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，包括：提供基底，所述基底上形成有凸出于所述基底表面的鳍部，所述鳍部包括鳍部的第一区域、鳍部的第二区域以及位于所述第一区域与第二区域之间的鳍部的第三区域，所述第三区域上形成有栅极结构；采用化学顺流刻蚀工艺刻蚀所述第一区域与第二区域，使所述第一区域和所述第二区域的顶表面低于所述第三区域的顶表面；分别在所述第一区域与第二区域内形成源区和漏区。所述形成方法通过化学顺流刻蚀工艺刻蚀所述第一区域与第二区域，避免造成刻蚀损伤；所述形成方法还可通过化学顺流刻蚀工艺去除等离子体刻蚀工艺中形成的损伤层，提高鳍式场效应晶体管的性能及可靠性。

Method of forming fin field effect transistors

Method includes forming a fin field effect transistor: providing a substrate, a protruding from the surface of the base of the fin formed on the substrate, wherein the fin includes a fin of the first region and a second region fin and located between the first region and the second region of the fin third area a gate structure is formed, the third region; the chemical etched downstream of the first region and the second region, the top surface of the first region and the second region below the top surface of the third region respectively; the source and drain regions formed in the first region and the second region. The method of forming by chemical etching process downstream by etching the first area and the second area, to avoid the etching damage; the forming method can also remove the damaged layer formed in the plasma etching process by chemical etching process downstream, improve the fin field effect transistor performance and reliability.

【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制造
，尤其涉及一种鳍式场效应晶体管的形成方法。
技术介绍
在半导体芯片的制造过程中，无论是前端工艺还是后端工艺，例如离子注入、干法刻蚀、化学气相沉积、以及去光刻胶中，都会采用等离子体进行处理，进而在衬底或半导体结构表面或内部引入等离子体电荷，而等离子体电荷在衬底或半导体结构表面或内部积聚到一定量时，会发生放电现象而产生等离子体电流，所述等离子体电流会击穿形成于衬底表面或内部的半导体器件，如MOS晶体管中的栅氧化层，即引起等离子体诱导损伤(Plasma-induceddamage，PID)。随着CMOS器件尺寸的缩减以及等离子体加工需求量的增加，等离子体诱导损伤已经成为半导体制造工艺中，影响器件稳定性及可靠性的一个重要因素。在场效应晶体管的形成工艺中，对于涉及硅材料的刻蚀环节，等离子体刻蚀工艺通常会对硅造成等离子体诱导损伤，导致其接触电阻增加，同时影响阈值电压。现有技术中有采用硅化物材料代替硅的方法，可以改善接触电阻的问题，但仍然无法避免等离子体刻蚀工艺对硅造成的损伤，即使对于硅化物材料，等离子体刻蚀工艺的损伤深度仍然可以达到十纳米。因此需要一种避免半导体结构受到等离子体诱导损伤的刻蚀方法。