[發(fā)明專利]一種鰭式場效應(yīng)晶體管的制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010531165.7
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111653524A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 顏天才;蘇炳熏
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華力集成電路制造有限公司
• 主分類號: H01L21/8238
• 分類號: H01L21/8238
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 徐偉

本發(fā)明提供了一種鰭式場效應(yīng)晶體管的制造方法，包括：在襯底上形成若干條狀鰭片和虛擬柵極，所述虛擬柵極的兩側(cè)形成有側(cè)墻；在所述條狀鰭片上形成源極或漏極；沉積層間介質(zhì)層，并對所述層間介質(zhì)層進行化學(xué)機械平坦化CMP以露出所述虛擬柵極的頂部；在單擴散區(qū)域形成單擴散區(qū)切斷；以及將所述單擴散區(qū)域以外的其它虛擬柵極替換為金屬柵極。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種鰭式場效應(yīng)晶體管(Fin Field-Effect Transistor，F(xiàn)inFET)的制造方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor，互補式金氧半導(dǎo)體晶體管)器件的尺寸也不斷縮小。由于CMOS器件按比例縮小時柵極的線寬也隨之縮小，源極或漏極很容易漏電，CMOS器件的飽和電流也難以提高，因此CMOS器件從二維平面型向三維型發(fā)展，鰭式場效應(yīng)管(FinFET)應(yīng)運而生。

鰭式場效應(yīng)晶體管是一種新的互補式金氧半導(dǎo)體晶體管。鰭式場效應(yīng)晶體管的主要特點是其溝道區(qū)域呈被柵極包裹的鰭狀半導(dǎo)體。沿源漏方向的鰭的長度為溝道長度。柵極包裹的結(jié)構(gòu)增強了柵的控制能力，對溝道提供了更好的電學(xué)控制。相對于傳統(tǒng)的平面晶體管而言，鰭式場效應(yīng)晶體管具有以下優(yōu)勢：

(1)鰭式場效應(yīng)晶體管溝道一般是輕摻雜甚至不摻雜的，它避免了離散的摻雜原子的散射作用，同重?fù)诫s的平面器件相比，載流子遷移率將會大大提高；

(2)與傳統(tǒng)的平面CMOS相比，鰭式場效應(yīng)晶體管器件在抑制亞閾值電流和柵極漏電流方面有著絕對的優(yōu)勢。鰭式場效應(yīng)晶體管的雙柵或半環(huán)柵等體鰭形結(jié)構(gòu)增加了柵極對溝道的控制面積，使得柵控能力大大增強，從而可以有效抑制短溝效應(yīng)，減小亞閾值漏電流；

(3)由于短溝效應(yīng)的抑制和柵控能力的增強，鰭式場效應(yīng)晶體管器件可以使用比傳統(tǒng)晶體管更厚的柵氧化層，使得柵漏電流隨之減小；

(4)由于鰭式場效應(yīng)晶體管在工藝上與CMOS技術(shù)相似，技術(shù)上比較容易實現(xiàn)。

由于以上明顯優(yōu)勢，鰭式場效應(yīng)晶體管已被很多大企業(yè)用在小尺寸半導(dǎo)體器件的制造中。為了提高FinFET工藝中器件的密度，現(xiàn)有技術(shù)利用多個單擴散區(qū)切斷(singlediffusion break，SDB)來形成更多更窄的淺溝槽隔離，以節(jié)省柵極陣列的區(qū)域。

一般情況下，單擴散區(qū)切斷在鰭片制作完成之前形成，但該種方式容易導(dǎo)致以下問題：

(1)蝕刻工藝?yán)щy，CMOS器件的源漏極出現(xiàn)漏電的風(fēng)險變高；

(2)高的縱橫比容易導(dǎo)致溝槽的填充性能變差；

(3)需要覆蓋比較大的虛擬柵極來避免后續(xù)工藝產(chǎn)生高的漏電流，但較大的虛擬柵極會導(dǎo)致金屬柵極與金屬層之間的接觸性能變差；

(4)源漏極的外延面有缺角，不能形成理想的外延面，且形成的外延面極不對稱；

(5)鰭片的邊緣會出現(xiàn)接觸貫通等等問題。

上述問題均會導(dǎo)致半導(dǎo)體器件的性能受到影響。為解決上述問題，本發(fā)明旨在提出一種鰭式場效應(yīng)晶體管的制造方法，該方法改進了單擴散區(qū)切斷在FinFET形成過程中的制造次序，從而防止了上述問題的出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

以下給出一個或多個方面的簡要概述以提供對這些方面的基本理解。此概述不是所有構(gòu)想到的方面的詳盡綜覽，并且既非旨在指認(rèn)出所有方面的關(guān)鍵性或決定性要素亦非試圖界定任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是要以簡化形式給出一個或多個方面的一些概念以為稍后給出的更加詳細(xì)的描述之序。