半导体器件及其形成方法技术

一种半导体器件及其形成方法，其中方法包括：提供半导体衬底，半导体衬底上具有若干鳍部和覆盖鳍部部分侧壁的隔离层；在半导体衬底和隔离层上形成栅极结构，栅极结构横跨鳍部、且覆盖鳍部的部分顶部表面和部分侧壁表面，所述栅极结构两侧的鳍部具有置换区；采用选择性外延生长工艺在鳍部置换区的侧壁形成位于隔离层表面的牺牲层；在牺牲层侧壁形成位于隔离层表面的鳍侧墙，在形成鳍侧墙的过程中，在栅极结构侧壁形成间隙侧墙；去除栅极结构和间隙侧墙两侧的置换区、以及牺牲层，在鳍部中形成凹槽，所述凹槽在鳍部宽度方向上的两侧侧壁分别暴露出鳍侧墙；在所述凹槽中形成源漏掺杂层。所述方法提高了半导体器件的性能。

Semiconductor devices and their formation methods

A semiconductor device and its forming method include: providing a semiconductor substrate with several fins and an isolation layer covering part of the side wall of the fin; forming a gate structure on the semiconductor substrate and the isolation layer, which spans the fin and covers part of the top surface and part of the side wall surface of the fin, and having fins on both sides of the gate structure. In the process of forming the fin side wall, a gap side wall is formed on the side wall of the grid structure; the replacement areas and sacrificial layers on both sides of the grid structure and the gap side wall are removed, and a groove is formed in the fin. The two side walls of the groove in the width direction of the fin expose the fin side walls respectively, and a source-drain doping layer is formed in the groove. The method improves the performance of semiconductor devices.

