[發明專利]鰭式場效應晶體管的形成方法

有效

• 申請號: 201210514550.6
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN103855022B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 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
• 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晶體管的形成方法。

背景技術

隨著半導體工藝技術的不斷發展，工藝節點逐漸減小，后柵（gate-last）工藝得到了廣泛應用，以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，即使采用后柵工藝制作的場效應管也已經無法滿足對器件性能的需求，多柵器件獲得到了廣泛的關注。

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鰭部和柵極結構的立體結構示意圖。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；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，橫跨所述鰭部14上并覆蓋所述鰭部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）。與柵極結構12相接觸的鰭部14的頂部以及兩側的側壁構成溝道區，因此，Fin FET具有多個柵，這有利于增大驅動電流，改善器件性能。

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。

但是，隨著晶體管特征尺寸的不斷縮小，載流子的遷移率也不斷下降。在鰭式場效應晶體管的源漏區域采用SiGe或SiC作為源極和漏極，對溝道區域施加應力，可以有效提高溝道內載流子的遷移率，提高晶體管的性能。現有技術一般在柵結構的側墻形成之后，刻蝕源漏區域，形成凹槽，然后在所述凹槽內采用選擇性外延工藝生長SiGe或SiC。但是所述外延生長工藝需要很高的工藝成本。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種鰭式場效應晶體管的形成方法，所述方法形成的鰭式場效應晶體管的源漏區域對溝道區域提供應力，提高晶體管的性能，且所述方法的工藝簡單，能夠降低工藝成本。

為解決上述問題，本發明技術方案提供一種鰭式場效應晶體管的形成方法，包括：提供半導體襯底；在所述半導體襯底表面形成鰭部，所述鰭部包括位于鰭部的兩端的源漏區域和源漏區域之間的溝道區域；刻蝕所述鰭部的源漏區域，使所述源漏區域的高度下降；在所述被刻蝕過的源漏區域表面形成非晶硅層；對所述非晶硅層進行退火，形成多晶硅層，所述多晶硅層對鰭部的溝道區域產生拉應力。

可選的，在所述被刻蝕過的源漏區域表面形成非晶硅層的方法包括：采用旋涂工藝，將硅的前驅溶液在所述被刻蝕過的源漏區域表面形成薄膜，所述薄膜覆蓋鰭部的溝道區域和被刻蝕過的源漏區域；對所述薄膜進行退火，形成非晶硅層。

可選的，所述旋涂和對所述薄膜進行退火的工藝在惰性氣體氣氛下進行，所述惰性氣體的壓強范圍為200托~500托。

可選的，所述對薄膜進行退火的工藝在N₂、He、Ne、Ar其中的一種或幾種氣體的氛圍中進行，所述退火的溫度范圍為150℃~650℃。

可選的，所述對薄膜進行退火的溫度為250℃。

可選的，所述硅的前驅溶液包括聚二氫硅烷和環戊硅烷。

可選的，所述硅的前驅溶液還包括PCl₃、PCl₅、AsCl₃、SbCl₃或AsH₃。

可選的，對所述非晶硅層進行退火之前，對非晶硅層進行N型離子摻雜。

可選的，所述對非晶硅層進行退火的工藝在N₂、He、Ne、Ar其中的一種或幾種氣體的氛圍中進行，所述對非晶硅層進行退火的溫度范圍為400℃~800℃。

可選的，對所述非晶硅層進行退火之前，在所述非晶硅層表面形成應力薄膜。

可選的，所述應力薄膜為氮化硅薄膜。

可選的，刻蝕所述鰭部的源漏區域，使所述源漏區域其高度下降的范圍為40~60nm。

可選的，還包括：在刻蝕所述鰭部的源漏區域之前，形成覆蓋所述鰭部的溝道區域的偽柵及覆蓋偽柵的側壁和頂部的側墻；以所述偽柵和側墻為掩膜刻蝕所述鰭部的源漏區域。

可選的，形成所述多晶硅層之后，去除所述偽柵，在所述鰭部的溝道區域表面形成金屬柵結構。

可選的，還包括：在刻蝕所述鰭部的源漏區域之前，形成覆蓋所述鰭部的溝道區域的金屬柵結構以及覆蓋所述金屬柵結構側壁和頂部的側墻。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：