鳍式场效应晶体管的形成方法技术

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形成有第一绝缘层和贯穿第一绝缘层厚度的鳍部，且鳍部顶部高于第一绝缘层表面；形成包括关键原子的牺牲层，所述牺牲层位于鳍部顶部和侧壁，根据形成的鳍式场效应晶体管的类型，所选牺牲层的晶格常数大于或小于鳍部内硅的晶格常数；对牺牲层进行处理，使牺牲层中的关键原子进入鳍部；牺牲层中的关键原子进入鳍部后，去除经处理后的牺牲层。本发明专利技术实施例形成的鳍式场效应晶体管的沟道区的载流子迁移率高，性能稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及。
技术介绍
为了达到更高的运算速度、更大的数据存储量、以及更多的功能，半导体器件朝向更高的元件密度、更高的集成度方向发展。互补金属氧化物半导体(Complementary MetalOxide Semiconductor,CMOS)晶体管的长度变得比以往更短,然而,仍然难以满足高集成度的需要。鳍式场效应晶体管由于具有较高的驱动电流和集成度，近年来得到广泛应用。请参考图1，现有技术形成鳍式场效应晶体管的方法包括:请参考图1，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100表面形成有绝缘层101和贯穿所述绝缘层101厚度的鳍部103，且所述鳍部103顶部高于绝缘层101表面；请参考图2，形成横跨所述鳍部103的顶部和侧壁的栅极结构105，以及形成位于所述栅极结构105两侧的鳍部103内的源极和漏极。采用上述方法形成的鳍式场效应晶体管的立体结构，请参考图3，包括:半导体衬底100 ;位于所述半导体衬底100表面的绝缘层101 ;贯穿所述绝缘层101、且顶部高于绝缘层101表面的鳍部103 ;横跨所述鳍部103的顶部和侧壁的栅极结构105 ;位于所述栅极结构105两侧的鳍部103内的源极和漏极。然而，当工艺节点进一步缩小时，如何进一步提高鳍式场效应晶体管的性能，成为一个亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供，使得形成的鳍式场效应晶体管的性能更好。为解决上述问题，本专利技术的实施例提供了一种，包括:提供半导体衬底，所述半导体衬底表面形成有第一绝缘层和贯穿所述第一绝缘层厚度的鳍部，且所述鳍部顶部高于第一绝缘层表面；形成包括关键原子的牺牲层，所述牺牲层位于所述鳍部顶部和侧壁，并且，当形成P型鳍式场效应晶体管时，所选牺牲层的晶格常数大于鳍部的晶格常数，当形成η型鳍式场效应晶体管时，所选牺牲层的晶格常数小于鳍部的晶格常数；对所述牺牲层进行处理，使所述牺牲层中的关键原子进入鳍部；所述牺牲层中的关键原子进入鳍部后，去除经处理后的牺牲层；在去除经处理后的牺牲层后，形成横跨所述鳍部的顶部和侧壁的栅极结构。可选地，形成牺牲层前，还包括:形成横跨所述鳍部的顶部和侧壁的伪栅极结构；在所述伪栅极结构两侧的鳍部形成源极和漏极；形成覆盖所述鳍部和第一绝缘层的第二绝缘层，所述第二绝缘层表面与所述伪栅极结构表面齐平；去除所述伪栅极结构，形成暴露出鳍部顶部和侧壁的开口，所述牺牲层形成在所述开口内。可选地，还包括:形成覆盖所述开口侧壁的第一侧墙。可选地，还包括:对所述牺牲层进行处理前，形成位于所述第一侧墙侧壁的第二侧m ο可选地，所述第一侧墙的材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅，所述第二侧墙的材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。可选地，当形成P型鳍式场效应晶体管时，所述牺牲层的材料为硅锗或锗，所述关键原子为锗原子；当形成η型鳍式场效应晶体管时，所述牺牲层的材料为碳化硅或碳，所述关键原子为碳原子。