CN106206693B - 鳍式场效应晶体管的形成方法 - Google Patents
鳍式场效应晶体管的形成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106206693B CN106206693B CN201510215959.1A CN201510215959A CN106206693B CN 106206693 B CN106206693 B CN 106206693B CN 201510215959 A CN201510215959 A CN 201510215959A CN 106206693 B CN106206693 B CN 106206693B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fin
- etching
- side wall
- field effect
- effect transistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上具有栅极结构密集区和栅极结构稀疏区，半导体衬底表面具有凸起的鳍部和横跨所述鳍部的栅极结构；形成侧墙材料层，所述侧墙材料层覆盖鳍部和栅极结构；对侧墙材料层进行第一刻蚀，在栅极结构密集区的鳍部两侧形成第一侧墙，在栅极结构稀疏区的鳍部两侧形成第二侧墙，所述第一侧墙和第二侧墙低于鳍部的顶部表面；对栅极结构两侧的鳍部进行第二刻蚀，形成第一鳍部，第一侧墙与第一鳍部平齐，第二侧墙高于第一鳍部；进行第三刻蚀，第三刻蚀能够减小第二侧墙与第一鳍部的高度差；在第一鳍部上形成源漏区。所述鳍式场效应晶体管的形成方法，可以提高鳍式场效应晶体管的性能。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种鳍式场效应晶体管的形成方法。
背景技术
MOS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；位于衬底表面的栅极结构，位于栅极结构两侧半导体衬底内的源漏区。MOS晶体管通过在栅极施加电压，调节通过栅极结构底部沟道的电流来产生开关信号。
随着半导体技术的发展，传统的平面式的MOS晶体管会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(Fin FET)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和侧壁的栅极结构，位于栅极结构两侧的鳍部内的源漏区。
形成鳍式场效应晶体管的方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面具有凸起的鳍部和横跨所述鳍部的栅极结构，所述栅极结构覆盖部分所述鳍部的顶部和侧壁；在栅极结构两侧的鳍部形成侧墙；以侧墙和栅极结构为掩膜对栅极结构两侧的鳍部进行离子注入形成重掺杂的源漏区。
随着特征尺寸进一步缩小，现有技术形成的鳍式场效应晶体管的性能和可靠性较差。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种鳍式场效应晶体管的形成方法，以提高鳍式场效应晶体管的性能和可靠性。
为解决上述问题，本发明提供一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上具有栅极结构密集区和栅极结构稀疏区，所述半导体衬底表面具有凸起的鳍部和横跨所述鳍部的栅极结构，所述栅极结构覆盖部分所述鳍部的顶部和侧壁；形成侧墙材料层，所述侧墙材料层覆盖鳍部和栅极结构；对侧墙材料层进行第一刻蚀，暴露出栅极结构两侧的鳍部，且在栅极结构密集区鳍部两侧形成第一侧墙，在栅极结构稀疏区鳍部两侧形成第二侧墙，所述第一侧墙和第二侧墙低于所述鳍部的顶部表面；对暴露出的栅极结构两侧的鳍部进行第二刻蚀，形成第一鳍部，所述第一侧墙与第一鳍部平齐，所述第二侧墙高于第一鳍部；进行第三刻蚀，所述第三刻蚀适于减小第二侧墙与第一鳍部的高度差；在第一鳍部上形成源漏区。
可选的，所述第三刻蚀对第二侧墙的刻蚀速率大于对第一侧墙的刻蚀速率。
可选的，对所述第二侧墙进行第三刻蚀后形成第三侧墙，对所述第一侧墙进行第三刻蚀后形成第四侧墙，所述第三侧墙与第一鳍部平齐。
可选的，所述第三刻蚀为各向异性刻蚀工艺。
可选的，所述第三刻蚀为各向异性的等离子体刻蚀工艺。
