鳍式场效应管及其形成方法技术

本发明专利技术提供一种鳍式场效应管及其形成方法，所述鳍式场效应管的形成方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上具有多个分立的鳍部；形成横跨所述鳍部的伪栅极，所述伪栅极覆盖鳍部的部分顶部和侧壁；形成覆盖所述伪栅极和所述鳍部的层间介质层；去除所述伪栅极，在层间介质层中形成开口；在所述开口中形成栅介质层；在所述栅介质层和所述层间介质层上形成阻挡层；去除位于层间介质层上的栅介质层和阻挡层；去除位于层间介质层上的栅介质层和阻挡层的步骤之后，进行退火处理；去除所述开口中的阻挡层；在所述开口中形成金属栅极。本发明专利技术形成的鳍式场效应管的电学性能得到提高。

【技术实现步骤摘要】
鳍式场效应管及其形成方法
本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种鳍式场效应管及其形成方法。
技术介绍
随着半导体技术的飞速发展，半导体器件的特征尺寸不断缩小。半导体器件特征尺寸的减小对半导体器件的性能提出了更高的要求。目前，金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的尺寸正在不断变小。为了适应工艺节点的减小，MOSFET场效应管的沟道长度也在逐渐缩短。沟道长度的缩短具有增加芯片的管芯密度、增加MOSFET场效应管的开关速度等好处。然而，沟道长度的缩短容易造成栅极对沟道控制能力变差的问题，从而使栅极电压夹断(pinchoff)沟道的难度也越来越大，进而造成亚阀值漏电现象，即出现短沟道效应(short-channeleffects，SCE)。因此，为了更好地适应器件尺寸按比例缩小的要求，半导体工艺逐渐从平面MOSFET晶体管向具有更高功效的三维立体式晶体管(如鳍式场效应管)过渡。鳍式场效应晶体管具有很好的沟道控制能力，可以减小短沟道效应。然而，鳍式场效应管器件工作时容易发生漏电现象，从而影响鳍式场效应管器件的电学性能。如何提高鳍式场效应管的电学性能，成为亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种鳍式场效应管及其形成方法，改善鳍式场效应管的漏电问题，提高鳍式场效应管的电学性能。为解决上述问题，本专利技术提供一种鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上具有多个分立的鳍部；形成横跨所述鳍部的伪栅极，所述伪栅极覆盖鳍部的部分顶部和侧壁；形成覆盖所述伪栅极和所述鳍部的层间介质层；去除所述伪栅极，在层间介质层中形成开口；在所述开口中形成栅介质层；在所述栅介质层和所述层间介质层上形成阻挡层；去除位于层间介质层上的栅介质层和阻挡层；去除位于层间介质层上的栅介质层和阻挡层的步骤之后，进行退火处理；去除所述开口中的阻挡层；在所述开口中形成金属栅极。可选的，去除位于层间介质层上阻挡层的步骤包括：在所述开口中填充有机涂层；去除所述有机涂层露出的阻挡层；去除所述有机涂层。可选的，在所述开口中填充有机涂层的步骤包括：形成覆盖所述阻挡层的有机涂膜；回刻蚀所述位于层间介质层上的有机涂膜，形成位于开口中的有机涂层。可选的，去除所述有机涂层露出的阻挡层的工艺为干法刻蚀工艺，所述干法刻蚀工艺的参数包括：刻蚀气体为SiH4，SiH4的气体流量为30sccm至3000sccm，温度为360摄氏度至520摄氏度，压强为0.03torr至10torr。可选的，去除所述有机涂层的工艺为干法刻蚀工艺，所述干法刻蚀工艺的参数包括：刻蚀气体为N2和H2的混合气体，N2的气体流量为1000sccm至8000sccm，H2的气体流量为500sccm至2000sccm，温度为150摄氏度至350摄氏度，压强为500mtorr至2000mtorr。可选的，形成所述栅介质层的工艺为原子层沉积工艺，所述原子层沉积工艺的参数包括：通入前驱体Si，温度为80摄氏度至300摄氏度，压强为5torr至20torr，沉积次数为5次至50次。