[發明專利]半導體器件及其形成方法

有效

• 申請號: 201710946527.7
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN109659233B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（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;中芯國際集成電路新技術研發(上海)有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 徐文欣;吳敏

1.一種半導體器件的形成方法，其特征在于，包括：

提供半導體襯底，半導體襯底上具有若干鰭部和覆蓋鰭部部分側壁的隔離層；

在半導體襯底和隔離層上形成柵極結構，柵極結構橫跨鰭部、且覆蓋鰭部的部分頂部表面和部分側壁表面，所述柵極結構兩側的鰭部具有置換區；

采用選擇性外延生長工藝在鰭部置換區的側壁形成位于隔離層表面的犧牲層；

在犧牲層側壁形成位于隔離層表面的鰭側墻，在形成鰭側墻的過程中，在柵極結構側壁形成間隙側墻；

去除柵極結構和間隙側墻兩側的置換區、以及犧牲層，在鰭部中形成凹槽，所述凹槽在鰭部寬度方向上的兩側側壁分別暴露出鰭側墻；

在所述凹槽中形成源漏摻雜層；

在形成所述犧牲層之前，形成柵保護層，所述柵保護層位于所述柵極結構的頂部表面和側壁表面、且暴露出鰭部置換區側壁表面和頂部表面；以所述柵保護層為掩膜進行所述選擇性外延生長工藝。

2.根據權利要求1所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，所述鰭部的材料和所述犧牲層的材料不同；所述鰭部的材料為單晶鍺硅或單晶硅；所述犧牲層的材料為單晶鍺硅或單晶硅。

3.根據權利要求1所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，所述柵保護層包括位于所述柵極結構頂部表面的頂保護層、以及位于柵極結構側壁表面的偏移側墻。

4.根據權利要求1所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，在形成所述鰭側墻之前，所述犧牲層還位于鰭部置換區的頂部表面；所述半導體器件的形成方法還包括：在形成鰭側墻的過程中去除鰭部置換區頂部表面的犧牲層，暴露出鰭部置換區側壁犧牲層的頂部表面和鰭部置換區的頂部表面。

5.根據權利要求4所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，形成所述鰭側墻和所述間隙側墻的方法包括：在所述柵極結構的側壁和頂部、犧牲層的表面、以及隔離層表面形成側墻材料層；回刻蝕側墻材料層和犧牲層直至暴露出隔離層表面和鰭部置換區的頂部表面，形成所述鰭側墻和所述間隙側墻。

6.根據權利要求1所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，所述鰭側墻的材料為SiN、SiCN、SiBN或SiON；所述間隙側墻的材料為SiN、SiCN、SiBN或SiON。

7.根據權利要求1所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，所述犧牲層的厚度和所述鰭側墻的厚度之比值為0.5～1.2。

8.根據權利要求1所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，去除柵極結構和間隙側墻兩側的置換區、以及犧牲層的步驟包括：刻蝕去除犧牲層；刻蝕去除犧牲層后，刻蝕去除柵極結構和間隙側墻兩側的鰭部置換區，形成所述凹槽。

9.根據權利要求1所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，去除柵極結構和間隙側墻兩側的置換區、以及犧牲層的置換區的步驟包括：刻蝕去除柵極結構和間隙側墻兩側的鰭部置換區；刻蝕去除柵極結構和間隙側墻兩側的鰭部置換區后，刻蝕去除犧牲層，形成所述凹槽。

10.根據權利要求8或9所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，去除所述犧牲層的工藝包括干法刻蝕工藝。

11.根據權利要求10所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，所述犧牲層的材料為鍺化硅；所述干法刻蝕工藝的參數包括：采用的總氣體包括刻蝕氣體和稀釋氣體，刻蝕氣體包括HCl，稀釋氣體包括N₂，刻蝕氣體占據總氣體的摩爾百分比為20％～90％，溫度為25攝氏度～300攝氏度。

12.根據權利要求8或9所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，刻蝕去除所述犧牲層的工藝中，對犧牲層的刻蝕速率相對于對鰭側墻的刻蝕速率的比值為50～350；刻蝕去除所述犧牲層的工藝中，對犧牲層的刻蝕速率相對于對隔離層的刻蝕速率的比值為50～350。