可选的，所述第三刻蚀采用的气体包括CH3F和O2，CH3F流量为10sccm～500sccm，O2的流量为20sccm～300sccm，源射频功率为100瓦～1000瓦，刻蚀腔室的压力为2毫托～50毫托，偏置射频功率为10瓦～200瓦，刻蚀腔室的压力为2毫托～50毫托,刻蚀时间为6秒～60秒。
可选的，所述第二刻蚀为各向同性刻蚀工艺。
可选的，所述第二刻蚀为各向同性的等离子体刻蚀工艺。
可选的，所述第二刻蚀采用H2进行刻蚀，H2的流量为10sccm～1000sccm，源射频功率为100瓦～1000瓦，刻蚀腔室压力为2毫托～50毫托，刻蚀时间为6秒～60秒。
可选的，所述第二刻蚀采用的气体包括NF3、Cl2和BCl3，NF3的流量为10sccm～100sccm，Cl2的流量为50sccm～200sccm，BCl3的流量为10sccm～50sccm，源射频功率为100瓦～1000瓦，刻蚀腔室压力为2毫托～20毫托，刻蚀时间为6秒～60秒。
可选的，所述第二刻蚀对鳍部的刻蚀深度为200A～1000A。
可选的，所述第一刻蚀为等离子体刻蚀，刻蚀气体为CF4、CHF3、CH2F2、CH3F、C2F2或C3F8，气体流量为10sccm～500sccm，源射频功率为100瓦～1000瓦，刻蚀腔室的压力为2毫托～50毫托，刻蚀时间为6秒～60秒。
可选的，形成所述源漏区的步骤包括：在第一鳍部上外延生长源漏区材料层，所述源漏区材料层为应力材料，在外延生长源漏区材料层的同时原位掺杂或者在外延生长源漏区材料层之后进行离子注入而重掺杂。
可选的，当待形成N型鳍式场效应晶体管时，所述应力材料为SiC；当待形成P型鳍式场效应晶体管时，所述应力材料为SiGe。
可选的，当待形成N型鳍式场效应晶体管时，重掺杂的离子为N型离子；当待形成P型鳍式场效应晶体管时，重掺杂的离子为P型离子。
本发明具有以下优点：
本发明实施例在形成覆盖鳍部和栅极结构的侧墙材料层后，对侧墙材料层进行第一刻蚀暴露出栅极结构两侧的鳍部，在栅极结构密集区形成第一侧墙，在栅极结构稀疏区形成第二侧墙，所述第一侧墙和第二侧墙低于所述鳍部的顶部表面；对暴露出的栅极结构两侧的鳍部进行第二刻蚀，形成第一鳍部，所述第一侧墙与第一鳍部平齐，所述第二侧墙高于第一鳍部；进行第三刻蚀，所述第三刻蚀能够减小第二侧墙与第一鳍部的高度差，使得第二侧墙对第一鳍部的阻挡能力消除，有利于后续源漏区在第一鳍部上进行外延生长，从而提高了鳍式场效应晶体管的性能。
另外，第三刻蚀后，在栅极结构稀疏区第一鳍部两侧形成第三侧墙，在栅极结构密集区第一鳍部两侧形成第四侧墙，第三侧墙和第一鳍部平齐，第四侧墙与第一鳍部接近平齐，所述第三刻蚀会减小由于第三刻蚀引起的第四侧墙和第一鳍部的高度差，从而减小了第三侧墙和第四侧墙的高度差异性。后续在第一鳍部上外延生长源漏区时，栅极结构密集区和栅极结构稀疏区中的形成的源漏区的差异性较小。
附图说明
图1至图7b为本发明一实施例中鳍式场效应晶体管的形成过程的结构示意图；
图8至图16b为本发明另一实施例中鳍式场效应晶体管的形成过程的结构示意图。
具体实施方式
现有技术形成的鳍式场效应晶体管随着特征尺寸进一步缩小时，鳍式场效应晶体管的性能和可靠性较差。
图1至图7b为本发明一实施例中鳍式场效应晶体管的形成过程的结构示意图。
结合参考图1、图2a、图2b、图2c、图3a、图3b和图3c，提供半导体衬底100，半导体衬底100上具有栅极结构密集区(I区域)和栅极结构稀疏区(II区域)，半导体衬底100表面具有凸起的鳍部120和横跨鳍部120的栅极结构130，栅极结构130覆盖部分鳍部120的顶部和侧壁。
图2a为鳍式场效应晶体管沿着图1中I区域鳍部延伸方向(A-A1轴线)的剖视图，图2b为鳍式场效应晶体管沿着图1中I区域栅极结构延伸方向(B-B1轴线)的栅极结构中线的剖视图，图2c为鳍式场效应晶体管沿着图1中I区域平行于栅极结构延伸方向且通过栅极结构一侧的鳍部(C-C1轴线)获得的剖视图。
图3a为鳍式场效应晶体管沿着图1中II区域鳍部延伸方向(A-A1轴线)的剖视图，图3b为鳍式场效应晶体管沿着图1中II区域栅极结构延伸方向(B-B1轴线)的栅极结构中线的剖视图，图3c为鳍式场效应晶体管沿着图1中II区域平行于栅极结构延伸方向且通过栅极结构一侧的鳍部(C-C1轴线)获得的剖视图。
栅极结构130包括横跨鳍部120的栅介质层131和覆盖栅介质层131的栅电极层132。
半导体衬底100上还具有隔离结构110，隔离结构110的表面低于鳍部120的顶部表面，隔离结构110用于电学隔离相邻的鳍部120。
鳍式场效应晶体管中还包括位于栅极结构130两侧的栅极结构侧墙(未图示)，所述栅极结构侧墙用于在后续形成源漏区的过程中保护栅极结构130。
