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，其中方法包括：提供半导体衬底，半导体衬底表面具有鳍部，鳍部包括边缘区域和中心区域；形成横跨中心区域鳍部的伪栅极结构及横跨边缘区域鳍部的阻挡结构，所述伪栅极结构包括位于鳍部顶部和侧壁上的伪栅电极层；在伪栅极结构和阻挡结构之间的鳍部中形成源漏区；然后在半导体衬底和鳍部上形成覆盖伪栅极结构侧壁和阻挡结构的侧壁的第一层间介质层；之后去除伪栅电极层，形成开口；在开口中形成金属栅电极层。所述方法在形成源漏区前形成阻挡结构，去除伪栅电极层时保留阻挡结构，提高了鳍式场效应晶体管的电学性能。

Fin type field effect transistor and its forming method

A fin field effect transistor and forming method thereof, wherein the method comprises the following steps: providing a semiconductor substrate, a semiconductor substrate surface with the fin, the fin edge region and the central region; forming a dummy gate structure across the center region and across the edge of the fin fin block structure, the dummy gate structure includes a pseudo the fin and the top gate electrode layer on the side wall; source and drain regions are formed between the dummy gate structure and barrier structure of the fin; then cover the dummy gate structure of side wall and side wall barrier structure of the first interlayer dielectric layer is formed on the semiconductor substrate and the fin; after removing the dummy gate electrode layer. An opening is formed; forming a metal gate electrode layer in the opening. The barrier structure is formed before the source drain region is formed, and the barrier structure is retained when the pseudo gate electrode layer is removed, so as to improve the electrical performance of the fin type field effect transistor.

