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；在所述半导体衬底上形成鳍部；在所述半导体衬底表面形成第一介质层，所述第一介质层的表面低于鳍部的顶部表面；在所述第一介质层上形成横跨所述鳍部的伪栅结构；对所述伪栅结构两侧的鳍部表面进行氧化处理，在所述伪栅结构两侧的鳍部表面形成氧化层；去除所述氧化层，使所述伪栅结构两侧的鳍部的高度和宽度缩小，形成第一部分鳍部；在所述第一部分鳍部表面形成应力层。上述方法可以提高鳍式场效应晶体管的载流子迁移率，并且减小制程难度。

【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
，特别涉及鳍式场效应晶体管及其形成方法。
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。所述鳍式场效应晶体管沟道区的载流子迁移率有待进一步的提高。
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及其形成方法，提高所述鳍式场效应晶体管沟道区的载流子迁移率。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；在所述半导体衬底上形成鳍部；在所述半导体衬底表面形成第一介质层，所述第一介质层的表面低于鳍部的顶部表面；在所述第一介质层上形成横跨所述鳍部的伪栅结构；对所述伪栅结构两侧的鳍部表面进行氧化处理，在所述伪栅结构两侧的鳍部表面形成氧化层；去除所述氧化层，使所述伪栅结构两侧的鳍部的高度和宽度缩小，形成第一部分鳍部；在所述第一部分鳍部表面形成应力层。可选的，对所述伪栅结构两侧的鳍部表面进行氧化处理的方法包括：湿法氧化、臭氧气体氧化或氧氛围下的退火。可选的，被氧化的鳍部的厚度为所述鳍部宽度的5%～85%。。可选的，去除所述氧化层的方法为各向同性刻蚀工艺。可选的，去除所述氧化层的方法为干法刻蚀工艺。可选的，待形成晶体管为N型鳍式场效应晶体管，则所述应力层的材料为碳化硅。可选的，待形成晶体管为P型鳍式场效应晶体管，则所述应力层的材料为锗化硅。可选的，采用选择性外延工艺形成所述应力层。可选的，还包括：在对所述伪栅结构两侧的鳍部表面进行氧化处理之前，对所述伪栅结构两侧的鳍部进行轻掺杂离子注入。可选的，还包括：在在对所述伪栅结构两侧的鳍部表面进行氧化处理之前，对所述第一部分鳍部进行晕环离子注入，所述晕环离子注入的离子与轻掺杂离子注入的掺杂离子的电性相反。可选的，还包括：在去除所述氧化层之后，对所述第一部分鳍部进行轻掺杂离子注入。可选的，还包括：在去除所述氧化层之后，对所述第一部分鳍部进行晕环离子注入。可选的，所述第一介质层的材料为氧化硅。可选的，所述伪栅结构包括伪栅介质层和位于所述伪栅介质层表面的伪栅极。可选的，还包括：在形成所述应力层之后，对所述伪栅结构两侧的应力层和第一部分鳍部进行重掺杂离子注入，形成源极和漏极。可选的，还包括：在形成所述源极和漏极之后，在所述第一介质层表面形成第二介质层，所述第二介质层的表面与伪栅结构的表面齐平；去除所述伪栅结构，形成凹槽；在所述凹槽内形成栅极结构，所述栅极结构的表面与第二介质层的表面齐平。为解决上述问题，本专利技术的技术方案还提供一种采用上述方法形成的鳍式场效应晶体管，包括：半导体衬底；位于所述半导体衬底上的鳍部，所述鳍部包括位于两端的第一部分鳍部和所述第一部分鳍部之间的第二部分鳍部，所述第一部分鳍部的高度小于所述第二部分鳍部的高度，所述第一部分鳍部的宽度小于所述第二鳍部的宽度；位于所述半导体衬底表面的第一介质层，所述第一介质层的表面低于鳍部的顶部表面；位于所述第一介质层表面并覆盖所述第二部分鳍部的栅极结构；位于第一部分鳍部表面的应力层；位于所述第一介质层表面的第二介质层，所述第二介质层的表面与栅极结构的表面齐平。可选的，所述应力层的材料为锗化硅或碳化硅。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，在所述鳍部上形成伪栅结构之后，对所述伪栅结构两侧的鳍部表面进行氧化处理形成氧化层；然后去除所述氧化层，使所述伪栅结构两侧的鳍部的高度和宽度缩小，形成位于伪栅结构两侧的第一部分鳍部，以及被所述伪栅结构覆盖的第二部分鳍部；再在所述第一部分鳍部表面形成应力层。由于所述第一部分鳍部的长度和宽度小于所述第二部分鳍部，在去除所述氧化层之后会暴露出第二部分鳍部的部分表面，所以，部分应力层与第二部分鳍部直接接触，可以直接对所述第二部分鳍部施加应力作用；并且，由于所述第一部分鳍部的宽度和高度均缩小，在第一部分鳍部表面形成的应力层与第二部分鳍部之间的距离缩短，从而使得所述应力层通过第一部分鳍部传递到第二部分鳍部的应力增加，使所述第二部分鳍部受到的应力作用增强，可以进一步提高形成的鳍式场效应晶体管的沟道区域内载流子的迁移率，从而提高鳍式场效应晶体管的性能。进一步的，对所述伪栅结构两侧的鳍部表面进行氧化之后再去除氧化层使所述伪栅结构两侧鳍部宽度和高度的缩小，对所述伪栅结构两侧的鳍部表面进行氧化之后，可以消除刻蚀形成所述鳍部的过程中，在鳍部表面造成的损伤，所以，在去除所述氧化层之后，所述第一部分鳍部的表面与未处理之前的鳍部表面相比更加平整，使得在所述第一部分鳍部表面形成的应力层与所述第一部分鳍部的表面之间的界面质量提高，降低所述应力层与第一部分鳍部之间的接触电阻，从而降低后续在所述应力层和第一部分鳍部内形成的源极和漏极的电阻，提高鳍式场效应晶体管的性能。进一步，本专利技术的技术方案中，采用干法刻蚀工艺去除所述氧化层，与湿法刻蚀工艺相比，所述干法刻蚀工艺的刻蚀速率可控，并且可以避免对第一介质层造成较大的损失而导致所述第一介质层作为隔离结构的隔离效果变差。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11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，现有技术的鳍式场效应晶体管的沟道区的载流子迁移率有待进一步提高，以提高所述鳍式场效应晶体管的性能。提高晶体管的沟道区的载流子迁移率可以通过对所述沟道区域施加应力实现，例如，对NMOS晶体管的沟道区域施加张应力，可以提高所述NMOS晶体管的沟道区域内的电子的迁移率；对PMOS晶体管的沟道区域施加压应力，可以提高PMOS晶体管的沟道区域内的空穴的迁移率。可以通过形成具有应力的源极和漏极对晶体管的沟道区域施加应力作用。对于鳍式场效应晶体管，可以刻蚀去除所述栅极结构两侧的鳍部之后，再外延形成应力材料作为源极和漏极，这样需要耗费较多的工艺时间和成本；还可以直接在所述栅极结构两侧的鳍部表面外延形成应力层作为源极和漏极对沟道区域施加应力，但是由于所述栅极结构两侧的鳍部不具有应力，使得所述应力层距离栅极结构下方的沟道区域距离较大，应力效果较差。本专利技术的实施例中，在伪栅结构两端的鳍部表面进行氧化形成氧化层之后，去除所述氧化层，使所述伪栅结构两端的鳍部的宽度和高度均下降，然后再在所述鳍部表本文档来自技高网...

