半导体器件及其形成方法技术

一种半导体器件及其形成方法，其中方法包括：提供半导体衬底，半导体衬底包括第一区，半导体衬底第一区上具有若干第一鳍部和覆盖第一鳍部部分侧壁的隔离层，隔离层暴露出的第一鳍部包括第一置换区；在第一置换区的侧壁形成位于隔离层表面的鳍侧墙膜；之后，在隔离层上形成第一介质层，第一介质层覆盖鳍侧墙膜的侧壁且暴露出第一置换区的顶部表面；之后，去除第一鳍部的第一置换区、以及第一置换区侧壁的鳍侧墙膜，形成第一目标槽；在第一目标槽中形成第一掺杂层；在第一掺杂层和第一介质层上形成顶层介质层；形成贯穿顶层介质层和第一介质层的第一沟槽，第一沟槽暴露出第一掺杂层的侧壁表面和顶部表面。所述方法使半导体器件的性能提高。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及其形成方法
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体器件及其形成方法。
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掺杂区。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掺杂区。然而，现有技术中鳍式场效应晶体管构成的半导体器件的性能仍有待提高。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种半导体器件及其形成方法，以提高半导体器件的性能。为解决上述问题，本专利技术提供一种半导体器件的形成方法，包括：提供半导体衬底，半导体衬底包括第一区，半导体衬底第一区上具有若干第一鳍部和覆盖第一鳍部部分侧壁的隔离层，所述隔离层暴露出的第一鳍部包括第一置换区；在第一鳍部第一置换区的侧壁形成位于隔离层表面的鳍侧墙膜；形成鳍侧墙膜后，在隔离层上形成第一介质层，第一介质层覆盖鳍侧墙膜的侧壁且暴露出第一鳍部第一置换区的顶部表面；形成第一介质层后，去除第一鳍部的第一置换区、以及第一置换区侧壁的鳍侧墙膜，形成第一目标槽；在第一目标槽中形成第一掺杂层；在第一掺杂层和第一介质层上形成顶层介质层；形成贯穿顶层介质层和第一介质层的第一沟槽，第一沟槽暴露出第一掺杂层的侧壁表面和顶部表面。可选的，去除第一鳍部的第一置换区、以及第一置换区侧壁的鳍侧墙膜的步骤包括：去除第一鳍部的第一置换区，形成第一初始槽；去除第一初始槽侧壁的鳍侧墙膜，形成第一目标槽。可选的，所述鳍侧墙膜的厚度在第一置换区宽度的20％以上，且鳍侧墙膜的厚度在相邻第一鳍部之间距离的35％以下。可选的，所述第一置换区的宽度为5nm～15nm；相邻第一鳍部之间的距离为5nm～15nm；第一置换区侧壁的鳍侧墙膜的厚度为3nm～10nm。可选的，所述隔离层暴露出的第一鳍部还包括第一非置换区，第一置换区与第一非置换区邻接且位于第一非置换区两侧，自第一置换区至第一非置换区的方向平行于第一鳍部的延伸方向；所述半导体器件的形成方法还包括：在形成所述鳍侧墙膜之前，在半导体衬底和隔离层上形成第一栅极结构，第一栅极结构横跨第一鳍部的第一非置换区、覆盖第一鳍部第一非置换区的顶部表面和侧壁表面；在形成第一介质层之前，所述鳍侧墙膜还位于第一置换区的顶部表面、第一栅极结构的侧壁和顶部、以及第一区隔离层的表面；在形成第一介质层的过程中，去除第一置换区顶部表面的鳍侧墙膜以及第一栅极结构顶部的鳍侧墙膜；形成所述第一掺杂层后，第一掺杂层分别位于第一栅极结构两侧的第一鳍部中。可选的，形成第一介质层的方法包括：形成初始介质层，初始介质层覆盖第一区隔离层表面的鳍侧墙膜、第一栅极结构侧壁的鳍侧墙膜、以及第一置换区的顶部和侧壁的鳍侧墙膜，且初始介质层暴露出第一栅极结构顶部的鳍侧墙膜；回刻蚀第一区的初始介质层和第一区的鳍侧墙膜直至暴露出第一鳍部的顶部表面，且去除第一栅极结构顶部的鳍侧墙膜，使第一区的初始介质层形成第一介质层。可选的，所述半导体衬底还包括第二区，半导体衬底第二区上具有若干第二鳍部；所述隔离层还位于半导体衬底第二区上、覆盖第二鳍部的部分侧壁；所述隔离层暴露出的第二鳍部包括第二置换区和第二非置换区，第二置换区与第二非置换区邻接且位于第二非置换区两侧，自第二置换区至第二非置换区的方向平行于第二鳍部的延伸方向；所述半导体器件的形成方法还包括：在形成所述鳍侧墙膜之前，在半导体衬底和隔离层上形成第二栅极结构，第二栅极结构横跨第二鳍部的第二非置换区、覆盖第二鳍部第二非置换区的顶部表面和侧壁表面。