可选地，所述牺牲层为硅锗或碳化硅时，所述关键原子的质量百分比为50%_80%。可选地，当所述牺牲层为硅锗时，对所述牺牲层进行处理的工艺为氧化处理工艺，采用的气体包括氧气和氢气。可选地，所述氧气和氢气的体积比为1:1至3:1。可选地，对所述牺牲层进行氧化处理时，氧化温度为450摄氏度-800摄氏度。可选地，所述对所述牺牲层进行处理的工艺为磁控式等离子体氧化工艺。可选地，当所述牺牲层为锗时，对所述牺牲层进行处理的工艺为退火处理工艺。可选地，所述退火处理工艺的工艺参数为:退火温度为800摄氏度-1100摄氏度，退火时间为30秒-6分钟，退火时的采用的氧化气体为氧气或臭氧，采用的惰性气体为氦气或IS气。可选地，所述牺牲层的厚度为I纳米-10纳米。可选地，所述牺牲层中的关键原子进入鳍部后，鳍部内关键原子的质量百分比小于 50%ο可选地，去除经处理后的牺牲层的工艺为湿法刻蚀工艺或干法刻蚀工艺。可选地，所述湿法刻蚀工艺采用的化学试剂为稀释的氢氟酸，刻蚀时间为15秒-50秒。可选地，所述干法刻蚀工艺的刻蚀气体为四氟化碳和氦气，其中，四氟化碳的流量为150标准晕升每分钟-300标准晕升每分钟，氦气的流量为0.1标准升每分钟-2标准升每分钟，刻蚀压强为0.01托-1托。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点:在所述鳍部顶部和侧壁形成包括关键原子的牺牲层，当形成P型鳍式场效应晶体管时，所选牺牲层的晶格常数大于鳍部的晶格常数，当形成η型鳍式场效应晶体管时，所选牺牲层的晶格常数小于鳍部的晶格常数，后续对所述牺牲层进行处理后，关键原子进入鳍部内，后续为鳍式场效应晶体管的沟道区引入压应力或拉应力，使得后续形成的鳍式场效应晶体管的沟道区的载流子迁移率高，能够获得满足需求的阈值电压，鳍式场效应晶体管的性能稳定，且形成工艺简单。进一步的，所述牺牲层形成在开口内，后续栅极结构也在所述开口内形成。所述栅极结构的位置与牺牲层的位置对得较为准确，所述栅极结构底部对应的鳍部后续作为鳍式场效应晶体管的沟道区，几乎全部关键原子均位于沟道区，所述鳍式场效应晶体管的沟道区的载流子迁移率更高，阈值电压也更加满足需求，进一步提高了鳍式场效应晶体管的性倉泛。【附图说明】图1-图2是现有技术的鳍式场效应晶体管的形成过程的剖面结构示意图；图3是现有技术的鳍式场效应晶体管的立体结构示意图；图4是本专利技术第一实施例的的流程示意图；图5-图7、图9和图10是本专利技术第一实施例的鳍式场效应晶体管的形成过程的剖面结构示意图；图8是本专利技术第一实施例中磁控式等离子体设备的剖面结构示意图；图11是本专利技术第二实施例的的流程示意图；图12、图14、图16、图18、图20、图22和图23是本专利技术第二实施例的鳍式场效应晶体管的形成过程的剖面结构示意图；图13、图15、图17、图19和图21是本专利技术第二实施例的鳍式场效应晶体管的形成过程的俯视结构示意图。【具体实施方式】正如
技术介绍
所述，现有技术的鳍式场效应管晶体管的性能仍然有待进一步提闻。经过研究，专利技术人发现，在P型鳍式场效应管晶体管的沟道区引入关键原子，例如锗原子，锗的晶格常数大于硅的晶格常数时，P型鳍式场效应管晶体管的沟道区内具有较大的压应力，有助于提高P型鳍式场效应管晶体管的沟道区的载流子迁移率，获得较好的阈值电压，从而提高了 P型鳍式场效应管晶体管的性能；同理，在η型鳍式场效应管晶体管的沟道区引入关键原子，例如碳原子，碳的晶格常数大于硅的晶格常数时，η型鳍式场效应管晶体管的沟道区内具有较大的拉应力，有助于提高η型鳍式场效应管晶体管的沟道区的载流子迁移率，获得满足需求的阈值电压。从而提高了 η型鳍式场效应管晶体管的性能。进一步的，专利技术人发现，锗硅在被氧化时，锗硅中的硅被氧化成二氧化硅，而锗原子则被析出。如果将锗硅层形成在硅层表面，进行氧化工艺后，锗硅层中的锗则进入到硅层内，形成新的锗硅。