[发明专利]鳍式场效应晶体管的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种鳍式场效应晶体管的形成方法。

背景技术

MOS(金属-氧化物-半导体)晶体管，是现代集成电路中最重要的元件之一，MOS晶体管的基本结构包括：半导体衬底；位于半导体衬底表面的栅极结构，所述栅极结构包括：位于半导体衬底表面的栅介质层以及位于栅介质层表面的栅电极层；位于栅极结构两侧半导体衬底中的源漏区。

随着半导体技术的发展，传统的平面式的MOS晶体管对沟道电流的控制能力变弱，造成严重的漏电流。鳍式场效应晶体管(Fin FET)是一种新兴的多栅器件，它一般包括凸出于半导体衬底表面的鳍部，覆盖部分所述鳍部的顶部表面和侧壁的栅极结构，位于栅极结构两侧的鳍部中的源漏区。

然而现有技术形成的鳍式场效应晶体管的电学性能较差。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种鳍式场效应晶体管的形成方法，以提高鳍式场效应晶体管的电学性能。

为解决上述问题，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，所述半导体衬底具有N型边缘区和P型边缘区，所述N型边缘区和P型边缘区的半导体衬底上形成有鳍部、横跨所述鳍部的伪栅介质层和覆盖伪栅介质层的伪栅电极、以及覆盖伪栅介质层和伪栅电极的侧壁和所述鳍部的层间介质层；去除N型边缘区的伪栅电极，形成第一开口；对第一开口底部的伪栅介质层进行氮等离子体处理；氮等离子体处理后，去除P型边缘区的伪栅电极，形成第二开口；形成第二开口后，进行氟气氛退火处理；氟气氛退火处理后，在所述第一开口和第二开口中形成金属栅极结构。

可选的，所述氮等离子体处理的参数为：采用的气体为N₂，N₂的流量为 50sccm～120sccm，等离子体化功率为300瓦～1500瓦，处理时间为10秒～30秒，腔室压强为10mtorr～30mtorr。

可选的，所述氟气氛退火处理的参数为：采用的气体为F₂，温度为350摄氏度～800摄氏度，腔室压强为5E5帕～20E5帕，处理时间为3分钟～50分钟。

可选的，所述伪栅介质层的材料为氧化硅。

可选的，所述伪栅介质层的厚度为15埃～50埃。

可选的，去除N型边缘区的伪栅电极和去除P型边缘区的伪栅电极的方法为干刻工艺或者湿刻工艺。

可选的，所述金属栅极结构包括位于所述第一开口和第二开口的侧壁和底部的栅介质层和位于所述栅介质层表面的金属栅电极。

可选的，所述半导体衬底还具有P型核心区，所述N型边缘区、P型边缘区和P型核心区的半导体衬底上形成有鳍部、横跨所述鳍部的伪栅介质层和覆盖伪栅介质层的伪栅电极、以及覆盖伪栅介质层和伪栅电极的侧壁和所述鳍部的层间介质层；还包括：进行所述氮等离子体处理后，去除P型边缘区和P型核心区的伪栅电极，在P型边缘区形成第二开口，在P型核心区形成第三开口；形成第二开口和第三开口后，进行氟气氛退火处理；氟气氛退火处理后，去除P型核心区的伪栅介质层；去除P型核心区的伪栅介质层后，在所述第一开口、第二开口和第三开口中形成金属栅极结构。

可选的，所述半导体衬底还具有N型核心区，所述N型边缘区、P型边缘区和N型核心区的半导体衬底上形成有鳍部、横跨所述鳍部的伪栅介质层和覆盖伪栅介质层的伪栅电极、以及覆盖伪栅介质层和伪栅电极的侧壁和所述鳍部的层间介质层；还包括：去除N型核心区的伪栅电极，形成第四开口；氮等离子体处理后，去除P型边缘区的伪栅电极，形成第二开口；形成第二开口后，进行氟气氛退火处理；氟气氛退火处理后，去除N型核心区的伪栅介质层；去除N型核心区的伪栅介质层后，在所述第一开口、第二开口和第四开口中形成金属栅极结构。

可选的，所述半导体衬底还具有N型核心区和P型核心区，N型边缘区、 P型边缘区、N型核心区和P型核心区的半导体衬底上形成有鳍部、横跨所述鳍部的伪栅介质层和覆盖伪栅介质层的伪栅电极、以及覆盖伪栅介质层和伪栅电极的侧壁和所述鳍部的层间介质层；还包括：去除N型核心区的伪栅电极，形成第四开口；氮等离子体处理后，去除P型边缘区和P型核心区的伪栅电极，在P型边缘区形成第二开口，在P型核心区形成第三开口；形成第二开口和第三开口后，进行氟气氛退火处理；氟气氛退火处理后，去除N型核心区和P型核心区的伪栅介质层；去除N型核心区和P型核心区的伪栅介质层后，在所述第一开口、第二开口、第三开口和第四开口中形成金属栅极结构。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：