[发明专利]半导体结构及其形成方法

说明书

一种半导体结构及其形成方法，其中方法包括：提供基底，基底上具有鳍部，沿鳍部延伸方向上，鳍部包括栅极区和位于栅极区两侧的外延区，栅极区鳍部侧壁和顶部具有横跨鳍部的栅极结构；在基底上、外延区鳍部侧壁和顶部、以及栅极结构侧壁和顶部形成保护膜；去除外延区的部分保护膜和部分鳍部，形成第一开口，第一开口沿垂直于鳍部延伸方向上贯穿鳍部；去除第一开口底部部分鳍部，形成第二开口，第二开口顶部尺寸大于底部尺寸；形成第二开口后，去除外延区的部分保护膜，形成保护层，保护层顶部低于第一开口底部，且保护层暴露出部分鳍部侧壁；在第一开口和第二开口内、以及保护层暴露出的鳍部表面形成外延层。所述方法形成的晶体管的性能较好。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。

背景技术

随着半导体制造技术的飞速发展，半导体器件朝着更高的元件密度，以及更高的集成度的方向发展。晶体管作为最基本的半导体器件目前正被广泛应用，因此随着半导体器件的元件密度和集成度的提高，平面晶体管的栅极尺寸也越来越短，传统的平面晶体管对沟道电流的控制能力变弱，产生短沟道效应，产生漏电流，最终影响半导体器件的电学性能。

为了克服晶体管的短沟道效应，抑制漏电流，现有技术提出了鳍式场效应晶体管(Fin FET)，鳍式场效应晶体管是一种常见的多栅器件。鳍式场效应晶体管的结构包括：位于半导体衬底表面的鳍部和介质层，所述介质层覆盖部分所述鳍部的侧壁，且介质层表面低于鳍部顶部；位于介质层表面、以及鳍部的顶部和侧壁表面的栅极结构；位于所述栅极结构两侧的鳍部内的源区和漏区。

然而，随着半导体器件的尺寸不断缩小，鳍式场效应晶体管的制造工艺受到了挑战，难以保证鳍式场效应晶体管的性能稳定。

发明内容

本发明解决的技术问题是半导体结构及其形成方法，以提高晶体管的性能。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底，所述基底上具有鳍部，沿鳍部延伸方向上，所述鳍部包括栅极区和位于栅极区两侧的外延区，所述栅极区鳍部的侧壁和顶部表面具有横跨所述鳍部的栅极结构；在所述基底上、外延区鳍部的侧壁和顶部表面、以及栅极结构的侧壁和顶部表面形成保护膜；去除所述外延区的部分保护膜和部分鳍部形成第一开口，所述第一开口沿垂直于鳍部的延伸方向上贯穿鳍部；去除所述第一开口底部部分的鳍部，在所述第一开口底部形成第二开口，所述第二开口的顶部尺寸大于底部尺寸；形成第二开口之后，去除所述外延区的部分保护膜，形成保护层，所述保护层顶部低于第一开口底部，且所述保护层暴露出部分鳍部的侧壁；在所述第一开口和第二开口内、以及保护层暴露出的鳍部表面形成外延层。

可选的，所述第二开口侧壁的晶向包括<111>；所述保护层暴露出的鳍部侧壁的晶向为<110>。

可选的，所述第一开口的形成步骤包括：在所述栅极区和部分外延区的保护膜表面形成第一掩膜层，所述第一掩膜层暴露出部分外延区保护膜的顶部表面；以所述第一掩膜层为掩膜，刻蚀所述保护膜以及位于保护膜底部部分的鳍部，形成所述第一开口。

可选的，所述第一开口的深度与鳍部高度的比值为：1/3～5/6。

可选的，所述第二开口的形成工艺包括：干法刻蚀工艺；所述干法刻蚀工艺的参数包括：刻蚀气体包括含氧气体和含氟气体，所述含氧气体包括O₂，含氟气体包括CH₂F₂。

可选的，沿垂直于鳍部的延伸方向上，所述第二开口呈“V”型；所述第二开口的侧壁相对于鳍部的顶部表面倾斜，且所述第二开口的侧壁在第二开口的底部相交。

可选的，沿垂直于鳍部的延伸方向上，所述第二开口呈碗型；所述第二开口的侧壁向基底内凹陷，所述第二开口的侧壁相对于鳍部的顶部表面倾斜，所述第二开口的侧壁与底部的夹角为圆角。