场效应晶体管的制作方法、场效应晶体管及栅极结构技术

本发明专利技术提供一种场效应晶体管的制作方法、场效应晶体管及栅极结构，增加了沟道长度，以实现栅极对沟道控制能力的进一步提升。该制作方法包括：提供半导体衬底，至少一部分半导体衬底表面被配置为场效应晶体管的沟道区域，沟道区域上覆盖有伪栅介质层，沟道区域两侧的伪栅介质层上还布置有相对设置的侧墙；刻蚀伪栅介质层，使伪栅介质层沿水平方向凹入侧墙的内侧壁；在沟道区域上形成覆盖伪栅介质层和侧墙内侧壁的栅极结构。

【技术实现步骤摘要】
场效应晶体管的制作方法、场效应晶体管及栅极结构
本专利技术涉及半导体制造加工领域，更详细地说，本专利技术涉及一种场效应晶体管的制作方法、场效应晶体管及栅极结构。
技术介绍
目前，金属栅极工艺在半导体器件中得到了广泛应用，用以获得理想的阈值电压、良好的沟道控制能力，改善器件性能。但是当器件的特征尺寸(CD，CriticalDimension)进一步下降时，即使采用金属栅极工艺，常规的MOS场效应晶体管的结构也已经无法满足对器件性能的需求，多栅器件作为常规器件的替代得到了广泛的关注。因此，如何进一步地提升场效应晶体管的沟道控制能力，是业界亟需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供一种场效应晶体管的制作方法、场效应晶体管及栅极结构，增加了沟道长度，以实现栅极对沟道控制能力的进一步提升。为了解决上述问题，本专利技术提供一种场效应晶体管的制作方法，包括：提供半导体衬底，至少一部分半导体衬底表面被配置为场效应晶体管的沟道区域，沟道区域上覆盖有伪栅介质层，沟道区域两侧的伪栅介质层上还布置有相对设置的侧墙；刻蚀伪栅介质层，使伪栅介质层沿水平方向凹入侧墙的内侧壁；在沟道区域上形成覆盖伪栅介质层和侧墙内侧壁的栅极结构。本专利技术所提供的技术方案中，在半导体衬底上完成沟道区域、侧墙以及伪栅介质层的设置后，对伪栅介质层进行刻蚀，令伪栅介质层沿水平方向凹入侧墙的内侧壁。这样，在后续形成栅极结构时，栅极结构的材料会填充在伪栅介质层、侧墙所构成的凹槽中，因而栅极结构底部会具有沿水平方向延伸至侧墙的内侧壁的凸起。由此可见，场效应晶体管的沟道长度得到了增加，因而相比于现有技术而言，实现了栅极对沟道控制能力的进一步提升。在本专利技术的较优技术方案中，在提供半导体衬底的步骤中，包括：在半导体衬底上形成伪栅介质层；在伪栅介质层上形成伪栅极，伪栅极覆盖伪栅介质层表面；形成相对设置的侧墙，侧墙设置于伪栅介质层上，并覆盖在伪栅极的两侧；去除伪栅极。在本专利技术的较优技术方案中，在刻蚀伪栅介质层，使伪栅介质层凹入侧墙的内侧壁的步骤之前，还包括：刻蚀侧墙，降低其沿水平方向的宽度，以增大沟道区域两侧的侧墙之间的距离。这样，通过改变刻蚀侧墙的量，能够在工艺过程中方便地调整晶体管器件的沟道长度，以应对不同的性能需求。并且，侧墙宽度的降低，实现了栅漏交叠电容的降低，从而进一步地提升了半导体器件的交流性能。进一步地，在本专利技术的较优技术方案中，刻蚀侧墙的步骤采用具有各向异性的干法和/或湿法刻蚀方法执行。进一步地，在本专利技术的较优技术方案中，制作方法还包括：在半导体衬底上形成层间介质层；平坦化，将层间介质层和侧墙顶部研磨至同一高度；其中，在刻蚀侧墙的步骤中，还降低侧墙的高度，使侧墙顶部低于层间介质层；形成覆盖侧墙顶部和层间介质层高于侧墙部分的侧壁的金属栅极。进一步地，在本专利技术的较优技术方案中，在刻蚀侧墙的步骤前，覆盖侧墙以及半导体衬底形成接触刻蚀阻挡层。进一步地，在本专利技术的较优技术方案中，在刻蚀侧墙，降低其沿水平方向的宽度的步骤之前，还包括：以侧墙为掩膜，刻蚀伪栅介质层，使沟道区域的半导体衬底露出。进一步地，在本专利技术的较优技术方案中，在以侧墙为掩膜，刻蚀伪栅介质层的步骤之前，还包括：使用原子层沉积方法形成刻蚀保护层，刻蚀保护层覆盖在伪栅介质层顶部和侧墙的内侧壁。这样，能够对侧墙进行保护，以避免伪栅介质层的刻蚀所导致的侧墙局部过薄的情况。在本专利技术的较优技术方案中，沟道区域上形成覆盖伪栅介质层和侧墙内侧壁的栅极结构的步骤包括：形成栅介质层，栅介质层覆盖沟道区域以及伪栅介质层和侧墙的内侧壁；在栅介质层上形成功函数调节层；平坦化功函数调节层，再通过湿法刻蚀，将功函数调节层刻蚀至低于侧墙顶部；形成覆盖功函数调节层顶部和侧墙内侧壁表面的扩散阻挡层；在扩散阻挡层上形成金属栅极。在本专利技术的较优技术方案中，在提供半导体衬底的步骤中，沟道区域两侧还相对地设置有浅掺杂区。在本专利技术的较优技术方案中，场效应晶体管为环绕栅极场效应晶体管、鳍式场效应晶体管或平面型场效应晶体管。在本专利技术的较优技术方案中，场效应晶体管为芯片核心区的场效应晶体管，为场效应晶体管所在芯片的性能提升提供了基础。本专利技术还提供一种场效应晶体管，包括：半导体衬底，至少一部分半导体衬底表面被配置为场效应晶体管的沟道区域；伪栅介质层，覆盖于沟道区域上；相对设置的侧墙，布置在沟道区域两侧的伪栅介质层上；栅极结构，设置于沟道区域上，且覆盖伪栅介质层和侧墙的内侧壁；其中，伪栅介质层沿水平方向凹入侧墙的内侧壁。本专利技术还提供一种栅极结构，栅极结构底部具有水平方向延伸至场效应晶体管侧墙的内侧壁的凸起。附图说明图1是一种场效应晶体管的剖面结构示意图；图2～图9是本专利技术中场效应晶体管的制作方法各个步骤对应的剖面结构示意图。具体实施方式如
技术介绍
所述，如何进一步地提升场效应晶体管的沟道控制能力，是业界亟需要解决的问题。现结合图1对现有技术中沟道控制能力提升的发展瓶颈原因进行分析。如图1所示，提供了一半导体衬底10，半导体衬底10上设有相对设置的伪栅介质层50，对应伪栅介质层50下方区域设有沟道区域。伪栅介质层50上设有侧墙20，在侧墙20、伪栅介质层50与半导体衬底10所构成的凹槽内设置有栅极结构30，侧墙20外侧设有层间介电层40。栅极结构30可以为金属栅极结构，用以获取较为理想的阈值电压、较为良好的沟道控制能力。然而，在进一步地缩小场效应晶体管尺寸的市场需求下，很难实现沟道长度的进一步拓展，因而沟道长度十分有限，无法实现沟道控制能力的进一步提升。为解决上述问题，本专利技术提供一种场效应晶体管的制作方法，在半导体衬底上完成沟道区域、侧墙以及伪栅介质层的设置后，对伪栅介质层进行刻蚀，令伪栅介质层沿水平方向凹入侧墙的内侧壁。这样，在后续形成栅极结构时，栅极结构的材料会填充在伪栅介质层、侧墙所构成的凹槽中，因而栅极结构底部会具有沿水平方向延伸至侧墙的内侧壁的凸起。由此可见，场效应晶体管的沟道长度得到了增加，因而相比于现有技术而言，实现了栅极对沟道控制能力的进一步提升。现在将参照附图来详细描述本专利技术的各种示例性实施例。应理解，除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不应被理解为对本专利技术范围的限制。此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不必然按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。以下对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，在任何意义上都不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和装置可能不作详细讨论，但在适用这些技术、方法和装置情况下，这些技术、方法和装置应当被视为本说明书的一部分。应注意，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种场效应晶体管的制作方法，其特征在于，包括：/n提供半导体衬底，至少一部分所述半导体衬底表面被配置为所述场效应晶体管的沟道区域，所述沟道区域上覆盖有伪栅介质层，所述沟道区域两侧的所述伪栅介质层上还布置有相对设置的侧墙；/n刻蚀伪栅介质层，使所述伪栅介质层沿水平方向凹入所述侧墙的内侧壁；/n在所述沟道区域上形成覆盖所述伪栅介质层和所述侧墙内侧壁的栅极结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种场效应晶体管的制作方法，其特征在于，包括：
提供半导体衬底，至少一部分所述半导体衬底表面被配置为所述场效应晶体管的沟道区域，所述沟道区域上覆盖有伪栅介质层，所述沟道区域两侧的所述伪栅介质层上还布置有相对设置的侧墙；
刻蚀伪栅介质层，使所述伪栅介质层沿水平方向凹入所述侧墙的内侧壁；
在所述沟道区域上形成覆盖所述伪栅介质层和所述侧墙内侧壁的栅极结构。


