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，所述鳍式场效应晶体管的形成方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面形成有侧壁倾斜的伪鳍部，所述伪鳍部的顶部宽度小于底部宽度；在所述半导体衬底表面形成介质层，所述介质层的表面与伪鳍部的表面齐平；去除部分高度的伪鳍部，形成凹槽；在所述凹槽内沉积半导体材料形成外延层，所述外延层的表面与介质层的表面齐平。上述鳍式场效应晶体管的形成方法能够提高形成的鳍式场效应晶体管晶体管的性能。

【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
，特别涉及一种鳍式场效应晶体管的形成方法。
技术介绍
随着半导体工艺技术的不断发展，工艺节点逐渐减小，后栅（gate-last）工艺得到了广泛应用，以获得理想的阈值电压，改善器件性能。但是当器件的特征尺寸进一步下降时，即使采用后栅工艺，常规的MOS场效应管的结构也已经无法满足对器件性能的需求，鳍式场效应晶体管（FinFET）作为一种多栅器件得到了广泛的关注。鳍式场效应晶体管是一种常见的多栅器件，图1示出了现有技术的一种鳍式场效应晶体管的立体结构示意图。如图1所示，包括：半导体衬底10，所述半导体衬底10上形成有凸出的鳍部11，鳍部11一般是通过对半导体衬底10刻蚀后得到的；介质层12，覆盖所述半导体衬底10的表面以及鳍部11的侧壁的一部分；栅极结构13，横跨在所述鳍部11上，覆盖所述鳍部11的部分顶部和侧壁，栅极结构13包括栅介质层（图中未示出）和位于栅介质层上的栅电极（图中未示出）。对于鳍式场效应晶体管，鳍部11的顶部以及两侧的侧壁与栅极结构13相接触的部分都成为沟道区，即具有多个栅，有利于增大驱动电流，改善器件性能。现有技术形成的鳍式场效应晶体管的性能有待进一步的提高。
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晶体管的形成方法，提高鳍式场效应晶体管的性能。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：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面形成有侧壁倾斜的伪鳍部，所述伪鳍部的顶部宽度小于底部宽度；在所述半导体衬底表面形成介质层，所述介质层的表面与伪鳍部的表面齐平；去除部分高度的伪鳍部，形成凹槽；在所述凹槽内沉积半导体材料形成外延层，所述外延层的表面与介质层的表面齐平。可选的，所述伪鳍部的侧壁与半导体衬底表面所成的锐角角度为70°～95°。可选的，采用干法刻蚀工艺形成所述伪鳍部。可选的，所述凹槽的深度为伪鳍部总高度的1/2～3/5。可选的，所述伪鳍部的高度为60nm～200nm，所述凹槽的深度为30nm～120nm。可选的，所述伪鳍部的顶部宽度小于20nm可选的，形成所述凹槽之后，对所述凹槽下方的剩余部分伪鳍部进行离子注入。可选的，所述离子注入的掺杂离子为C，注入能量为1keV～10keV，剂量为5E13atom/cm2～5E15atom/cm2。可选的，形成所述凹槽之后，在所述凹槽底部的剩余部分伪鳍部表面形成碳掺杂的外延层。可选的，所述碳掺杂的外延层的形成工艺为原位掺杂工艺。可选的，所述外延层的材料为Si、SiGe、SiC、Ge或III-V族化合物。可选的，所述III-V族化合物为GaAs、GaN。可选的，所述外延层内掺杂有N型离子，所述N型离子至少包括P、As、Sb中的一种离子。可选的，所述N型离子的掺杂浓度小于2E18atom/cm3。可选的，对所述外延层进行掺杂的方法为原位掺杂工艺。可选的，所述外延层内掺杂有P型离子，所述P型离子至少包括B、Ga、In中的一种离子。可选的，所述P型离子的掺杂浓度小于2E18atom/cm3。可选的，对所述外延层进行掺杂的方法为原位掺杂工艺。可选的，所述介质层的形成方法包括：在所述半导体衬底表面形成介质材料层，所述介质材料层覆盖所述伪鳍部的表面；以所述伪鳍部的顶部表面为研磨停止层，对所述介质材料层进行平坦化，形成所述介质层，使所述介质层的表面与伪鳍部的顶部表面齐平。可选的，还包括：形成所述外延层之后，回刻蚀所述介质层，使所述介质层的表面低于外延层的顶部表面；在所述介质层表面形成位于部分外延层表面的横跨所述外延层的栅极结构；在所述栅极结构两侧的部分外延层内形成源/漏极。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术的技术方案，在半导体衬底表面形成侧壁倾斜的伪鳍部，以及与所述伪鳍部表面齐平的介质层；然后取出部分高度的伪鳍部，形成凹槽；在所述凹槽内沉积半导体材料形成外延层，所述外延层作为后续形成鳍式场效应晶体管的鳍部。由于所述伪鳍部的侧壁倾斜，伪鳍部的顶部宽度小于底部宽度，所以形成的所述凹槽也是上窄下宽，具有倾斜侧壁，同样后续在所述凹槽内形成的外延层也具有倾斜侧壁。所述倾斜侧壁有助于提高后续在外延层上形成栅极结构的质量，提高鳍式场效应晶体管的性能。并且，由于所述外延层顶部宽度较小，可以提高形成的鳍式场效应晶体管的集成度。进一步，本专利技术的技术方案中，采用选择性外延工艺在凹槽内形成外延层，可以根据待形成鳍式场效应晶体管的类型，采用不同的外延层材料。如果所述待形成鳍式场效应晶体管晶体管为P型鳍式场效应晶体管，所述外延层的材料可以是SiGe或Ge，所述外延层材料可以提高空穴的迁移率，从而提高P型鳍式场效应晶体管的性能；如果所述待形成鳍式场效应晶体管晶体管为N型鳍式场效应晶体管，所述外延层的材料可以是Si、SiC或III-V族化合物，所述III-V族化合物可以是GaAs或GaN，所述外延层材料可以提高电子的迁移率，从而提高N型鳍式场效应晶体管的性能。附图说明图1是本专利技术的现有技术的鳍式场效应晶体管的结构示意图；图2至图7是本专利技术的实施例的鳍式场效应晶体管的形成过程的结构示意图。具体实施方式如
技术介绍
中所述，现有技术形成的鳍式场效应晶体管的性能有待进一步的提高。研究发现，电子和空穴在半导体材料中的迁移率是不同的，异质材料可以提高载流子的迁移率。例如对于P型鳍式场效应晶体管，所述鳍部的材料采用Ge或SiGe，能够提高P型鳍式场效应晶体管中的空穴载流子的迁移率，从而提高P型鳍式场效应晶体管的性能；对于N型鳍式场效应晶体管，所述鳍部的材料可以是Si、GaAs或GaN，能够使得N型鳍式场效应晶体管具有较高的电子载流子迁移率，从而提高N型鳍式场效应晶体管的性能。进一步研究发现，现有技术一般通过在硅衬底上形成具有开口的介质层，然后再所述开口内外延生长上述半导体材料形成鳍部。但是由于现有光刻、刻蚀的工艺限制，所述开口的宽度的限制使得鳍部顶部宽度较大，不利于芯片集成度的提高。本专利技术的实施例，形成侧壁倾斜的鳍部之后，去除部分高度的鳍部，在所述剩余的鳍部顶部形成异质外延层，提高鳍式场效应晶体管的性能。并且所述异质外延层具有倾斜侧壁，有利于提高芯片集成度。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。请参考图2，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100表面形成有侧壁倾斜的伪鳍部200，所述伪鳍部200的顶部宽度小于所述伪鳍部200的底部宽度。所述半导体衬底100可以是硅或者绝缘体上硅（SOI），所述半导体衬底100也可以是锗、锗硅、砷化镓或者绝缘体上锗，本实施例中所述半导体衬底100的材料为硅。采用体硅衬底作为半导体衬底100可以降低形成鳍式场效应晶体管的成本，并且与现有的平面晶体管的制作工艺兼容。本实施例中，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述半导体衬底100，在所述半导体衬底100表面形成具有倾斜侧壁的伪鳍部。本实施例中，所述干法刻蚀工艺采用的刻蚀气体为HBr和Cl2的混合气体作为刻蚀气体，O2作为缓冲气体，其中HBr的流量为50sccm～1000sccm，Cl2的流量为50sccm～1000sccm，O2的流量为5sccm～20sccm，压强为5mTorr～50mT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，所述半导体衬底表面形成有侧壁倾斜的伪鳍部，所述伪鳍部的顶部宽度小于底部宽度； 在所述半导体衬底表面形成介质层，所述介质层的表面与伪鳍部的表面齐平； 去除部分高度的伪鳍部，形成凹槽； 在所述凹槽内沉积半导体材料形成外延层，所述外延层的表面与介质层的表面齐平。

