[发明专利]鳍式场效应管及其形成方法

说明书

本发明提供一种鳍式场效应管及其形成方法，所述鳍式场效应管的形成方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上具有多个分立的鳍部；形成横跨所述鳍部的伪栅极，所述伪栅极覆盖鳍部的部分顶部和侧壁，且所述伪栅极顶部表面具有硬掩膜；在所述伪栅极露出的鳍部上形成牺牲层，且所述牺牲层露出所述硬掩膜顶部；对所述牺牲层露出的所述硬掩膜进行离子掺杂处理，降低所述硬掩膜的硬度；去除所述牺牲层；在所述伪栅极露出的鳍部上形成层间介质层；以所述伪栅极为停止层，通过平坦化处理去除所述硬掩膜并使所述层间介质层露出所述伪栅极顶部；去除所述伪栅极，在所述层间介质层中形成开口。本发明形成的鳍式场效应管的电学性能得到提高。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种鳍式场效应管及其形成方法。

背景技术

随着半导体技术的飞速发展，半导体器件的特征尺寸不断缩小。半导体器件特征尺寸的减小对半导体器件的性能提出了更高的要求。

目前，金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的尺寸正在不断变小。为了适应工艺节点的减小，MOSFET场效应管的沟道长度也在逐渐缩短。沟道长度的缩短具有增加芯片的管芯密度、增加MOSFET场效应管的开关速度等好处。

然而，沟道长度的缩短容易造成栅极对沟道控制能力变差的问题，从而使栅极电压夹断(pinch off)沟道的难度也越来越大，进而引起亚阀值漏电现象，即出现短沟道效应(short-channel effects，SCE)。

因此，为了更好地适应器件尺寸按比例缩小的要求，半导体工艺逐渐从平面MOSFET晶体管向具有更高功效的三维立体式晶体管(如鳍式场效应管)过渡。鳍式场效应晶体管具有很好的沟道控制能力，可以减小短沟道效应。

然而，现有技术鳍式场效应晶体管存在电学性能不能满足半导体领域技术发展需求的问题。因此，如何提高鳍式场效应管的电学性能，成为亟需解决的问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种鳍式场效应管及其形成方法，提高鳍式场效应管的电学性能。

为解决上述问题，本发明提供一种鳍式场效应管的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上具有多个分立的鳍部；形成横跨所述鳍部的伪栅极，所述伪栅极覆盖鳍部的部分顶部和侧壁，且所述伪栅极顶部表面具有硬掩膜；在所述伪栅极露出的鳍部上形成牺牲层，且所述牺牲层露出所述硬掩膜顶部；对所述牺牲层露出的所述硬掩膜进行离子掺杂处理，降低所述硬掩膜的硬度；去除所述牺牲层；在所述伪栅极露出的鳍部上形成层间介质层；以所述伪栅极为停止层，通过平坦化处理去除所述硬掩膜并使所述层间介质层露出所述伪栅极顶部；去除所述伪栅极，在所述层间介质层中形成开口；形成填充所述开口的金属栅极。

可选的，所述离子掺杂处理采用的掺杂离子为氩离子或者硅离子。

可选的，所述氩离子的掺杂剂量为1.0E14atom/cm²至1.0E20atom/cm²。

可选的，所述硅离子的掺杂剂量为1.0E14atom/cm²至5.0E20atom/cm²。

可选的，形成横跨所述鳍部的伪栅极的步骤包括：在所述鳍部以及所述鳍部露出的半导体衬底上形成伪栅极层；在所述伪栅极层上形成硬掩膜；以所述硬掩膜为掩膜刻蚀所述伪栅极层，形成横跨所述鳍部的伪栅极，所述伪栅极覆盖鳍部的部分顶部和侧壁。

可选的，所述硬掩膜的材料为氮化硅；所述层间介质层的材料为氧化硅。

可选的，以所述伪栅极为停止层，通过平坦化处理去除所述硬掩膜，且使所述层间介质层露出所述伪栅极顶部的步骤包括：以所述硬掩膜为停止层，通过第一平坦化处理去除部分所述层间介质层，露出所述硬掩膜顶部；通过第二平坦化处理去除所述硬掩膜以及高于所述伪栅极顶部的层间介质层。