[发明专利]多栅极场效应晶体管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件的制造方法，尤其涉及一种多栅极场效应晶体管的制造方法。

背景技术

近年来金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)不断向缩小尺寸的趋势发展，是为了增加速度、提高组件集成度与降低集成电路的成本，随着晶体管的尺寸持续地减小，晶体管的缩小已经达到了器件各种性能的极限，其中，栅极氧化物的厚度和源极/漏极结深度都达到了极限。

因此，业界开发出了多个栅极或多栅场效应晶体管(Multi-Gate Transistors)。其中，多栅极场效应晶体管技术是一种新型电路结构技术，多栅极场效应晶体管是一种将一个以上栅极并入到单个器件的MOSFET中的器件结构，这意味着，沟道在多个表面上被几个栅极包围，从而能够更多地抑制“截止”状态时的漏电流，并能够增强“导通”状态下的驱动电流，这样就获得了较低功耗和性能增强的器件结构。传统晶体管是每个晶体管只有一个栅用来控制电流在两个结构单元之间通过或中断，进而形成计算中所需的“0”与“1”。而多栅晶体管技术是每个晶体管有两个或三个栅，从而提高了晶体管控制电流的能力，即计算能力，并且大幅降低了功耗，减少了电流间的相互干扰。

J.P. Colinge在一篇名称为“FinFETs and other Multi-Gate Transistors”的美国文献中介绍了多种类型的多栅极场效应晶体管，包括双栅晶体管(Double-Gate，FinFET)，三栅晶体管(Tri-Gate)，欧姆形栅晶体管(Ω-Gate)以及四边形栅晶体管(Quad-Gate)等。其中，以双栅晶体管为例，双栅晶体管使用了两个栅极以控制沟道，极大地抑制了短沟道效应。双栅晶体管的一个具体变形就是鳍型晶体管(FinFET)，FinFET包括垂直的鳍状结构和横跨在所述鳍状结构侧面的栅极，在栅极两侧的鳍状结构的两端部分别为源极和漏极，栅极下的鳍状结构中形成沟道。作为非平面器件，FinFET的鳍状结构的尺寸决定了晶体管器件的有效沟道长度。FinFET与常规平面的MOS晶体管相比更加紧凑，能够实现更高的晶体管密度和更小的整体微电子技术。此外，三栅晶体管是多栅晶体管的另一常见形状，其中所述栅极横跨在所述鳍状结构的侧面和顶部表面，以形成三面控制沟道，进一步提高器件的整体性能。

鳍状结构、栅极的界面轮廓(Profile)对多栅极场效应晶体管的器件性能具有很大的影响，在形成多栅极场效应晶体管的制造过程中，由于形成鳍状结构及栅极需要进行多次的刻蚀工艺，其中尤其干法刻蚀对鳍状结构和栅极的界面轮廓影响极大，界面轮廓较差的栅极会影响栅极的开启电压，鳍状结构的界面轮廓会影响其中间区域沟道的尺寸，鳍状结构的垂向界面轮廓较差甚至会导致其两端的源极区和漏极区形成穿通效应(Punch Trough)，并且，在进行栅极蚀刻的过程中会对鳍状结构有一定的刻蚀损伤，使鳍状结构的上角形成一定圆弧度的顶角，使得鳍状结构的界面表面不平整，从而形成尖角区域(Top Corner Area)，后续工艺中，在其上形成的金属引出连线与鳍状结构之间产生空洞，导致金属引出连线电性接触不良，影响多栅极场效应晶体管的性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种减小对鳍状结构和栅极刻蚀损伤的多栅极场效应晶体管的制造方法。

为解决上述问题，本发明一种多栅极场效应晶体管的制造方法，包括以下步骤：

提供基底，在所述基底上形成鳍状结构；

在所述鳍状结构和所述基底上形成第一牺牲层；

在所述鳍状结构旁的第一牺牲层中形成焊垫结构；

去除第一牺牲层，并在所述鳍状结构、焊垫结构及基底上覆盖第二牺牲层；

在所述第二牺牲层中形成跨设于鳍状结构顶面和侧壁上的、且与所述焊垫结构相连的栅极；

去除第二牺牲层。

进一步的，在所述鳍状结构旁的第一牺牲层中形成焊垫结构的步骤中，包括以下步骤：利用光刻和刻蚀工艺，在所述第一牺牲层中形成第一沟槽；沉积焊垫材料，填充所述第一沟槽；进行化学机械研磨，直至暴露所述鳍状结构，以在第一沟槽中形成焊垫结构。

进一步的，在所述第二牺牲层中形成跨设于鳍状结构顶面和侧壁上的、且与所述焊垫结构相连的栅极的步骤中，包括：利用光刻和刻蚀工艺，在所述第二牺牲层中形成第二沟槽，所述第二沟槽暴露所述鳍状结构的中间区域，并暴露部分所述焊垫结构；沉积栅极材料，填充所述第二沟槽；进行化学机械研磨，直至暴露所述第二牺牲层，以形成跨设于鳍状结构顶面和侧壁上的、且与所述焊垫结构相连的栅极。