[發(fā)明專利]鰭式場效應(yīng)管及其形成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410604150.3
• 申請日: 2014-10-30
• 公開（公告）號: CN105552124B
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張海洋;張璇
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336;H01L29/06
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 應(yīng)戰(zhàn);駱蘇華

一種鰭式場效應(yīng)管及其形成方法，其中鰭式場效應(yīng)管的形成方法包括：提供鍺化硅基底以及位于鍺化硅基底表面的硅基底，且所述鍺化硅基底和硅基底包括依次排列的第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域；刻蝕第二區(qū)域的硅基底以形成若干分立的鰭部，且鰭部之間的排列方向與第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域的排列方向相互垂直；刻蝕鰭部兩側(cè)的部分厚度的鍺化硅基底，在鍺化硅基底內(nèi)形成凹槽；形成橫跨鰭部的柵極結(jié)構(gòu)，柵極結(jié)構(gòu)覆蓋鰭部的頂部和側(cè)壁，且柵極結(jié)構(gòu)填充滿所述凹槽；對第一區(qū)域和第三區(qū)域的硅基底進(jìn)行摻雜，形成摻雜區(qū)。本發(fā)明在提高溝道區(qū)載流子遷移率的同時(shí)，使得摻雜區(qū)表面具有良好形貌，提高鰭式場效應(yīng)管的電學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制作領(lǐng)域技術(shù)，特別涉及一種鰭式場效應(yīng)管及其形成方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體工藝節(jié)點(diǎn)遵循摩爾定律的發(fā)展趨勢不斷減小。為了適應(yīng)工藝節(jié)點(diǎn)的減小，不得不不斷縮短MOSFET場效應(yīng)管的溝道長度。溝道長度的縮短具有增加芯片的管芯密度，增加MOSFET場效應(yīng)管的開關(guān)速度等好處。

然而，隨著器件溝道長度的縮短，器件源極與漏極間的距離也隨之縮短，這樣一來柵極對溝道的控制能力變差，柵極電壓夾斷(pinch off)溝道的難度也越來越大，使得亞閾值漏電(subthreshold leakage)現(xiàn)象，即所謂的短溝道效應(yīng)(SCE：short-channeleffects)更容易發(fā)生。

因此，為了更好的適應(yīng)器件尺寸按比例縮小的要求，半導(dǎo)體工藝逐漸開始從平面MOSFET晶體管向具有更高功效的三維立體式的晶體管過渡，如鰭式場效應(yīng)管(FinFET)。FinFET中，柵極至少可以從兩側(cè)對超薄體(鰭部)進(jìn)行控制，具有比平面MOSFET器件強(qiáng)得多的柵對溝道的控制能力，能夠很好的抑制短溝道效應(yīng)；且FinFET相對于其他器件，具有更好的現(xiàn)有的集成電路制作技術(shù)的兼容性。

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，載流子遷移率增強(qiáng)技術(shù)獲得了廣泛的研究和應(yīng)用，提高溝道區(qū)的載流子遷移率能夠增大鰭式場效應(yīng)管的驅(qū)動(dòng)電流，提高鰭式場效應(yīng)管的性能。

現(xiàn)有半導(dǎo)體器件制作工藝中，由于應(yīng)力可以改變硅材料的能隙和載流子遷移率，因此通過應(yīng)力來提高鰭式場效應(yīng)管的性能成為越來越常用的手段。具體地，通過適當(dāng)控制應(yīng)力，可以提高載流子(NMOS鰭式場效應(yīng)管中的電子，PMOS鰭式場效應(yīng)管中的空穴)遷移率，進(jìn)而提高驅(qū)動(dòng)電流，以極大地提高鰭式場效應(yīng)管的性能。

然而現(xiàn)有技術(shù)形成的鰭式場效應(yīng)管的電學(xué)性能有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是提供一種鰭式場效應(yīng)管及其形成方法，在提高溝道區(qū)內(nèi)載流子遷移率的同時(shí)，保證摻雜區(qū)表面具有良好的形貌，優(yōu)化鰭式場效應(yīng)管的電學(xué)性能。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種鰭式場效應(yīng)管的形成方法，包括：提供鍺化硅基底以及位于鍺化硅基底表面的硅基底，且所述鍺化硅基底和硅基底包括依次排列的第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域；刻蝕所述第二區(qū)域的硅基底以形成若干分立的鰭部，且所述鰭部之間的排列方向與第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域的排列方向相互垂直；刻蝕所述鰭部兩側(cè)的部分厚度的鍺化硅基底，在所述鍺化硅基底內(nèi)形成凹槽；形成橫跨所述鰭部的柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)覆蓋鰭部的頂部和側(cè)壁，且所述柵極結(jié)構(gòu)填充滿所述凹槽；對所述第一區(qū)域和第三區(qū)域的硅基底進(jìn)行摻雜，形成摻雜區(qū)。

可選的，所述鰭部的底部表面與鍺化硅基底的頂部表面齊平。

可選的，所述凹槽的剖面形貌為sigma形；形成所述凹槽的工藝步驟包括：采用干法刻蝕工藝，刻蝕所述鰭部兩側(cè)的部分厚度的鍺化硅基底，在所述鍺化硅基底內(nèi)形成預(yù)凹槽；采用濕法刻蝕工藝?yán)^續(xù)刻蝕所述預(yù)凹槽，在鍺化硅基底內(nèi)形成sigma形凹槽。

可選的，形成所述若干分立的鰭部的工藝步驟包括：在所述第二區(qū)域的硅基底表面形成若干分立的掩膜層；以所述第二區(qū)域的掩膜層為掩膜，刻蝕所述硅基底以形成若干分立的鰭部。