[发明专利]GAA结构MOSFET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GAA结构MOSFET的形成方法。

背景技术

金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)是现代集成电路中最重要的元件之一，MOSFET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掺杂区。

随着半导体技术的发展，传统的平面式的MOSFET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掺杂区。与平面式的MOSFET相比，鳍式场效应晶体管具有更强的短沟道抑制能力，具有更强的工作电流。

随着半导体技术的进一步发展，传统的鳍式场效应晶体管在进一步增大工作电流方面存在限制。具体的，由于鳍部中只有靠近顶部表面和侧壁的区域用来作为沟道区，使得鳍部中用于作为沟道区的体积较小，这对增大鳍式场效应晶体管的工作电流造成限制。因此，提出了一种(gate all around，GAA)结构的MOSFET，使得用于作为沟道区的体积增加，进一步的增大了GAA结构MOSFET的工作电流。

然而，现有技术中GAA结构MOSFET的电学性能差异较大。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种GAA结构MOSFET的形成方法，减小GAA结构MOSFET的电学性能差异。

为解决上述问题，本发明提供一种GAA结构MOSFET的形成方法，提 供半导体衬底；在半导体衬底中形成多组目标沟槽，各组目标沟槽沿半导体衬底表面法线方向向下延伸，多组目标沟槽的形成步骤包括：在半导体衬底中形成一组初始沟槽；对所述一组初始沟槽进行各向异性湿法刻蚀，使所述一组初始沟槽对应形成一组目标沟槽；形成一组目标沟槽后，沿着所述一组初始沟槽向下刻蚀半导体衬底，形成下一组初始沟槽；重复形成初始沟槽和各向异性湿法刻蚀的步骤直至形成多组目标沟槽，所述目标沟槽的两侧侧壁向半导体衬底内凹陷，使目标沟槽两侧具有目标沟槽凸起；形成多组目标沟槽后，刻穿每一组目标沟槽中相邻目标沟槽凸起之间的半导体衬底，形成纳米线。

可选的，所述各向异性湿法刻蚀处理的参数为：采用的刻蚀溶液为四甲基氢氧化铵溶液，所述四甲基氢氧化铵溶液的体积百分比浓度为10％～30％，刻蚀温度为25摄氏度～150摄氏度。

可选的，所述各向异性湿法刻蚀处理的参数为：采用的刻蚀溶液为KOH、NaOH和NH₄OH中的一种或任意几种组合的溶液，刻蚀温度为25摄氏度～150摄氏度。

可选的，每一组目标沟槽中目标沟槽的数量为两个以上。

可选的，刻穿每一组目标沟槽中相邻的目标沟槽凸起之间的半导体衬底的工艺为原子层刻蚀工艺。

可选的，所述纳米线的材料为单晶的硅、锗或锗硅。

可选的，还包括：对所述纳米线进行边角圆滑处理。

可选的，所述边角圆滑处理的参数为：采用的气体包括H₂，边角圆滑处理温度为800摄氏度～1500摄氏度，边角圆滑处理时间为5分钟～600分钟。

可选的，还包括：形成环绕所述纳米线的栅极结构。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明提供的GAA结构MOSFET的形成方法，在一组初始沟槽形成之后，均对形成的一组初始沟槽的内壁进行各向异性湿法刻蚀，使得一组初始沟槽对应形成一组目标沟槽；然后形成下一组初始沟槽，重复形成初始沟槽 和各向异性湿法刻蚀的步骤直至形成多组目标沟槽。由于所述各向异性湿法刻蚀沿着半导体衬底的晶向进行刻蚀，所述各向异性湿法刻蚀的规律性较强，使得各组初始沟槽内壁对应相同的区域被刻蚀的程度较为一致，使得每一组目标沟槽中相邻目标沟槽凸起之间的半导体衬底的形貌差异较小。当刻穿每一组目标沟槽中相邻目标沟槽凸起之间的半导体衬底后，使得形成的纳米线的形貌差异较小。后续在形成环绕纳米线的栅极结构后，使得栅极结构对各条纳米线的电场控制能力趋于一致，从而使得GAA结构MOSFET的电学性能差异降低。

附图说明

图1至图4是一实施例中GAA结构MOSFET形成过程的结构示意图；

图5至图12是本发明一实施例中GAA结构MOSFET形成过程的结构示意图；

图13至图17是本发明另一实施例中GAA结构MOSFET形成过程的结构示意图；