鳍式场效应晶体管及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种鳍式场效应晶体管及其制造方法，包括：提供衬底；在衬底上形成鳍；在衬底上依次形成隔离层和阻挡层；形成位于鳍侧壁上的侧墙；在隔离层中形成多个露出鳍的凹槽；在凹槽中填充半导体材料，并对半导体材料进行掺杂以形成源区或漏区；在源区或漏区之间的鳍上形成栅极。所述晶体管包括：衬底；位于所述衬底上的鳍；覆盖于所述鳍侧壁和顶部的隔离层；位于所述鳍侧壁上的侧墙；横跨至少一个所述鳍的栅极；形成于栅极两侧的鳍顶部隔离层中的漏区。本发明专利技术通过增加阻挡层形成隔离层侧壁，鳍、隔离层顶部与隔离侧墙构成的凹槽底面比较平坦，有利于源区或漏区材料生长的速度与质量，进而有利于提升形成的鳍式场效应晶体管的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体领域，具体涉及一种鳍式场效应晶体管及其制造方法。
技术介绍
传统金属氧化物半导体场效应晶体管(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor，MOSFET)中的栅极为平面结构，随着晶体管尺寸不断减小，短沟道效应变得明显，亚阈值电流以及栅泄露电流的增加影响了MOSFET的整体性能，这也限制了传统MOSFET尺寸的进一步减小。相比之下，多面栅MOSFET具有较好的栅控能力，并能够较好的抑制短沟道效应。在此之中，鳍式场效应晶体管(FinFieldEffectTransistor，FinFET)是一种常见的多面栅结构的晶体管。鳍式场效应晶体管为立体结构，包括衬底，所述衬底上形成有一个或多个凸出的鳍，鳍之间设置有绝缘隔离部件；栅极横跨于鳍上且覆盖所述鳍的顶部和侧壁。由于这种立体结构与传统平面结构的晶体管具有较大区别，部分工艺如果操作不当可能对形成器件的电学性能造成很大影响。现有技术中，会在形成的鳍中刻蚀形成凹槽，然后在凹槽中填充半导体材料以形成源区或漏区。如果刻蚀形成的凹槽形貌不佳，容易影响后续形成源区或漏区的质量，进而影响整个鳍式场效应晶体管的性能。因此，如何优化鳍的刻蚀工艺，提升鳍式场效应晶体管的性能是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
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制造方法，以提升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制造方法，包括：提供衬底；在所述衬底上形成鳍；在所述鳍以及鳍之间的衬底上依次形成隔离层和阻挡层；对所述阻挡层进行第一刻蚀，形成位于鳍侧壁上的侧墙；对位于鳍顶部的隔离层进行第二刻蚀，在隔离层中形成多个露出鳍的凹槽；在所述凹槽中填充半导体材料，并对所述半导体材料进行掺杂以形成源区或漏区；在源区或漏区之间的鳍上形成栅极，所述栅极横跨至少一个所述鳍且所述栅极覆盖所述鳍的侧壁与顶部。可选的，对隔离层进行第二刻蚀的步骤中：阻挡层的刻蚀速率小于隔离层的刻蚀速率。可选的，所述隔离层的材料为氮化硅，所述阻挡层的材料为碳氮化硅。可选的，在所述鳍以及鳍之间的衬底上依次形成隔离层和阻挡层的步骤包括：在形成氮化硅材料的隔离层过程中，对氮化硅进行原位的碳掺杂，形成碳氮化硅材料的阻挡层。可选的，所述对氮化硅进行原位碳掺杂的步骤中，所述碳掺杂的浓度在1×1018到5×1020原子每立方厘米的范围内。可选的，所述阻挡层的厚度在到的范围内。可选的，所述隔离层的厚度在到的范围内。可选的，所述形成阻挡层的步骤包括：采用化学气相沉积、原子层沉积或者炉管的方式形成所述阻挡层。可选的，对位于鳍顶部的隔离层进行第二刻蚀，在隔离层中形成多个露出鳍的凹槽的步骤中，所述隔离层刻蚀速率是所述阻挡层刻蚀速率的3倍。可选的，对所述阻挡层进行第一刻蚀，形成侧墙的步骤包括：采用干法刻蚀对所述阻挡层进行刻蚀以形成侧墙。可选的，对位于鳍顶部的隔离层进行第二刻蚀，在隔离层中形成多个露出鳍的凹槽的步骤包括：采用湿法刻蚀对所述隔离层进行刻蚀，以形成凹槽。可选的，采用磷酸对所述隔离层进行第二刻蚀，以形成凹槽。可选的，所述采用磷酸对所述隔离层进行第二刻蚀，以形成凹槽的步骤，所述磷酸的质量百分比浓度为85％；所述磷酸的温度在80℃～165℃。可选的，形成源区或漏区的步骤包括：采用外延生长的方式在所述凹槽中填充半导体材料，并在外延生长过程中进行原位掺杂以形成源区或漏区。本专利技术还提供了一种鳍式场效应晶体管，包括：衬底；位于所述衬底上的多个鳍；覆盖于所述鳍侧壁和顶部的隔离层；位于所述鳍侧壁上的隔离层表面的侧墙；横跨至少一个所述鳍的栅极，且所述栅极覆盖所述鳍的侧壁和顶部；形成于栅极两侧的鳍顶部隔离层中凹槽，填充于所述凹槽中的半导体材料，所述半导体材料具有掺杂离子，用作源区或漏区。可选的，所述隔离层的材料为氮化硅，所述侧墙的材料为碳氮化硅。可选的，所述隔离层的厚度在到的范围内。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术通过设置在隔离层之外的阻挡层，形成位于鳍侧壁上的侧墙。