结合参考图4a、图4b、图4c、图5a、图5b和图5c，形成侧墙材料层140，所述侧墙材料层140覆盖鳍部120和栅极结构130。
侧墙材料层140采用化学气相沉积工艺沉积，侧墙材料层140的材料为氮化硅。
参考图6a和图6b，对侧墙材料层140(参考图4和图5)进行第一刻蚀暴露出栅极结构130(参考图4a和图5a)两侧的鳍部120，在栅极结构密集区(I区域)的鳍部120两侧形成第一侧墙141，在栅极结构稀疏区(II区域)的鳍部120两侧形成第二侧墙142，所述第一侧墙141和第二侧墙142低于鳍部120的顶部表面。
对侧墙材料层140(参考图4c和图5c)进行第一刻蚀时，侧墙材料层140在栅极结构密集区(I区域)的刻蚀速率和在栅极结构稀疏区(II区域)的刻蚀速率存在差异。具体的，由于侧墙材料层140在II区域覆盖鳍式场效应晶体管的面积大于在I区域覆盖鳍式场效应晶体管的面积，所以对侧墙材料层140进行第一刻蚀时，II区域产生的副产物多于I区域产生的副产物，副产物的富集会降低侧墙材料层140的刻蚀速率，所以侧墙材料层140在I区域的刻蚀速率大于在II区域的刻蚀速率。形成的第一侧墙141的高度低于第二侧墙142的高度。
需要说明的是，此处对侧墙材料层140(参考图4c和图5c)进行第一刻蚀的刻蚀深度受到限制，表现在如果增加第一刻蚀对侧墙材料层140的刻蚀深度使得第二侧墙142的高度降低，以消除第二侧墙142对后续形成的第一鳍部上进行外延生长源漏区的阻挡，会造成第一刻蚀对栅极结构130(参考图4a和图5a)两侧的栅极结构侧墙(未图示)的刻蚀程度增加，影响栅极结构侧墙对栅极结构130的保护作用。
参考图7a图7b，对暴露出的栅极结构130(参考图4a和图5a)两侧的鳍部120(参考图6a和图6b)进行第二刻蚀，形成第一鳍部150，第一侧墙141与第一鳍部150平齐，第二侧墙142高于第一鳍部150。
完成所述第二刻蚀后在第一鳍部150上外延生长源漏区材料层，在外延生长源漏区材料层的同时原位掺杂或者在外延生长源漏区材料层之后进行离子注入而重掺杂，退火以激活掺杂的杂质，形成源漏区(未图示)。
研究发现，上述方法形成的鳍式场效应晶体管依然存在性能和可靠性差的原因在于：
对所述侧墙材料层进行第一刻蚀后，在栅极结构密集区(I区域)的鳍部两侧形成第一侧墙，在栅极结构稀疏区(II区域)的鳍部两侧形成第二侧墙。在第一刻蚀过程中，侧墙材料层在I区域的刻蚀速率大于在II区域的刻蚀速率。对栅极结构两侧的鳍部进行第二刻蚀后，形成第一鳍部，第一侧墙与第一鳍部平齐，第二侧墙高于第一鳍部。所述第二侧墙对后续第一鳍部上外延生长源漏区具有阻挡作用，导致形成的源漏区缺陷较多，影响鳍式场效应晶体管的性能。
为了使得所述第二侧墙对第一鳍部上外延生长源漏区的阻挡作用减弱，在刻蚀侧墙材料层的过程中，可以增加对侧墙材料层进行第一刻蚀的程度，但这会导致第一刻蚀对栅极结构两侧的栅极结构侧墙的刻蚀程度增加，影响栅极结构侧墙对栅极结构的保护作用。
本发明提供了另一实施例的鳍式场效应晶体管的形成方法：包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上具有栅极结构密集区和栅极结构稀疏区，所述半导体衬底表面具有凸起的鳍部和横跨所述鳍部的栅极结构，所述栅极结构覆盖部分所述鳍部的顶部和侧壁；形成侧墙材料层，所述侧墙材料层覆盖鳍部和栅极结构；对侧墙材料层进行第一刻蚀，暴露出栅极结构两侧的鳍部，且在栅极结构密集区鳍部两侧形成第一侧墙，在栅极结构稀疏区鳍部两侧形成第二侧墙，所述第一侧墙和第二侧墙低于所述鳍部的顶部表面；对暴露出的栅极结构两侧的鳍部进行第二刻蚀，形成第一鳍部，所述第一侧墙与第一鳍部平齐，所述第二侧墙高于第一鳍部；进行第三刻蚀，所述第三刻蚀适于减小第二侧墙与第一鳍部的高度差；在第一鳍部上形成源漏区。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此的描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为了便于说明，所述示意图只是实例，其再次不应限制本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例作详细的说明。
结合参考图8、图9a、图9b、图9c、图10a、图10b和图10c，提供半导体衬底200，半导体衬底200上具有栅极结构密集区(I区域)和栅极结构稀疏区(II区域)，半导体衬底200表面具有凸起的鳍部220和横跨鳍部220的栅极结构230，栅极结构230覆盖部分鳍部220的顶部和侧壁。
