[发明专利]一种鳍式场效应晶体管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种鳍式场效应晶体管的制备方法。

背景技术

随着摩尔定律的发展，晶体管向缩小垂直尺寸和水平尺寸的方向发展。开发出新材料和新结构，提供更小尺寸，才能满足人们对高密度、高性能和低能耗的要求。由此，鳍式场效应晶体管(FinFET)应运而生。鳍式场效应晶体管是一种新的互补式金属氧化物半导体器件。鳍式场效应晶体管可以继承垂直器件而提升晶体管密度，并可以大幅度改善电路控制并减少漏电流，大幅度缩短晶体管的闸长等。然而，在关键尺寸不断缩小，也面临着新的问题：散热和量子遂穿效应。因此，基于硅材料的应变硅技术由此诞生。其原理是：由于硅原子在锗原子之间力的作用下发生了应变，扩张了原子间距，因而，被称为应变硅。当硅晶格受到应力产生应变时，可将载流子的有效质量缩小，实现迁移率及饱和速度的增加。因此，在同样组件尺寸下，若使用应变硅技术作为载流子的传输通道，由于载流子的迁移率增加，可达到提高组件速度与驱动电流的目的。

因此，将应变硅技术应用于鳍式场效应晶体管中将能大大提升器件的整体性能。

发明内容

为了克服以上问题，本发明旨在提供一种鳍式场效应晶体管的制备方法，通过制备L型应力绝缘层来单独为一根硅鳍施加应力。

为了实现上述目的，本发明提供了鳍式场效应晶体管的制备方法，在一半导体衬底上进行，包括形成栅极、源极和漏极，所述栅极的形成过程包括以下步骤：

步骤01：采用硬掩膜层为掩膜，在所述半导体衬底上形成硅鳍，并保留剩余的所述硬掩膜层；

步骤02：在完成所述步骤01的所述半导体衬底上形成应力层，所述应力层包覆住所述硅鳍和所述硬掩膜层；

步骤03：在所述硅鳍两侧的所述应力层的侧壁表面形成侧墙；

步骤04：以所述侧墙和所述硬掩膜层为掩膜，刻蚀掉所述应力层暴露的顶部和暴露的底部，剩余的所述应力层的顶部高于所述侧墙的底部，从而形成L型应力层；所述L型应力层两侧暴露出所述半导体衬底表面；

步骤05：去除所述侧墙；

步骤06：在完成所述步骤05的所述半导体衬底上形成栅极。

优选地，所述步骤05中还包括：去除所述硬掩膜层。

优选地，所述栅极包覆住所述硅鳍和所述L型应力层；所述侧墙的厚度小于位于所述硅鳍一侧的所述应力层底部宽度；针对多个所述硅鳍，所述侧墙的厚度小于相邻所述硅鳍间距的一半。

优选地，所述步骤01之后，且所述步骤02之前，还包括：在所述半导体衬底表面形成浅沟槽隔离结构；所述步骤02中，所述应力层形成于所述浅沟槽隔离结构表面、以及所述硅鳍侧壁和顶部；所述步骤04中，所述L型应力层两侧暴露出部分浅沟槽隔离结构表面。

优选地，所述半导体衬底为SOI衬底，包括底部硅层、中间介质层和顶部硅层；所述步骤01包括：采用硬掩膜层为掩膜，刻蚀所述顶部硅层，以形成硅鳍，并保留剩余的所述硬掩膜层；所述步骤02中，所述应力层形成于所述中间介质层表面、以及所述硅鳍侧壁和顶部；所述步骤04中，所述L型应力层两侧暴露出部分中间介质层表面。

优选地，所述硬掩膜层或所述侧墙为SiN、不定形碳、SiON、SiO₂、TiN或BN所形成的单层或多层结构。

优选地，所述硅鳍两侧的所述侧墙厚度不同，所述硅鳍两侧的所述L型应力层的底部宽度不同。

优选地，所述步骤02中所述形成所述应力层包括：形成单一应力层或双应力层；所述双应力层对N型FET沟道提供拉应力，对P型FET沟道提供压应力。

优选地，所述L型应力层的厚度大于2nm。

优选地，所述L型应力层顶部至所述L型应力层底部的高度大于5nm。

本发明的鳍式场效应晶体管的制备方法，通过利用硅鳍顶部的硬掩膜层和硅鳍两侧的应力层侧壁表面的侧墙作为掩膜层来刻蚀应力层，从而形成L型应力层，并且L型应力层两侧暴露出部分半导体衬底表面；这样，不仅可以在每个硅鳍上都形成L型应力层，并且使得相邻硅鳍两侧的应力层不接触，从而可以对每个硅鳍单独控制；并可以在同一半导体衬底上制备出底部宽度不同的L型应力层，从而满足不同硅鳍结构的不同需要，进而提高沟道载流子迁移率，提高器件的性能。

附图说明

图1为本发明的一个较佳实施例的鳍式场效应晶体管的制备方法的流程示意图

图2～7为本发明的一个较佳实施例的鳍式场效应晶体管的制备方法的各步骤示意图

具体实施方式