鳍式场效应晶体管及其形成方法技术

技术编号:18052296 阅读:50 留言:0更新日期:2018-05-26 09:27
一种鳍式场效应晶体管及其形成方法,形成方法包括:提供基底;刻蚀所述基底,形成衬底以及位于衬底上的多个鳍部,所述鳍部之间具有宽度不同的第一间隔和第二间隔,所述第一间隔大于所述第二间隔;在鳍部露出的衬底上形成第一隔离层,第一隔离层在第一间隔处形成开口;对第一隔离层进行第一退火工艺处理;形成填充开口且覆盖第一隔离层的第二隔离层;去除部分厚度的第一隔离层和第二隔离层,形成隔离结构,所述隔离结构的顶部表面低于鳍部的顶部表面;形成横跨鳍部的栅极结构,所述栅极结构覆盖所述鳍部的部分顶部和侧壁;在栅极结构两侧的鳍部内形成源漏掺杂区。本发明专利技术提供的晶体管的形成方法,能够提高晶体管的电学性能。

【技术实现步骤摘要】
鳍式场效应晶体管及其形成方法
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的形成方法。
技术介绍
在半导体制造中,随着超大规模集成电路的发展,集成电路特征尺寸持续减小。为了适应特征尺寸的减小,MOSFET器件的沟道长度也相应不断缩短。然而,随着器件沟道长度的缩短,器件源极与漏极间的距离也随之缩短,因此栅极对沟道的控制能力随之变差,栅极电压夹断(pinchoff)沟道的难度也越来越大,使得亚阈值漏电(subthresholdleakage)现象,即所谓的短沟道效应(SCE:short-channeleffects)更容易发生。因此,为了更好适应特征尺寸的减小,半导体工艺逐渐开始从平面MOSFET晶体管向具有更高功效的三维立体式晶体管过渡,如鳍式场效应晶体管(FinFET)。FinFET的栅至少可以从两侧对超薄体(鳍部)进行控制。与平面MOSFET器件相比,栅对沟道的控制能力更强,从而能够很好的抑制短沟道效应。但是,现有技术形成的鳍式场效应晶体管电学性能仍有待提高。
技术实现思路
本专利技术解决的技术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电学性能。为解决上述技术问题,本专利技术提供一种鳍式场效应晶体管的形成方法,包括:提供基底;刻蚀所述基底,形成衬底以及位于所述衬底上的多个鳍部,所述鳍部之间具有宽度不同的第一间隔和第二间隔,所述第一间隔大于所述第二间隔;在鳍部露出的衬底上形成第一隔离层,所述第一隔离层在第一间隔处形成开口;对所述第一隔离层进行第一退火工艺处理;形成填充所述开口且覆盖所述第一隔离层的第二隔离层;去除部分厚度的第一隔离层和第二隔离层,形成隔离结构,所述隔离结构的顶部表面低于所述鳍部的顶部表面;形成横跨所述鳍部的栅极结构,所述栅极结构覆盖所述鳍部的部分顶部和侧壁;在所述栅极结构两侧的鳍部内形成源漏掺杂区。可选的,采用炉管退火、快速退火、热退火、尖峰退火或者激光退火的方式进行所述第一退火工艺处理。可选的,所述第一退火工艺处理的工艺气氛为Ar、N2或者He,工艺温度为500-800℃,工艺时间为5-60min。可选的,所述形成第一隔离层的步骤包括:在所述鳍部露出的衬底上形成至少一层第一隔离材料层,所述至少一层第一隔离材料层用于构成所述第一隔离层;其中,形成所述第一隔离材料层的步骤包括:在所述鳍部露出的衬底上形成第一隔离膜;对所述第一隔离膜进行硬化退火处理。可选的,在所述鳍部露出的衬底上形成一层第一隔离材料层,所述一层第一隔离材料层用于形成所述第一隔离层。可选的,所述第一隔离层填充满所述第二间隔。可选的,所述鳍式场效应晶体管的形成方法还包括:在形成所述第二隔离层后,进行第二退火工艺处理。可选的,采用炉管退火、快速退火、热退火、尖峰退火或者激光退火的方式进行第二退火工艺处理。可选的,所述第二退火工艺处理的工艺气氛为Ar、N2或者He,工艺温度为500-800℃,工艺时间为5-60min。可选的,采用流动性化学气相沉积工艺或者原子层沉积工艺形成所述第一隔离层和第二隔离层。可选的,所述采用流动性化学气相沉积工艺形成第一隔离层和第二隔离层的步骤包括:采用TSA和NH3形成含氮键和氢键的氧化物;通过O3对所述含氮键和氢键的氧化物进行处理。