鳍式场效应管的制备方法、鳍式场效应管及硅衬底技术

本发明专利技术提供一种鳍式场效应管的制备方法、鳍式场效应管及硅衬底，能够实现鳍式场效应管性能的进一步提升。该制备方法包括：提供硅衬底，硅衬底上形成有栅氧化层，且栅氧化层具有至少一贯穿栅氧化层的孔洞；形成伪栅极、至少覆盖伪栅极两侧的侧墙、外延源极以及外延漏极；其中，伪栅极覆盖孔洞；去除伪栅极，令硅衬底在孔洞位置形成空穴；在伪栅极位置形成金属栅极结构；其中，金属栅极结构具有对应空穴的凸起。这样，能够获取电容值更高的鳍式场效应管，实现了鳍式场效应管性能的进一步提升。

【技术实现步骤摘要】
鳍式场效应管的制备方法、鳍式场效应管及硅衬底
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鳍式场效应管的制备方法、鳍式场效应管及硅衬底。
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，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。鳍式场效应管(FinFET)是一种常见的多栅器件。FinFET中，栅极至少可以从两侧对沟道进行控制，比常规的MOS场效应管对沟道的控制能力强，能够很好的抑制短沟道效应。而且，FinFET与现有集成电路生产技术的兼容性良好。然而，随着半导体工艺技术的不断发展，如何进一步地提升鳍式场效应管性能，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鳍式场效应管的制备方法、鳍式场效应管及硅衬底，能够获取电容值更高的鳍式场效应管，实现了鳍式场效应管性能的进一步提升。为了解决上述问题，本专利技术提供一种鳍式场效应管的制备方法，包括：提供硅衬底，硅衬底上形成有栅氧化层，且栅氧化层具有至少一贯穿所述栅氧化层的孔洞；形成伪栅极、至少覆盖伪栅极两侧的侧墙、外延源极以及外延漏极；其中，伪栅极覆盖孔洞；去除伪栅极，令所述硅衬底在所述孔洞位置形成空穴；在伪栅极位置形成金属栅极结构；其中，金属栅极结构具有对应空穴的凸起。本专利技术所提供的技术方案中，硅衬底上形成的栅氧化层具有至少一贯穿的孔洞，并形成有覆盖孔洞的伪栅极、至少覆盖伪栅极两侧的侧墙、外延源极以及外延漏极。这样，去除伪栅极，令硅衬底在孔洞位置形成空穴时，便为金属栅极结构腾出了设置空间，从而在进行金属栅极的设置时，会有部分金属栅极结构的材料将硅衬底上的那些空穴填充满，因而金属栅极结构会具有对应空穴的凸起，相当于在不增加器件尺寸的情况下，实现了金属栅极结构设置空间的扩展，因而能够获取电容值更高的鳍式场效应管，实现鳍式场效应管性能的进一步提升。在本专利技术的较优技术方案中，伪栅极为多晶硅栅极或锗硅栅极。进一步地，在本专利技术的较优技术方案中，硅衬底上形成有栅氧化层，且栅氧化层具有至少一贯穿所述栅氧化层的孔洞，具体包括：在硅衬底上沉积栅氧化层；设置掩膜层；其中，掩膜层具有开口；刻蚀栅氧化层，令栅氧化层在开口区域内形成一贯穿的孔洞；去除掩膜层。这样，提供了设置具有至少一孔洞的栅氧化层的一种具体实现形式，增加了本专利技术实施方式的灵活性。进一步地，在本专利技术的较优技术方案中，设置掩膜层，具体包括：铺设光刻胶层；对光刻胶层的预设区域进行光照、显影，去除预设区域的光刻胶层，获取掩膜层。进一步地，在本专利技术的较优技术方案中，孔洞的个数为两个。进一步地，在本专利技术的较优技术方案中，形成伪栅极、至少覆盖伪栅极两侧的侧墙、外延源极以及外延漏极后，去除伪栅极前，还包括：依序覆盖接触洞刻蚀停止层以及层间介电层；进行平坦化处理，直至露出伪栅极以及侧墙。在本专利技术的较优技术方案中，去除伪栅极，具体包括：采用湿法刻蚀方法去除伪栅极，不仅操作较为便捷，而且能够获取较为干净的半导体器件。进一步地，在本专利技术的较优技术方案中，空穴的深度为10纳米～100纳米。本专利技术还提供一种鳍式场效应管包括：硅衬底、栅氧化层以及金属栅极结构；硅衬底设有至少一空穴，栅氧化层具有至少一贯穿所述栅氧化层的孔洞；栅氧化层铺设于硅衬底，且栅氧化层的孔洞与硅衬底的空穴对齐；金属栅极结构位于栅氧化层上，且金属栅极结构具有对应空穴的凸起。在本专利技术的较优技术方案中，鳍式场效应管还包括：侧墙、外延源极以及外延漏极；侧墙至少覆盖金属栅极结构两侧；外延源极以及外延漏极设置于硅衬底，且凸出与硅衬底表面。在本专利技术的较优技术方案中，鳍式场效应管为NMOS、PMOS或CMOS器件。本专利技术还提供一种硅衬底，用于鳍式场效应管，该硅衬底上具有至少一空穴；其中，空穴用于容置部分金属栅极结构的材料。附图说明图1～图3是一种鳍式场效应管的栅极结构在制备过程中的剖面结构示意图；图4～图8是本专利技术中一种鳍式场效应管的制备方法各个步骤对应的剖面结构示意图；图9～图10是本专利技术中一种鳍式场效应管的制备方法部分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，鳍式场效应管目前应用广泛，进一步地提升鳍式场效应管性能是业界亟需要解决的问题。现结合图1～图3对现有技术中鳍式场效应管性能提升发展瓶颈的原因进行分析。如图1所示，提供了一硅衬底10，硅衬底10上覆盖有栅极氧化层20，栅极氧化层20上形成有栅极结构30。并且，栅极结构30两侧设置有侧壁40，上面沉积有绝缘层50。在此情况下，会对栅氧化层20进行部分刻蚀，并对硅衬底10进行部分刻蚀，以实现源极以及漏极的设置。本实施例中，在设置源极以及漏极时，需要对源极以及漏极进行外延生长，最终获取外延源极60以及外延漏极70，如图2所示。而后，遵循覆盖接触洞刻蚀停止层(图未示)以及层间介电层80的步骤，并进行平坦化处理，直至露出栅极结构30，如图3所示，至此，鳍式场效应管的制作初步完成。不难看出，现有技术鳍式场效应管的制备均是先设置栅极结构30，再完成外延源极60以及外延漏极70的设置，由于鳍式场效应管本身尺寸的限定，每一部分的设置空间、设置尺寸都是固定的，因而栅极结构30的设置空间十分有限，很难实现性能的进一步提升。为解决上述问题，本专利技术提供一种鳍式场效应管的制备方法，使得硅衬底上具有空穴，以令部分金属栅极结构将硅衬底上的那些空穴填充满，相当于在不增加器件尺寸的情况下，实现了金属栅极结构设置空间的扩展，从而能够获取电容值更高的鳍式场效应管，实现鳍式场效应管性能的进一步提升。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被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要对其进行进一步讨论。本专利技术一优选实施例还提供了一种鳍式场效应管的制备方法，请参考图4，在提供的硅衬底10上设置栅氧化层21，栅氧化层21具有至少一贯穿栅氧化层21的孔洞211。硅衬底10作为形成半导体器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种鳍式场效应管的制备方法，其特征在于，包括：/n提供硅衬底，所述硅衬底上形成有栅氧化层，且所述栅氧化层具有至少一贯穿所述栅氧化层的孔洞；/n形成伪栅极、至少覆盖所述伪栅极两侧的侧墙、外延源极以及外延漏极；其中，所述伪栅极覆盖所述孔洞；/n去除所述伪栅极，令所述硅衬底在所述孔洞位置形成空穴；/n在所述伪栅极位置形成金属栅极结构；其中，所述金属栅极结构具有对应所述空穴的凸起。/n

