[發明專利]用于鰭型場效應晶體管的復合硬掩模

在審

• 申請號: 201380064097.6
• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN104956488A
• 公開（公告）日: 2015-09-30
• 發明（設計）人: V.S.巴斯克;E.利奧班鄧格;山下典洪;葉俊呈
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: H01L29/772
• 分類號: H01L29/772;H01L21/033;H01L21/308
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 邱軍

技術領域

本發明一般來說是與鰭型場效應晶體管(Field?Effect?Transistors,FETs,with?fins)有關，更具體的來說，與在鰭型場效應晶體管中防止鰭侵蝕并且限制外延過度覆蓋有關。

背景技術

在本公開的結尾處提供了縮寫詞的清單。該清單包括很多在本文以及附圖中所使用的縮寫詞。

在用于在鰭型場效應晶體管的柵極上形成第一組間隔物(“間隔物1”)的反應離子刻蝕期間鰭發生了腐蝕，這是絕緣體上硅(SOI)鰭型場效應晶體管(FinFET)的一個關鍵問題。在間隔物下拉(pull?down)期間的鰭侵蝕導致活躍載流子劑量的減少和接入電阻的增加。換言之，間隔物下拉是間隔物材料的去除(例如通過RIE)以使得該間隔物材料被留下作為柵極一側的間隔物。該RIE是各向同性的，因此間隔物下拉能夠在某些區域過度蝕刻。因此，用于下拉的RIE典型的也侵蝕硅鰭，以至于位于源極/漏極區域的鰭的高度低于位于柵極區域(由于在柵極區域至少通過柵極材料保護該些鰭)的鰭的高度。從位于源極/漏極區域中的硅鰭移除材料導致了活躍載流子劑量的減少和接入電阻的增加。通過最小化源極/漏極區域中鰭的硅損失的硬件數據建議，Ieff(有效切換電流)提高并且Rext(外部阻抗)降低。

此外，關鍵是要降低在源極漏極區域中的鰭頂部的外延過生長。當用于創建合并的鰭的自鰭側面的硅橫向生長引發了自鰭頂部的硅垂直生長，就會發生過量的外延過度覆蓋(epitaxial?overburden)。過量的外延過度覆蓋會導致自PC(例如柵極)至外延過生長的邊緣電容的增加。該過度覆蓋還會影響在柵極上的第二組間隔物(“間隔物2”)的外形，并且可導致從柵極到源極/漏極區域的短路。

發明內容

在一個示范性實施例中，公開了一種形成鰭型場效應晶體管結構的方法。該方法包括：在襯底上形成硬掩模層。所述襯底包括位于絕緣層之上的含硅層，所述硬掩模層包括第一層、第二層以及第三層，其中所述第一層形成在所述含硅層之上，所述第二層形成在所述第一層之上，所述第三層形成在所述第二層之上。該方法包括從所述硬掩模層以及所述含硅層形成鰭陣列，以及形成柵極，所述柵極覆蓋每個所述鰭陣列的部分而不是全部長度。所述部分覆蓋所述陣列中的每個鰭，所述柵極在該柵極的兩側界定源極/漏極區域。所述方法包括在所述柵極每一側形成間隔物，所述形成間隔物被實施以從位于所述源極/漏極區域中的鰭的部分移除所述第三層。從位于所述源極/漏極區域中的所述鰭的部分移除所述硬掩模層的所述第二層，以及合并位于所述源極/漏極區域中的鰭以創建位于所述源極/漏極區域中的合并的鰭。

在另一個示范性實施例中，公開了一種鰭型場效應晶體管結構。該鰭型場效應晶體管結構包括：襯底，包括位于絕緣層之上的含硅層，以及鰭陣列，被形成為包括所述含硅層。該鰭型場效應晶體管結構包括柵極，所述柵極覆蓋所述鰭陣列中每個鰭的部分而不是全部長度。所述部分覆蓋所述陣列中的每個鰭。所述柵極在該柵極的兩側界定源極/漏極區域。該鰭型場效應晶體管結構包括間隔物，位于所述柵極的每一側，其中所述間隔物和所述柵極覆蓋在所述陣列中鰭上所形成的硬掩模層。所述硬掩模層包括位于所述含硅層之上的第一層、第二層以及第三層。其中所述第一層形成在所述含硅層之上。所述第二層形成在所述第一層之上。所述第三層形成在所述第二層之上。該鰭型場效應晶體管結構包括合并位于所述源極/漏極區域中的鰭，其中至少所述硬掩模層的所述第二層和第三層沒有覆蓋位于所述源極/漏極區域中的鰭的部分。

附圖說明

圖1-4是根據一個示范性實施例的在鰭型場效應晶體管結構形成的不同階段半導體材料100的透視圖；

圖5A是根據一個示范性實施例的在鰭型場效應晶體管結構形成的一個階段的半導體材料的透視圖，圖5B是其側視圖；以及

圖6A是根據一個示范性實施例的在鰭型場效應晶體管結構形成的一個階段的半導體材料的透視圖，圖6B是其側視圖。

具體實施方式

在本發明中，提出了在間隔物下拉期間阻止鰭侵蝕并且限制外延過度覆蓋的技術。在一個示范性實施例中，通過在鰭的頂部形成氮氧化氮(NON)復合硬掩模獲得的這些效果。頂部氮化硅(SiN)以及氧化物帽層能夠阻止因PC/間隔物1反應離子蝕刻(RIE)引起的鰭侵蝕。并且，底部的SiN?HM限制了從鰭的頂部的外延生長，因此有助于最小化外延過度覆蓋。