[发明专利]鳍式场效应晶体管的制作方法

说明书

本发明提供一种鳍式场效应晶体管的制作方法，方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底形成至少一个鳍形结构及位于所述鳍形结构周围的介质层；刻蚀鳍形结构两侧的部分介质层，形成位于鳍形结构两侧的凹槽；填充栅极层；刻蚀栅极层，形成覆盖凹槽底部和凹槽之间鳍形结构表面的栅极结构，所述栅极结构为倒U型；所述鳍式场效应晶体管的栅极结构沿沟道方向的上部长度由栅极刻蚀定义；所述鳍式场效应晶体管的栅极结构沿沟道方向的下部长度由凹槽定义。

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种鳍式场效应晶体管的制作方法。

背景技术

进入21世纪以来，半导体工艺技术飞速发展，工艺制程已向40nm节点以下发展，在应用于核心中央处理器、图像处理器领域中28nm节点制程量产已成熟化。在向20nm节点以下工艺发展过程中，传统的2D平面晶体管结构已出现性能及工艺制程的弊端，因此，Intel、TSMC、Samsung先后提出了16nm、14nm制程节点采用3D结构的鳍式场效应晶体管（FinFet），在相同的物理长度实现更长的有效沟道长度，从而大幅度提高芯片的性能。

请参考图1至图4，图1至图4为现有技术中制作鳍式场效应晶体管的各步骤结构示意图。现有技术中，提供衬底100，在衬底100上形成鳍形结构110，并且鳍形结构110周围覆盖有第一介质层200，第一介质层200的上表面与鳍形结构110的上表面齐平，图2至图4中，刻蚀鳍形结构110两侧的第一介质层200形成延伸于Y方向上的凹槽300，再铺设栅极层400，栅极层400覆盖第一介质层200及凹槽300，再对栅极层400进行刻蚀形成鳍式场效应晶体管的栅极结构410；现有技术中，凹槽200为延伸于鳍形结构，形状、范围较大，并且栅极层400在刻蚀形成栅极结构410的过程中需要刻蚀栅极层至凹槽300的底部，即刻断连续的栅极层400，所需的工艺难度较高，难以控制刻蚀的精准度，难以将凹槽不需要栅极层的区域刻蚀清除干净，难以形成形状良好可控的栅极结构。因此，如何在形成鳍式场效应晶体管中，形成界面良好形状可控的栅极区域，降低栅极层刻蚀难度，提高晶体管的性能为业内亟待解决的问题。

发明内容

为了提高鳍式场效应晶体管的性能，特别解决形成栅极结构工艺难度较高的问题，本发明提供一种：一种鳍式场效应晶体管的制作方法，其特征在于，所述方法包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底形成至少一个鳍形结构及位于所述鳍形结构周围的介质层；刻蚀鳍形结构两侧的部分介质层，形成位于鳍形结构两侧的凹槽；填充栅极层；刻蚀栅极层，形成覆盖凹槽底部和凹槽之间鳍形结构表面的栅极结构，所述栅极结构为倒U型；所述鳍式场效应晶体管的栅极结构沿沟道方向的上部长度由栅极刻蚀定义；所述鳍式场效应晶体管的栅极结构沿沟道方向的下部长度由凹槽定义。

优选的，所述栅极结构的底部宽度大于顶部宽度。

优选的，所述凹槽底部距离鳍形结构底部为：200埃至2000埃。

优选的，刻蚀栅极层的步骤中，位于凹槽周围区域对应的部分栅极层被刻蚀至暴露出介质层，所述介质层起到降低栅极层刻蚀难度的作用。

优选的，于鳍形结构上表面形成氮化物层或氮氧化物层，所述氮化物层或氮氧化物层于刻蚀形成凹槽的步骤中起到硬掩膜的作用。

优选的，形成的鳍式场效应晶体管结构中，栅极结构与鳍形结构上表面之间有氮化物层或氮氧化物层。

优选的,形成至少三个相邻的鳍形结构及位于所述鳍形结构周围的介质层；其中，中间鳍形结构定义为沟道区域，周边鳍形结构为辅助鳍形结构，中间鳍形结构的侧面坡度为：大于等于82度。

优选的，刻蚀所述中间鳍形结构与辅助鳍形结构之间的部分介质层，形成凹槽；填充栅极层，刻蚀栅极层，形成覆盖凹槽底部和凹槽之间鳍形结构表面的栅极结构，所述栅极结构为倒U型。

优选的，所述周边鳍形结构基于中间鳍形结构对称；