图8示出鳍式场效应晶体管的两个区域，即栅极结构密集区和栅极结构稀疏区，分别用I区域和II区域表示。
图9a为鳍式场效应晶体管沿着图8中I区域鳍部延伸方向(A-A1轴线)的剖视图，图9b为鳍式场效应晶体管沿着图8中I区域栅极结构延伸方向(B-B1轴线)的栅极结构中线的剖视图，图9c为鳍式场效应晶体管沿着图8中I区域平行于栅极结构延伸方向且通过栅极结构一侧的鳍部(C-C1轴线)获得的剖视图。
图10a为鳍式场效应晶体管沿着图8中II区域鳍部延伸方向(A-A1轴线)的剖视图，图10b为鳍式场效应晶体管沿着图8中II区域栅极结构延伸方向(B-B1轴线)的栅极结构中线的剖视图，图10c为鳍式场效应晶体管沿着图8中II区域平行于栅极结构延伸方向且通过栅极结构一侧的鳍部(C-C1轴线)获得的剖视图。
所述半导体衬底200可以是单晶硅，多晶硅或非晶硅；半导体衬底200也可以是硅、锗、锗化硅、砷化镓等半导体材料；所述半导体衬底200可以是体材料，也可以是复合结构，如绝缘体上硅；所述半导体衬底200还可以是其它半导体材料，这里不再一一举例。本实施例中，所述半导体衬底200的材料为硅。
半导体衬底200表面具有凸起的鳍部220，鳍部220与半导体衬底200的连接方式可以是一体的，如鳍部220是通过对半导体衬底200刻蚀后形成的凸起结构。在其它实施例中，鳍部220可以通过在半导体衬底200上沉积一层鳍部材料层，然后以半导体衬底200为刻蚀停止层刻蚀鳍部材料层形成鳍部220。
本实施例中，还包括，形成隔离结构210，隔离结构210位于半导体衬底200表面且覆盖部分鳍部220的侧壁。隔离结构210用于隔离半导体衬底200上相邻的鳍部220。本实施例中，隔离结构210为浅沟槽隔离结构，隔离结构210为的材料为氧化硅。
隔离结构210的形成方法为：在鳍部220两侧的半导体衬底200上沉积隔离材料层，对所述隔离材料层一步执行CMP、回刻等平坦化工艺，使隔离结构210低于鳍部220的顶部。
所述鳍部220还可以根据待形成的鳍式场效应晶体管的类型掺杂不同的杂质离子，用于调节鳍式场效应晶体管的阈值电压。当待形成N型鳍式场效应晶体管时，鳍部220掺杂P型离子；当待形成P型鳍式场效应晶体管时，鳍部220掺杂N型离子。
栅极结构230包括横跨鳍部220的栅介质层231和覆盖栅介质层231的栅电极层232。栅极结构230覆盖部分隔离结构210的表面。
本实施例中，栅介质层231的材料为氧化硅，栅电极层232的材料为多晶硅。在其它实施例中，栅介质层231和栅电极层232构成伪栅极，后栅工艺中，去除所述伪栅极，在原来伪栅极位置形成高介电常数栅介质层和金属栅极，形成高K(K大于3.9)金属栅极结构，有利于提高晶体管的击穿电压，减小漏电流，提高晶体管性能。
采用沉积工艺，如原子层沉积工艺、低压化学气相沉积工艺或等离子体增强化学气相沉积工艺，沉积所述栅介质层231和栅电极层232。
结合参考图11a、图11b、图11c、图12a、图12b和图12c，形成侧墙材料层240，侧墙材料层240覆盖鳍部220和栅极结构230。
采用沉积工艺，如原子层沉积工艺、低压化学气相沉积工艺或等离子体增强化学气相沉积工艺，在整个鳍式场效应晶体管上沉积侧墙材料层240，所述侧墙材料层240的材料为氮化硅、氮氧化硅、氧化硅、含碳氧化硅或低K材料。本实施例中，所述侧墙材料层240的材料为氮化硅。
结合参考图13a和图13b，对侧墙材料层240(参考图11c和图12c)进行第一刻蚀暴露出栅极结构230(参考图11a和图12a)两侧的鳍部220，在栅极结构密集区(I区域)鳍部220两侧形成第一侧墙241，在栅极结构稀疏区(II区域)鳍部220两侧形成第二侧墙242，第一侧墙241和第二侧墙242低于鳍部220的顶部表面。
所述第一刻蚀为等离子体刻蚀工艺，第一刻蚀采用的刻蚀气体包括含氟基的气体，如：CF4、CHF3、CH2F2、CH3F、C2F2、C3F8中的一种或几种，刻蚀气体流量为10sccm～500sccm，源射频功率为100瓦～1000瓦，刻蚀腔室的压力为2毫托～50毫托，刻蚀时间为6秒～60秒。
对侧墙材料层240(参考图11c和图12c)进行第一刻蚀时，侧墙材料层240在栅极结构密集区(I区域)的刻蚀速率和在栅极结构稀疏区(II区域)的刻蚀速率存在差异。具体的，由于侧墙材料层240在II区域覆盖鳍式场效应晶体管的面积大于在I区域覆盖鳍式场效应晶体管的面积，所以对侧墙材料层240进行第一刻蚀时，II区域产生的副产物多于I区域产生的副产物，副产物的富集会降低侧墙材料层240的刻蚀速率，所以侧墙材料层240在I区域的刻蚀速率大于在II区域的刻蚀速率。完成所述第一刻蚀后，第一侧墙241的高度低于第二侧墙242的高度。