可选的，在形成栅介质层之前，在开口底部形成界面介质层。可选的，形成所述界面介质层的工艺为氧化工艺，所述氧化工艺的参数包括：通入H2O2液体，在10摄氏度至100摄氏度下反应5秒钟至500秒钟；或者通入气体H2和O2，H2气体流量范围为：0.2slm至10slm，O2气体流量范围为10slm至100slm，反应温度范围为800摄氏度至1100摄氏度，压强为4torr至100torr，时间为5秒钟至30秒钟。可选的，所述界面介质层的材料为氧化硅或者氮氧化硅。可选的，所述阻挡层的厚度范围为：20埃至50埃。可选的，进行退火处理的步骤中，所述退火处理的工艺为尖峰退火工艺或者快速退火工艺，所述尖峰退火工艺的参数包括：温度范围为900摄氏度至1050摄氏度；所述快速退火工艺的参数包括：温度范围为900摄氏度至1050摄氏度，时间为5秒钟至20秒钟。可选的，在形成栅介质层之后，阻挡层之前，还在栅介质层表面形成第一功函数层；去除所述层间介质层上阻挡层的步骤中，还去除层间介质层上的第一功函数层。可选的，所述第一功函数层的材料为氮化钛或者氮化钽。可选的，所述栅介质层的材料为氧化铪或者氧化镧铪。可选的，所述阻挡层的材料为硅。可选的，在去除阻挡层之后，形成金属栅极之前，在所述开口中形成第二功函数层；形成金属栅极的步骤包括：在所述第二功函数层上形成金属栅极。可选的，形成伪栅极之后，形成层间介质层的步骤之前，所述形成方法还包括：在所述伪栅极的侧壁形成侧墙；在所述伪栅极和侧墙两侧的半导体衬底中形成源漏掺杂区。相应地，本专利技术还提供一种鳍式场效应管，包括：半导体衬底，所述半导体衬底上具有多个分立的鳍部；位于半导体衬底和鳍部上的层间介质层；位于所述鳍部上的栅介质层和阻挡层，且所述阻挡层位于栅介质层上；位于层间介质层中的开口，所述阻挡层围成所述开口；位于所述鳍部中的源漏掺杂区。可选的，所述鳍式场效应管还包括：位于鳍部上的界面介质层；位于界面介质层表面的栅介质层；位于栅介质层表面的第一功函数层；位于第一功函数层表面的阻挡层。可选的，所述阻挡层的厚度范围为：20埃至50埃。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管形成方法的技术方案中，在进行退火处理之前，去除了位于层间介质层上的栅介质层和阻挡层，减小了退火引起的阻挡层产生的应力影响，使得后续工艺中形成的金属栅极的漏电问题得到改善，从而提高了鳍式场效应管的电学性能。可选方案中，所述阻挡层的作用是控制位于鳍部上的界面介质层的再生长问题。为了修复与鳍部相接触的界面介质层的缺陷，使得界面介质层致密化，在去除位于层间介质层上的栅介质层和阻挡层的步骤之后，还要进行退火处理。所述退火处理的温度较高，外界空气中的氧容易使得界面介质层发生再生长。所述阻挡层能够防止外界氧的扩散，从而改善了界面介质层的再生长问题，进而提高了鳍式场效应管的电学性能。附图说明图1是鳍式场效应管形成方法一步骤的结构示意图；图2至图15是本专利技术鳍式场效应管一实施例形成过程的剖面结构示意图；图16是本专利技术鳍式场效应管一实施例的剖面结构示意图。具体实施方式根据
技术介绍
形成的鳍式场效应管的电学性能有待提高。现结合一种鳍式场效应管对鳍式场效应管的电学性能有待提高的原因进行分析。参考图1，图1为鳍式场效应管形成方法一步骤的结构示意图，所述鳍式场效应管的形成方法，包括：提供衬底100，所述衬底100上的具有多个分立的鳍部110；形成位于所述鳍部110露出的衬底100上的隔离结构120，所述隔离结构120覆盖所述鳍部110的部分侧壁表面，且所述隔离结构120顶部低于鳍部110顶部；形成横跨所述鳍部110的伪栅极(图未示)，所述伪栅极覆盖鳍部110的部分顶部和侧壁；在所述伪栅极的侧壁上形成侧墙150；在位于所述伪栅极两侧的鳍部110中形成源漏掺杂区140；形成覆盖所述源漏掺杂区140和伪栅极的刻蚀停止层130；形成覆盖所述伪栅极和所述鳍部110的层间介质层131；去除所述伪栅极，在层间