[发明专利]鳍式场效应晶体管的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种鳍式场效应晶体管的形成方法。

背景技术

MOS晶体管通过在栅极施加电压，调节通过沟道区域的电流来产生开关信号。随着半导体技术的发展，传统的平面式MOS晶体管对沟道电流的控制能力变弱，造成严重的漏电流。鳍式场效应晶体管（Fin FET）是一种新兴的多栅器件，它一般包括凸出于半导体衬底表面的半导体鳍部，覆盖部分所述鳍部的顶部和侧壁的栅极结构，位于所述栅极结构两侧的鳍部内的源区和漏区。

在鳍式场效应晶体管的制备过程中，通常会形成位于栅极两侧的侧墙。

图1和图2是现有技术鳍式场效应晶体管的侧墙形成过程的结构示意图。

请参考图1，提供半导体衬底100；刻蚀所述半导体衬底100形成凸出于所述半导体衬底100表面的鳍部101；形成覆盖所述半导体衬底100表面和部分所述鳍部101侧壁的隔离结构103；形成覆盖部分所述鳍部101的顶表面和侧壁的栅极102。请参考图2，形成覆盖所述鳍部101、所述栅极102和所述隔离结构103的侧墙材料层（未图示）；回刻蚀所述侧墙材料层，形成位于所述栅极102两侧的侧墙104。

请继续参考图2，现有技术中通过回刻蚀工艺，去除覆盖所述鳍部101顶表面和侧壁、所述栅极102顶表面和所述隔离结构103表面的侧墙材料层，保留位于所述栅极102侧壁表面的侧墙材料层形成侧墙104。但由于所述鳍部101凸出于所述半导体衬底100表面，在所述鳍部101侧壁表面也会形成侧墙材料层，在回刻蚀工艺之后，并不能完全去除位于所述鳍部101两侧的侧墙材料层。在所述鳍部101的底部与所述隔离结构103的接触部分会形成残余侧墙材料105，影响后续形成的鳍式场效应晶体管的性能。

其他有鳍式场效应晶体管中侧墙的形成方法还可以参考公开号为US2011/0198673A1的美国专利申请。

发明内容

本发明解决的问题是现有技术鳍式场效应晶体管的侧墙的形成过程中在鳍部的底部残余侧墙材料。

为解决上述问题，本发明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具有凸起的鳍部，位于所述鳍部上的栅极，所述栅极覆盖部分所述鳍部的顶部和侧壁；形成覆盖所述鳍部和所述栅极的侧墙材料层；对覆盖所述鳍部的侧墙材料层进行离子注入，形成改质侧墙材料层，所述改质侧墙材料层的刻蚀速率大于所述侧墙材料层的刻蚀速率；去除覆盖所述鳍部的改质侧墙材料层和位于所述栅极顶表面的侧墙材料层，形成位于所述栅极两侧的侧墙。

可选的，所述离子注入的方向垂直于所述鳍部延伸的方向。

可选的，所述离子注入的方向与所述半导体衬底平面的夹角为30度～70度。

可选的，所述离子注入的注入离子为氧离子、氩离子、硼离子、氙离子、砷离子、硼离子、氦离子或者氢离子。

可选的，所述离子注入的注入剂量为10¹⁵cm^-2～10¹⁶cm^-2。

可选的，所述离子注入的注入能量为1KeV～10KeV。

可选的，所述离子注入工艺过程中，所述半导体衬底背偏置。

可选的，所述半导体衬底背偏置的功率为200W～400W。

可选的，所述侧墙材料层的材料为氮化硅、氧化硅或者氮氧化硅。

可选的，所述栅极的材料为多晶硅。

可选的，去除覆盖所述鳍部的改质侧墙材料层和位于所述栅极顶表面的侧墙材料层的工艺为干法刻蚀。

可选的，所述干法刻蚀工艺为反应离子刻蚀。

可选的，还包括在所述栅极两侧的鳍部内形成源区和漏区。

可选的，所述源区和漏区为嵌入式源区和漏区。

可选的，所述嵌入式源区和漏区的材料为硅、锗硅或者碳化硅。

可选的，所述嵌入式源区和漏区掺杂有N型或者P型杂质。

可选的，还包括在形成源区和漏区之后，形成覆盖所述半导体衬底、鳍部和侧墙的介质层，所述介质层的顶表面与所述栅极的顶表面齐平。

可选的，还包括在形成介质层之后，去除所述栅极，形成开口，所述开口暴露出部分所述鳍部的顶表面。

可选的，还包括：在所述开口内形成高介电常数栅介质层，在所述高介电常数栅介质层上形成金属栅极。