需要说明的是，此处对侧墙材料层240(参考图11c和图12c)进行第一刻蚀的刻蚀深度受到限制，表现在如果增加第一刻蚀对侧墙材料层240的刻蚀深度使得第二侧墙242的高度降低，以消除第二侧墙242对后续形成的第一鳍部上进行外延生长源漏区的阻挡，会造成第一刻蚀对栅极结构230(参考图11a和图12a)两侧的栅极结构侧墙(未图示)的刻蚀程度增加，影响栅极结构侧墙(未图示)对栅极结构230的保护作用。
结合参考图14a和图14b，对暴露出的栅极结构230(参考图11a和图12a)两侧的鳍部220(参考图13a和图13b)进行第二刻蚀，形成第一鳍部250，第一侧墙241与第一鳍部250平齐，第二侧墙242高于第一鳍部250。
所述第二刻蚀为各向同性的刻蚀工艺。
本实施例中，所述第二刻蚀采用各向同性的等离子体刻蚀工艺对鳍部220(参考图13a和图13b)进行刻蚀。
本实施例中，第二刻蚀的工艺参数为：刻蚀气体为H2，H2的流量为10sccm～1000sccm，源射频功率为100瓦～1000瓦，刻蚀腔室压力为2毫托～50毫托，刻蚀时间为6秒～60秒。
在另一个实施例中，第二刻蚀的工艺参数为：刻蚀气体为NF3、Cl2和BCl3，NF3的流量为10sccm～100sccm，Cl2的流量为50sccm～200sccm，BCl3的流量为10sccm～50sccm，源射频功率为100瓦～1000瓦，刻蚀腔室压力为2毫托～20毫托，刻蚀时间为6秒～60秒。
需要说明的是，由于第二刻蚀为各向同性的刻蚀工艺，所述第二刻蚀对鳍部220(参考图13a和图13b)进行刻蚀后可以使形成的第一鳍部250的顶部表面平坦(参考图14a和图14b)，而不会形成顶部表面中间凹陷两边突起的第一鳍部250’(参考图15a和15b)，第一鳍部250的顶部表面平坦有利于后续在第一鳍部250上外延生长源漏区。
本实施例中，所述第二刻蚀对鳍部220(参考图13a和图13b)的刻蚀深度为200A～1000A。
完成第二刻蚀后，第一侧墙241与第一鳍部250平齐，第二侧墙242高于第一鳍部250。在栅极结构稀疏区(II区域)，由于第二侧墙242高于第一鳍部250，第二侧墙242会对后续在第一鳍部250上外延生长源漏区时形成阻挡，造成后续第一鳍部250上外延生长的源漏区具有较多的缺陷，影响鳍式场效应晶体管的性能。
参考图16a和图16b，进行第三刻蚀，所述第三刻蚀用于减小第二侧墙242(参考图14b)与第一鳍部250的高度差。
所述第三刻蚀为各向异性的刻蚀工艺。
本实施例中，所述第三刻蚀采用各向异性的等离子体刻蚀工艺对第二侧墙242(参考图14b)进行刻蚀。第三刻蚀后在栅极结构密集区的第一鳍部250两侧形成第四侧墙244，在栅极结构稀疏区的第一鳍部250两侧形成第三侧墙243。
刻蚀气体可以为含氟基的气体，如：CF4、CHF3、CH2F2、CH3F、C2F2或C3F8。
本实施例中，第三刻蚀的工艺参数为：刻蚀气体采用CH3F和O2，CH3F的流量为10sccm～500sccm，O2的流量为20sccm～300sccm，源射频功率为100瓦～1000瓦，偏置射频功率为10瓦～200瓦，刻蚀腔室的压力为2毫托～50毫托，刻蚀时间为6秒～60秒。
需要说明的是，所述第三刻蚀对第二侧墙242(参考图14b)进行刻蚀的同时，也会对第一侧墙241(参考图14a)进行刻蚀。由于第二侧墙242高于第一鳍部250，第二侧墙242在第三刻蚀的气体中暴露的刻蚀面积包括第一鳍部250的顶部和第一鳍部250两侧的部分侧壁，第一侧墙241在第三刻蚀的气体中暴露的刻蚀面积包括第一鳍部250的顶部和第一鳍部250一侧的部分侧壁，第二侧墙242在第三刻蚀的气体中暴露的刻蚀面积比第一侧墙241在第三刻蚀气体中暴露的刻蚀面积大，所述第三刻蚀对第二侧墙242的刻蚀速度大于第三刻蚀对第一侧墙241的刻蚀速度。
另外，本实施例中，第三刻蚀采用各向异性的等离子体刻蚀工艺，具体的工艺参数如上所述，使得所述第三刻蚀对第二侧墙242(参考图14b)的刻蚀作用增强，同时第三刻蚀对第一侧墙241(参考图14a)的刻蚀程度弱。
此外，第三刻蚀为各向异性等离子体刻蚀进行，相比各向同性刻蚀，可以减小对栅极结构230(参考图11a和图12a)两侧的栅极结构侧墙(未图示)的横向刻蚀损伤。
