[發明專利]FinFET及其制造方法

有效

• 申請號: 201210285604.6
• 申請日: 2012-08-10
• 公開（公告）號: CN103579004A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 朱慧瓏;許淼
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78;H01L29/06
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

技術領域

本發明涉及半導體技術，更具體地涉及應變FinFET及其制造方法。

背景技術

集成電路技術的一個重要發展方向是金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)的尺寸按比例縮小，以提高集成度和降低制造成本。然而，眾所周知的是隨著MOSFET的尺寸減小會產生短溝道效應。在MOSFET的尺寸按比例縮小時，柵極的有效長度減小，使得實際上由柵極電壓控制的耗盡層電荷的比例減少，從而閾值電壓隨溝道長度減小而下降。

為了抑制短溝道效果，在美國專利US6,413,802中公開了在SOI上形成的FinFET，包括在半導體材料的鰭片(fin)的中間形成的溝道區，以及在鰭片兩端形成的源/漏區。柵電極在溝道區的兩個側面包圍溝道區(即雙柵結構)，從而反型層形成在溝道各側上。鰭片中的溝道區厚度很薄，使得整個溝道區都能受到柵極的控制，因此能夠起到抑制短溝道效應的作用。

已知向MOSFET的溝道區施加合適的應力可以提高載流子的遷移率，從而減小導通電阻并提高器件的開關速度。然而，在FinFET中，在源/漏方向上難以向溝道施加合適的應力。因此，在FinFET中采用應變技術仍然是困難的。

發明內容

本發明的目的是提供一種應變FinFET以改善器件的性能。

根據本發明的一方面，提供一種制造FinFET的方法，包括：在半導體襯底上形成應力作用層；在應力作用層上形成半導體層；采用半導體層形成半導體鰭片，該半導體鰭片包括沿著其長度方向延伸的兩個側壁；在半導體鰭片的側壁上形成柵極介質層；在柵極介質層上形成柵極導體層，使得柵極介質層夾在柵極導體層和半導體鰭片之間；以及在半導體鰭片的兩端形成源區和漏區，其中應力作用層在半導體鰭片下方與半導體鰭片平行延伸，并且應力作用層沿著半導體鰭片的長度方向對半導體鰭片施加應力。

根據本發明的另一方面，提供一種FinFET，包括：半導體襯底；半導體襯底上的應力作用層；應力作用層上的半導體鰭片，該半導體鰭片包括沿著其長度方向延伸的兩個側壁；半導體鰭片的側壁上的柵極介質層；柵極介質層上的柵極導體層；以及半導體鰭片的兩端處的源區和漏區，其中應力作用層在半導體鰭片下方與半導體鰭片平行延伸，使得應力作用層沿著半導體鰭片的長度方向對半導體鰭片施加應力。

優選地，該應力作用層沿著半導體鰭片的長度方向的第一尺寸大于沿著半導體鰭片的寬度方向的第二尺寸。

優選地，該應力作用層的第二尺寸大于半導體鰭片的寬度。

優選地，在形成柵極介質層和柵極導體層的步驟之間形成淺溝槽隔離，或者在形成半導體層和形成半導體鰭片之間形成淺溝槽隔離，以限定FinFET的有源區以及應力作用層的第一尺寸，使得應力作用層在半導體鰭片的長度方向上的兩個端部與淺溝槽隔離鄰接。

根據本發明的FinFET利用應力作用層沿著半導體鰭片的長度方向對半導體鰭片施加應力，以提高載流子的遷移率，從而減小導通電阻并提高器件的開關速度。

附圖說明

圖1至6示出根據本發明的一個實施例的用于制造FinFET的方法的一部分步驟中的半導體結構的截面圖。

圖7a、7b和7c示出根據本發明的一個實施例的用于制造FinFET的方法的進一步的步驟中的半導體結構的俯視圖以及沿著兩個方向獲取的截面圖。

圖8至11示出根據本發明的一個實施例的用于制造FinFET的方法的進一步的一部分步驟中的半導體結構的截面圖。

圖12a、12b和2c示出根據本發明的另一個實施例的用于制造FinFET的方法的一個步驟中的半導體結構的俯視圖以及沿著兩個方向獲取的截面圖。

圖13至23示出根據本發明的另一個實施例的用于制造FinFET的方法的進一步的一部分步驟中的半導體結構的截面圖。

圖24示出根據本發明的FinFET的透視圖。

具體實施方式

以下將參照附圖更詳細地描述本發明。在各個附圖中，相同的元件采用類似的附圖標記來表示。為了清楚起見，附圖中的各個部分沒有按比例繪制。

為了簡明起見，可以在一幅圖中描述經過數個步驟后獲得的半導體結構。

應當理解，在描述器件的結構時，當將一層、一個區域稱為位于另一層、另一個區域“上面”或“上方”時，可以指直接位于另一層、另一個區域上面，或者在其與另一層、另一個區域之間還包含其他的層或區域。并且，如果將器件翻轉，該一層、一個區域將位于另一層、另一個區域“下面”或“下方”。