【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，所述半导体衬底表面形成有侧壁倾斜的伪鳍部，所述伪鳍部的顶部宽度小于底部宽度；在所述半导体衬底表面形成介质层，所述介质层的表面与伪鳍部的表面齐平；去除部分高度的伪鳍部，形成凹槽；形成所述凹槽之后，对所述凹槽下方的剩余部分伪鳍部进行离子注入，所述离子注入的掺杂离子为C，注入能量为1keV～10keV，剂量为5E13atom/cm2～5E15atom/cm2；在所述凹槽内沉积半导体材料形成外延层，所述外延层的表面与介质层的表面齐平。2.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述伪鳍部的侧壁与半导体衬底表面所成的锐角角度为70°～95°。3.根据权利要求2所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，采用干法刻蚀工艺形成所述伪鳍部。4.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述凹槽的深度为伪鳍部总高度的1/2～3/5。5.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述伪鳍部的高度为60nm～200nm，所述凹槽的深度为30nm～120nm。6.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述伪鳍部的顶部宽度小于20nm。7.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，形成所述凹槽之后，在所述凹槽底部的剩余部分伪鳍部表面形成碳掺杂的外延层。8.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述碳掺杂的外延层的形成工艺为原位掺杂工艺。9.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述外延层的材料为Si、SiGe、SiC、G...

【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