[发明专利]鳍式场效应晶体管的栅极制备方法及栅极

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件制造领域，尤其涉及一种鳍式场效应晶体管的栅极制备方法及栅极。

背景技术

随着半导体集成电路工业的迅速发展，半导体器件的尺寸逐渐的趋近于物理尺寸的极限，为了进一步提高半导体器件的集成度，半导体器件逐渐由平面结构向三维结构过渡。鳍式场效应晶体管(Fin Field-Effect Transistor，简称FinFET)便应运而生。FinFET是一种具有鳍片结构的半导体器件，该鳍片结构被栅电极材料包围，并形成FinFET的栅极。通过对栅极加载驱动电流，从而完成对FinFET的启动和控制。

但是，现有的FinFET的栅极一般采用单晶硅基底制备而成的，其制备形成的FinFET在工作时，栅极中心区域容易被电流击穿，致使源极和漏极之间出现漏电，增加了FinFET的电流功耗，降低FinFET的器件性能。

发明内容

本发明提供一种鳍式场效应晶体管的栅极制备方法及栅极，用于解决在现有的鳍式场效应晶体管的栅极制备方法中出现的源极和漏极之间出现漏电，FinFET的电流功耗高的问题。

本发明提供的一种鳍式场效应晶体管的栅极制备方法，包括：

对二氧化硅基底进行刻蚀，形成具有鳍片结构的衬底；

在所述衬底层的表面淀积硅元素和锗元素，形成第一淀积层；

对所述第一淀积层进行热氧化处理，以使所述第一淀积层中的锗元素扩散至所述衬底，并在所述衬底靠近所述第一淀积层的区域形成锗元素注入层；

刻蚀经热氧化处理后的第一淀积层，直至所述锗元素注入层完全露出；

在所述锗元素注入层的表面依次形成栅极绝缘层和栅电极层；

对所述衬底、所述锗元素注入层、所述栅极绝缘层和所述栅电极层进行栅极图形化处理，形成栅极。

进一步地，所述对二氧化硅基底进行刻蚀，形成具有鳍片结构的衬底，包括：

根据预设的鳍片的高度、宽度和数量，对所述对二氧化硅基底进行刻蚀，形成衬底。

进一步地，所述鳍片的数量为多个，多个鳍片均匀分布。

进一步地，所述在所述衬底的表面淀积硅元素和锗元素，形成第一淀积层，包括：

采用原子层淀积工艺，在所述衬底表面依次淀积硅和锗硅混合物，形成第一淀积层。

进一步地，所述在所述锗元素注入层的表面依次形成栅极绝缘层和栅电极层，包括：

在所述锗元素注入层表面淀积二氧化硅、氮化硅或高电介质氧化物，形成栅极绝缘层；

在所述栅极绝缘层的表面淀积第一金属，形成栅电极层。

进一步地，所述在所述栅极绝缘层的表面淀积第一金属，形成栅电极层，包括：

在所述介质层的表面多次淀积第一金属，形成多个金属淀积层；

对所述多个金属淀积层进行平整化处理，形成栅电极层。

进一步地，所述第一金属为氮化钛、氮化钽、铝化钛或钨的其中一种。

进一步地，当所述第一金属为氮化钛时，每个所述金属淀积层的厚度为1至1.5纳米；

当所述第一金属为氮化钽时，每个所述金属淀积层的厚度为1至3纳米。

进一步地，所述热氧化处理的热氧化温度为850度至1200度，热氧化时间为20秒至3600秒，所述锗元素注入层的厚度为2至40纳米。

另一方面，本发明还提供了一种鳍式场效应晶体管的栅极，包括：衬底，所述衬底上设置的锗元素注入层，所述锗元素注入层上设置的栅极绝缘层和所述栅极绝缘层上设置有栅电极层；其中，所述衬底由具有鳍片结构的二氧化硅形成；所述锗元素注入层是在所述衬底上淀积硅元素和锗元素并形成第一淀积层之后对第一淀积层进行热氧化处理，以使所述第一淀积层中的锗元素扩散至所述衬底，并在所述衬底靠近所述第一淀积层的区域形成的。

本发明提供的鳍式场效应晶体管的栅极制备方法及栅极，通过采用对二氧化硅基底进行刻蚀，形成具有鳍片结构的衬底，在衬底层的表面淀积硅元素和锗元素，形成第一淀积层，对第一淀积层进行热氧化处理，以使第一淀积层中的锗元素扩散至衬底，并在衬底靠近所述第一淀积层的区域形成锗元素注入层，刻蚀经热氧化处理后的第一淀积层，直至所述锗元素注入层完全露出，在所述锗元素注入层的表面依次形成栅极绝缘层和栅电极层，对所述衬底、所述锗元素注入层、所述栅极绝缘层和所述栅电极层进行栅极图形化处理，形成栅极的方式，从而使得在栅极中心区域形成氧化层，有效的阻断了源极和漏极之间的漏电通道，避免漏电损耗。

附图说明