[發(fā)明專利]鰭式場效應管及其形成方法

有效

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• 申請日: 2017-03-07
• 公開（公告）號: CN108573870B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設計）人: 周飛
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司;中芯國際集成電路制造(北京)有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/10;H01L29/78
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 吳敏

本發(fā)明提供一種鰭式場效應管及其形成方法，所述鰭式場效應管的形成方法包括：提供半導體襯底，所述半導體襯底上具有多個分立的鰭部；在所述鰭部之間的半導體襯底以及鰭部底部側壁上形成保護層，形成有保護層的鰭部為鰭部第一區(qū)域，未形成有保護層的鰭部為鰭部第二區(qū)域；在形成所述保護層之后，在所述保護層和鰭部上形成初始隔離層；在含氧氛圍下，對所述初始隔離層進行退火處理，使所述初始隔離層轉化為隔離層，且在所述退火處理過程中氧化所述鰭部第二區(qū)域，在所述鰭部第二區(qū)域的側壁上形成氧化層；去除部分厚度的隔離層，且去除剩余隔離層露出的氧化層。本發(fā)明形成的鰭式場效應管的電學性能得到提高。

技術領域

本發(fā)明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種鰭式場效應管及其形成方法。

背景技術

隨著半導體技術的飛速發(fā)展，半導體器件的特征尺寸不斷縮小，使得集成電路的集成度越來越高，這對器件的性能也提出了更高的要求。

目前，隨著金屬-氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)的尺寸不斷變小。為了適應工藝節(jié)點的減小，只能不斷縮短MOSFET場效應管的溝道長度。溝道長度的縮短具有增加芯片的管芯密度，增加MOSFET場效應管的開關速度等好處。

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，使得亞閥值漏電現象，即短溝道效應(SCE：short-channel effects)成為一個至關重要的技術問題。

因此，為了更好的適應器件尺寸按比例縮小的要求，半導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，如鰭式場效應管(FinFET)。FinFET具有很好的溝道控制能力。然而，FinFET器件工作時會產生嚴重的自熱效應，從而影響FinFET器件的電學性能。

如何提高鰭式場效應管的電學性能，成為亟需解決的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明解決的問題是提供一種鰭式場效應管及其形成方法，改善鰭式場效應管的自熱效應，提高鰭式場效應管的電學性能。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種鰭式場效應管的形成方法，其特征在于，包括：提供半導體襯底，所述半導體襯底上具有多個分立的鰭部；在所述鰭部之間的半導體襯底以及鰭部底部側壁上形成保護層，形成有保護層的鰭部為鰭部第一區(qū)域，未形成有保護層的鰭部為鰭部第二區(qū)域；在形成所述保護層之后，在所述保護層和鰭部上形成初始隔離層；在含氧氛圍下，對所述初始隔離層進行退火處理，使所述初始隔離層轉化為隔離層，且在所述退火處理過程中氧化所述鰭部第二區(qū)域，在所述鰭部第二區(qū)域的側壁上形成氧化層；去除部分厚度的隔離層，且去除剩余隔離層露出的氧化層；在所述剩余隔離層上形成橫跨所述鰭部的柵極結構，所述柵極結構覆蓋所述鰭部的部分頂部和側壁。

可選的，所述形成保護層的步驟包括：在所述半導體襯底和鰭部的表面覆蓋保護膜；在所述保護膜上形成有機介質層，所述有機介質層覆蓋半導體襯底以及鰭部；去除部分厚度的所述有機介質層，剩余有機介質層表面低于所述鰭部表面；以所述剩余有機介質層為掩膜刻蝕所述保護膜，形成保護層；去除剩余有機介質層。

可選的，采用刻蝕工藝去除部分厚度的所述有機介質層，所述刻蝕工藝參數包括：刻蝕氣體為CH₄、H₂和N₂的混合氣體，CH₄的氣體流量為10sccm至100sccm，H₂的氣體流量為200sccm至1000sccm，N₂的氣體流量為10sccm至300sccm，壓強為1mtorr至150mtorr，刻蝕時間為50s至1450s，功率為500至3200W，電壓為30V至200V。