可选的，形成所述鳍侧墙膜后，所述鳍侧墙膜还位于第二鳍部第二置换区的侧壁和顶部表面、第二栅极结构的侧壁和顶部、以及第二区隔离层的表面；形成初始介质层后，初始介质层还覆盖第二区隔离层表面的鳍侧墙膜、第二置换区侧壁和顶部表面的鳍侧墙膜、以及第二栅极结构侧壁的鳍侧墙膜，且初始介质层暴露出第二栅极结构顶部的鳍侧墙膜；所述半导体器件的形成方法还包括：在形成第一掺杂层后，且在形成顶层介质层之前，形成覆盖第一掺杂层的覆盖层；形成所述覆盖层后，回刻蚀第二区的初始介质层和第二区的鳍侧墙膜直至暴露出第二鳍部的顶部表面，使第二区的初始介质层形成第二介质层，且去除第二栅极结构顶部的鳍侧墙膜；回刻蚀第二区的初始介质层和第二区的鳍侧墙膜后，去除第二鳍部的第二置换区、以及第二置换区侧壁的鳍侧墙膜，形成第二目标槽；在第二目标槽中形成第二掺杂层；形成第二掺杂层后，形成顶层介质层，顶层介质层还位于第二掺杂层、第二介质层和覆盖层上；在形成第一沟槽的过程中去除第一掺杂层上的覆盖层；形成贯穿顶层介质层和第二介质层的第二沟槽，第二沟槽暴露出第二掺杂层的侧壁表面和顶部表面。可选的，所述顶层介质层包括第一顶层层间介质层和位于第一顶层层间介质层上的第二顶层层间介质层；所述半导体器件的形成方法还包括：在第二掺杂层、第二介质层、覆盖层、第一掺杂层和第一介质层上形成第一顶层层间介质层，第一顶层层间介质层覆盖位于第一栅极结构侧壁的鳍侧墙膜的侧壁表面、以及位于第二栅极结构侧壁的鳍侧墙膜的侧壁表面，且第一顶层层间介质层暴露出第一栅极结构的顶部表面和第二栅极结构的顶部表面，第一顶层层间介质层还暴露出位于第一栅极结构侧壁的鳍侧墙膜的顶部表面、以及位于第二栅极结构侧壁的鳍侧墙膜的顶部表面；形成第一顶层层间介质层后，去除第一栅极结构，形成第一栅开口，去除第二栅极结构，形成第二栅开口；在第一栅开口中形成第一金属栅极结构；在第二栅开口中形成第二金属栅极结构；在第一金属栅极结构、第二金属栅极结构、第一顶层层间介质层和鳍侧墙膜上形成第二顶层层间介质层；第一掺杂层分别位于第一金属栅极结构两侧的第一鳍部中；第二掺杂层分别位于第二金属栅极结构两侧的第二鳍部中；第一沟槽分别位于第一金属栅极结构两侧，第二沟槽分别位于第二金属栅极结构两侧。本专利技术还提供一种采用上述任意一项方法形成的半导体器件。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术技术方案提供的半导体器件的形成方法中，第一目标槽由去除第一鳍部的第一置换区、以及第一置换区侧壁的鳍侧墙膜而形成，在第一目标槽中形成第一掺杂层。因此在第一鳍部宽度方向上，第一掺杂层的尺寸大于第一置换区的宽度，这样使得第一掺杂层的表面积增大。相应的，第一沟槽暴露出的第一掺杂层的表面积较大。由于在第一掺杂层形成的过程中，第一介质层限制第一掺杂层的形成空间，因此避免第一掺杂层沿第一鳍部宽度方向向外突出，进而避免在第一鳍部宽度方向上相邻第一掺杂层的边缘之间的距离过小。虽然第一掺杂层的表面积增大，但是能够避免在第一鳍部宽度方向上相邻第一掺杂层之间的空间过小。所述第一沟槽中用于形成和第一掺杂层电学连接的第一插塞，相应的，避免阻挡第一插塞的材料层填充于相邻第一掺杂层之间的区域。第一插塞和第一掺杂层相对的面积较大，降低了第一插塞和第一掺杂层之间的接触电阻。综上，提高了半本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，半导体衬底包括第一区，半导体衬底第一区上具有若干第一鳍部和覆盖第一鳍部部分侧壁的隔离层，所述隔离层暴露出的第一鳍部包括第一置换区；在第一鳍部第一置换区的侧壁形成位于隔离层表面的鳍侧墙膜；形成鳍侧墙膜后，在隔离层上形成第一介质层，第一介质层覆盖鳍侧墙膜的侧壁且暴露出第一鳍部第一置换区的顶部表面；形成第一介质层后，去除第一鳍部的第一置换区、以及第一置换区侧壁的鳍侧墙膜，形成第一目标槽；在第一目标槽中形成第一掺杂层；在第一掺杂层和第一介质层上形成顶层介质层；形成贯穿顶层介质层和第一介质层的第一沟槽，第一沟槽暴露出第一掺杂层的侧壁表面和顶部表面。