鳍式场效应晶体管的形成方法技术

一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上具有相邻的至少两个凸起的鳍部，横跨所述鳍部顶部和侧壁表面的栅极结构，位于栅极结构两侧的鳍部内的源/漏区；在所述源/漏区上选择性外延形成半导体层，所述半导体层覆盖鳍部的部分侧壁和顶部表面，所述半导体层的位于鳍部顶部上方的部分具有凸起，半导体层的位于鳍部两侧的部分具有棱角；形成覆盖所述半导体衬底、鳍部和半导体层表面的牺牲层，回刻蚀所述牺牲层，暴露出半导体层的部分表面；在所述半导体层暴露的表面上形成掩膜层；以所述掩膜层为掩膜，刻蚀去除部分牺牲层和半导体层的棱角。有效避免相连鳍部的嵌入式源/漏发生桥接，提高器件稳定性。

【技术实现步骤摘要】
鳍式场效应晶体管的形成方法
本专利技术涉及半导体制造领域，特别涉及一种鳍式场效应晶体管的形成方法。
技术介绍
MOS晶体管通过在栅极施加电压，调节通过沟道区域的电流来产生开关信号。但当半导体技术进入45纳米以下节点时，传统的平面式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，它一般包括具有高深宽比的半导体鳍部，覆盖部分所述鳍部的顶部和侧壁的栅极结构，位于所述栅极结构两侧的鳍部内的源区和漏区。在鳍式场效应晶体管的制备过程中，通常会形成嵌入式源区和漏区（Embeddedsource/drain）。请参考图1，图1为现有技术形成的鳍式场效应晶体管的剖面结构示意图，包括：半导体衬底100；位于所述半导体衬底100上的凸起的鳍部102；位于所述半导体衬底100表面且覆盖部分所述鳍部102侧壁的隔离层101；位于所述鳍部102内的源/漏区103；位于所述源/漏区103上的嵌入式源/漏区104。所述嵌入式源/漏区104通常用于在所述鳍式场效应晶体管的沟道区域引入应力，提高载流子迁移率以及用于增大源/漏区103的体积，有利于后续源/漏区金属插塞的形成。所述嵌入式源/漏区104通常采用选择性外延工艺形成，但由于在外延工艺中，半导体材料在不同晶面上的生长速度不同，例如硅材料在（111）晶面的生长速度小于其他晶面的生长速度，造成后续形成的嵌入式源/漏区104的形状与源/漏区103的矩形形状不同，例如图1中的嵌入式源/漏区104剖面为菱形。请参考图2，随着半导体工艺尺寸的减小，鳍式场效应晶体管中两个鳍部102之间的距离越来越近，且嵌入式源/漏区104的形状不规则，有可能导致位于相邻鳍部102上的嵌入式源/漏区104发生桥接，形成接触区域105，造成漏电流。因此现有技术的两个相邻鳍式场效应晶体管的嵌入式源/漏区之间容易接触，造成漏电流。其他有关鳍式场效应晶体管嵌入式源区和漏区的形成方法还可以参考公开号为US2012171832A1的美国专利申请。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是防止两相邻鳍部之间的嵌入式源/漏区发生桥接。为解决上述问题，本专利技术技术方案提供了一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上具有相邻的至少两个凸起的鳍部，横跨所述鳍部顶部和侧壁表面的栅极结构，位于栅极结构两侧的鳍部内的源/漏区；在所述源/漏区上选择性外延形成半导体层，所述半导体层覆盖鳍部的部分侧壁和顶部表面，所述半导体层的位于鳍部顶部上方的部分具有凸起，半导体层的位于鳍部两侧的部分具有棱角；形成覆盖所述半导体衬底、鳍部和半导体层表面的牺牲层，回刻蚀所述牺牲层，暴露出半导体层的部分表面；在所述半导体层暴露的表面上形成掩膜层；以所述掩膜层为掩膜，刻蚀去除部分牺牲层和半导体层的棱角。可选的，所述鳍式场效应晶体管为P型鳍式场效应晶体管，所述半导体层的材料为硅锗或硅。可选的，所述鳍式场效应晶体管为N型鳍式场效应晶体管，所述半导体层的材料为碳化硅或硅。