[發明專利]鰭式場效應管的形成方法

有效

• 申請號: 201210454955.5
• 申請日: 2012-11-13
• 公開（公告）號: CN103811325A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 王新鵬;張海洋
• 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: H01L21/28
• 分類號: 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

本發明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種鰭式場效應管的形成方法。

背景技術

隨著半導體制造技術的飛速發展，半導體器件朝著更高的元件密度，以及更高的集成度的方向發展。晶體管作為最基本的半導體器件目前正被廣泛應用，因此隨著半導體器件元件密度和集成度的提高，晶體管的柵極尺寸也越來越短。然而，晶體管的柵極尺寸變短會使晶體管產生短溝道效應，進而產生漏電流，最終影響半導體器件的電學性能。

為了克服晶體管的短溝道效應，抑制漏電流，現有技術提出了鰭式場效應管（Fin?FET），請參考圖1和圖2，圖1為現有技術的鰭式場效應管的剖面結構示意圖，圖2為圖1在AA’方向上的剖面結構示意圖，包括：

半導體襯底10；位于所述半導體襯底10表面的若干個鰭部11，所述鰭部11的材料為硅、鍺或硅鍺；位于所述半導體襯底10行且鰭部11之間的絕緣層12，所述絕緣層12的上表面低于所述鰭部11頂部；橫跨所述鰭部11的頂部和側壁的偽柵極結構13；位于所述偽柵極結構13兩側鰭部11內的重摻雜區16。

需要說明的是，所述偽柵極結構13包括：橫跨所述鰭部11的頂部和側壁的柵介質層14、以及位于所述柵介質層14表面的偽柵極15；與偽柵極結構13相接觸的所述鰭部11的頂部和側壁為鰭式場效應管的溝道區。

現有工藝在偽柵極結構13形成后，通常通過外延生長工藝在偽柵極結構13兩側的鰭部11表面沉積鍺硅層，以引入硅與鍺硅之間晶格失配形成的壓應力，提高溝道區中載流子的遷移率，進而提高所形成鰭式場效應管的性能。

然而，在通過外延生長工藝形成鍺硅層時，所形成鍺硅層易沿鰭部11向絕緣層12方向延伸，導致絕緣層12兩側相鄰鰭部11上重摻雜區16之間的距離太小，低于進行后續工藝的臨界線寬，不利于后續工藝的進行；當絕緣層12兩側相鄰鰭部11上的重摻雜區16發生重疊時，會導致所形成鰭式場效應管失效，嚴重影響了鰭式場效應管的成品率。

另外，在偽柵極15兩側的鰭部11表面沉積鍺硅層時，部分鍺硅層易沉積于偽柵極15表面；在沉積完鍺硅層后，去除所述偽柵極15并形成金屬柵極時，被鍺硅層覆蓋的偽柵極15很難完全去除，嚴重影響了所形成鰭式場效應管的性能。

更多鰭式場效應管的形成方法請參考公開號為US2011068405A1的美國專利文件。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種鰭式場效應管的形成方法，在通過鍺硅技術提高所形成鰭式場效應管的性能的同時，避免鍺硅形成工藝對鰭式場效應管的性能造成影響，提高所形成鰭式場效應管的穩定性。

為解決上述問題，本發明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；

在所述半導體襯底表面形成介質層；

刻蝕所述介質層和半導體襯底，形成若干間隔排列的第一凹槽；

在所述第一凹槽內填充滿隔離層；

去除所述介質層，在隔離層之間形成第二凹槽；

在所述第二凹槽內填充滿第一功能層；

通過氧致鍺聚集工藝對所述第一功能層表面進行處理，形成鍺硅層。

可選的，通過氧致鍺聚集工藝對所述第一功能層表面進行處理，形成鍺硅層包括：

在所述隔離層和第一功能層上表面由下至上依次沉積第二功能層和第三功能層，所述第二功能層的材料為鍺硅，所述第三功能層的材料為硅；

對所述第二功能層和第三功能層進行氫離子注入；

進行第一退火處理，使氫離子在第二功能層中擴散；

進行第二退火處理，使第二功能層中鍺離子進入第一功能層頂部部分厚度的第一功能層中，形成鍺硅層；

對所述第二功能層和第三功能層進行氧化處理；

進行第三退火處理，激活所述鍺硅層中鍺離子；

去除氧化處理后的第二功能層和第三功能層。

與現有技術相比，本發明技術方案具有以下優點：

先在第二凹槽內填充第一功能層，再通過氧致鍺聚集工藝對所述第一功能層表面進行處理，使第一功能層頂部部分厚度的第一功能層轉化為鍺硅層，所述鍺硅層與其下方第一功能層和半導體襯底構成鰭部。由于所形成鍺硅層的形貌由第一功能層的形貌決定，而第一功能層的形貌能夠通過第二凹槽的形狀精確控制，因此，鍺硅層的形貌可精確控制，在通過鍺硅技術提高鰭式場效應管溝道區載流子遷移率的同時，避免鍺硅形成工藝對鰭式場效應管的性能造成影響，提高所形成鰭式場效應管的穩定性。