【技术特征摘要】
1.一种鳍式场效应管的制备方法，其特征在于，包括：
提供硅衬底，所述硅衬底上形成有栅氧化层，且所述栅氧化层具有至少一贯穿所述栅氧化层的孔洞；
形成伪栅极、至少覆盖所述伪栅极两侧的侧墙、外延源极以及外延漏极；其中，所述伪栅极覆盖所述孔洞；
去除所述伪栅极，令所述硅衬底在所述孔洞位置形成空穴；
在所述伪栅极位置形成金属栅极结构；其中，所述金属栅极结构具有对应所述空穴的凸起。


2.如权利要求1所述的鳍式场效应管的制备方法，其特征在于，所述伪栅极为多晶硅栅极或锗硅栅极。


3.如权利要求1所述的鳍式场效应管的制备方法，其特征在于，所述硅衬底上形成有栅氧化层，且所述栅氧化层具有至少一贯穿所述栅氧化层的孔洞，具体包括：
在所述硅衬底上沉积栅氧化层；
设置掩膜层；其中，所述掩膜层具有开口；
刻蚀所述栅氧化层，令所述栅氧化层在所述开口区域内形成一贯穿的孔洞；
去除所述掩膜层。


4.如权利要求3所述的鳍式场效应管的制备方法，其特征在于，所述设置掩膜层，具体包括：
铺设光刻胶层；
对所述光刻胶层的预设区域进行光照、显影，去除预设区域的所述光刻胶层，获取所述掩膜层。


5.如权利要求1所述的鳍式场效应管的制备方法，其特征在于，所述孔洞的个数为两个。


6.如权利要求1所述的鳍式场效应管的制备方法，其特征在于，所述形成伪栅极、至少覆盖所述伪栅极两侧的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王楠，
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