可选的,所述含氮键和氢键的氧化物为含氮键和氢键的二氧化硅。可选的,所述第一间隔的宽度为80-200nm,所述第二间隔的宽度为20-80nm。可选的,所述基底包括第一区域和第二区域,用于形成不同的晶体管;所述第一间隔位于第一区域和所述第二区域交界处相邻鳍部之间,所述第二间隔位于所述第一区域或第二区域的鳍部之间。可选的,所述刻蚀基底的步骤包括:在所述基底上形成硬掩膜层;以所述硬掩膜层为掩膜,刻蚀所述基底,形成衬底以及位于所述衬底上的多个鳍部;所述去除部分厚度第一隔离层和第二隔离层的过程中,还去除所述硬掩膜层。可选的,所述晶体管的形成方法还包括:在去除部分厚度的第一隔离层和第二隔离层之前,形成所述第二隔离层之后,以所述硬掩膜层的顶部表面为停止层,对所述第一隔离层和第二隔离层进行平坦化工艺处理。相应的,本专利技术还提供一种鳍式场效应晶体管,包括:衬底;位于所述衬底上的多个鳍部,所述鳍部之间具有宽度不同的第一间隔和第二间隔,所述第一间隔大于所述第二间隔;隔离层,位于所述鳍部露出的衬底上,所述隔离层在所述第一间隔处具有开口。可选的,所述隔离层填充满所述第二间隔。可选的,所述第一间隔的宽度为80-200nm,所述第二间隔的宽度为20-80nm。可选的,所述基底包括第一区域和第二区域,所述第一区域和第二区域具有不同的晶体管;所述第一间隔位于第一区域和所述第二区域交界处相邻鳍部之间,所述第二间隔位于所述第一区域或第二区域的相邻鳍部之间。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中,通过刻蚀基底,形成衬底以及位于所述衬底上的多个鳍部,其中,所述鳍部之间具有宽度不同的第一间隔和第二间隔,所述第一间隔大于所述第二间隔;在所述鳍部露出的衬底上形成第一隔离层,所述第一隔离层在第一间隔处形成开口,然后对所述第一隔离层进行第一退火工艺处理,之后形成第二隔离层以及隔离结构。由于所述第一间隔和第二间隔中第一隔离层的填充量相当,位于鳍部两侧的第一隔离层的厚度差异较小,从而在所述第一退火工艺处理过程中,所述第一间隔和第二间隔中第一隔离层的收缩量差异较小,且所述第一退火工艺处理可以消除第一隔离层的应力,且提高第一隔离层的性能,这将降低由第一隔离层收缩产生应力差异而发生鳍部变形弯曲的几率,进而提高晶体管的性能。本专利技术提供一种鳍式场效应晶体管,所述鳍式场效应晶体管包括:衬底;位于所述衬底上的多个鳍部,所述鳍部之间具有宽度不同的第一间隔和第二间隔,所述第一间隔大于所述第二间隔;隔离层,位于所述鳍部露出的衬底上,所述隔离层在所述第一间隔处具有开口。当所述隔离层用于形成鳍式场效应晶体管的隔离结构时,所述隔离层需经过退火工艺处理,而由于所述隔离层在所述第一间隔处具有开口,所述开口使得所述第一间隔和第二间隔中隔离层的填充量相当,位于所述鳍部两侧的隔离层的厚度差异较小,从而在所述退火工艺处理过程中,所述第一间隔和第二间隔中隔离层的收缩量差异较小,且所述退火工艺处理可以消除所述隔离层的应力、提高所述隔离层的性能,综上,这将降低由所述隔离层收缩产生应力差异而发生鳍部变形弯曲的几率,进而提高晶体管的性能。附图说明图1至图6是一种鳍式场效应晶体管形成方法各步骤对应的结构示意图;图7至图16是本专利技术鳍式场效应晶体管形成方法一实施例中各步骤对应的结构示意图;图17和图18是本专利技术鳍式场效应晶体管一实施例的结构示意图。具体实施方式由
技术介绍
可知,现有技术形成的鳍式场效应晶体管存在性能不佳的问题,现结合一种鳍式场效应晶体管的形成过程分析其存在性能问题的原因。图1至图6,示出了一种鳍式场效应晶体管形成方法各步骤对应的结构示意图。参考图1,提供基底(未标示)。参考图2,刻蚀所述基底,形成衬底10以及位于所述衬底10上的多个鳍部11,所述鳍部11之间具有宽度不同的第一间隔12和第二间隔13,所述第一间隔12大于所述第二间隔13。参考图3,在所述鳍部11露出的衬底10上形成隔离层1本文档来自技高网
...
鳍式场效应晶体管及其形成方法

