[發明專利]鰭式場效應管及其形成方法

在審

• 申請號: 201210054233.0
• 申請日: 2012-03-02
• 公開（公告）號: CN103295902A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 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: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/51
• 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。

鰭式場效應晶體管(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晶體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晶體管的器件性能存在問題。

更多關于鰭式場效應晶體管的結構及形成方法請參考專利號為“US7868380B2”的美國專利。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種器件性能好的鰭式場效應管及其形成方法。

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形成方法，包括：

提供半導體襯底和位于所述半導體襯底表面的介質層；

刻蝕所述介質層和半導體襯底形成溝槽，所述溝槽包括貫穿所述介質層的第二子溝槽和位于半導體襯底內、且與第二子溝槽貫通的第一子溝槽；

在所述溝槽內形成鰭部，所述鰭部表面高于介質層表面；

形成位于所述半導體襯底表面、且橫跨所述鰭部的頂部和側壁的柵極結構。

可選地，所述第二子溝槽的深度與第一子溝槽的深度的比大于等于5∶1。

可選地，所述第一子溝槽的寬度小于等于第二子溝槽寬度的3倍，大于等于所述第二子溝槽的寬度。

可選地，所述第一子溝槽的形成工藝為干法刻蝕工藝或濕法刻蝕工藝，所述第二子溝槽的形成工藝為干法刻蝕工藝。

可選地，所述濕法刻蝕工藝采用的試劑為四甲基氫氧化銨或氫氧化鉀。

可選地，采用所述四甲基氫氧化銨進行濕法刻蝕工藝的參數為：四甲基氫氧化銨的質量分數為20％-40％，刻蝕溫度為80℃-100℃。

采用所述氫氧化鉀進行濕法刻蝕工藝的參數為：氫氧化鉀的質量分數為30％-50％，刻蝕溫度為60℃-80℃。

可選地，所述鰭部的形成工藝為選擇性沉積工藝。

可選地，所述選擇性沉積工藝的工藝參數范圍包括：溫度為500-800℃，反應壓力為0.1-1托，反應氣體包括SiH₂Cl₂、GeH₄和H₂。

可選地，所述鰭部的材料包括SiGe、Ge、III-V族化合物中的一種或多種，所述半導體襯底的材料為硅。

可選地，還包括：對鰭部進行退火處理。

可選地，所述退火處理采用的氣體包括H₂。

可選地，所述退火處理的工藝參數為：退火溫度為600-1000℃，反應壓力為0.5-160托。

可選地，在所述溝槽內形成鰭部，所述鰭部表面高于介質層表面的方法為：采用沉積工藝填充滿所述溝槽形成鰭部，待形成鰭部后，刻蝕所述介質層暴露出鰭部的部分側壁。

可選地，所述柵極結構包括：位于所述半導體襯底表面、且橫跨所述鰭部的頂部和側壁的柵介質層；覆蓋所述柵介質層的柵電極層。

相應的，本發明的實施例還提供了一種鰭式場效應管，包括：

半導體襯底；

位于所述半導體襯底表面的介質層；

貫穿所述介質層厚度、且一端延伸至部分半導體襯底內的鰭部，所述鰭部表面高于介質層表面；

形成位于所述半導體襯底表面、且橫跨所述鰭部的頂部和側壁的柵極結構。

可選地，所述鰭部包括位于部分半導體襯底內的第一子鰭部和位于所述介質層內的第二子鰭部，且所述第二子鰭部的高度與第一子鰭部的高度的比大于等于5∶1。