[發明專利]鰭式場效應管的結構及其形成方法

有效

• 申請號: 201110297064.9
• 申請日: 2011-09-27
• 公開（公告）號: CN103022100A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 三重野文健
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L29/423
• 分類號: H01L29/423;H01L29/78;H01L21/28;H01L21/336
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種鰭式場效應管的結構及其形成方法。

背景技術

隨著半導體工藝技術的不斷發展，隨著工藝節點逐漸減小，后柵(gate-last)工藝得到了廣泛應用，來獲得理想的閾值電壓，改善器件性能。但是當器件的特征尺寸(CD，Critical?Dimension)進一步下降時，即使采用后柵工藝，常規的MOS場效應管的結構也已經無法滿足對器件性能的需求，多柵器件作為常規器件的替代得到了廣泛的關注。

鰭式場效應管(Fin?FET)是一種常見的多柵器件，圖1示出了現有技術的一種鰭式場效應管的立體結構示意圖。如圖1所示，包括：半導體襯底10，所述半導體襯底10上形成有凸出的鰭部14，鰭部14一般是通過對半導體襯底10刻蝕后得到的；介質層11，覆蓋所述半導體襯底10的表面以及鰭部14的側壁的一部分；柵極結構12，橫跨在所述鰭部14上，覆蓋所述鰭部14的頂部和側壁，柵極結構12包括柵介質層(圖中未示出)和位于柵介質層上的柵電極(圖中未示出)。對于Fin?FET，鰭部14的頂部以及兩側的側壁與柵極結構12相接觸的部分都成為溝道區，即具有多個柵，有利于增大驅動電流，改善器件性能。

然而隨著工藝節點的進一步減小，現有技術的鰭式場效應管的器件性能的穩定性變差。

更多關于鰭式場效應管的形成方法請參考專利號為“US7868380B2”的美國專利。

發明內容

本發明的實施例解決的問題是提供一種器件性能的穩定性好的鰭式場效應管的結構及形成方法。

為解決上述問題，本發明的實施例提供了一種鰭式場效應管的結構，包括：

基底；

位于所述基底表面的鰭部，所述鰭部包括位于基底表面的第一部件和位于所述第一部件表面的第二部件，所述第一部件的第一橫截面面積隨所述第一橫截面到所述基底表面的距離的增加而減小，所述第二部件的第二橫截面面積不隨所述第二橫截面到所述基底表面的距離變化或隨所述第二橫截面到所述基底表面的距離的增加而減小。

可選地，所述第一部件的縱截面為梯形或類梯形；所述第二部件的縱截面為梯形、類梯形或方形中的一種。

可選地，所述鰭部的材料為Si、SiGe或SiC中的一種。

可選地，還包括：位于所述基底表面、且橫跨所述鰭部的柵極結構。

可選地，還包括：位于所述柵極結構兩側的源/漏極。

一種鰭式場效應管的形成方法，包括：

提供基底；形成位于所述基底表面的半導體層；形成位于所述半導體層表面的圖案層，所述圖案層具有開口；

以所述圖案層為掩膜刻蝕所述半導體層，形成包括位于基底表面的第一部件和位于所述第一部件表面的第二部件的鰭部，所述第一部件的第一橫截面面積隨所述第一橫截面到所述基底表面的距離的增加而減小，所述第二部件的第二橫截面面積不隨所述第二橫截面到所述基底表面的距離變化或隨所述第二橫截面到所述基底表面的距離的增加而減小。

可選地，所述鰭部的形成工藝為干法刻蝕。

可選地，所述干法刻蝕包括主刻蝕和過刻蝕。

可選地，所述干法刻蝕的刻蝕氣體包括HBr和O₂。

可選地，所述第一部件的刻蝕工藝參數包括：刻蝕壓力為0.1Torr；流量為200sccm的HBr；O₂的流量由10sccm逐漸減小至0sccm；刻蝕時間為15-30S。

可選地，所述干法刻蝕的氣體還包括Cl₂。

可選地，所述第二部件的刻蝕工藝參數包括：刻蝕壓力為0.1Torr；流量為200sccm的HBr；流量為300sccm的Cl₂，流量為50sccm的O₂；刻蝕時間為1.5-2.5分鐘。

可選地，所述第二部件的刻蝕工藝參數包括：刻蝕壓力為0.1Torr；流量為200sccm的HBr；流量為300sccm的Cl₂，流量由50sccm逐漸減小至10sccm的O₂；刻蝕時間為1.5-2.5分鐘。

可選地，所述第二部件的厚度為第一部件的厚度的5-9倍。

可選地，還包括：去除所述圖案層。

可選地，還包括：形成位于所述基底表面、且橫跨所述鰭部的柵極結構。

可選地，所述柵極結構包括位于所述基底表面、且橫跨所述鰭部的柵介質層和位于所述柵介質層表面的柵電極層。