[发明专利]鳍式场效应晶体管的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及鳍式场效应晶体管的形成方法。

背景技术

为了达到更高的运算速度、更大的数据存储量、以及更多的功能，半导体器件朝向更高的元件密度、更高的集成度方向发展。互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）晶体管的长度变得比以往更短，然而，仍然难以满足高集成度的需要。

鳍式场效应晶体管由于具有较高的驱动电流和集成度，近年来得到广泛应用。请参考图1，现有技术形成鳍式场效应晶体管的方法包括：

请参考图1，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100表面形成有绝缘层101和贯穿所述绝缘层101厚度的鳍部103，且所述鳍部103顶部高于绝缘层101表面；

请参考图2，形成横跨所述鳍部103的顶部和侧壁的栅极结构105，以及形成位于所述栅极结构105两侧的鳍部103内的源极和漏极。

采用上述方法形成的鳍式场效应晶体管的立体结构，请参考图3，包括：半导体衬底100；位于所述半导体衬底100表面的绝缘层101；贯穿所述绝缘层101、且顶部高于绝缘层101表面的鳍部103；横跨所述鳍部103的顶部和侧壁的栅极结构105；位于所述栅极结构105两侧的鳍部103内的源极和漏极。

然而，当工艺节点进一步缩小时，如何进一步提高鳍式场效应晶体管的性能，成为一个亟需解决的问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供鳍式场效应晶体管的形成方法，使得形成的鳍式场效应晶体管的性能更好。

为解决上述问题，本发明的实施例提供了一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面形成有第一绝缘层和贯穿所述第一绝缘层厚度的鳍部，且所述鳍部顶部高于第一绝缘层表面；形成包括关键原子的牺牲层，所述牺牲层位于所述鳍部顶部和侧壁，并且，当形成p型鳍式场效应晶体管时，所选牺牲层的晶格常数大于鳍部的晶格常数，当形成n型鳍式场效应晶体管时，所选牺牲层的晶格常数小于鳍部的晶格常数；对所述牺牲层进行处理，使所述牺牲层中的关键原子进入鳍部；所述牺牲层中的关键原子进入鳍部后，去除经处理后的牺牲层；在去除经处理后的牺牲层后，形成横跨所述鳍部的顶部和侧壁的栅极结构。

可选地，形成牺牲层前，还包括：形成横跨所述鳍部的顶部和侧壁的伪栅极结构；在所述伪栅极结构两侧的鳍部形成源极和漏极；形成覆盖所述鳍部和第一绝缘层的第二绝缘层，所述第二绝缘层表面与所述伪栅极结构表面齐平；去除所述伪栅极结构，形成暴露出鳍部顶部和侧壁的开口，所述牺牲层形成在所述开口内。

可选地，还包括：形成覆盖所述开口侧壁的第一侧墙。

可选地，还包括：对所述牺牲层进行处理前，形成位于所述第一侧墙侧壁的第二侧墙。

可选地，所述第一侧墙的材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅，所述第二侧墙的材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。

可选地，当形成p型鳍式场效应晶体管时，所述牺牲层的材料为硅锗或锗，所述关键原子为锗原子；当形成n型鳍式场效应晶体管时，所述牺牲层的材料为碳化硅或碳，所述关键原子为碳原子。

可选地，所述牺牲层为硅锗或碳化硅时，所述关键原子的质量百分比为50%-80%。

可选地，当所述牺牲层为硅锗时，对所述牺牲层进行处理的工艺为氧化处理工艺，采用的气体包括氧气和氢气。

可选地，所述氧气和氢气的体积比为1:1至3:1。

可选地，对所述牺牲层进行氧化处理时，氧化温度为450摄氏度-800摄氏度。

可选地，所述对所述牺牲层进行处理的工艺为磁控式等离子体氧化工艺。

可选地，当所述牺牲层为锗时，对所述牺牲层进行处理的工艺为退火处理工艺。

可选地，所述退火处理工艺的工艺参数为：退火温度为800摄氏度-1100摄氏度，退火时间为30秒-6分钟，退火时的采用的氧化气体为氧气或臭氧，采用的惰性气体为氦气或氩气。

可选地，所述牺牲层的厚度为1纳米-10纳米。

可选地，所述牺牲层中的关键原子进入鳍部后，鳍部内关键原子的质量百分比小于50%。

可选地，去除经处理后的牺牲层的工艺为湿法刻蚀工艺或干法刻蚀工艺。

可选地，所述湿法刻蚀工艺采用的化学试剂为稀释的氢氟酸，刻蚀时间为15秒-50秒。