[发明专利]一种场效应管的形成方法和场效应管

说明书

本发明公开了一种场效应管的形成方法，包括提供半导体衬底，在半导体衬底上形成鳍部、栅极、源极和漏极，并在衬底上形成浅沟槽隔离层；在浅沟槽隔离层上沉积厚度均匀的牺牲材料层；刻蚀去除覆盖栅极、源极和漏极顶部的牺牲材料层；去除源极、栅极、漏极周侧的牺牲材料层；刻蚀源极与栅极之间的鳍部，以及刻蚀漏极和栅极之间的鳍部，至低于浅沟槽隔离层顶部所在的位置，或与浅沟槽隔离层的顶部平齐的位置。本发明提供的场效应管的形成方法操作简单、便捷，可以有效地增大分别刻蚀栅极与源极和漏极之间的鳍部后形成的沟槽，因此可以增大设置该在沟槽内的外延层的体积，进而减小短沟道效应。本发明还提供了一种由该方法形成的性能更稳定的场效应管。

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺设计领域，特别涉及一种场效应管的形成方法和根据该方法形成的场效应管。

背景技术

为了跟上摩根定律的脚步，集成电路器件的尺寸正在不断减小，以达到高器件密度、高性能、低成本的要求。比如二极管、三极管等，在器件尺寸减小的同时，器件源极和漏极的距离也在缩短。由此导致栅极对沟道的控制能力变差，容易产生短沟道效应。

为了抑制短沟道效应，立体场效应管逐渐占领舞台，例如鳍式场效应管(FinFET)。与平面型场效应管相比，FinFET的栅极对沟道的控制能力更强，能够较好的抑制短沟道效应。但是，现有技术中，对于短沟道效应的改善，仍无法满足场效应管在集成时的需求。

随着技术不断发展，立体场效应管的体积逐渐缩小，现在已经能够达到10nm以下的制程节点，则要求FinFET的栅极线最小可以达到30-80nm以下。但是，目前使用的主流光刻方式，例如深紫外光刻(Deep Ultraviolet Lithography，DUV)等，均不能对尺寸如此小的器件进行刻蚀，也不能形成30nm以下的栅极线。

现在已经有例如自对准双重成像技术(Self-aligned Double Patterning，SADP)等新技术可以利用作为立体场效应管的加工方式。具体来说，SADP就是在一次光刻完成后，相继使用非光刻工艺步骤实现对光刻图形的空间倍频。最后，使用另外一次光刻和刻蚀把多余的图形去掉。但是，采用SADP进行立体场效应管加工的过程，流程较为复杂，成品率底。

另外，现有技术中，场效应管上会形成有两种类型的掩膜：栅掩膜(GM)和阱掩膜(GT)。栅掩膜用在栅极线的关键尺寸较小的场效应管上；阱掩膜用在栅极线的关键尺寸较大的场效应管上。由此，需要分别在不同场合调整工艺步骤，来对关键尺寸不同的场效应管进行刻蚀，更进一步导致了加工流程复杂的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的FinFET性能不佳的问题。本发明提供了一种场效应管的形成方法，操作简单、便捷，并且优品率高。更进一步，能够有效地增大刻蚀源极与栅极之间的鳍部，以及刻蚀漏极与栅极之间的鳍部后形成的沟槽，因此可以增大设置该在沟槽内的外延层的体积，从而通过外延层的体积增大，可以减小源极与漏极之间的电阻，减小短沟道效应，提高FinFET的性能。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种场效应管的形成方法，包括提供半导体衬底，在半导体衬底上形成鳍部、栅极、源极和漏极，并在衬底上形成浅沟槽隔离层；在浅沟槽隔离层上沉积厚度均匀的牺牲材料层；刻蚀去除覆盖栅极、源极和漏极顶部的牺牲材料层；去除源极、栅极、漏极周侧的牺牲材料层；刻蚀源极与栅极之间的鳍部，以及刻蚀漏极和栅极之间的鳍部，至鳍部的顶部低于浅沟槽隔离层顶部所在的位置，或鳍部的顶部与浅沟槽隔离层的顶部平齐的位置。

采用上述技术方案，可以使FinFET的制作过程更加简单、便捷，并且优品率高。更进一步，能够还可以有效地增大刻蚀源极与栅极之间的鳍部，以及刻蚀漏极与栅极之间的鳍部后形成的沟槽，因此可以增大设置该在沟槽内的外延层的体积，从而通过外延层的体积增大，可以减小源极与漏极之间的电阻，进而减小短沟道效应，有效地提高了FinFET的性能。