所述阻挡层形成的侧墙能够在形成源区或者漏区的湿法刻蚀中保护鳍侧壁上的隔离层，是湿法刻蚀形成的，由鳍、隔离层顶部以及侧墙构成的源区或者漏区的凹槽底部比较平坦，有利于在所述凹槽中形成源区或者漏区的速率以及质量，进而有利于提升所形成的鳍式场效应晶体管的性能。附图说明图1是现有技术中鳍式场效应晶体管的结构示意图。图2至图6C是本专利技术鳍式场效应晶体管制造方法一实施例中各个步骤的结构示意图。具体实施方式由于现有技术形成鳍式场效应晶体管的工艺和传统平面晶体管有较大区别，因此很容易造成鳍式场效应晶体管的性能受到影响。结合现有技术鳍式场效应晶体管的形成过程分析鳍式场效应晶体管性能不佳的原因。参考图1，提供半导体衬底10，所述半导体衬底10上形成有若干凸起的鳍11；然后在相邻鳍11之间的半导体衬底10上形成隔离结构12，所述隔离结构12的顶部表面低于所述鳍11的顶部表面；在鳍侧壁形成侧墙13；刻蚀鳍11，在鳍11中形成开口14。但是由于在刻蚀鳍11的时候，鳍11的侧壁已经形成有侧墙13，在刻蚀的过程中，与鳍11远离侧墙13的部分相比，鳍11靠近侧墙13的部分刻蚀的速度更慢。以干法刻蚀为例，因为靠近侧墙13的鳍11容易被侧墙13遮挡，所以刻蚀离子更容易打到位于鳍11中间的位置，而难以打到靠近侧墙13的位置，进而使鳍11靠近侧墙13的部分的刻蚀速率相对中间位置较慢。这样在刻蚀形成凹槽14之后，所述凹槽14呈现所述U形或V形结构。这种形状的凹槽14不利于后续形成源区或漏区，例如不利于源区或漏区材料的生长，从而影响形成的源区或漏区的质量，进而影响了器件的性能。为了解决所述技术问题，本专利技术提供一种鳍式场效应晶体管的制造方法，包括如下步骤：提供衬底；在所述衬底上形成鳍；在所述鳍以及鳍之间的衬底上依次形成隔离层和阻挡层；对所述阻挡层进行第一刻蚀，形成位于鳍侧壁上的侧墙；对位于鳍顶部的隔离层进行第二刻蚀，在隔离层中形成多个露出鳍的凹槽；在所述凹槽中填充半导体材料，并对所述半导体材料进行掺杂以形成源区或漏区；在源区或漏区之间的鳍上形成栅极，所述栅极横跨至少一个所述鳍且所述栅极覆盖所述鳍的侧壁与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种鳍式场效应晶体管的制造方法，其特征在于，包括：提供衬底；在所述衬底上形成鳍；在所述鳍以及鳍之间的衬底上依次形成隔离层和阻挡层；对所述阻挡层进行第一刻蚀，形成位于鳍侧壁上的侧墙；对位于鳍顶部的隔离层进行第二刻蚀，在隔离层中形成多个露出鳍的凹槽；在所述凹槽中填充半导体材料，并对所述半导体材料进行掺杂以形成源区或漏区；在源区或漏区之间的鳍上形成栅极，所述栅极横跨至少一个所述鳍且所述栅极覆盖所述鳍的侧壁与顶部。

【技术特征摘要】
1.一种鳍式场效应晶体管的制造方法，其特征在于，包括：
提供衬底；
在所述衬底上形成鳍；
在所述鳍以及鳍之间的衬底上依次形成隔离层和阻挡层；
对所述阻挡层进行第一刻蚀，形成位于鳍侧壁上的侧墙；
对位于鳍顶部的隔离层进行第二刻蚀，在隔离层中形成多个露出鳍的凹槽；
在所述凹槽中填充半导体材料，并对所述半导体材料进行掺杂以形成源区
或漏区；
在源区或漏区之间的鳍上形成栅极，所述栅极横跨至少一个所述鳍且所述
栅极覆盖所述鳍的侧壁与顶部。
2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，对隔离层进行第二刻蚀的步
骤中：阻挡层的刻蚀速率小于隔离层的刻蚀速率。
3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述隔离层的材料为氮化硅，
所述阻挡层的材料为碳氮化硅。
4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在所述鳍以及鳍之间的衬底
上依次形成隔离层和阻挡层的步骤包括：在形成氮化硅材料的隔离层过程
中，对氮化硅进行原位的碳掺杂，形成碳氮化硅材料的阻挡层。
5.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述对氮化硅进行原位碳掺
杂的步骤中，所述碳掺杂的浓度在1×1018到5×1020原子每立方厘米的范围
内。
6.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述阻挡层的厚度在到
的范围内。
7.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述隔离层的厚度在到
的范围内。
8.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述形成阻挡层的步骤包括：
采用化学气相沉积、原子层沉积或者炉管的方式形成所述阻挡层。
9.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，对位于鳍顶部的隔离层进行
第二刻蚀，在隔离层中形...

【专利技术属性】
技术研发人员：林静，
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