鳍式场效应晶体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：提供绝缘体上半导体衬底，所述绝缘体上半导体衬底包括半导体层；对所述半导体层进行图形化处理，直至形成上表面齐平的鳍部结构；在所述鳍部结构上表面的中部形成掩膜层；以所述掩膜层为掩模，对所述鳍部结构进行第一次各向异性刻蚀，直至所述鳍部结构暴露在外的上表面被蚀刻为曲面；去除所述掩膜层。所述形成方法工艺简单，工艺成本低，并且所形成的鳍式场效应晶体管不存在自加热效应严重的问题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种，所述鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：提供绝缘体上半导体衬底，所述绝缘体上半导体衬底包括半导体层；对所述半导体层进行图形化处理，直至形成上表面齐平的鳍部结构；在所述鳍部结构上表面的中部形成掩膜层；以所述掩膜层为掩模，对所述鳍部结构进行第一次各向异性刻蚀，直至所述鳍部结构暴露在外的上表面被蚀刻为曲面；去除所述掩膜层。所述形成方法工艺简单，工艺成本低，并且所形成的鳍式场效应晶体管不存在自加热效应严重的问题。【专利说明】
本专利技术涉及半导体
，特别是涉及一种。
技术介绍
随着半导体器件特征尺寸进入纳米量级，鳍式场效应晶体管(FinFET)被引入以优化器件的电学特性。 但是现有鳍式场效应晶体管具有比较严重的自加热效应。鳍式场效应晶体管自加热效应会使得晶体管开态电流降低，同时使泄漏电流增大，使晶体管开关比减小，引起晶体管、电路乃至系统性能的退化，导致严重的可靠性问题。 请参考图1，现有鳍式场效应晶体管包括位于绝缘体上娃(SOI,未示出)中的源极11、漏极12、鳍部结构13和横跨鳍部结构13的栅极14，在鳍部结构13和栅极14之间还具有栅介电层(未示出)。现有鳍式场效应晶体管的鳍部结构13上表面131为平面，侧面132也为平面。一方面，由于鳍部结构13的上表面131为平面，导致作为主要散热面的上表面面积较小，而且鳍部结构13的宽度W较大，不利于鳍部结构13的散热；另一方面，由于鳍部结构13的上表面131与侧面132都为平面导致鳍部结构13存在垂直拐角Θ，而鳍部结构13存在垂直拐角Θ会导致形成在鳍部结构13内部的沟道区区域(未示出)也存在垂直拐角(未示出)，沟道区区域存在垂直拐角会导致沟道的寄生电阻较大，当电流通过沟道时，会产生较多热量，两个方面的原因都导致鳍式场效应晶体管自加热效应较为严重，进而导致鳍式场效应晶体管出现严重的可靠性问题。 为此，亟需一种，以避免鳍式场效应晶体管自加热效应严重的问题，从而使鳍式场效应晶体管避免因自加热效应严重而出现的可靠性问题。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种，以解决鳍式场效应晶体管自加热效应严重的问题，提高鳍式场效应晶体管的可靠性。 为解决上述问题，本专利技术提供一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括: 提供绝缘体上半导体衬底，所述绝缘体上半导体衬底包括半导体层； 对所述半导体层进行图形化处理，直至形成上表面齐平的鳍部结构； 在所述鳍部结构上表面的中部形成掩膜层； 以所述掩膜层为掩模，对所述鳍部结构进行第一次各向异性刻蚀，直至所述鳍部结构暴露在外的上表面被蚀刻为曲面； 去除所述掩膜层。 可选的，所述形成方法还包括:对所述鳍部结构的上表面进行第二次各向异性刻蚀，直至所述鳍部结构上部分被蚀刻为部分圆柱状。 可选的，所述第二次各向异性刻蚀采用的气体包括Ar、CHF3或CH2F2。 可选的，对所述半导体层进行图形化处理，直至形成上表面齐平的鳍部结构的步骤以及在所述鳍部结构的上表面的中部形成掩膜层的步骤包括: 在所述半导体层上形成掩膜结构，所述掩膜结构包括所述掩膜层和位于所述掩膜层侧面的侧墙； 以所述掩膜结构为掩模，刻蚀所述半导体层，直至形成上表面齐平的所述鳍部结构； 去除所述侧墙。 可选的，所述掩膜层的材料为无定形碳，所述侧墙的材料为聚合物。 可选的，所述第一次各向异性刻蚀在感应耦合等离子体刻蚀设备或者变压器耦合等离子体刻蚀设备中进行。 