具有T型鳍部的鳍式场效应管及其形成方法技术

本发明专利技术提供了一种具有T型鳍部的鳍式场效应管的形成方法，包括：提供基底；依次形成位于所述基底表面的第一硅薄膜、硬掩膜层和具有第一开口的图案层；形成覆盖所述第一开口的侧壁的侧墙；去除所述图案层；以所述侧墙为掩膜刻蚀硬掩膜层形成第一结构，再去除所述侧墙；以所述第一结构为掩膜刻蚀所述第一硅薄膜形成第一子鳍部；形成覆盖所述基底、第一子鳍部的侧壁的绝缘层，所述绝缘层的表面与所述第一子鳍部的表面齐平；形成位于所述第一子鳍部顶部的第二子鳍部，所述第二子鳍部的宽度大于所述第一子鳍部的宽度。上述方法形成的鳍式场效应管的沟道区的长度大，避免了短沟道效应，器件性能的稳定性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种具有T型鳍部的鳍式场效应管及其形成方法。
技术介绍
随着半导体工艺技术的不断发展，随着工艺节点逐渐减小，后栅(gate-last)工艺得到了广泛应用，来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，Critical Dimension)进一步下降时，即使采用后栅工艺,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。·鳍式场效应晶体管(Fin FET)是一种常见的多栅器件，图I示出了现有技术的一种鳍式场效应晶体管的立体结构示意图。如图I所示，包括半导体衬底10，所述半导体衬底10上形成有凸出的鳍部14，鳍部14 一般是通过对半导体衬底10刻蚀后得到的；介质层11，覆盖所述半导体衬底10的表面以及鳍部14的侧壁的一部分；栅极结构12，横跨在所述鳍部14上，覆盖所述鳍部14的顶部和侧壁，栅极结构12包括栅介质层(图中未示出)和位于栅介质层上的栅电极(图中未示出)。对于Fin FET，鳍部14的顶部以及两侧的侧壁与栅极结构12相接触的部分都成为沟道区，即具有多个栅，有利于增大驱动电流，改善器件性能。然而随着工艺节点的进一步减小，现有技术的鳍式场效应晶体管的器件性能的稳定性变差。更多关于鳍式场效应晶体管的结构及形成方法请参考公开号为“US7868380B2”的美国专利。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种提高器件性能稳定性的T型鳍部的鳍式场效应管及其形成方法。为解决上述问题，本专利技术的实施例提供了一种具有T型鳍部的鳍式场效应管，包括基底；位于所述基底表面的鳍部，所述鳍部包括位于所述基底表面的第一子鳍部，以及位于所述第一子鳍部顶部的第二子鳍部，所述第二子鳍部的宽度大于所述第一子鳍部的宽度。可选地，所述第二子鳍部的宽度小于所述第一子鳍部的宽度的三倍。可选地，所述鳍部的材料为Si。可选地，还包括横跨所述鳍部的栅极结构，所述栅极结构包括位于所述鳍部表面的栅介质层、位于所述栅介质层表面的栅电极层；位于所述栅极结构两侧的鳍部内的源/漏极；位于所述源/漏极表面的金属硅化物层。可选地，所述栅介质层的材料为高K材料；所述栅电极层的材料为金属材料；所述金属硅化物层的材料为NiPt硅化物。本专利技术的实施例还提供了一种具有T型鳍部的鳍式场效应管的形成方法，包括提供基底；形成位于所述基底表面的第一娃薄膜；形成位于所述第一娃薄膜表面的硬掩膜层；形成位于所述硬掩膜层表面的具有第一开口的图案层；形成覆盖所述第一开口的侧壁的侧墙；去除所述图案层；以所述侧墙为掩膜刻蚀所述硬掩膜层形成第一结构，再去除所述侧墙；以所述第一结构为掩膜刻蚀所述有第一硅薄膜形成第一子鳍部； 形成覆盖所述基底、第一子鳍部的侧壁的绝缘层，所述绝缘层的表面与所述第一子鳍部的表面齐平；形成位于所述第一子鳍部顶部的第二子鳍部，所述第二子鳍部的宽度大于所述第一子鳍部的宽度。可选地，所述侧墙的宽度为l_8nm。可选地，所述第二子鳍部的形成步骤包括形成覆盖所述绝缘层的第二硅薄膜；形成覆盖所述第二硅薄膜的光刻胶层，所述光刻胶层具有第二开口，所述第二开口暴露出所述第一子鳍部表面；以所述光刻胶层为掩膜刻蚀所述第二硅薄膜，形成第二子鳍部。可选地，所述形成覆盖所述基底、第一子鳍部的侧壁的绝缘层的形成步骤包括形成覆盖所述基底、第一子鳍部和第一结构的绝缘薄膜；平坦化所述第一结构和部分厚度的绝缘薄膜，暴露出所述第一子鳍部表面，形成绝缘层。