【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；在所述半导体衬底上形成鳍部；在所述半导体衬底表面形成第一介质层，所述第一介质层的表面低于鳍部的顶部表面；在所述第一介质层上形成横跨所述鳍部的伪栅结构；对所述伪栅结构两侧的鳍部表面进行氧化处理，在所述伪栅结构两侧的鳍部表面形成氧化层；去除所述氧化层，使所述伪栅结构两侧的鳍部的高度和宽度缩小，形成第一部分鳍部；在所述第一部分鳍部表面形成应力层。

【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；在所述半导体衬底上形成鳍部；在所述半导体衬底表面形成第一介质层，所述第一介质层的表面低于鳍部的顶部表面；在所述第一介质层上形成横跨所述鳍部的伪栅结构；对所述伪栅结构两侧的鳍部表面进行氧化处理，在所述伪栅结构两侧的鳍部表面形成氧化层；去除所述氧化层，使所述伪栅结构两侧的鳍部的高度和宽度缩小，形成第一部分鳍部；在所述第一部分鳍部表面形成应力层。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，对所述伪栅结构两侧的鳍部表面进行氧化处理的方法包括：湿法氧化、臭氧气体氧化或氧氛围下的退火。3.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，被氧化的鳍部的厚度为所述鳍部宽度的5％～85％。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，去除所述氧化层的方法为各向同性刻蚀工艺。5.根据权利要求4所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，去除所述氧化层的方法为干法刻蚀工艺。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，待形成晶体管为N型鳍式场效应晶体管，则所述应力层的材料为碳化硅。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，待形成晶体管为P型鳍式场效应晶体管，则所述应力层的材料为锗化硅。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，采用选择性外延工艺形成所述应力层。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，还包括：在对所述伪栅结构两侧的鳍部表面进行氧化处理之前，对所述伪栅结构两侧的鳍部进行轻掺杂离子注入。10.根据权利要求1或9所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，还包括：在在对所述伪栅结构两侧的鳍部表面进行氧化处理之前，对所述第一部分鳍部进行晕环离子注入，所述晕环离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢欣云，
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