向后续形成的高K金属栅极中的引入大量的氧,提高器件性能。为解决上述问题,本专利技术提出一种鳍式场效应晶体管,包括:半导体衬底;位于所述半导体衬底上的鳍部;覆盖部分所述鳍部表面的栅极结构;位于所述栅极结构的侧壁的复合侧墙,所述复合侧墙由富氮低K介质层和富氧低K介质层沿所述栅极结构的侧壁向外交替堆叠而成,且紧贴所述栅极结构的侧壁的是一层所述富氮低K介质层。进一步的,所述复合侧墙为沿所述栅极结构的侧壁向外依次堆叠的一层富氮低K介质层和一层富氧低K介质层构成的双层结构。进一步的,所述复合侧墙为沿所述栅极结构的侧壁向外依次堆叠的内层富氮低K介质层、中间层富氧低K介质层和外层富氮低K介质层构成的三层结构。进一步的,所述富氮低K介质层和所述富氧低K介质层的介电常数K值均小于3。进一步的,所述富氮低K介质层采用的低K介质材料基体和所述富氧低K介质层采用的低K介电材料基体相同,但所述富氮低K介质层中的含氮量高于所述富氧低K介质层中的含氮量,含氧量低于所述富氧低K介质层的含氧量。进一步的,所述低K介质材料为无定型碳氮材料、氟硅玻璃、多晶硼碳材料、掺氟低K介质材料、多孔低K介质材料或纳米低K介质材料。进一步的,所述复合侧墙的下端还向下延伸至所述鳍部的底部以覆盖所述鳍部的侧壁。进一步的,所述鳍式场效应晶体管还包括位于所述栅极结构和所述复合侧墙两侧的鳍部中的源区和漏区。进一步的,所述源区和漏区为位于所述栅极结构和所述复合侧墙两侧的鳍部中的嵌入式源区和漏区。进一步的,当所述鳍式场效应晶体管为P型鳍式场效应晶体管时,所述源区和漏区为SiGe外延层;当所述鳍式场效应晶体管为N型鳍式场效应晶体管时,所述源区和漏区为SiC外延层或SiP外延层。进一步的,所述栅极结构包括位于所述鳍部表面的栅介质层以及位于所述栅介质层表面的栅电极层;所述栅介质层的材料是二氧化硅或高K介质材料;所述栅电极层为伪栅或金属层,所述伪栅的材料为聚合物材料、非晶硅、多晶硅或TiN。本专利技术还提供一种上所述的鳍式场效应晶体管的制造方法,包括:提供半导体衬底,所述半导体衬底表面上具有鳍部以及位于鳍部上的栅极结构;在所述栅极结构的侧壁形成复合侧墙,所述复合侧墙由富氮低K介质层和富氧低K介质层沿所述栅极结构的侧壁向外交替堆叠而成。进一步的,在所述栅极结构的侧壁上或者所述富氧低K介质层上沉积低K介质材料,并在沉积所述低K介质材料的过程中通入氨气(NH3),以形成所述富氮低K介质层;或者在所述栅极结构的侧壁上或者所述富氧低K介质层上沉积低K介质材料,并对沉积的所述低K介质材料进行氨气等离子体处理,以形成所述富氮低K介质层。进一步的,形成所述富氮低K介质层的过程中,氨气的流量为1000sccm~5000sccm。进一步的,在所述富氮低K介质层的表面上沉积低K介质材料,并在沉积所述K介质材料的过程中通入氧气(O2)、一氧化二氮(N2O)中的至少一种,以形成所述富氧低K介质层;或者对沉积的所述低K介质材料进行氧气、一氧化二氮中的至少一种等离子体处理,,以形成所述富氧低K介质层。进一步的,形成所述富氧低K介质层的过程中,氧气或一氧化二氮的流量为500sccm至2000sccm。进一步的,在形成所述复合侧墙之后,在所述栅极结构两侧的鳍部中形成源区和漏区。当所述复合侧墙为沿所述栅极结构的侧壁向外依次堆叠的内层富氮低K介质层、中间层富氧低K介质层和外层富氮低K介质层构成的三层结构时,首先,在所述栅极结构的侧壁形成由一层内层富氮低K介质层和一层中间层富氧低K介质层构成的双层复合侧墙;接着,以所述双层复合侧墙为掩膜,对所述栅极结构两侧的鳍部进行轻掺杂源漏区(LDD)离子注入;然后,在所述双层复合侧墙侧壁形成一层外层富氮低K介质层,以获得三层复合侧墙;之后,在所述栅极结构两侧的鳍部中形成源区和漏区。进一步的,在所述栅极结构两侧的鳍部中形成源区和漏区的过程包括:刻蚀所述栅极结构两侧下方的部分鳍部,形成开口;在所述开口内形成嵌入式源区和漏区。进一步的,通过选择性外延工艺在在所述开口内形成嵌入式源区和漏区。与现有技术相比,本专利技术的鳍式场效应晶体管及其制造方法,通过富氮低K介质层和富氧低K介质层交替堆叠形成复合侧墙,能够在减小栅电极和后续形成的源区和漏区导电插塞之间的寄生电容的同时,通过内层的富氮低K介质层来阻挡氧向后续形成的高K金属栅极中的扩散,从而提高晶体管性能;进一步地,通过外侧的富氮低K介质层来提高嵌入式源区和漏区形成过程中的选择比,从而避免后续形成源极和漏极的电阻以及接触电阻增大,进一步提高器件性能。附图说明图1是现有技术中一种典型的鳍式场效应晶体管的剖面结构示意图;图2是本专利技术实施例一的鳍式场效应晶体管的制造方法流程图;图3A至3D是本专利技术实施例一的制造方法中的器件剖面结构示意图;图4是本专利技术实施例二的鳍式场效应晶体管的制造方法流程图;图5A至5E是本专利技术实施例二的制造方法中的器件剖面结构示意图。具体实施方式请参考图1,目前,现有技术中已采用纯的低K介质材料形成鳍式场效应晶体管的侧墙105,以此来减小栅电极和后续形成的源区和漏区导电插塞之间的寄生电容,但是这种采用纯低K介电常数材料形成的侧墙105会向后续形成的高K金属栅极中的引入大量的氧,而且在一些通过外延生长形成源区和漏区工艺过程中具有较低的选择比,从而影响晶体管性能。而本专利技术的技术方案通过对栅极结构的侧壁的用于形成侧墙层的低K介质材料进行氮改性和氧改性,来使得低K介电常数材料形成的复合侧墙能够在减小栅电极和后续形成的源区和漏区导电插塞之间的寄生电容的同时,还能够避免像高K金属栅极中引入氧,提高器件性能。为使本专利技术的本文档来自技高网...
鳍式场效应晶体管及其制造方法