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及其形成方法
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体器件及其形成方法。
技术介绍
MOS(金属-氧化物-半导体)晶体管，是现代集成电路中最重要的元件之一。MOS晶体管的基本结构包括：半导体衬底；位于半导体衬底表面的栅极结构，所述栅极结构包括：位于半导体衬底表面的栅介质层以及位于栅介质层表面的栅电极层；位于栅极结构两侧半导体衬底中的源漏掺杂区。随着半导体技术的发展，传统的平面式的MOS晶体管对沟道电流的控制能力变弱，造成严重的漏电流。鳍式场效应晶体管(FinFET)是一种新兴的多栅器件，它一般包括凸出于半导体衬底表面的鳍部，覆盖部分所述鳍部的顶部表面和侧壁的栅极结构，位于栅极结构两侧的鳍部中的源漏掺杂区。然而，现有技术中鳍式场效应晶体管构成的半导体器件的性能仍有待提高。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种半导体器件及其形成方法，以提高半导体器件的性能。为解决上述问题，本专利技术提供一种半导体器件的形成方法，包括：提供半导体衬底，半导体衬底上具有若干鳍部和覆盖鳍部部分侧壁的隔离层；在半导体衬底和隔离层上形成栅极结构，栅极结构横跨鳍部、且覆盖鳍部的部分顶部表面和部分侧壁表面，所述栅极结构两侧的鳍部具有置换区；采用选择性外延生长工艺在鳍部置换区的侧壁形成位于隔离层表面的牺牲层；在牺牲层侧壁形成位于隔离层表面的鳍侧墙，在形成鳍侧墙的过程中，在栅极结构侧壁形成间隙侧墙；去除栅极结构和间隙侧墙两侧的置换区、以及牺牲层，在鳍部中形成凹槽，所述凹槽在鳍部宽度方向上的两侧侧壁分别暴露出鳍侧墙；在所述凹槽中形成源漏掺杂层。可选的，所述鳍部的材料和所述牺牲层的材料不同；所述鳍部的材料为单晶锗硅或单晶硅；所述牺牲层的材料为单晶锗硅或单晶硅。可选的，还包括：在形成所述牺牲层之前，形成栅保护层，所述栅保护层位于所述栅极结构的顶部表面和侧壁表面、且暴露出鳍部置换区侧壁表面和顶部表面；以所述栅保护层为掩膜进行所述选择性外延生长工艺。可选的，所述栅保护层包括位于所述栅极结构顶部表面的顶保护层、以及位于栅极结构侧壁表面的偏移侧墙。可选的，在形成所述鳍侧墙之前，所述牺牲层还位于鳍部置换区的顶部表面；所述半导体器件的形成方法还包括：在形成鳍侧墙的过程中去除鳍部置换区顶部表面的牺牲层，暴露出鳍部置换区侧壁牺牲层的顶部表面和鳍部置换区的顶部表面。可选的，形成所述鳍侧墙和所述间隙侧墙的方法包括：在所述栅极结构的侧壁和顶部、牺牲层的表面、以及隔离层表面形成侧墙材料层；回刻蚀侧墙材料层和牺牲层直至暴露出隔离层表面和鳍部置换区的顶部表面，形成所述鳍侧墙和所述间隙侧墙。可选的，所述鳍侧墙的材料为SiN、SiCN、SiBN或SiON；所述间隙侧墙的材料为SiN、SiCN、SiBN或SiON。可选的，所述牺牲层的厚度和所述鳍侧墙的厚度之比值为0.5～1.2。可选的，去除栅极结构和间隙侧墙两侧的置换区、以及牺牲层的步骤包括：刻蚀去除牺牲层；刻蚀去除牺牲层后，刻蚀去除栅极结构和间隙侧墙两侧的鳍部置换区，形成所述凹槽。可选的，去除栅极结构和间隙侧墙两侧的置换区、以及牺牲层的步骤包括：刻蚀去除栅极结构和间隙侧墙两侧的鳍部置换区；刻蚀去除栅极结构和间隙侧墙两侧的鳍部置换区后，刻蚀去除牺牲层，形成所述凹槽。可选的，去除所述牺牲层的工艺包括干法刻蚀工艺。可选的，所述牺牲层的材料为锗化硅；所述干法刻蚀工艺的参数包括：采用的总气体包括刻蚀气体和稀释气体，刻蚀气体包括HCl，稀释气体包括N2，刻蚀气体占据总气体的摩尔百分比为20％～90％，25摄氏度～300摄氏度。可选的，刻蚀去除所述牺牲层的工艺中，对牺牲层的刻蚀速率相对于对鳍侧墙的刻蚀速率的比值为50～350；刻蚀去除所述牺牲层的工艺中，对牺牲层的刻蚀速率相对于对隔离层的刻蚀速率的比值为50～350。可选的，刻蚀去除栅极结构和间隙侧墙两侧的鳍部置换区的工艺包括干法刻蚀工艺。可选的，所述牺牲层的厚度在鳍部置换区宽度的20％以上，且所述牺牲层的厚度在相邻鳍部之间距离的35％以下。可选的，形成所述源漏掺杂层的工艺包括外延生长工艺。可选的，当半导体器件的类型为P型时，所述源漏掺杂层的材料为掺杂导电离子的锗硅，所述导电离子的导电类型为P型；当半导体器件的类型为N型时，所述源漏掺杂层的材料为掺杂导电离子的硅或碳硅，所述导电离子的导电类型为N型。可选的，在形成所述源漏掺杂层后，形成底层介质层，底层介质层位于半导体衬底、隔离层、鳍侧墙和源漏掺杂层上，所述底层介质层还覆盖间隙侧墙侧壁；在底层介质层中形成贯穿底层介质层的介质开口，所述介质开口暴露出所述源漏掺杂层的顶部表面、以及鳍侧墙的侧壁和顶部表面；形成所述介质开口后，去除所述鳍侧墙，暴露出源漏掺杂层的顶部表面和侧壁表面；去除所述鳍侧墙后，在源漏掺杂层的顶部表面和侧壁表面形成金属硅化物层；形成所述金属硅化物层后，在所述介质开口中形成插塞。本专利技术还提供一种采用上述任意一项方法形成的半导体器件。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术技术方案提供的半导体器件的形成方法中，所述凹槽由去除鳍侧墙覆盖的牺牲层和鳍部置换区而形成，源漏掺杂层形成在所述凹槽中。因此使得源漏掺杂层的表面面积较大，能够降低源漏掺杂层和后续插塞之间的接触电阻。由于鳍侧墙能够在源漏掺杂层形成的过程中限制源漏掺杂层的形成空间，因此避免源漏掺杂层沿鳍部宽度方向向外突出。由于采用选择性外延生长工艺在鳍部置换区的侧壁形成牺牲层，因此避免在形成牺牲层的过程中在栅极结构侧壁形成牺牲层材料。栅极结构侧壁间隙侧墙的厚度仅与鳍侧墙的厚度有关，而不受牺牲层厚度的影响，因此避免栅极结构侧壁间隙侧墙的厚度过大。而间隙侧墙用于定义栅极结构和源漏掺杂层之间的距离，因此避免栅极结构和源漏掺杂层之间的距离过大，避免栅极结构底部沟道区和源漏掺杂层之间鳍部的电阻过大，进而提高半导体器件的驱动电流。综上，提高了半导体器件的性能。附图说明图1至图3是一种半导体器件形成过程的结构示意图；图4至图15是本专利技术一实施例中半导体器件形成过程的结构示意图。具体实施方式正如