可选的，所述第一次各向异性刻蚀采用等离子体刻蚀工艺实现，所述等离子体刻蚀工艺采用含有卤族元素的气体，所述气体流量包括50sccm?lOOsccm，所述气体压强包括 ImTorr ?20mTorr。 可选的，所述掩膜层的宽度包括5nm?50nm,厚度包括5nm?200nm ;所述侧墙的宽度包括2nm?20nm。 可选的，去除所述侧墙时，采用等离子体刻蚀工艺，所述等离子体刻蚀工艺采用的气体包括H2和N2。 可选的，对所述半导体层进行图形化处理，直至形成上表面齐平的鳍部结构的步骤包括: 在所述半导体层上形成遮掩层； 以所述遮掩层为掩模，刻蚀所述半导体层，直至形成上表面齐平的所述鳍部结构； 去除所述遮掩层。 可选的，所述形成方法还包括: 在去除所述掩膜层后，在所述鳍部结构两端形成源极和漏极，并形成栅极横跨所述鳍部结构的中部。 为解决上述问题，本专利技术还提供了一种鳍式场效应晶体管，包括:源极、漏极、栅极以及鳍部结构，其中，所述鳍部结构的至少部分上表面为曲面。 可选的，所述鳍部结构的上部分为部分圆柱状。 与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点: 本专利技术所提供的鳍式场效应晶体管的形成方法通过先提供绝缘体上半导体衬底，所述绝缘体上半导体衬底包括半导体层；然后对所述半导体层进行图形化处理，直至形成上表面齐平的鳍部结构；再在所述鳍部结构上表面的中部形成掩膜层；之后以所述掩膜层为掩模，对所述鳍部结构进行第一次各向异性刻蚀，直至所述鳍部结构暴露在外的上表面被蚀刻为曲面。本专利技术所提供的鳍式场效应晶体管的形成方法利用掩膜层为掩模，对所述鳍部结构进行第一次各向异性刻蚀，一方面使得鳍部结构暴露在外的上表面被蚀刻为曲面，从而使鳍部结构的部分宽度减小，且上表面面积增大，从而有助于鳍部结构的散热；另一方面消除了鳍部结构上表面与侧面之间的直角拐角，因此也就消除了形成在鳍部结构内部的沟道区区域所存在的直角拐角，减弱了沟道区区域的寄生电阻，从而减少了沟道区区域通过电流时产生的热量；两个方面的效果结合起来，解决了鳍式场效应晶体管自加热效应严重的问题，从而提高了鳍式场效应晶体管的可靠性，并且所述形成方法工艺简单，工艺成本低。 进一步，所述鳍部结构暴露在外的上表面被蚀刻为曲面之后，对所述鳍部结构的上表面进行第二次各向异性刻蚀，直至所述鳍部结构的上部分被蚀刻为部分圆柱状，此时所述鳍部结构的上表面面积更大，所述鳍部结构的上部分宽度更小，进一步减小鳍式场效应晶体管自加热效应，进一步提高鳍式场效应晶体管的可靠性。 本专利技术所提供的鳍式场效应晶体管，包括位于绝缘体上半导体的源极、漏极、栅极以及鳍部，其中，所述鳍部的至少部分上表面为曲面。一方面由于鳍部结构的至少部分上表面为曲面，因此至少部分鳍部结构的宽度变小且上表面面积增大，而至少部分鳍部结构的宽度变小和上表面面积增大均有助于鳍部结构的散热；另一方面，由于至少部分上表面为曲面，消除了上表面与侧面之间的直角拐角，因此也就消除了沟道区区域的垂直拐角，从而减小了沟道区区域的寄生电阻，减少了沟道区区域因通过电流而产生的热量；两个方面的效果结合起来，解决了鳍式场效应晶体管自加热效应严重的问题，提高鳍式场效应晶体管的可靠性。 【专利附图】【附图说明】 图1为现有轄式场效应晶体管不意图； 图2至图8为本专利技术鳍式场效应晶体管的形成方法实施例一示意图； 图9至图12为本专利技术鳍式场效应晶体管的形成方法实施例二示意图； 图13为本专利技术鳍式场效应晶体管实施例的结构示意图。 【具体实施方式】 正如
技术介绍
所述，现有鳍式场效应晶体管由于鳍部结构的上表面为平面，并且上表面与侧面之间存在垂直拐角，一方面导致鳍式场效应晶体管的鳍部本文档来自技高网...

【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：提供绝缘体上半导体衬底，所述绝缘体上半导体衬底包括半导体层；对所述半导体层进行图形化处理，直至形成上表面齐平的鳍部结构；在所述鳍部结构上表面的中部形成掩膜层；以所述掩膜层为掩模，对所述鳍部结构进行第一次各向异性刻蚀，直至所述鳍部结构暴露在外的上表面被蚀刻为曲面；去除所述掩膜层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张海洋，张城龙，
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