【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制造领域，尤其涉及一种鳍式场效应晶体管及其形成方法。
技术介绍
MOS(金属-氧化物-半导体)晶体管，是现代集成电路中最重要的元件之一，MOS晶体管的基本结构包括：半导体衬底；位于半导体衬底表面的栅极结构，所述栅极结构包括：位于半导体衬底表面的栅介质层以及位于栅介质层表面的栅电极层；位于栅极结构两侧半导体衬底中的源漏区。随着半导体技术的发展，传统的平面式的MOS晶体管对沟道电流的控制能力变弱，造成严重的漏电流。鳍式场效应晶体管(FinFET)是一种新兴的多栅器件，它一般包括凸出于半导体衬底表面的鳍部，覆盖部分所述鳍部的顶部表面和侧壁的栅极结构，位于栅极结构两侧的鳍部中的源漏区。然而，现有技术形成的鳍式场效应晶体管的电学性能较差。
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，以提高鳍式场效应晶体管的电学性能。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具有鳍部，所述鳍部包括边缘区域和中心区域；形成横跨中心区域鳍部的伪栅极结构以及横跨边缘区域鳍部的阻挡结构，所述伪栅极结构包括位于鳍部顶部和侧壁上的伪栅电极层；在伪栅极结构和阻挡结构之间的鳍部中形成源漏区；形成源漏区后，在半导体衬底和鳍部上形成第一层间介质层，所述第一层间介质层覆盖伪栅极结构侧壁和阻挡结构侧壁；形成第一层间介质层后，去除伪栅电极层，形成开口；在所述开口中形成金属栅电极层。可选的，在形成所述伪栅极结构的同时形成所述阻挡结构。可选的，所述阻挡结构包括横跨所述边缘区域鳍部的阻挡栅介质层和位于阻挡栅介质层上的阻挡栅电极层。可选的，所述阻挡栅介质层的材料为氧化硅或者高K介质材料；所述阻挡栅电极层的材料为多晶硅。可选的，所述阻挡结构的电导率在3.0E-4S/m以下。可选的，所述阻挡结构的材料为单晶硅或多晶硅。可选的，所述伪栅极结构包括横跨中心区域鳍部的伪栅介质层和位于伪栅介质层表面的伪栅电极层；还包括：形成第一层间介质层后，去除伪栅电极层和伪栅介质层，形成开口；在所述开口中形成位于开口底部和侧壁的栅介质层和位于栅介质层上的金属栅电极层。可选的，还包括：在所述金属栅电极层、阻挡结构和第一层间介质层上形成第二层间介质层；在所述源漏区上形成贯穿第一层间介质层和第二层间介质层的导电插塞。可选的，还包括：所述阻挡结构和伪栅极结构的顶部表面形成有第一掩膜层；形成源漏区后，在半导体衬底和鳍部上形成第一层间介质层，所述第一层间介质层覆盖伪栅极结构侧壁、阻挡结构侧壁和第一掩膜层侧壁；在形成开口的过程中去除伪栅极结构顶部表面的第一掩膜层。可选的，所述第一掩膜层的材料包括氮化硅、氮氧化硅或者氮碳氧化硅。可选的，形成第一掩膜层、阻挡结构和伪栅极结构的方法包括：在所述半导体衬底上、以及边缘区域和中心区域的鳍部上形成伪栅介质材料层、位于伪栅介质材料层表面的伪栅电极材料层和位于伪栅电极材料层表面的第一掩膜材料层；图形化所述第一掩膜材料层、伪栅电极材料层和伪栅介质材料层，形成横跨中心区域鳍部的伪栅极结构、横跨边缘区域鳍部的阻挡结构、以及位于伪栅极结构和阻挡结构顶部表面的第一掩膜层。可选的，形成所述开口的方法包括：形成第二掩膜层，所述第二掩膜层覆盖所述阻挡结构顶部表面的第一掩膜层；以所述第二掩膜层为掩膜，去除所述伪栅极结构顶部表面的第一掩膜层；去除所述第二掩膜层后，以所述阻挡结构顶部表面的第一掩膜层为掩膜，去除伪栅电极层，从而形成开口。可选的，所述第二掩膜层的材料包括光刻胶。可选的，形成所述源漏区的步骤包括：去除伪栅极结构和阻挡结构之间的部分鳍部，形成凹陷；在所述凹陷内形成源漏区材料层，从而形成源漏区。本专利技术还提供一种鳍式场效应晶体管，包括：半导体衬底，所述半导体衬底表面具有鳍部，所述鳍部具有边缘区域和中心区域；金属栅电极层，位于中心区域的鳍部顶部和侧壁上；阻挡结构，横跨边缘区域的鳍部；源漏区，位于金属栅电极层和阻挡结构之间的鳍部中；第一层间介质层，位于半导体衬底和鳍部上，所述第一层间介质层覆盖金属栅电极层侧壁和阻挡结构侧壁。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术提供的鳍式场效应晶体管的形成方法，由于在形成源漏区之前形成了阻挡结构，使得在形成源漏区的过程中，能够以阻挡结构和伪栅极结构共同限制源漏区的形成空间，避免源漏区中靠近阻挡结构的区域相对于靠近伪栅极结构的区域形成塌陷。进而避免形成金属栅电极层后，源漏区中靠近阻挡结构的区域相对于靠近金属栅电极层的区域形成塌陷，从而使得阻挡结构和金属栅电极层之间的源漏区对相应沟道的应力增加。其次，由于在去除伪栅电极层的同时保留了阻挡结构，使得金属栅电极层不会替代阻挡结构。阻挡结构能够采用绝缘性能较好的材料，从而使得后续形成位于阻挡结构和金属栅电极层之间的导电插塞后，阻挡结构和导电插塞之间的寄生电容较小。因而降低了鳍式场效应晶体管的寄生电容。进一步的，形成源漏区的步骤包括：去除伪栅极结构和阻挡结构之间的部分鳍部后，形成凹陷；在所述凹陷内形成源漏区材料层，从而形成源漏区。由于形成了阻挡结构，使得位于伪栅极结构和阻挡结构之间凹陷的两侧均具有凹陷侧壁，且所述凹陷侧壁暴露出鳍部。由于所述凹陷两侧的凹陷侧壁均能暴露出鳍部，使得在形成源漏区材料层的过程中，能以凹陷两侧的凹陷侧壁所暴露出的鳍部作为生长源漏区材料层的种子，使得靠近阻挡结构一侧源漏区材料层的生长速率和靠近伪栅极结构一侧源漏区材料层的生长速率一致，从而避免源漏区中靠近阻挡结构的区域相对于靠近伪栅极结构的区域形成塌陷。进而避免形成金属栅电极层后，源漏区中靠近阻挡结构的区域相对于靠近金属栅电极层的区域形成塌陷，从而使得阻挡结构和金属栅电极层之间的源漏区对相应沟道的应力增加。本专利技术提供的鳍式场效应晶体管，由于鳍式场效应晶体管具有横跨第一区域鳍部的阻挡结构，阻挡结构能够限制源漏区的形成空间，避免源漏区中靠近阻挡结构的区域相对于靠近金属栅电极层的区域形成塌陷，从而使得阻挡结构和金属栅电极层之间的源漏区对相应沟道的应力增加。其次，金属栅电极层没有替代阻挡结构的位置。阻挡结构能够采用绝缘性能较好的材料，从而降低了鳍式场效应晶体管的寄生电容。附图说明图1至图4是一实施例中鳍式场效应晶体管的结构示意图；图5至图12是本专利技术一实施例中鳍式场效应晶体管形成过程的结构示意图。具体实施方式正如
技术介绍
所述，现有技术中形成的鳍式场效应晶体管的电学性能较差。图1至图4是一实施例中鳍式场效应晶体管形成过程的结构示意图。参考图1，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100表面具有鳍部120，所述鳍部120包括边缘区域I和中心区域Ⅱ；形成横跨中心区域Ⅱ鳍部120的伪栅极结构132以及横跨边缘区域I鳍部的附加栅极结构131。以伪栅极结构132的数量为3个作为示例。参考图2，在相邻伪栅极结构132之间、伪栅极结构132和附加栅极结构131之间的鳍部中形成源漏区140；形成源漏区140后，在半导体衬底100和鳍部120上形成覆盖伪栅极结构132侧壁和附加栅极结构131侧壁的第一层间介质层150。形成附加栅极结构131的作用为：在形成附加栅极结构131和相邻的伪栅极结构132之间的源漏区本文档来自技高网...

