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，所述形成方法包括：提供衬底，所述衬底包括第一器件区和第二器件区，且所述衬底上具有多个分立的鳍部；形成横跨所述鳍部的伪栅极；在所述伪栅极露出的鳍部上形成层间介质层，所述层间介质层露出所述伪栅极；去除所述伪栅极在所述层间介质层内形成第一开口；形成填充满所述第一开口的初始金属栅极；对所述初始金属栅极进行图形化处理，在所述初始金属栅极内形成第二开口，在沿垂直于衬底表面的方向上，所述第二开口贯穿所述初始金属栅极；在所述第一器件区形成第一金属栅极，在所述第二器件区形成第二金属栅极。本发明专利技术形成的鳍式场效应管电学性能得到提高。

【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，使得集成电路的集成度越来越高，这对器件的性能也提出了更高的要求。目前，随着金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的尺寸不断变小。为了适应工艺节点的减小，只能不断缩短MOSFET场效应管的沟道长度。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，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，这样一来栅极对沟道的控制能力变差，栅极电压夹断(pinchoff)沟道的难度也越来越大，使得亚阀值漏电现象，即短沟道效应(SCE：short-channeleffects)成为一个至关重要的技术问题。因此，为了更好的适应器件尺寸按比例缩小的要求，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的晶体管过渡，如鳍式场效应管(FinFET)。FinFET具有很好的沟道控制能力。现有技术形成的鳍式场效应管的电学性能有待提高。
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，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，包括：提供衬底，所述衬底包括第一器件区和第二器件区，且所述衬底上具有多个分立的鳍部；形成横跨所述鳍部的伪栅极；在所述伪栅极露出的鳍部上形成层间介质层，所述层间介质层露出所述伪栅极；去除所述伪栅极在所述层间介质层内形成第一开口；形成填充满所述第一开口的初始金属栅极；对所述初始金属栅极进行图形化处理，在所述初始金属栅极内形成第二开口，在沿垂直于衬底表面的方向上，所述第二开口贯穿所述初始金属栅极；在所述第一器件区形成第一金属栅极，在所述第二器件区形成第二金属栅极，所述第二开口位于所述第一金属栅极与所述第二金属栅极之间。可选的，在沿垂直于鳍部延伸方向上，所述第二开口的宽度在50埃至100埃范围内。可选的，形成所述第二开口的工艺为干法刻蚀。可选的，形成所述第一开口之后，形成所述金属栅极之前，还包括：在所述第一开口的底部和侧壁以及层间介质层上形成高K介电层；在所述高K介电层上形成功函数层。可选的，所述初始金属栅极上还形成有盖帽层。可选的，所述盖帽层的材料为：氮化硅、碳氮化硅、硼氮化硅、碳氮氧化硅、氮氧化硅或者无定型碳中的一种或者多种。可选的，形成所述第二开口之后，还包括：形成填充满所述第二开口的介电层。可选的，所述介电层的材料为低介电常数的材料。可选的，所述介电层的材料为：氧化硅、氮氧化物或者碳氧化硅中的一种或者多种。可选的，形成所述介电层的工艺为流动化学气相沉积。相应地，本专利技术还提供一种鳍式场效应管，包括：衬底，所述衬底包括第一器件区和第二器件区，且所述衬底上具有多个分立的鳍部；伪栅极，所述伪栅极横跨所述鳍部；层间介质层，位于所述伪栅极露出的鳍部上；第一开口，位于所述层间介质层内，所述第一开口通过去除所述伪栅极形成；初始金属栅极，填充满所述第一开口；第一金属栅极，位于所述第一器件区，所述第一金属栅极通过对所述初始金属栅极进行图形化处理形成；第二金属栅极，位于所述第二器件区，所述第二金属栅极通过对所述初始金属栅极进行图形化处理形成；第二开口，位于所述第一金属栅极和第二金属栅极之间，所述第二开口通过对所述初级金属栅极进行图形化处理形成。可选的，在沿垂直于鳍部延伸方向上，所述第二开口的宽度在50埃至100埃范围内。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：将所述第二开口的形成步骤放在所述初始金属栅极的形成步骤之后进行，由于所述第一开口通过去除所述伪栅极之后形成，所述第一开口的侧壁距离所述鳍部的距离较大，从而使得所述第一开口的宽深比较大，因而具有良好的填洞能力。在形成初始金属栅极的步骤中，使得所述初始金属栅极能够充分地填充满所述第一开口，不容易产生缝隙或者空洞问题，从而提高了所述初始金属栅极的质量。形成所述初始金属栅极之后，再形成所述第二开口、第一金属栅极以及第二金属栅极，由于所述初始金属栅极的质量得到提高，相应地所述第一金属栅极和第二金属栅极的质量也得以改善，因此提高了所述鳍式场效应管的电学性能。可选方案中，在沿垂直于鳍部延伸方向上，所述第二开口的宽度在50埃至100埃范围内。若所述第二开口的宽度过大，则会造成半导体工艺材料的浪费；若所述第二开口的宽度过小，则会导致半导体制程难度加大，并容易使得第一金属栅极与第二金属栅极之间发生无法断开的问题。附图说明图1至图23是本专利技术实施例鳍式场效应管形成过程的结构示意图。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。现结合鳍式场效应管的形成过程对鳍式场效应管的电学性能有待提高的原因进行分析。所述形成方法包括：提供衬底，所述衬底包括第一器件区和第二器件区，且所述衬底上具有多个分立的鳍部；形成横跨所述鳍部的伪栅极；在所述伪栅极露出的鳍部上形成层间介质层，所述层间介质层露出所述伪栅极；对所述伪栅极进行图形化处理，在所述层间介质层中形成第一开口，在沿垂直于衬底表面的方向上，所述第一开口贯穿所述伪栅极；形成填充满所述第一开口的介电层；去除所述伪栅极在所述层间介质层中形成第二开口和第三开口，所述介电层位于所述第二开口和第三开口之间；形成填充满所述第二开口的第一金属栅极；形成填充满所述第三开口的第二金属栅极。经分析发现，导致所述鳍式场效应管电学性能有待提高的原因包括：形成所述层间介质层的步骤之后，对所述伪栅极进行图形化处理，在所述层间介质层中形成第一开口；形成所述第一开口的步骤之后，再形成所述第一金属栅极和第二金属栅极。由于形成所述第一栅极和第二金属栅极的步骤在形成所述第一开口的步骤之后进行，去除所述伪栅极之后形成的所述第二开口和第三开口侧壁距离所述鳍部的距离较小，即所述第二开口和第三开口的宽深比较小，从而使得所述第二开口与第三开口的填洞能力差。后续再对所述第二开口以及第三开口进行填充金属材料的步骤中，由于所述第二开口与第三开口的填洞能力差，填充工艺难度大，从而导致金属材料难以充分地填充满所述第二开口和第三开口，容易产生缝隙或者孔洞问题，进而使得所述第一金属栅极和第二金属栅极的质量差，因此导致所述鳍式场效应管的电学性能有待提高。为了解决上述问题，本专利技术实施例中由于所述初始金属栅极在所述第二开口之前形成，所述第一开口经过去除所述伪栅极之后形成，所述第一开口的宽深比较大，使得所述第一开口具有良好的填洞能力，从而使得所述初始金属栅极能够充分地填充满所述第一开口，进而使得所述初始金属栅极的质量得到提高。由于所述初始金属栅极的质量得到提高，相应地所述第一金属栅极和第二金属栅极的质量也得以改善，因此提高了所述鳍式场效应管的电学性能。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。图1至图23是本专利技术实施例鳍式场效应管形成过程的结构示意图。参考图1，提供衬底200，所述衬底200包括第一器件区Ⅰ和第二器件区Ⅱ，且所述衬底200上具有多个分立的鳍部210；所述衬底200上还形成有隔离结构220。其中，图1为沿垂直于鳍部210延伸方向上的剖面结构示意图本文档来自技高网...