介质层131中形成开口115；在所述开口115中形成界面介质层111；在所述界面介质层111和所述层间介质层131上形成栅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上具有多个分立的鳍部；形成横跨所述鳍部的伪栅极，所述伪栅极覆盖鳍部的部分顶部和侧壁；形成覆盖所述伪栅极和所述鳍部的层间介质层；去除所述伪栅极，在层间介质层中形成开口；在所述开口中形成栅介质层；在所述栅介质层和所述层间介质层上形成阻挡层；去除位于层间介质层上的栅介质层和阻挡层；去除位于层间介质层上的栅介质层和阻挡层的步骤之后，进行退火处理；去除所述开口中的阻挡层；在所述开口中形成金属栅极。

【技术特征摘要】
1.一种鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上具有多个分立的鳍部；形成横跨所述鳍部的伪栅极，所述伪栅极覆盖鳍部的部分顶部和侧壁；形成覆盖所述伪栅极和所述鳍部的层间介质层；去除所述伪栅极，在层间介质层中形成开口；在所述开口中形成栅介质层；在所述栅介质层和所述层间介质层上形成阻挡层；去除位于层间介质层上的栅介质层和阻挡层；去除位于层间介质层上的栅介质层和阻挡层的步骤之后，进行退火处理；去除所述开口中的阻挡层；在所述开口中形成金属栅极。2.如权利要求1所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，去除位于层间介质层上阻挡层的步骤包括：在所述开口中填充有机涂层；去除所述有机涂层露出的阻挡层；去除所述有机涂层。3.如权利要求2所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，在所述开口中填充有机涂层的步骤包括：形成覆盖所述阻挡层的有机涂膜；回刻蚀所述位于层间介质层上的有机涂膜，形成位于开口中的有机涂层。4.如权利要求2所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，去除所述有机涂层露出的阻挡层的工艺为干法刻蚀工艺，所述干法刻蚀工艺的参数包括：刻蚀气体为SiH4，SiH4的气体流量为30sccm至3000sccm，温度为360摄氏度至520摄氏度，压强为0.03torr至10torr。5.如权利要求2所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，去除所述有机涂层的工艺为干法刻蚀工艺，所述干法刻蚀工艺的参数包括：刻蚀气体为N2和H2的混合气体，N2的气体流量为1000sccm至8000sccm，H2的气体流量为500sccm至2000sccm，温度为150摄氏度至350摄氏度，压强为500mtorr至2000mtorr。6.如权利要求1所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，形成所述栅介质层的工艺为原子层沉积工艺，所述原子层沉积工艺的参数包括：通入前驱体Si，温度为80摄氏度至300摄氏度，压强为5torr至20torr，沉积次数为5次至50次。7.如权利要求1所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，在形成栅介质层之前，在开口底部形成界面介质层。8.如权利要求7所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，形成所述界面介质层的工艺为氧化工艺，所述氧化工艺的参数包括：通入H2O2液体，在10摄氏度至100摄氏度下反应5秒钟至500秒钟；或者通入气体H2和O2，H2气体流量范围为：0.2slm至10slm，O2气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：周飞，
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