[发明专利]场效应晶体管的制作方法、场效应晶体管及栅极结构

说明书

本发明提供一种场效应晶体管的制作方法、场效应晶体管及栅极结构，增加了沟道长度，以实现栅极对沟道控制能力的进一步提升。该制作方法包括：提供半导体衬底，至少一部分半导体衬底表面被配置为场效应晶体管的沟道区域，沟道区域上覆盖有伪栅介质层，沟道区域两侧的伪栅介质层上还布置有相对设置的侧墙；刻蚀伪栅介质层，使伪栅介质层沿水平方向凹入侧墙的内侧壁；在沟道区域上形成覆盖伪栅介质层和侧墙内侧壁的栅极结构。

技术领域

本发明涉及半导体制造加工领域，更详细地说，本发明涉及一种场效应晶体管的制作方法、场效应晶体管及栅极结构。

背景技术

目前，金属栅极工艺在半导体器件中得到了广泛应用，用以获得理想的阈值电压、良好的沟道控制能力，改善器件性能。但是当器件的特征尺寸(CD，Critical Dimension)进一步下降时，即使采用金属栅极工艺，常规的MOS场效应晶体管的结构也已经无法满足对器件性能的需求，多栅器件作为常规器件的替代得到了广泛的关注。

因此，如何进一步地提升场效应晶体管的沟道控制能力，是业界亟需要解决的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种场效应晶体管的制作方法、场效应晶体管及栅极结构，增加了沟道长度，以实现栅极对沟道控制能力的进一步提升。

为了解决上述问题，本发明提供一种场效应晶体管的制作方法，包括：

提供半导体衬底，至少一部分半导体衬底表面被配置为场效应晶体管的沟道区域，沟道区域上覆盖有伪栅介质层，沟道区域两侧的伪栅介质层上还布置有相对设置的侧墙；

刻蚀伪栅介质层，使伪栅介质层沿水平方向凹入侧墙的内侧壁；

在沟道区域上形成覆盖伪栅介质层和侧墙内侧壁的栅极结构。

本发明所提供的技术方案中，在半导体衬底上完成沟道区域、侧墙以及伪栅介质层的设置后，对伪栅介质层进行刻蚀，令伪栅介质层沿水平方向凹入侧墙的内侧壁。这样，在后续形成栅极结构时，栅极结构的材料会填充在伪栅介质层、侧墙所构成的凹槽中，因而栅极结构底部会具有沿水平方向延伸至侧墙的内侧壁的凸起。由此可见，场效应晶体管的沟道长度得到了增加，因而相比于现有技术而言，实现了栅极对沟道控制能力的进一步提升。

在本发明的较优技术方案中，在提供半导体衬底的步骤中，包括：在半导体衬底上形成伪栅介质层；在伪栅介质层上形成伪栅极，伪栅极覆盖伪栅介质层表面；形成相对设置的侧墙，侧墙设置于伪栅介质层上，并覆盖在伪栅极的两侧；去除伪栅极。

在本发明的较优技术方案中，在刻蚀伪栅介质层，使伪栅介质层凹入侧墙的内侧壁的步骤之前，还包括：刻蚀侧墙，降低其沿水平方向的宽度，以增大沟道区域两侧的侧墙之间的距离。这样，通过改变刻蚀侧墙的量，能够在工艺过程中方便地调整晶体管器件的沟道长度，以应对不同的性能需求。并且，侧墙宽度的降低，实现了栅漏交叠电容的降低，从而进一步地提升了半导体器件的交流性能。

进一步地，在本发明的较优技术方案中，刻蚀侧墙的步骤采用具有各向异性的干法和/或湿法刻蚀方法执行。

进一步地，在本发明的较优技术方案中，制作方法还包括：在半导体衬底上形成层间介质层；平坦化，将层间介质层和侧墙顶部研磨至同一高度；其中，在刻蚀侧墙的步骤中，还降低侧墙的高度，使侧墙顶部低于层间介质层；形成覆盖侧墙顶部和层间介质层高于侧墙部分的侧壁的金属栅极。

进一步地，在本发明的较优技术方案中，在刻蚀侧墙的步骤前，覆盖侧墙以及半导体衬底形成接触刻蚀阻挡层。

进一步地，在本发明的较优技术方案中，在刻蚀侧墙，降低其沿水平方向的宽度的步骤之前，还包括：以侧墙为掩膜，刻蚀伪栅介质层，使沟道区域的半导体衬底露出。