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供一种鳍式场效应晶体管的形成方法，以避免等离子体刻蚀工艺对鳍部造成的等离子体诱导损伤，提高鳍式场效应晶体管的性能及可靠性。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：提供基底，所述基底上形成有凸出于所述基底表面的鳍部，所述鳍部包括鳍部的第一区域、鳍部的第二区域以及位于所述第一区域与第二区域之间的鳍部的第三区域，所述第三区域上形成有栅极结构；采用化学顺流刻蚀工艺刻蚀所述第一区域与第二区域，使所述第一区域和所述第二区域的顶表面低于所述第三区域的顶表面；分别在所述第一区域与第二区域内形成源区和漏区。可选地，所述化学顺流刻蚀工艺刻蚀所述第一区域与第二区域的厚度范围为150nm至250nm。可选地，所述化学顺流刻蚀工艺采用能量小于3eV的离子作为刻蚀剂。可选地，所述化学顺流刻蚀工艺的刻蚀气体的流量范围为50标准毫升/分钟至500标准毫升/分钟；刻蚀离子包括NF3+或CF4+；压强范围为10帕至150帕；刻蚀功率范围为200瓦至1000瓦；刻蚀温度范围为40摄氏度至80摄氏度。可选地，还包括：在所述化学顺流刻蚀工艺之前，采用等离子体刻蚀工艺对所述第一区域和第二区域进行刻蚀，使所述第一区域和第二区域的顶表面低于所述第三区域的顶表面；在所述化学顺流刻蚀工艺之后，在所述第一区域与第二区域表面形成外延层。可选地，所述等离子体刻蚀工艺刻蚀所述第一区域和第二区域的厚度范围为150nm至250nm。可选地，所述等离子体刻蚀工艺的刻蚀气体包括氩气，氩气的流量范围为5标准亳升/分钟至20标准毫升/分钟；加在工艺腔里的射频线圈上的射频功率范围为500瓦至2000瓦；轰击时间范围为1秒至10秒。可选地，在所述等离子体刻蚀工艺之后，所述化学顺流刻蚀工艺之前，所述第一区域和第二区域内形成有损伤层。可选地，所述损伤层的厚度范围为5nm至20nm。可选地，所述化学顺流刻蚀工艺刻蚀所述第一区域与第二区域的厚度与所述损伤层的厚度相同。可选地，所述化学顺流刻蚀工艺的刻蚀气体的流量范围为30标准毫升/分钟至200标准毫升/分钟；刻蚀离子包括NF3+或CF4+；压强范围为10帕至120帕；刻蚀功率范围为100瓦至800瓦；刻蚀温度范围为20摄氏度至80摄氏度。可选地，所述外延层的材料与所述第一区域与第二区域的材料相同。可选地，所述外延层的材料包括硅或硅的化合物。可选地，形成所述外延层的厚度与所述化学顺流刻蚀工艺刻蚀所述第一区域与第二区域的厚度相同。可选地，其特征在于，形成所述外延层的厚度范围为5nm至20nm。可选地，在所述第一区域与第二区域内形成源区和漏区的方法包括：分别在所述第一区域与第二区域内形成沟槽；采用外延工艺在所述沟槽内形成应力层；在所述应力层内掺杂离子以形成源区和漏区。可选地，所述应力层的材料包括硅锗、或者碳化硅。与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下有益效果：本专利技术实施例的形成方法，采用化学顺流刻蚀工艺，刻蚀所述第一区域与第二区域，由于所述化学顺流刻蚀工艺能够过滤等离子体中的高能离子，仅保留低能离子用于刻蚀，一方面减小了刻蚀离子的能量，另一方面减少了刻蚀离子的数量，从而避免对所述第一区域与第二区域造成刻蚀损伤；所述形成方法还可以在所述化学顺流刻蚀工艺之前，先采用等离子体刻蚀工艺对所述第一区域和第二区域进行刻蚀，再采用化学顺流刻蚀工艺去除所述等离子体刻蚀工艺造成的损伤层，然后在所述第一区域和第二区域上形成外延层，以达到形成应力层的高度，从而有效去除了等离子体刻蚀工艺中形成于所述第一区域和第二区域的损伤层，提高了鳍式场效应晶体管的性能及可靠性。附图说明图1至图7是本专利技术一实施例的鳍式场效应晶体管的形成方法的中间步骤的剖面结构示意图；图8至图14是本专利技术另一实施例的鳍式场效应晶体管的形成方法的中间步骤的剖面结构示意图。具体实施方式如
技术介绍