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，半导体衬底包括第一区，半导体衬底第一区上具有若干第一鳍部和覆盖第一鳍部部分侧壁的隔离层，所述隔离层暴露出的第一鳍部包括第一置换区；在第一鳍部第一置换区的侧壁形成位于隔离层表面的鳍侧墙膜；形成鳍侧墙膜后，在隔离层上形成第一介质层，第一介质层覆盖鳍侧墙膜的侧壁且暴露出第一鳍部第一置换区的顶部表面；形成第一介质层后，去除第一鳍部的第一置换区、以及第一置换区侧壁的鳍侧墙膜，形成第一目标槽；在第一目标槽中形成第一掺杂层；在第一掺杂层和第一介质层上形成顶层介质层；形成贯穿顶层介质层和第一介质层的第一沟槽，第一沟槽暴露出第一掺杂层的侧壁表面和顶部表面。2.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，去除第一鳍部的第一置换区、以及第一置换区侧壁的鳍侧墙膜的步骤包括：去除第一鳍部的第一置换区，形成第一初始槽；去除第一初始槽侧壁的鳍侧墙膜，形成第一目标槽。3.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述鳍侧墙膜的材料为SiN、SiCN、SiBN或SiON；所述第一鳍部的材料为单晶硅或单晶锗硅；所述第一介质层的材料为氧化硅或低K介质材料；所述顶层介质层的材料为氧化硅或低K介质材料。4.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，形成所述第一掺杂层的工艺包括外延生长工艺。5.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述鳍侧墙膜的厚度在第一置换区宽度的20％以上，且鳍侧墙膜的厚度在相邻第一鳍部之间距离的35％以下。6.根据权利要求5所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一置换区的宽度为5nm～15nm；相邻第一鳍部之间的距离为5nm～15nm；第一置换区侧壁的鳍侧墙膜的厚度为3nm～10nm。7.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述隔离层暴露出的第一鳍部还包括第一非置换区，第一置换区与第一非置换区邻接且位于第一非置换区两侧，自第一置换区至第一非置换区的方向平行于第一鳍部的延伸方向；所述半导体器件的形成方法还包括：在形成所述鳍侧墙膜之前，在半导体衬底和隔离层上形成第一栅极结构，第一栅极结构横跨第一鳍部的第一非置换区、覆盖第一鳍部第一非置换区的顶部表面和侧壁表面；在形成第一介质层之前，所述鳍侧墙膜还位于第一置换区的顶部表面、第一栅极结构的侧壁和顶部、以及第一区隔离层的表面；在形成第一介质层的过程中，去除第一置换区顶部表面的鳍侧墙膜以及第一栅极结构顶部的鳍侧墙膜；形成所述第一掺杂层后，第一掺杂层分别位于第一栅极结构两侧的第一鳍部中。8.根据权利要求7所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，形成第一介质层的方法包括：形成初始介质层，初始介质层覆盖第一区隔离层表面的鳍侧墙膜、第一栅极结构侧壁的鳍侧墙膜、以及第一置换区的顶部和侧壁的鳍侧墙膜，且初始介质层暴露出第一栅极结构顶部的鳍侧墙膜；回刻蚀第一区的初始介质层和第一区的鳍侧墙膜直至暴露出第一鳍部的顶部表面，且去除第一栅极结构顶部的鳍侧墙膜，使第一区的初始介质层形成第一介质层。9.根据权利要求8所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述半导体衬底还包括第二区，半导体衬底第二区上具有若干第二鳍部；所述隔离层还位于半导体衬底第二区上、覆盖第二鳍部的部分侧壁；所述隔离层暴露出的第二鳍部包括第二置换区和第二非置换区，第二置换区与第二非置换区邻接且位于第二非置换区两侧，自第二置换区至第二非置换区的方向平行于第二鳍部的延伸方向；所述半导体器件的形成方法还包括：在形成所述鳍侧墙膜之前，在半导体衬底和隔离层上形成第二栅极结构，第二栅极结构横跨第二鳍部的第二非置换区、覆盖第二鳍部第二非置换区的顶部表面和侧壁表面。10.根据权利要求9所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，形成所述鳍侧墙膜后，所述鳍侧墙膜还位于第二鳍部第二置换区的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，
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