基于此，专利技术人提供了本专利技术技术方案中的。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的各个【具体实施方式】做详细的说明。第一实施例请参考图4，本专利技术第一实施例中，包括:步骤S201，提供半导体衬底，所述半导体衬底表面形成有第一绝缘层和贯穿所述第一绝缘层厚度的鳍部，且所述鳍部顶部高于第一绝缘层表面；步骤S202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形成有第一绝缘层和贯穿所述第一绝缘层厚度的鳍部，且所述鳍部顶部高于第一绝缘层表面；形成包括关键原子的牺牲层，所述牺牲层位于所述鳍部顶部和侧壁，当形成p型鳍式场效应晶体管时，所选牺牲层的晶格常数大于鳍部的晶格常数，当形成n型鳍式场效应晶体管时，所选牺牲层的晶格常数小于鳍部的晶格常数；对所述牺牲层进行处理，使所述牺牲层中的关键原子进入鳍部；所述牺牲层中的关键原子进入鳍部后，去除经处理后的牺牲层；在去除经处理后的牺牲层后，形成横跨所述鳍部的顶部和侧壁的栅极结构，且所述栅极结构的位置与所述牺牲层的位置相对应。

【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形成有第一绝缘层和贯穿所述第一绝缘层厚度的鳍部，且所述鳍部顶部高于第一绝缘层表面； 形成包括关键原子的牺牲层，所述牺牲层位于所述鳍部顶部和侧壁，当形成P型鳍式场效应晶体管时，所选牺牲层的晶格常数大于鳍部的晶格常数，当形成η型鳍式场效应晶体管时，所选牺牲层的晶格常数小于鳍部的晶格常数； 对所述牺牲层进行处理，使所述牺牲层中的关键原子进入鳍部； 所述牺牲层中的关键原子进入鳍部后，去除经处理后的牺牲层； 在去除经处理后的牺牲层后，形成横跨所述鳍部的顶部和侧壁的栅极结构，且所述栅极结构的位置与所述牺牲层的位置相对应。2.如权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，形成牺牲层前，还包括:形成横跨所述鳍部的顶部和侧壁的伪栅极结构；在所述伪栅极结构两侧的鳍部形成源极和漏极；形成覆盖所述鳍部和第一绝缘层的第二绝缘层，所述第二绝缘层表面与所述伪栅极结构表面齐平；去除所述伪栅极结构，形成暴露出鳍部顶部和侧壁的开口，所述牺牲层形成在所述开口内。3.如权利要求2所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，还包括:形成覆盖所述开口侧壁的第一侧墙。4.如权利要求3所述 的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，还包括:对所述牺牲层进行处理前，形成位于所述第一侧墙侧壁的第二侧墙。5.如权利要求4所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述第一侧墙的材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅，所述第二侧墙的材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。6.如权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，当形成P型鳍式场效应晶体管时，所述牺牲层的材料为硅锗或锗，所述关键原子为锗原子；当形成η型鳍式场效应晶体管时，所述牺牲层的材料为碳化硅或碳，所述关键原子为碳原子。7.如权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述牺牲层为硅锗或碳化硅时...

【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：