2.根据权利要求1所述的场效应晶体管的制作方法，其特征在于，在所述提供半导体衬底的步骤中，包括：
在半导体衬底上形成伪栅介质层；
在所述伪栅介质层上形成伪栅极，所述伪栅极覆盖所述伪栅介质层表面；
形成相对设置的侧墙，所述侧墙设置于所述伪栅介质层上，并覆盖在所述伪栅极的两侧；
去除所述伪栅极。


3.根据权利要求1所述的场效应晶体管的制作方法，其特征在于，在所述刻蚀伪栅介质层，使所述伪栅介质层凹入所述侧墙的内侧壁的步骤之前，还包括：
刻蚀所述侧墙，降低其沿水平方向的宽度，以增大所述沟道区域两侧的所述侧墙之间的距离。


4.根据权利要求3所述的场效应晶体管的制作方法，其特征在于，刻蚀所述侧墙的步骤采用具有各向异性的干法和/或湿法刻蚀方法执行。


5.根据权利要求3所述的场效应晶体管的制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括：
在所述半导体衬底上形成层间介质层；
平坦化，将所述层间介质层和所述侧墙顶部研磨至同一高度；
其中，在刻蚀所述侧墙的步骤中，还降低所述侧墙的高度，使所述侧墙顶部低于所述层间介质层；
形成覆盖所述侧墙顶部和所述层间介质层高于所述侧墙部分的侧壁的金属栅极。


6.根据权利要求3所述的场效应晶体管的制作方法，其特征在于，在刻蚀所述侧墙的步骤前，形成覆盖所述侧墙以及所述半导体衬底形成接触刻蚀阻挡层。


7.根据权利要求3所述的场效应晶体管的制作方法，其特征在于，在刻蚀所述侧墙，降低其沿水平方向的宽度的步骤之前，还包括：
以所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张焕云，吴健，
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