技术介绍
所述，现有技术形成的半导体器件的性能较差。图1至图3是一种半导体器件形成过程的结构示意图。结合参考图1和图2，图2为沿图1中切割线X-Y的剖面图，提供半导体衬底100，半导体衬底100上具有若干鳍部110和覆盖鳍部110部分侧壁的隔离层101，所述隔离层101暴露出的鳍部包括置换区；在半导体衬底100和隔离层101上形成横跨鳍部110的栅极结构120，鳍部置换区分别位于栅极结构120两侧；在形成第一鳍侧墙130b的过程中形成第一栅侧墙130a，第一鳍侧墙130b位于鳍部110置换区的侧壁且位于隔离层101表面，第一栅侧墙130a位于栅极结构120侧壁；形成第一鳍侧墙130b和第一栅侧墙130a后，形成位于第一鳍侧墙130b侧壁的第二鳍侧墙140b，在形成第二鳍侧墙140b的过程中形成位于第一栅侧墙130a侧壁的第二栅侧墙140a。参考图3，图3为在图2基础上的示意图，去除鳍部110置换区，在鳍部110中形成初始槽，初始槽在鳍部110宽度方向上的两侧侧壁分别具有第一鳍侧墙130b；刻蚀初始槽内壁的第一鳍侧墙130b以增大初始槽在鳍部110宽度方向上的尺寸，形成凹槽150，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，半导体衬底上具有若干鳍部和覆盖鳍部部分侧壁的隔离层；在半导体衬底和隔离层上形成栅极结构，栅极结构横跨鳍部、且覆盖鳍部的部分顶部表面和部分侧壁表面，所述栅极结构两侧的鳍部具有置换区；采用选择性外延生长工艺在鳍部置换区的侧壁形成位于隔离层表面的牺牲层；在牺牲层侧壁形成位于隔离层表面的鳍侧墙，在形成鳍侧墙的过程中，在栅极结构侧壁形成间隙侧墙；去除栅极结构和间隙侧墙两侧的置换区、以及牺牲层，在鳍部中形成凹槽，所述凹槽在鳍部宽度方向上的两侧侧壁分别暴露出鳍侧墙；在所述凹槽中形成源漏掺杂层。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，半导体衬底上具有若干鳍部和覆盖鳍部部分侧壁的隔离层；在半导体衬底和隔离层上形成栅极结构，栅极结构横跨鳍部、且覆盖鳍部的部分顶部表面和部分侧壁表面，所述栅极结构两侧的鳍部具有置换区；采用选择性外延生长工艺在鳍部置换区的侧壁形成位于隔离层表面的牺牲层；在牺牲层侧壁形成位于隔离层表面的鳍侧墙，在形成鳍侧墙的过程中，在栅极结构侧壁形成间隙侧墙；去除栅极结构和间隙侧墙两侧的置换区、以及牺牲层，在鳍部中形成凹槽，所述凹槽在鳍部宽度方向上的两侧侧壁分别暴露出鳍侧墙；在所述凹槽中形成源漏掺杂层。2.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述鳍部的材料和所述牺牲层的材料不同；所述鳍部的材料为单晶锗硅或单晶硅；所述牺牲层的材料为单晶锗硅或单晶硅。3.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，还包括：在形成所述牺牲层之前，形成栅保护层，所述栅保护层位于所述栅极结构的顶部表面和侧壁表面、且暴露出鳍部置换区侧壁表面和顶部表面；以所述栅保护层为掩膜进行所述选择性外延生长工艺。4.根据权利要求3所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述栅保护层包括位于所述栅极结构顶部表面的顶保护层、以及位于栅极结构侧壁表面的偏移侧墙。5.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，在形成所述鳍侧墙之前，所述牺牲层还位于鳍部置换区的顶部表面；所述半导体器件的形成方法还包括：在形成鳍侧墙的过程中去除鳍部置换区顶部表面的牺牲层，暴露出鳍部置换区侧壁牺牲层的顶部表面和鳍部置换区的顶部表面。6.根据权利要求5所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，形成所述鳍侧墙和所述间隙侧墙的方法包括：在所述栅极结构的侧壁和顶部、牺牲层的表面、以及隔离层表面形成侧墙材料层；回刻蚀侧墙材料层和牺牲层直至暴露出隔离层表面和鳍部置换区的顶部表面，形成所述鳍侧墙和所述间隙侧墙。7.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述鳍侧墙的材料为SiN、SiCN、SiBN或SiON；所述间隙侧墙的材料为SiN、SiCN、SiBN或SiON。8.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述牺牲层的厚度和所述鳍侧墙的厚度之比值为0.5～1.2。9.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，去除栅极结构和间隙侧墙两侧的置换区、以及牺牲层的步骤包括：刻蚀去除牺牲层；刻蚀去除牺牲层后，刻蚀去除栅极结构和间隙侧墙两侧的鳍部...

【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，中芯国际集成电路新技术研发上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31