【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:提供基底;刻蚀所述基底,形成衬底以及位于所述衬底上的多个鳍部,所述鳍部之间具有宽度不同的第一间隔和第二间隔,所述第一间隔大于所述第二间隔;在鳍部露出的衬底上形成第一隔离层,所述第一隔离层在第一间隔处形成开口;对所述第一隔离层进行第一退火工艺处理;形成填充所述开口且覆盖所述第一隔离层的第二隔离层;去除部分厚度的第一隔离层和第二隔离层,形成隔离结构,所述隔离结构的顶部表面低于所述鳍部的顶部表面;形成横跨所述鳍部的栅极结构,所述栅极结构覆盖所述鳍部的部分顶部和侧壁;在所述栅极结构两侧的鳍部内形成源漏掺杂区。

【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:提供基底;刻蚀所述基底,形成衬底以及位于所述衬底上的多个鳍部,所述鳍部之间具有宽度不同的第一间隔和第二间隔,所述第一间隔大于所述第二间隔;在鳍部露出的衬底上形成第一隔离层,所述第一隔离层在第一间隔处形成开口;对所述第一隔离层进行第一退火工艺处理;形成填充所述开口且覆盖所述第一隔离层的第二隔离层;去除部分厚度的第一隔离层和第二隔离层,形成隔离结构,所述隔离结构的顶部表面低于所述鳍部的顶部表面;形成横跨所述鳍部的栅极结构,所述栅极结构覆盖所述鳍部的部分顶部和侧壁;在所述栅极结构两侧的鳍部内形成源漏掺杂区。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,采用炉管退火、快速退火、热退火、尖峰退火或者激光退火的方式进行所述第一退火工艺处理。3.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,所述第一退火工艺处理的工艺气氛为Ar、N2或者He,工艺温度为500-800℃,工艺时间为5-60min。4.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,所述形成第一隔离层的步骤包括:在所述鳍部露出的衬底上形成至少一层第一隔离材料层,所述至少一层第一隔离材料层用于构成所述第一隔离层;其中,形成所述第一隔离材料层的步骤包括:在所述鳍部露出的衬底上形成第一隔离膜;对所述第一隔离膜进行硬化退火处理。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,在所述鳍部露出的衬底上形成一层第一隔离材料层,所述一层第一隔离材料层用于形成所述第一隔离层。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,所述第一隔离层填充满所述第二间隔。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,所述鳍式场效应晶体管的形成方法还包括:在形成所述第二隔离层后,进行第二退火工艺处理。8.如权利要求7所述的鳍式场效应晶体管的形成方法,其特征在于,采用炉管退火、快速退火、热退火、尖峰退火或者激光退火的方式进行第二退火工艺处理。9.如权利要求7所述的鳍式场效应晶体管的形成方法,其特征在于,所述第二退火工艺处理的工艺气氛为Ar、N2或者He,工艺温度为500-800℃,工艺时间为5-60min。10.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,...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘继全
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

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1