综上所述，本实施例中，所述第三刻蚀减小了第二侧墙242(参考图14b)和第一鳍部250的高度差，同时减小了由于第三刻蚀造成的第四侧墙244和第一鳍部250的高度差，使得最终形成的第三侧墙243和第一鳍部250平齐，第四侧墙244和第一鳍部接近平齐。所述第三刻蚀使得第三侧墙243和第四侧墙244的差异性较小。后续在第一鳍部250上外延生长源漏区后，栅极结构密集区(I区域)和栅极结构稀疏区(II区域)中的形成的源漏区的差异性较小。
完成第三刻蚀之后，在第一鳍部250上形成源漏区(未图示)。
在第一鳍部250上外延生长源漏区材料层，在外延生长所述源漏材料层的同时原位掺杂或者在外延生长源漏区材料层之后进行离子注入而重掺杂，退火以激活掺杂的杂质。
在第一鳍部250上外延生长源漏区材料层，所述源漏区材料层为应力材料，具体的，当待形成N型鳍式场效应晶体管时，所述应力材料为SiC，当待形成P型鳍式场效应晶体管时，所述应力材料为SiGe。在第一鳍部250上外延生长应力材料可以在鳍式场效应晶体管的沟道区域引入应力，提高鳍式场效应晶体管的性能。
在所述应力材料中进行离子注入，形成源漏区(未图示)。当待形成N型鳍式场效应晶体管时，重掺杂的离子为N型离子，当待形成P型鳍式场效应晶体管时，重掺杂的离子为P型离子。
在其它实施例中，可以在外延生长应力材料的同时原位掺杂，进行离子注入形成源漏区(未图示)。
形成源漏区(未图示)后进行退火处理，激活掺杂离子和消除注入缺陷。
本发明具有以下优点：
本发明实施例在形成覆盖鳍部和栅极结构的侧墙材料层后，对侧墙材料层进行第一刻蚀暴露出栅极结构两侧的鳍部，在栅极结构密集区形成第一侧墙，在栅极结构稀疏区形成第二侧墙，所述第一侧墙和第二侧墙低于所述鳍部的顶部表面；对暴露出的栅极结构两侧的鳍部进行第二刻蚀，形成第一鳍部，所述第一侧墙与第一鳍部平齐，所述第二侧墙高于第一鳍部；进行第三刻蚀，所述第三刻蚀能够减小第二侧墙与第一鳍部的高度差，使得第二侧墙对第一鳍部的阻挡能力消除，有利于后续源漏区在第一鳍部上进行外延生长，从而提高了鳍式场效应晶体管的性能。
另外，第三刻蚀完成后，在栅极结构稀疏区第一鳍部两侧形成第三侧墙，在栅极结构密集区第一鳍部两侧形成第四侧墙，最终形成的第三侧墙和第一鳍部平齐，第四侧墙和第一鳍部接近平齐。所述第三刻蚀会减小由于第三刻蚀引起的第四侧墙和第一鳍部的高度差，从而减小了第三侧墙和第四侧墙的高度差异性。后续在第一鳍部上外延生长源漏区时，栅极结构密集区和栅极结构稀疏区中的形成的源漏区的差异性较小。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (15)
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，所述半导体衬底上具有栅极结构密集区和栅极结构稀疏区，所述半导体衬底表面具有凸起的鳍部和横跨所述鳍部的栅极结构，所述栅极结构覆盖部分所述鳍部的顶部和侧壁；
形成侧墙材料层，所述侧墙材料层覆盖鳍部和栅极结构；
对侧墙材料层进行第一刻蚀，暴露出栅极结构两侧的鳍部，且在栅极结构密集区鳍部两侧形成第一侧墙，在栅极结构稀疏区鳍部两侧形成第二侧墙，所述第一侧墙和第二侧墙低于所述鳍部的顶部表面；
对暴露出的栅极结构两侧的鳍部进行第二刻蚀，形成第一鳍部，所述第一侧墙与第一鳍部平齐，所述第二侧墙高于第一鳍部；
进行第三刻蚀，所述第三刻蚀适于减小第二侧墙与第一鳍部的高度差；
在第一鳍部上形成源漏区。
2.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述第三刻蚀对第二侧墙的刻蚀速率大于对第一侧墙的刻蚀速率。
3.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，对所述第二侧墙进行第三刻蚀后形成第三侧墙，对所述第一侧墙进行第三刻蚀后形成第四侧墙，所述第三侧墙与第一鳍部平齐。
4.根据权利要求1、2或3所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述第三刻蚀为各向异性刻蚀工艺。
5.根据权利要求4所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述第三刻蚀为各向异性的等离子体刻蚀工艺。
6.根据权利要求5所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述第三刻蚀的刻蚀气体包括CH3F和O2，CH3F流量为10sccm～500sccm，O2的流量为20sccm～300sccm，源射频功率为100瓦～1000瓦，偏置射频功率为10瓦～200瓦，刻蚀腔室的压力为2毫托～50毫托,刻蚀时间为6秒～60秒。