所述，等离子体诱导损伤已经成为半导体制造工艺中影响器件的稳定性及可靠性的一个严重因素。在鳍式场效应晶体管的形成过程中，在形成栅极结构之后，通常需要对位于栅极结构两侧的鳍部进行回刻，以形成源/漏区。在对所述鳍部进行回刻的过程中，现有技术中常用的等离子体刻蚀工艺通常会对鳍部造成等离子体诱导损伤，形成具有一定穿透深度的损伤层。随着鳍式场效应晶体管尺寸的缩减，位于栅极结构两侧的侧墙的厚度减薄，所述侧墙也不足以对栅极结构两侧的鳍部进行保护，使其免于刻蚀工艺的损伤。而损伤层的存在会导致接触电阻的增加，同时影响形成的鳍式场效应管的阈值电压。因此需要一种在鳍部的回刻工艺中，避免鳍部受到等离子体诱导损伤的方法。为解决上述问题，本专利技术实施例提供一种鳍式场效应晶体管的形成方法，下面结合附图加以详细的说明。图1至图8是本专利技术一实施例的鳍式场效应晶体管的形成方法的中间步骤的结构示意图。参考图1，结合参考图2，图2是图1沿AA’方向的剖面结构示意图。提供基底100，所述基底100表面形成有凸出于所述基底100表面的鳍部101，所述鳍部101包括鳍部101的第一区域101a、鳍部101的第二区域101b以及位于所述第一区域101a与第二区域101b之间的鳍部101的第三区域101c，所述第三区域101c上形成有栅极结构110。所述鳍部101的初始高度为H0。在一些实施例中，所述鳍部101的初始高度H0的范围为800埃至1200埃。所述基底100可以为硅衬底、硅锗衬底、碳化硅衬底、绝缘体上硅衬底、绝缘体上锗衬底、玻璃衬底或III-V族化合物衬底，例如氮化镓衬底或砷化镓衬底等。在一个实施例中，所述基底100的材料为单晶硅，所述鳍部101通过刻蚀所述基底100而形成，所述基底100和鳍部101材料均为单晶硅。在其它实施例中，所述基底100包括衬底以及形成于衬底表面的半导体层，所述鳍部101通过刻蚀所述半导体层而形成。所述衬底可以为硅衬底、硅锗衬底、碳化硅衬底、绝缘体上硅衬底、绝缘体上锗衬底、玻璃衬底或II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：提供基底，所述基底上形成有凸出于所述基底表面的鳍部，所述鳍部包括鳍部的第一区域、鳍部的第二区域以及位于所述第一区域与第二区域之间的鳍部的第三区域，所述第三区域上形成有栅极结构；采用化学顺流刻蚀工艺刻蚀所述第一区域与第二区域，使所述第一区域和所述第二区域的顶表面低于所述第三区域的顶表面；分别在所述第一区域与第二区域内形成源区和漏区。

【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：提供基底，所述基底上形成有凸出于所述基底表面的鳍部，所述鳍部包括鳍部的第一区域、鳍部的第二区域以及位于所述第一区域与第二区域之间的鳍部的第三区域，所述第三区域上形成有栅极结构；采用化学顺流刻蚀工艺刻蚀所述第一区域与第二区域，使所述第一区域和所述第二区域的顶表面低于所述第三区域的顶表面；分别在所述第一区域与第二区域内形成源区和漏区。2.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述化学顺流刻蚀工艺刻蚀所述第一区域与第二区域的厚度范围为150nm至250nm。3.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述化学顺流刻蚀工艺采用能量小于3eV的离子作为刻蚀剂。4.如权利要求2所述的形成方法，其特征在于，所述化学顺流刻蚀工艺的刻蚀气体的流量范围为50标准毫升/分钟至500标准毫升/分钟；刻蚀离子包括NF3+或CF4+；压强范围为10帕至150帕；刻蚀功率范围为200瓦至1000瓦；刻蚀温度范围为40摄氏度至80摄氏度。5.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，还包括：在所述化学顺流刻蚀工艺之前，采用等离子体刻蚀工艺对所述第一区域和第二区域进行刻蚀，使所述第一区域和第二区域的顶表面低于所述第三区域的顶表面；在所述化学顺流刻蚀工艺之后，在所述第一区域与第二区域表面形成外延层。6.如权利要求5所述的形成方法，其特征在于，所述等离子体刻蚀工艺刻蚀所述第一区域和第二区域的厚度范围为150nm至250nm。7.如权利要求5所述的形成方法，其特征在于，所述等离子体刻蚀工艺的刻蚀气体包括氩气，氩气的流量范围为5标准亳升/分钟至20标准毫升/分钟；加在...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪世良，袁光杰，张海洋，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31