【技术保护点】
一种鳍式场效应晶体管,其特征在于,包括:半导体衬底;位于所述半导体衬底上的鳍部;覆盖部分所述鳍部表面的栅极结构;位于所述栅极结构的侧壁的复合侧墙,所述复合侧墙由富氮低K介质层和富氧低K介质层沿所述栅极结构的侧壁向外交替堆叠而成,且紧贴所述栅极结构的侧壁的是一层所述富氮低K介质层。

【技术特征摘要】
1.一种鳍式场效应晶体管,其特征在于,包括:半导体衬底;位于所述半导体衬底上的鳍部;覆盖部分所述鳍部表面的栅极结构;位于所述栅极结构的侧壁的复合侧墙,所述复合侧墙由富氮低K介质层和富氧低K介质层沿所述栅极结构的侧壁向外交替堆叠而成,且紧贴所述栅极结构的侧壁的是一层所述富氮低K介质层。2.如权利要求1所述的鳍式场效应晶体管,其特征在于,所述复合侧墙为沿所述栅极结构的侧壁向外依次堆叠的一层富氮低K介质层和一层富氧低K介质层构成的双层结构。3.如权利要求1所述的鳍式场效应晶体管,其特征在于,所述复合侧墙为沿所述栅极结构的侧壁向外依次堆叠的内层富氮低K介质层、中间层富氧低K介质层和外层富氮低K介质层构成的三层结构。4.如权利要求1所述的鳍式场效应晶体管,其特征在于,所述富氮低K介质层和所述富氧低K介质层的介电常数K值均小于3。5.如权利要求1或4所述的鳍式场效应晶体管,其特征在于,所述富氮低K介质层采用的低K介质材料基体和所述富氧低K介质层采用的低K介电材料基体相同,但所述富氮低K介质层中的含氮量高于所述富氧低K介质层中的含氮量,含氧量低于所述富氧低K介质层的含氧量。6.如权利要求5所述的鳍式场效应晶体管,其特征在于,所述低K介质材料为无定型碳氮材料、氟硅玻璃、多晶硼碳材料、掺氟低K介质材料、多孔低K介质材料或纳米低K介质材料。7.如权利要求1所述的鳍式场效应晶体管,其特征在于,所述复合侧墙的下端还向下延伸至所述鳍部的底部以覆盖所述鳍部的侧壁。8.如权利要求1所述的鳍式场效应晶体管,其特征在于,所述鳍式场效应晶体管还包括位于所述栅极结构和所述复合侧墙两侧的鳍部中的源区和漏区。9.如权利要求8所述的鳍式场效应晶体管,其特征在于,所述源区和漏区为位于所述栅极结构和所述复合侧墙两侧的鳍部中的嵌入式源区和漏区。10.如权利要求8或9所述的鳍式场效应晶体管,其特征在于,当所述鳍式场效应晶体管为P型鳍式场效应晶体管时,所述源区和漏区为SiGe外延层;当所述鳍式场效应晶体管为N型鳍式场效应晶体管时,所述源区和漏区为SiC外延层或SiP外延层。11.如权利要求1所述的鳍式场效应晶体管,其特征在于,所述栅极结构包括位于所述鳍部表面的栅介质层以及位于所述栅介质层表面的栅电极层;所述栅介质层的材料是二氧化硅或高K介质材料;所述栅电极层为伪栅或金属层,所述伪栅的材料为聚合物材料、非晶硅、多晶硅或TiN。12.一种权利要求1至1...

【专利技术属性】
技术研发人员:谢欣云
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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