可选的，所述牺牲层的材料为氧化硅、氮化硅、底部抗反射涂层、低K介电材料或高分子聚合物。可选的，在回刻蚀所述牺牲层之前，平坦化所述牺牲层。可选的，回刻蚀后的牺牲层的表面高于半导体层的棱角。可选的，其特征在于，所述掩膜层的材料为金属硅化物。可选的，所述金属硅化物为硅化镍或硅化钴。可选的，所述金属硅化物掩膜层的形成工艺为：形成覆盖所述回刻蚀后的牺牲层和暴露的半导体层表面的金属层；对所述金属层进行退火，金属层中的金属与半导体层中的硅反应，形成金属硅化物；去除牺牲层上未反应的金属层。可选的，所述金属层的厚度为50～200埃。可选的，所述退火的温度为400～600摄氏度，退火的时间为10分钟～2小时。可选的，所述掩膜层的材料为Si、W、CoWP、CoMoP或NiMoP。可选的，所述掩膜层的材料为Si时，所述掩膜层的形成工艺为选择性外延；所述掩膜层的材料为W时，所述掩膜层的形成工艺为选择性等离子体增强化学气相沉积；所述掩膜层的材料为CoWP、CoMoP或NiMoP时，所述掩膜层的形成工艺为选择性化学镀。可选的，刻蚀去除部分牺牲层和半导体层的棱角的工艺为等离子体刻蚀工艺。可选的，所述掩膜层材料为金属硅化物、W、CoWP、CoMoP或NiMoP时，所述等离子体刻蚀工艺采用的气体为Cl2或HBr，源功率为400～1500瓦，偏置功率为0～200瓦；所述掩膜层材料为Si时，所述等离子体刻蚀工艺采用的气体为HCl，温度为150～250摄氏度。可选的，刻蚀去除部分牺牲层和半导体层的棱角的工艺为湿法刻蚀工艺。可选的，所述湿法刻蚀工艺采用的刻蚀溶液为TMAH，TMAH的质量百分比浓度为2%～20%。可选的，去除半导体层的棱角后，所述半导体层的侧壁的晶面为（110）、半导体层的上倾斜表面的晶面为（111）、半导体层（110）的下倾斜表面的晶面为（111）。可选的，所述半导体衬底上还形成隔离层，隔离层的表面低于鳍部的顶部表面，所述栅极结构部分位于隔离层上。可选的，所述隔离层的材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。与现有技术相比，本专利技术技术方案具有以下优点：在所述源/漏区上选择性外延形成半导体层后，然后形成覆盖所述半导体衬底、鳍部和半导体层的形成牺牲层，回刻蚀所述牺牲层，暴露出半导体层的部分表面，接着在所述半导体层暴露的部分表面上形成掩膜层，以所述掩膜层为掩膜，刻蚀去除部分牺牲层和半导体层的棱角。形成牺牲层，通过回刻蚀牺牲层，曝露出半导体层的部分表面，容易在半导体层暴露的表面上形成掩膜层，以掩膜层为掩膜，可以比较方便的去除半导体层的棱角部分，从而增大了两个半导体层之间的间距，防止相邻鳍部上形成的半导体层发生桥接现象。进一步，回刻蚀所述牺牲层之前，需要采用化学机械研磨平坦化所述牺牲层，然后再回刻蚀平坦化后的牺牲层，使得回刻蚀后剩余的牺牲层具有较好的表面平整度，并且相邻鳍部之间剩余的牺牲层暴露的半导体层的凸起31的面积或者覆盖的棱角的面积基本相等，有利于后续在暴露的半导体层上形成的掩膜层的面积和位置基本相同，当以掩膜层为掩膜去除半导体层的棱角后，使得相邻鳍部的侧壁上剩余的半导体层的厚度相等，有利于提高鳍式场效应晶体管的稳定性。进一步，所述掩膜层的材料为金属硅化物，所述金属硅化物可以为硅化镍或硅化钴，掩膜层的材料为金属硅化物不仅可以作为后续刻蚀半导体层的棱角时的掩膜，所述掩膜层还可以作为形成的鳍式场效应晶体管的金属硅化物接触区，即后续无需再进行金属硅化物工艺，节省了工艺步骤，并且，采用自对准工艺形成金属硅化物掩膜层，使得形成的金属硅化物掩膜层的位置较为精确，有利于后续准确的去除相邻的半导体层上的棱角。附图说明图1～图2为现有技术鳍式场效应晶体管形成过程的剖面结构示意图；图3～图8为本专利技术实施例鳍式场效应晶体管形成过程的结构示意图。具体实施方式由
技术介绍