可选地，还包括去除所述绝缘层，暴露出所述第一子鳍部的侧壁。可选地，所述硬掩膜层的材料为氧化硅。可选地，所述硬掩膜层的形成工艺为热氧化工艺或化学气相沉积工艺。可选地，所述图案层的材料为SiON。可选地，所述图案层的形成工艺为等离子体沉积工艺。可选地,所述绝缘层的材料为SiO2或SiN。可选地，还包括形成覆盖所述第一子鳍部和第二子鳍部的伪栅介质层；形成覆盖所述基底表面、且位于所述伪栅介质层表面的伪栅电极层；在所述伪栅电极层表面形成图形化的光刻胶层，刻蚀所述伪栅电极层和伪栅介质层，形成伪栅极结构。可选地，还包括以所述伪栅极结构为掩膜，向所述第一子鳍部和第二子鳍部内掺杂离子形成源/漏极。可选地，所述掺杂的形成工艺为等离子体掺杂工艺或固态-固态扩散工艺。可选地，所述固态-固态扩散工艺的形成步骤为形成覆盖所述第一子鳍部和第二子鳍部表面的二氧化硅薄膜；向所述二氧化硅薄膜内掺杂离子；对所述第一子鳍部、第二子鳍部和二氧化硅薄膜退火，使所述二氧化硅薄膜内的掺杂离子扩散到第一子鳍部和第二子鳍部内，形成源/漏极。可选地，所述掺杂离子为硼离子、磷离子或砷离子中的一种。可选地，还包括去除所述图形化的光刻胶层，形成与所述图形化的光刻胶层的位置相对应的栅极结构，所述栅极结构包括形成在所述第一子鳍部和第二子鳍部表面的栅介质层，及形成在所述栅介质层表面的栅电极层。可选地，所述栅介质层的材料为高K材料，所述栅介质层的形成工艺为离子增强原子层沉积工艺。可选地，所述栅电极层的材料为金属材料，所述栅电极层的形成工艺为离子增强原子层沉积工艺。可选地，还包括在所述源/漏极表面形成金属硅化物。可选地，所述金属硅化物为NiPt硅化物。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点本专利技术实施例的具有T型鳍部的鳍式场效应管，包括位于基底表面的第一子鳍部 和位于所述第一子鳍部顶部的第二子鳍部，由于所述第二子鳍部的宽度大于所述第一子鳍部的宽度，而鳍式场效应管的沟道区的长度与第一子鳍部的两个侧壁的长度、第二子鳍部的两个侧壁的长度、第二子鳍部的顶部的长度、以及第二子鳍部的底部未与第一子鳍部接触部分的长度有关，本专利技术实施例的具有T型鳍部的鳍式场效应管的沟道区的长度增加，避免了短沟道效应，器件的性能好。本专利技术实施例的具有T型鳍部的鳍式场效应管的形成方法，在所述第一开口的侧壁形成侧墙，所述侧墙用于后续作为掩膜形成第一子鳍部。由于所述第一开口具有两个侧壁，因此后续在同一工艺步骤中可以形成至少两个第一子鳍部，节省了工艺时间；形成位于所述第一子鳍部顶部的第二子鳍部，由于所述第二子鳍部的宽度大于所述第一子鳍部的宽度，因此后续形成的具有T型鳍部的鳍式场效应管的沟道区的长度增加，避免了短沟道效应，器件的性能好。进一步的，采用固态-固态扩散工艺形成源/漏极，形成的源/漏极的质量好，进一步增强了器件的性能。并且在所述源/漏极表面形成金属硅化物，有助于降低具有T型鳍部的鳍式场效应管中源/漏极的接触电阻，器件的性能好。附图说明图I是现有技术的鳍式场效应管的立体结构示意图；图2是本专利技术实施例的具有T型鳍部的鳍式场效应管的形成方法的流程示意图；图3-图11、图13是本专利技术实施例的具有T型鳍部的鳍式场效应管的形成过程的剖面结构示意图；图12是图11沿A-Al方向的剖面结构示意图。具体实施例方式正如
技术介绍
所述，随着工艺节点的进一步减小，现有技术的鳍式场效应管的器件的性能不稳定。本专利技术实施例的专利技术人经过研究后发现，现有技术的鳍式场效应管的器件的性能不稳定的原因包括鳍式场效应管的沟道区的减小导致的短沟道效应，所述短沟道效应影响了器件的性能。经过进一步研究，本专利技术实施例的专利技术人发现，由于所述鳍式场效应管的沟道区的长度与鳍部和栅极结构相接处的长度有关，如果增加鳍部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有T型鳍部的鳍式场效应管，其特征在于，包括：基底；位于所述基底表面的鳍部，所述鳍部包括位于所述基底表面的第一子鳍部，以及位于所述第一子鳍部顶部的第二子鳍部，所述第二子鳍部的宽度大于所述第一子鳍部的宽度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：三重野文健，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：