7.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述第二刻蚀为各向同性刻蚀工艺。
8.根据权利要求7所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述第二刻蚀为各向同性的等离子体刻蚀工艺。
9.根据权利要求8所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述第二刻蚀的气体包括H2，H2的流量为10sccm～1000sccm，源射频功率为100瓦～1000瓦，刻蚀腔室压力为2毫托～50毫托，刻蚀时间为6秒～60秒。
10.根据权利要求8所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述第二刻蚀的气体包括NF3、Cl2和BCl3，NF3的流量为10sccm～100sccm，Cl2的流量为50sccm～200sccm，BCl3的流量为10sccm～50sccm，源射频功率为100瓦～1000瓦，刻蚀腔室压力为2毫托～20毫托，刻蚀时间为6秒～60秒。
11.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述第二刻蚀对鳍部的刻蚀深度为200A～1000A。
12.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述第一刻蚀为等离子体刻蚀，刻蚀气体为CF4、CHF3、CH2F2、CH3F、C2F2或C3F8，气体流量为10sccm～500sccm，源射频功率为100瓦～1000瓦，刻蚀腔室的压力为2毫托～50毫托，刻蚀时间为6秒～60秒。
13.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，形成所述源漏区的步骤包括：在第一鳍部上外延生长源漏区材料层，所述源漏区材料层为应力材料，在外延生长源漏区材料层的同时原位掺杂或者在外延生长源漏区材料层之后进行离子注入而重掺杂。
14.根据权利要求13所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，当待形成N型鳍式场效应晶体管时，所述应力材料为SiC；当待形成P型鳍式场效应晶体管时，所述应力材料为SiGe。
15.根据权利要求13所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，当待形成N型鳍式场效应晶体管时，重掺杂的离子为N型离子；当待形成P型鳍式场效应晶体管时，重掺杂的离子为P型离子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510215959.1A CN106206693B (zh) | 2015-04-29 | 2015-04-29 | 鳍式场效应晶体管的形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510215959.1A CN106206693B (zh) | 2015-04-29 | 2015-04-29 | 鳍式场效应晶体管的形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106206693A CN106206693A (zh) | 2016-12-07 |
| CN106206693B true CN106206693B (zh) | 2019-04-26 |
Family
ID=57458300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510215959.1A Active CN106206693B (zh) | 2015-04-29 | 2015-04-29 | 鳍式场效应晶体管的形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106206693B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111403340B (zh) * | 2019-01-03 | 2023-04-18 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 半导体器件的形成方法 |