【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具有鳍部，所述鳍部包括边缘区域和中心区域；形成横跨中心区域鳍部的伪栅极结构以及横跨边缘区域鳍部的阻挡结构，所述伪栅极结构包括位于鳍部顶部和侧壁上的伪栅电极层；在伪栅极结构和阻挡结构之间的鳍部中形成源漏区；形成源漏区后，在半导体衬底和鳍部上形成第一层间介质层，所述第一层间介质层覆盖伪栅极结构侧壁和阻挡结构侧壁；形成第一层间介质层后，去除伪栅电极层，形成开口；在所述开口中形成金属栅电极层。

【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，所述半导体衬底表面具有鳍部，所述鳍部包括边缘区域和中心区域；形成横跨中心区域鳍部的伪栅极结构以及横跨边缘区域鳍部的阻挡结构，所述伪栅极结构包括位于鳍部顶部和侧壁上的伪栅电极层；在伪栅极结构和阻挡结构之间的鳍部中形成源漏区；形成源漏区后，在半导体衬底和鳍部上形成第一层间介质层，所述第一层间介质层覆盖伪栅极结构侧壁和阻挡结构侧壁；形成第一层间介质层后，去除伪栅电极层，形成开口；在所述开口中形成金属栅电极层。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，在形成所述伪栅极结构的同时形成所述阻挡结构。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，所述阻挡结构包括横跨所述边缘区域鳍部的阻挡栅介质层和位于阻挡栅介质层上的阻挡栅电极层。4.根据权利要求3所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述阻挡栅介质层的材料为氧化硅或者高K介质材料；所述阻挡栅电极层的材料为多晶硅。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，所述阻挡结构的电导率在3.0E-4S/m以下。6.根据权利要求5所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述阻挡结构的材料为单晶硅或多晶硅。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，所述伪栅极结构包括横跨中心区域鳍部的伪栅介质层和位于伪栅介质层表面的伪栅电极层；还包括：形成第一层间介质层后，去除伪栅电极层和伪栅介质层，形成开口；在所述开口中形成位于开口底部和侧壁的栅介质层和位于栅介质层上的金属栅电极层。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，还包括：在所述金属栅电极层、阻挡结构和第一层间介质层上形成第二层间介质层；在所述源漏区上形成贯穿第一层间介质层和第二层间介质层的导电插塞。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：所述阻挡结构和伪栅极结构的顶部表面形成有第一掩膜层...

【专利技术属性】
技术研发人员：周飞，
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