[发明专利]鳍式场效应晶体管、鳍及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体制造领域，尤其涉及一种鳍式场效应晶体管、鳍及 其制造方法。

背景技术

随着半导体器件的高度集成，MOSFET沟道长度不断缩短，一系列在 MOSFET长沟道模型中可以忽略的效应变得愈发显著，甚至成为影响器件性 能的主导因素，这种现象统称为短沟道效应。短沟道效应会恶化器件的电学性 能，如造成栅极阈值电压下降、功耗增加以及信噪比下降等问题。

为了克服短沟道效应，提出了鳍式场效应晶体管(Fin-FET)的立体器件 结构，Fin-FET是具有鳍型沟道结构的晶体管，参考图1所示，为现有的鳍 式场效应晶体管，在衬底10上形成了鳍12，鳍之间形成有隔离14，跨过鳍 12、在鳍的三个表面上形成栅介质16和栅极18，栅极的侧壁上形成侧墙20， 鳍12的端部外延形成了源漏区22。该种器件利用薄鳍的几个表面作为沟道， 从而可以防止传统晶体管中的短沟道效应，同时可以增大工作电流。

在Fin-FET器件的制造工艺中，一种是采用SOI(绝缘体上硅)衬底形成 鳍，这种衬底的成本较高，鳍由SOI的顶层硅形成，这样，鳍的高度是由顶 层硅的厚度决定的，而且随着器件尺寸的不断缩小，SOI器件的浮体效应越发 严重。另一种是采用体硅衬底10形成鳍12，参考图1所示，体硅衬底的成本 较低，但沟道易存在漏电的缺陷，但需要在鳍下形成PTSL(PunchThoughStop Layer，穿通停止层)，工艺难控制且热预算高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种鳍式场效应晶体 管、鳍及其制造方法，易于控制鳍的高度。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种鳍式场效应晶体管的鳍的制造方法，包括步骤：

提供衬底；

在所述衬底上形成鳍堆叠，鳍堆叠包括依次层叠的衬底部分、第一半 导体层和第二半导体层，鳍堆叠的衬底部分之间形成有隔离；

在鳍堆叠上形成栅极及其侧墙，并覆盖层间介质层；

去除栅极，暴露鳍堆叠的表面，以形成开口；

从开口进行刻蚀，至少去除栅极下的第一半导体层，以形成间隔层；

在间隔层中填充介质材料，以形成埋层。

可选的，形成鳍堆叠的步骤包括：

依次外延生长第一半导体层和第二半导体层；

图案化第一半导体层、第二半导体层和衬底，以形成鳍堆叠。

可选的，所述衬底为硅衬底，所述第一半导体层为Ge_xSi_1-x，其中 0<x<1，所述第二半导体层为硅。

可选的，形成间隔层的步骤包括：采用HF、H₂O₂、CH₃COOH和H₂O 的刻蚀剂进行腐蚀，至少去除栅极下的第一半导体层。

可选的，形成埋层的步骤包括：淀积高k介质材料，以在间隔层中形 成埋层，以及在鳍堆叠的表面上形成栅介质层。

此外，本发明还提供了鳍式场效应晶体管的制造方法，利用上述任一 方法形成鳍后，在开口中重新形成栅极。

一种鳍式场效应晶体管的鳍，包括：

衬底；

衬底上的鳍堆叠，鳍堆叠包括依次层叠的衬底部分、第一半导体层和 第二半导体层，其中，第一半导体层中间隔有埋层，该埋层位于栅极区域 下；

隔离，位于栅堆叠的衬底部分之间。

可选的，所述埋层为高k介质材料。

此外，本发明还提供了包括上述鳍的鳍式场效应晶体管。

本发明的鳍式场效应晶体管、鳍及其制造方法，在衬底上形成了鳍堆 叠，在形成栅极和侧墙后，去除栅极形成开口，通过开口刻蚀去除栅极下 栅堆叠中的第一半导体层，在沟道区形成了埋氧层，具有类SOI器件的优 势，同时，鳍的高度可以由第二半导体层的厚度来控制，满足不同器件的 需求，工艺简单易行。

此外，可以通过成本低的衬底，如体硅衬底，来形成本发明的鳍和晶 体管，大大降低制造成本。

更进一步的，埋层的介质材料可以自由选择，如选择高k介质材料， 使得器件更易于进行背栅阈值电压的调节，改善浮体效应。

附图说明