| CN117491835B (zh) * | 2023-12-29 | 2024-03-15 | 苏州元脑智能科技有限公司 | 测量方法、装置、系统、晶体管、集成电路、介质及设备 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008004743A (ja) * | 2006-06-22 | 2008-01-10 | Sony Corp | 半導体レーザアレイおよび光学装置 |
| CN104124174A (zh) * | 2013-04-28 | 2014-10-29 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 半导体结构及其形成方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8026178B2 (en) * | 2010-01-12 | 2011-09-27 | Sandisk 3D Llc | Patterning method for high density pillar structures |
-
2015
- 2015-04-29 CN CN201510215959.1A patent/CN106206693B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008004743A (ja) * | 2006-06-22 | 2008-01-10 | Sony Corp | 半導体レーザアレイおよび光学装置 |
| CN104124174A (zh) * | 2013-04-28 | 2014-10-29 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 半导体结构及其形成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106206693A (zh) | 2016-12-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105470132B (zh) | 鳍式场效应管的形成方法 | |
| US20100102394A1 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| CN103579324B (zh) | 一种三面源隧穿场效应晶体管及其制备方法 | |
| CN106298630B (zh) | 浅沟槽隔离结构及其形成方法 | |
| CN107785266B (zh) | 半导体结构的制造方法 | |
| CN106158638B (zh) | 鳍式场效应晶体管及其形成方法 | |
| CN108538911A (zh) | 优化的l型隧穿场效应晶体管及其制备方法 | |
| CN106847698B (zh) | 半导体器件以及改善半导体器件性能的方法 | |
| CN106206693B (zh) | 鳍式场效应晶体管的形成方法 | |
| CN105226021A (zh) | 半导体结构及其形成方法 | |
| CN109872953B (zh) | 半导体器件及其形成方法 | |
| CN106328694A (zh) | 半导体结构的形成方法 | |
| CN106328503B (zh) | 半导体结构的形成方法 | |
| CN104752213A (zh) | 半导体结构的形成方法 | |
| CN105632926B (zh) | 鳍式场效应晶体管的形成方法 | |
| CN107919325A (zh) | 鳍式场效应晶体管的制造方法 | |
| CN103022100B (zh) | 鳍式场效应管的结构及其形成方法 | |
| CN106328530B (zh) | 鳍式场效应晶体管及其形成方法 | |
| CN109786327A (zh) | 半导体器件及其形成方法 | |
| CN106328706B (zh) | 鳍式场效应晶体管的形成方法 | |
| CN109980003A (zh) | 半导体器件及其形成方法 | |
| CN109216192A (zh) | 半导体器件及其形成方法 | |
| CN105097522B (zh) | 半导体器件及其形成方法 | |
| CN110060931B (zh) | 半导体器件及其形成方法 | |
| CN106328534B (zh) | Mos晶体管及其形成方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |