鳍式场效应晶体管及其形成方法技术

一种鳍式场效应晶体管及其形成方法，所述鳍式场效应晶体管的形成方法包括：提供半导体衬底，半导体衬底上具有凸起的鳍部，鳍部侧壁和顶部表面上具有若干分立的栅极结构，栅极结构的侧壁表面具有侧墙；形成覆盖鳍部、栅极结构、侧墙和半导体衬底的介质层，介质层的表面高于栅极结构的顶部表面；在介质层上形成图形化的掩膜层；刻蚀所述介质层，形成第一开口，所述第一开口暴露出相邻栅极结构之间的鳍部表面和侧墙表面；沿第一开口刻蚀相邻栅极结构之间暴露的鳍部，在鳍部中形成凹槽；在凹槽中填充满应力材料，形成共享源/漏区；在第一开口内填充满第一金属，在共享源/漏区上形成金属插塞。本发明专利技术的方法节省了工艺步骤。

【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，特别涉及一种鳍式场效应晶体管及其形成方法。
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。图1～图5为现有鳍式场效应晶体管形成过程的结构示意图，图2为图1沿切割线AB方向的剖面结构示意图。请参考图1，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100上具有若干凸起的鳍部101，在相邻鳍部101之间的半导体衬底100上具有隔离结构102，所述隔离结构102的顶部表面低于所述鳍部101的顶部表面，鳍部101的侧壁和顶部表面具有栅极结构103。参考图2，形成覆盖所述半导体衬底100、栅极结构103、隔离结构102和部分鳍部101表面的第一掩膜层108，所述第一掩膜层108中具有暴露栅极结构103两侧的部分鳍部101表面的第一开口（图中未标示）；沿第一开口刻蚀栅极结构103两侧暴露的鳍部101，形成凹槽104。参考图3，采用选择性外延工艺在所述凹槽104（参考图2）中填充满应力材料，形成嵌入式源/漏区109。参考图4，去除所述第一掩膜层108（参考图3）；形成覆盖所述半导体衬底100和栅极结构103的介质层105；在所述介质层105上形成第二掩膜层110，所述第二掩膜层110具有暴露介质层105表面的第二开口（图中未标示）；以所述第二掩膜层110为掩膜，沿第一开口刻蚀所述介质层105，在介质层105中形成暴露嵌入式源/漏区109表面的通孔106。参考图5，在通孔106（参考图4）中填充满金属，形成金属插塞107。现有的鳍式场效应晶体管的形成工艺较为复杂。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是简化鳍式场效应晶体管的形成工艺。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凸起的鳍部，所述鳍部侧壁和顶部表面上具有若干分立的栅极结构，栅极结构的侧壁表面具有侧墙；形成覆盖所述鳍部、栅极结构、侧墙和半导体衬底的介质层，所述介质层的表面高于栅极结构的顶部表面；在所述介质层上形成图形化的掩膜层；以所述图形化的掩膜层，刻蚀所述介质层，形成第一开口，所述第一开口暴露出相邻栅极结构之间的鳍部表面和侧墙表面；沿第一开口刻蚀所述相邻栅极结构之间暴露的鳍部，在鳍部中形成凹槽；在凹槽中填充满应力材料，形成鳍式场效应晶体管的共享源/漏区；在第一开口内填充满第一金属，在共享源/漏区上形成金属插塞。可选的，所述第一开口包括第一部分和第二部分，第一部分位于相邻的栅极结构之间，且第一部分暴露出相邻的栅极结构之间的侧墙的表面和鳍部的表面，第二部分位于第一部分上方的介质层中，第二部分的宽度大于第一部分的宽度。可选的，所述侧墙的材料与介质层的材料不相同。可选的，所述介质层的材料为SiN、SiOCN、SiON或SiBCN。可选的，所述应力材料为硅锗或碳化硅。可选的，所述应力材料的形成工艺为选择性外延。可选的，所述应力材料为硅锗，进行选择性外延形成应力材料时原位掺杂有P型杂质。可选的，所述P型杂质为硼离子、铝离子、铟离子中的一种或几种。可选的，所述应力材料为碳化硅，进行选择性外延形成应力材料时原位掺杂有N型杂质。可选的，所述N型杂质为磷离子、砷离子、锑离子中的一种或几种。可选的，所述共享源/漏区的表面高于鳍部顶部表面，形成抬高共享源/漏区。可选的，所述在第一开口填充第一金属之前，还包括：在所述共享源/漏区表面形成金属硅化物。可选的，所述金属硅化物形成的过程为：在所述共享源/漏区表面、第一开口的侧壁表面形成第二金属层；对所述第二金属层进行退火，第二金属层中的金属与共享源/漏区中的硅反应形成金属硅化物；去除未反应的第二金属层。可选的，所述第二金属层为镍、钴或钛。可选的，所述第一金属为W、WN或TiN。可选的，所述第一金属的形成工艺为化学气相沉积、物理气相沉积或原子层沉积。本专利技术技术方案还提供了一种鳍式场效应晶体管，包括：半导体衬底，所述半导体衬底上具有凸起的鳍部，所述鳍部侧壁和顶部表面上具有若干分立的栅极结构，栅极结构的侧壁表面具有侧墙；覆盖所述鳍部、栅极结构、侧墙和半导体衬底的介质层，所述介质层的表面高于栅极结构的顶部表面，所述介质层中具有第一开口，所述第一开口包括第一部分和第二部分，第一部分位于相邻的栅极结构之间，且第一部分暴露出相邻的栅极结构之间的鳍部表面和侧墙的表面，第二部分位于第一部分上方的介质层中，第二部分的宽度大于第一部分的宽度；位于第一部分底部的所述暴露的鳍部中的凹槽；填充满凹槽的应力材料，应力材料构成鳍式场效应晶体管的共享源/漏区；填充满第一开口的第一金属，第一金属构成与共享源/漏区相接触的金属插塞。可选的，还包括：位于所述共享源/漏区与金属插塞之间的金属硅化物。本专利技术技术方案还提供了一种CMOS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分立的凸起的第一鳍部和第二鳍部，所述第一鳍部侧壁和顶部表面上具有若干分立的第一栅极结构，第一栅极结构的侧壁表面具有第一侧墙，所述第二鳍部侧壁和顶部表面上具有若干分立的第二栅极结构，第二栅极结构的侧壁表面具有第二侧墙；形成覆盖所述第一鳍部、第一栅极结构、第一侧墙、第二鳍部、第二栅极结构、第二侧墙和半导体衬底的介质层，所述介质层的表面高于第一栅极结构和第二栅极结构的顶部表面；刻蚀所述介质层，形成第二开口，所述第二开口暴露出相邻第一栅极结构之间的第一鳍部表面；刻蚀所述相邻第一栅极结构之间暴露的第一鳍部，在第一鳍部中形成第一凹槽；在第一凹槽中填充满第一应力材料，形成第一鳍式场效应晶体管的共享源/漏区；在第二开口内填充满第三金属，在第一鳍式场效应晶体管的共享源/漏区上形成第一金属插塞；刻蚀所述介质层，形成第三开口，所述第三开口暴露出相邻第二栅极结构之间的第二鳍部表面；刻蚀所述相邻第二栅极结构之间暴露的第二鳍部，在第二鳍部中形成第二凹槽；在第二凹槽中填充满第二应力材料，形成第二鳍式场效应晶体管的共享源/漏区；在第三开口内填充满第四金属，在第二鳍式场效应晶体管的共享源/漏区上形成第二金属插塞。可选的，第一鳍式场效应晶体管和第二鳍式场效应晶体管为不同类型的鳍式场效应晶体管，第一应力材料和第二应力材料的应力类型不同。与现有技术相比，本专利技术技术方案具有以下优点：本专利技术鳍式场效应晶体管的形成方法，在介质层上形成图形化的掩膜层，然后以图形化的掩膜层掩膜刻蚀介质层，在介质层中第一开口，接着以图形化的掩膜层为掩膜，沿第一开口刻蚀相邻栅极结构之间暴露的鳍部，形成凹槽，接着在凹槽中填充满应力材料形成共享源/漏区，在第一开口内填充满第一金属形成金属插塞。形成与金属插塞和共享源/漏区对应的第一开口和凹槽时，只需要形成一次图形化的掩膜，相比于现有的需要分别形成两次掩膜层，节省了工艺步骤，简化了制作工艺。所述第一开口包括第一部分和第二部分，第一部分位于相邻的栅极结构之间，且第一部分暴露出相邻的栅极结构本文档来自技高网...

【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凸起的鳍部，所述鳍部侧壁和顶部表面上具有若干分立的栅极结构，栅极结构的侧壁表面具有侧墙；形成覆盖所述鳍部、栅极结构、侧墙和半导体衬底的介质层，所述介质层的表面高于栅极结构的顶部表面；在所述介质层上形成图形化的掩膜层；以所述图形化的掩膜层为掩膜，刻蚀所述介质层，形成第一开口，所述第一开口暴露出相邻栅极结构之间的鳍部表面和侧墙表面；沿第一开口刻蚀所述相邻栅极结构之间暴露的鳍部，在鳍部中形成凹槽；在凹槽中填充满应力材料，形成鳍式场效应晶体管的共享源/漏区；在第一开口内填充满第一金属，在共享源/漏区上形成金属插塞。

【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凸起的鳍部，所述鳍部侧壁和顶部表面上具有若干分立的栅极结构，栅极结构的侧壁表面具有侧墙；形成覆盖所述鳍部、栅极结构、侧墙和半导体衬底的介质层，所述介质层的表面高于栅极结构的顶部表面；在所述介质层上形成图形化的掩膜层；以所述图形化的掩膜层为掩膜，刻蚀所述介质层，形成第一开口，所述第一开口暴露出相邻栅极结构之间的鳍部表面和侧墙表面；沿第一开口刻蚀所述相邻栅极结构之间暴露的鳍部，在鳍部中形成凹槽；在凹槽中填充满应力材料，形成鳍式场效应晶体管的共享源/漏区；在第一开口内填充满第一金属，在共享源/漏区上形成金属插塞。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，所述第一开口包括第一部分和第二部分，第一部分位于相邻的栅极结构之间，且第一部分暴露出相邻的栅极结构之间的侧墙的表面和鳍部的表面，第二部分位于第一部分上方的介质层中，第二部分的宽度大于第一部分的宽度。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，所述侧墙的材料与介质层的材料不相同。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，所述介质层的材料为SiN、SiOCN、SiON或SiBCN。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，所述应力材料为硅锗或碳化硅。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，所述应力材料的形成工艺为选择性外延。7.如权利要求6所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述应力材料为硅锗，进行选择性外延形成应力材料时原位掺杂有P型杂质。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P型杂质为硼离子、铝离子、铟离子中的一种或几种。9.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，所述应力材料为碳化硅，进行选择性外延形成应力材料时原位掺杂有N型杂质。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N型杂质为磷离子、砷离子、锑离子中的一种或几种。11.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，所述共享源/漏区的表面高于鳍部顶部表面，形成抬高共享源/漏区。12.如权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：三重野文健，
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