[发明专利]用于鳍型场效应晶体管的复合硬掩模

说明书

技术领域

本发明一般来说是与鳍型场效应晶体管(Field Effect Transistors,FETs,with fins)有关，更具体的来说，与在鳍型场效应晶体管中防止鳍侵蚀并且限制外延过度覆盖有关。

背景技术

在本公开的结尾处提供了缩写词的清单。该清单包括很多在本文以及附图中所使用的缩写词。

在用于在鳍型场效应晶体管的栅极上形成第一组间隔物(“间隔物1”)的反应离子刻蚀期间鳍发生了腐蚀，这是绝缘体上硅(SOI)鳍型场效应晶体管(FinFET)的一个关键问题。在间隔物下拉(pull down)期间的鳍侵蚀导致活跃载流子剂量的减少和接入电阻的增加。换言之，间隔物下拉是间隔物材料的去除(例如通过RIE)以使得该间隔物材料被留下作为栅极一侧的间隔物。该RIE是各向同性的，因此间隔物下拉能够在某些区域过度蚀刻。因此，用于下拉的RIE典型的也侵蚀硅鳍，以至于位于源极/漏极区域的鳍的高度低于位于栅极区域(由于在栅极区域至少通过栅极材料保护该些鳍)的鳍的高度。从位于源极/漏极区域中的硅鳍移除材料导致了活跃载流子剂量的减少和接入电阻的增加。通过最小化源极/漏极区域中鳍的硅损失的硬件数据建议，Ieff(有效切换电流)提高并且Rext(外部阻抗)降低。

此外，关键是要降低在源极漏极区域中的鳍顶部的外延过生长。当用于创建合并的鳍的自鳍侧面的硅横向生长引发了自鳍顶部的硅垂直生长，就会发生过量的外延过度覆盖(epitaxial overburden)。过量的外延过度覆盖会导致自PC(例如栅极)至外延过生长的边缘电容的增加。该过度覆盖还会影响在栅极上的第二组间隔物(“间隔物2”)的外形，并且可导致从栅极到源极/漏极区域的短路。

发明内容

在一个示范性实施例中，公开了一种形成鳍型场效应晶体管结构的方法。该方法包括：在衬底上形成硬掩模层。所述衬底包括位于绝缘层之上的含硅层，所述硬掩模层包括第一层、第二层以及第三层，其中所述第一层形成在所述含硅层之上，所述第二层形成在所述第一层之上，所述第三层形成在所述第二层之上。该方法包括从所述硬掩模层以及所述含硅层形成鳍阵列，以及形成栅极，所述栅极覆盖每个所述鳍阵列的部分而不是全部长度。所述部分覆盖所述阵列中的每个鳍，所述栅极在该栅极的两侧界定源极/漏极区域。所述方法包括在所述栅极每一侧形成间隔物，所述形成间隔物被实施以从位于所述源极/漏极区域中的鳍的部分移除所述第三层。从位于所述源极/漏极区域中的所述鳍的部分移除所述硬掩模层的所述第二层，以及合并位于所述源极/漏极区域中的鳍以创建位于所述源极/漏极区域中的合并的鳍。

在另一个示范性实施例中，公开了一种鳍型场效应晶体管结构。该鳍型场效应晶体管结构包括：衬底，包括位于绝缘层之上的含硅层，以及鳍阵列，被形成为包括所述含硅层。该鳍型场效应晶体管结构包括栅极，所述栅极覆盖所述鳍阵列中每个鳍的部分而不是全部长度。所述部分覆盖所述阵列中的每个鳍。所述栅极在该栅极的两侧界定源极/漏极区域。该鳍型场效应晶体管结构包括间隔物，位于所述栅极的每一侧，其中所述间隔物和所述栅极覆盖在所述阵列中鳍上所形成的硬掩模层。所述硬掩模层包括位于所述含硅层之上的第一层、第二层以及第三层。其中所述第一层形成在所述含硅层之上。所述第二层形成在所述第一层之上。所述第三层形成在所述第二层之上。该鳍型场效应晶体管结构包括合并位于所述源极/漏极区域中的鳍，其中至少所述硬掩模层的所述第二层和第三层没有覆盖位于所述源极/漏极区域中的鳍的部分。

附图说明

图1-4是根据一个示范性实施例的在鳍型场效应晶体管结构形成的不同阶段半导体材料100的透视图；

图5A是根据一个示范性实施例的在鳍型场效应晶体管结构形成的一个阶段的半导体材料的透视图，图5B是其侧视图；以及

图6A是根据一个示范性实施例的在鳍型场效应晶体管结构形成的一个阶段的半导体材料的透视图，图6B是其侧视图。

具体实施方式

在本发明中，提出了在间隔物下拉期间阻止鳍侵蚀并且限制外延过度覆盖的技术。在一个示范性实施例中，通过在鳍的顶部形成氮氧化氮(NON)复合硬掩模获得的这些效果。顶部氮化硅(SiN)以及氧化物帽层能够阻止因PC/间隔物1反应离子蚀刻(RIE)引起的鳍侵蚀。并且，底部的SiN HM限制了从鳍的顶部的外延生长，因此有助于最小化外延过度覆盖。