[发明专利]一种调节鳍体形貌的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种调节鳍体形貌的方法。

背景技术

随着集成电路工艺的不断发展，器件的沟道长度不断的缩短，通过降低栅极电压Vgs不能使得金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件很好的关断；此外，MOSFET器件的亚阈值斜率和阈值电压均对栅长的变化特别敏感，即MOSFET器件的工艺容差变得很差，该现象被称为短沟道效应。英特尔在22nm技术节点引入鳍式场效应晶体管(FinFET)的立体器件结构，FinFET是具有鳍型沟道结构的晶体管，它利用薄鳍的几个表面作为沟道，大幅增强栅极对沟道的控制能力，从而可以防止传统晶体管中的短沟道效应，使得FinFET具有驱动电流大、关态电流小、器件开关比高、晶体管密度高等优点。

随着对FinFET的深入研究，发现鳍(Fin)的顶部形貌对器件的电学特性，例如，阈值电压和转角效应有着重要的影响。随着FinFET技术节点越来越小，Fin的几何尺寸和形貌对器件性能的影响越来越显著。例如，当Fin的宽度减小可以改善器件的亚阈值特性，提高器件对短沟道效应的抑制能力，但随之而来的是源/漏区电阻和扩展电阻的急速增大，引起驱动电流的下降。目前主流形成Fin的方法通常采用干法刻蚀工艺，通过等离子体的反应刻蚀工艺去除一定深度未被保护的硅材料形成Fin，但是该方法形成Fin的顶部两侧会存在尖角，如图1所示，如果不对Fin进行适当的处理会引起在该Fin上制造器件的阈值电压的离散和亚阈值特性的恶化，进一步影响器件的性能和成品良率。

为了解决上述问题，现有技术通常采用大于900℃的高温退火工艺和/或激光退火工艺等对形成的Fin进行处理，改善Fin的顶部形貌。但是，对于高温退火工艺，Fin在高温退火过程中容易发生较大的形变，导致Fin顶 端“塌陷”，以至于Fin的尺寸变大；对于激光退火工艺，需要添加新的设备以及相应的工艺步骤，大大增加了器件制程的复杂度和成本，而且在实际生产中的应用效果还需要进行进一步评估。

发明内容

本发明提供了一种调节鳍体形貌的方法，以解决现有技术中难以简易的方式调整已形成鳍体的顶端形貌，且不会导致鳍体变形过大的问题。

本发明提供了一种调节鳍体形貌的方法，包括：

提供衬底，所述衬底上形成有鳍体；

对所述衬底进行退火，使得所述鳍体的顶部形成圆滑表面，其中，退火温度范围为：700-900℃，退火时间范围为：10-300s。

优选地，在外延腔室或退火炉中对所述衬底进行退火。

优选地，所述外延腔室或所述退火炉的腔室压力范围为：20Torr-1atm。

优选地，所述外延腔室或所述退火炉的腔室压力范围为：20-100Torr。

优选地，所述对所述衬底进行退火步骤原位集成于外延工艺，在进行外延生长之前，对所述衬底进行退火，使得所述鳍体的顶部形成圆滑表面。

优选地，所述外延工艺包括：SiGe、SiC和/或SiGeSn源/漏区选择性外延工艺。

优选地，所述退火炉为具备通入载气和/或保护气的高温退火炉。

优选地，在一定流速载气和/或保护气气氛中对所述衬底进行热处理。

优选地，所述载气和/或保护气包括：氢气、氮气、氦气、氩气及其任意组合。

优选地，所述载气为氢气，氢气流量范围为：20-180L/min。

本发明提供了一种调节鳍体形貌的方法，通过对形成有鳍体的衬底进行退火温度700-900℃、退火时间10-300s的退火工艺，使得所述鳍体的顶部形成圆滑表面。由于通过对退火温度及退火时间的严格控制，可以解决现有技术中为调节鳍体顶部形貌进行高温退火后，导致鳍体变形过大的问题。

进一步地，在外延腔室或退火炉中对所述衬底进行退火，所述外延腔 室或所述退火炉的腔室压力范围为：20Torr-1atm，优选的压力范围是20-100Torr，在该腔室压力范围内，既能保证较高的热传导效率，且能减小外界环境对鳍体的影响。当腔室压力过低时，鳍体表面的硅原子流动变快，会导致鳍体形变较大；当腔室压力过高时，不利于鳍体表面形貌再构，即本发明提供的腔室压力进一步使得在消除鳍体两端的尖角的同时，不会使得整个鳍的形貌发生大的改变。