【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：提供衬底，所述衬底包括第一器件区和第二器件区，且所述衬底上具有多个分立的鳍部；形成横跨所述鳍部的伪栅极；在所述伪栅极露出的鳍部上形成层间介质层，所述层间介质层露出所述伪栅极；去除所述伪栅极，在所述层间介质层内形成第一开口；形成填充满所述第一开口的初始金属栅极；对所述初始金属栅极进行图形化处理，在所述初始金属栅极内形成第二开口，在沿垂直于衬底表面的方向上，所述第二开口贯穿所述初始金属栅极；在所述第一器件区形成第一金属栅极，在所述第二器件区形成第二金属栅极，所述第二开口位于所述第一金属栅极与所述第二金属栅极之间。

【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：提供衬底，所述衬底包括第一器件区和第二器件区，且所述衬底上具有多个分立的鳍部；形成横跨所述鳍部的伪栅极；在所述伪栅极露出的鳍部上形成层间介质层，所述层间介质层露出所述伪栅极；去除所述伪栅极，在所述层间介质层内形成第一开口；形成填充满所述第一开口的初始金属栅极；对所述初始金属栅极进行图形化处理，在所述初始金属栅极内形成第二开口，在沿垂直于衬底表面的方向上，所述第二开口贯穿所述初始金属栅极；在所述第一器件区形成第一金属栅极，在所述第二器件区形成第二金属栅极，所述第二开口位于所述第一金属栅极与所述第二金属栅极之间。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，在沿垂直于鳍部延伸方向上，所述第二开口的宽度在50埃至100埃范围内。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，形成所述第二开口的工艺为干法刻蚀。4.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，形成所述第一开口之后，形成所述金属栅极之前，还包括：在所述第一开口的底部和侧壁以及层间介质层上形成高K介电层；在所述高K介电层上形成功函数层。5.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，所述初始金属栅极上还形成有盖帽层。6.如权利要求5所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述盖帽层的材料为：氮化硅、碳氮化硅、硼氮化硅、碳氮氧化硅、氮...

【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