[发明专利]一种形成鳍式场效应管栅极侧壁层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件的制作技术，特别涉及一种形成鳍式场效应管(FinFET)栅极侧壁层的方法。

背景技术

随着半导体技术的发展，半导体器件的性能稳步提高。半导体器件的性能提高主要通过不断缩小半导体器件的特征尺寸来实现，半导体器件的特征尺寸已经缩小到纳米级别。半导体器件在这种特征尺寸下，传统平面制作半导体器件的方法，也就是单栅半导体器件的制作方法已经无法适用了，所以出现了多栅半导体器件的制作方法。与单栅半导体器件的制作方法相比较，多栅半导体器件具有更强的短沟道抑制能力、更好的亚阈特性，更高的驱动能力以及能带来更高的电路密度。

目前，鳍式场效应管(FinFET)作为多栅半导体器件的代表被广泛使用，FinFET分为双栅FinFET和三栅FinFET。

现有技术形成FinFET栅极侧壁层的方法包括以下步骤：

步骤11、提供一半导体衬底100，所述半导体衬底上具有基体101和栅极结构102，所述基体101为翅片结构，包括其中间延伸有沟道区域105的源极区域103和漏极区域104，所述栅极结构102围绕翅片结构中间的沟道区域105表面，该表面包括沟道区域的侧壁和顶部；栅极结构102顶部还可以具有硬掩膜层(HM)(图中未示)；

步骤12、沉积介电层，所述介电层覆盖所述衬底、基体及栅极结构表面；

步骤13、干法刻蚀介电层，形成栅极侧壁层106。

图1为现有技术形成FinFET栅极侧壁层的立体结构示意图。

如图1所示，FinFET位于衬底100上，包含具有翅片结构的基体101和栅极结构102，其中每个翅片为长方体状，分别为源极区域103和漏极区域104，翅片结构的中间延伸有沟道区域105。干法刻蚀介电层的过程中，需要完全去除基体两侧的介电层，只保留栅极两侧的侧壁层，而介电层在栅极两侧和基体两侧的刻蚀速率是相同的，所以在形成栅极侧壁层106时，基体两侧仍然会有侧壁层残留107。

因此，在形成FinFET栅极侧壁层时，如何确保基体两侧没有侧壁层残留，成为业内尤其关注的一个问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种形成FinFET栅极侧壁层的方法，能够确保基体两侧没有侧壁层残留。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种形成鳍式场效应管FinFET栅极侧壁层的方法，该方法包括：

提供一半导体衬底，所述半导体衬底上具有基体和栅极结构，所述基体为翅片结构，包括其中间延伸有沟道区域的源极区域和漏极区域，所述栅极结构围绕翅片结构中间的沟道区域表面，该表面包括沟道区域的侧壁和顶部；

沉积介电层，所述介电层覆盖所述衬底、基体及栅极结构表面；

对栅极结构侧壁的介电层进行离子注入，降低栅极结构侧壁介电层的刻蚀速率；

干法刻蚀去除衬底和基体表面及栅极结构顶部的介电层，保留栅极结构侧壁的介电层，形成栅极侧壁层。

所述介电层为氧化硅层或者氮化硅层；

所述介电层为氧化硅层时，离子注入为碳元素或者氮元素；

所述介电层为氮化硅层时，离子注入为氧元素。

所述离子注入剂量为3e14～4e15原子每平方厘米，能量为200电子伏～10千电子伏。

所述对栅极结构侧壁的介电层进行离子注入在竖直方向上的入射角为：与晶圆表面垂直方向夹角为10～60度。

以晶圆表面栅极结构为X方向，所述对栅极结构侧壁的介电层进行离子注入包括：沿X的正负双方向，共进行2次离子轰击。

对栅极结构侧壁的介电层进行离子注入之后，干法刻蚀之前，该方法进一步包括在氮气或者氦气中退火的步骤。

所述退火温度为400～800摄氏度。

形成栅极侧壁层之后，该方法进一步包括湿法刻蚀的步骤；

所述介电层为氧化硅层时，湿法刻蚀采用稀氢氟酸；

所述介电层为氮化硅层时，湿法刻蚀采用磷酸。

所述栅极结构顶部还包括硬掩膜层，所述干法刻蚀还包括去除预定高度硬掩膜层。

从上述方案可以看出，本发明通过对栅极结构侧壁的介电层进行离子注入，降低栅极结构侧壁介电层的刻蚀速率，干法刻蚀去除衬底和基体表面及栅极结构顶部的介电层，保留栅极结构侧壁的介电层，形成栅极侧壁层。由于经过离子注入的栅极结构侧壁介电层的刻蚀速率降低，这样栅极结构侧壁介电层相对于基体两侧介电层刻蚀速率较慢，在形成栅极侧壁层时，基体两侧介电层已经完全消失，从而达到本发明的目的。

附图说明