可知，现有技术形成具有嵌入式源区和漏区的鳍式场效应晶体管时，相邻两个鳍式场效应晶体管的嵌入式源/漏区之间容易接触，产生漏电流。本专利技术的专利技术人通过研究现有技术形成鳍式场效应晶体管的嵌入式源区和漏区的工艺，发现现有技术相邻两个鳍式场效应晶体管的嵌入式源/漏区之间之所以容易接触，是由于在形成外延层时，半导体材料在本文档来自技高网...

【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：提供半导体衬底，所述半导体衬底上具有相邻的至少两个凸起的鳍部，横跨所述鳍部顶部和侧壁表面的栅极结构，位于栅极结构两侧的鳍部内的源/漏区；在所述源/漏区上选择性外延形成半导体层，所述半导体层覆盖鳍部的部分侧壁和顶部表面，所述半导体层的位于鳍部顶部上方的部分具有凸起，半导体层的位于鳍部两侧的部分具有棱角；形成覆盖所述半导体衬底、鳍部和半导体层表面的牺牲层，回刻蚀所述牺牲层，暴露出半导体层的部分表面；在所述半导体层暴露的表面上形成掩膜层；以所述掩膜层为掩膜，刻蚀去除部分牺牲层和半导体层的棱角。

【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：提供半导体衬底，所述半导体衬底上具有相邻的至少两个凸起的鳍部，横跨所述鳍部顶部和侧壁表面的栅极结构，位于栅极结构两侧的鳍部内的源/漏区；在所述源/漏区上选择性外延形成半导体层，所述半导体层覆盖鳍部的部分侧壁和顶部表面，所述半导体层的位于鳍部顶部上方的部分具有凸起，半导体层的位于鳍部两侧的部分具有棱角；形成覆盖所述半导体衬底、鳍部和半导体层表面的牺牲层，回刻蚀所述牺牲层，暴露出半导体层的部分表面；在所述半导体层暴露的表面上形成掩膜层；以所述掩膜层为掩膜，刻蚀去除部分牺牲层和半导体层的棱角。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，所述鳍式场效应晶体管为P型鳍式场效应晶体管，所述半导体层的材料为硅锗或硅。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，所述鳍式场效应晶体管为N型鳍式场效应晶体管，所述半导体层的材料为碳化硅或硅。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，所述牺牲层的材料为氧化硅、氮化硅、底部抗反射涂层、低K介电材料或高分子聚合物。5.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，在回刻蚀所述牺牲层之前，平坦化所述牺牲层。6.如权利要求5所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，回刻蚀后的牺牲层的表面高于半导体层的棱角。7.如权利要求2～5任一项所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述掩膜层的材料为金属硅化物。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，所述金属硅化物为硅化镍或硅化钴。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，所述金属硅化物掩膜层的形成工艺为：形成覆盖所述回刻蚀后的牺牲层和暴露的半导体层表面的金属层；对所述金属层进行退火，金属层中的金属与半导体层中的硅反应，形成金属硅化物；去除牺牲层上未反应的金属层。10.如权利要求9所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述金属层的厚度为50～200埃。11.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪中山，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31