[发明专利]鳍式场效应晶体管的形成方法

说明书

本发明提供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鳍部；形成第一介质层，所述第一介质层覆盖所述半导体衬底及鳍部表面；形成位于第一介质层表面且横跨鳍部的牺牲结构；以所述牺牲结构为掩模，刻蚀所述第一介质层直至暴露出鳍部；形成位于所述牺牲结构两侧鳍部的源漏区；形成与牺牲结构顶面齐平的第二介质层；去除牺牲结构及牺牲结构下方部分深度的第一介质层直至暴露出部分鳍部的顶面和侧面，形成沟槽；在所述沟槽内形成金属栅极结构。本发明的实施例简化了制造工艺，避免了牺牲结构材料在沟槽中的残留，改善了沟槽的尺寸均匀度，有利于金属栅极结构的形成，提升器件电学性能。

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别是涉及一种鳍式场效应晶体管的形成方法。

背景技术

传统的平面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。当半导体技术节点不断缩小时，传统的平面MOS晶体管由于沟道长度缩短，造成栅极电压对沟道电流的控制能力变弱，产生严重的漏电流。鳍式场效应晶体管(FinFET)是一种新兴的多栅器件，它利用3D立体的沟道结构，在不增加晶体管面积的情况下，增加了沟道长度，改善了技术节点缩小后的器件电学性能。鳍式场效应晶体管一般包括凸出于半导体衬底表面的作为沟道的鳍部、覆盖所述鳍部顶部和鳍部部分侧壁的栅极结构以及位于所述栅极结构两侧鳍部内的源漏区。

随着工艺节点的进一步减小，高K金属栅极结构与鳍式场效应晶体管的结合应运而生；而后栅(gate-last)工艺由于能够获得理想的阈值电压并改善器件性能，被广泛应用于制造具有高K金属栅极结构的鳍式场效应晶体管；但后栅工艺需要借助伪栅结构来形成高K金属栅极结构，形成工艺复杂且器件性能较差。

发明内容

本发明实现的目的是，通过在高于鳍部顶面的第一介质层表面形成牺牲结构，再去除牺牲结构和牺牲结构下方部分深度的第一介质层直至暴露出部分鳍部的顶面和侧面，形成沟槽，降低了制造工艺难度，避免了牺牲结构材料残余为金属栅极结构带来的缺陷，同时改善了金属栅极结构的尺寸均匀度，获得器件电学性能提升。

为实现上述目的，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形成有鳍部；形成第一介质层，所述第一介质层覆盖所述半导体衬底及鳍部表面，所述第一介质层表面高于鳍部顶面；形成位于第一介质层表面且横跨鳍部的牺牲结构；以所述牺牲结构为掩模，刻蚀所述第一介质层直至暴露出鳍部；形成位于所述牺牲结构两侧鳍部的源漏区；形成与牺牲结构顶面齐平的第二介质层，且所述第二介质层覆盖源漏区和第一介质层表面；去除牺牲结构及牺牲结构下方部分深度的第一介质层直至暴露出部分鳍部的顶面和侧面，形成沟槽；在所述沟槽内形成金属栅极结构。

可选的，所述第一介质层表面高于鳍部顶面的高度为

可选的，所述牺牲结构的高度为

可选的，所述牺牲结构的材料为多晶硅、锗或者锗硅。

可选的，所述去除牺牲结构的方法为干法刻蚀或者湿法刻蚀。

可选的，去除牺牲结构的干法刻蚀，刻蚀气体包含CF₄、CH₃F、CH₂F₂、CHF₃、SF₆、NF₃、HBr、Cl₂和O₂中的一种或几种，刻蚀气体的流量为5标况毫升每分～300标况毫升每分，偏压为50V～400V，功率为200W～500W，温度为30℃～60℃。

可选的，去除牺牲结构的湿法刻蚀，采用四甲基氢氧化胺溶液，四甲基氢氧化胺的质量百分比浓度为1％～10％，溶液温度为10℃～50℃。