[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，形成方法包括：提供基底，所述基底包括衬底和位于所述衬底上的鳍部；回刻蚀部分厚度的所述鳍部，形成底鳍部；在所述底鳍部上形成隔离层以及位于所述隔离层上的沟道鳍部；形成横跨所述沟道鳍部和隔离层的栅极结构，所述栅极结构覆盖所述隔离层的部分侧壁和沟道鳍部的部分顶部和侧壁。在半导体结构工作时，所述沟道鳍部用作沟道，所述隔离层形成在所述沟道鳍部与所述底鳍部之间，使得所述沟道鳍部与所述底鳍部之间电隔离，降低了半导体结构漏电流的概率，提高了半导体结构的电学性能。

技术领域

本发明实施例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

在半导体制造中，随着超大规模集成电路的发展趋势，集成电路特征尺寸持续减小，为了适应更小的特征尺寸，金属-氧化物-半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)的沟道长度也相应不断缩短。然而，随着器件沟道长度的缩短，器件源极与漏极间的距离也随之缩短，因此栅极结构对沟道的控制能力随之变差，栅极电压夹断(pinch off)沟道的难度也越来越大，使得亚阈值漏电(subthreshold leakage)现象，即所谓的短沟道效应(short-channel effects，SCE)更容易发生。

因此，为了更好的适应特征尺寸的减小，半导体工艺逐渐开始从平面MOSFET向具有更高功效的三维立体式的晶体管过渡，如鳍式场效应晶体管(FinFET)。FinFET中，栅极结构至少可以从两侧对超薄体(鳍部)进行控制，与平面MOSFET相比，栅极结构对沟道的控制能力更强，能够很好的抑制短沟道效应；栅极结构也从原来的多晶硅栅极结构向金属栅极结构转变，金属栅极结构中的功函数层能够调整半导体结构的阈值电压。

发明内容

本发明实施例解决的问题是提供一种半导体结构及其形成方法，提升器件的电学性能。

为解决上述问题，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，所述基底包括衬底和位于所述衬底上的鳍部；回刻蚀部分厚度的所述鳍部，形成底鳍部；在所述底鳍部上形成隔离层以及位于所述隔离层上的沟道鳍部；形成横跨所述沟道鳍部和隔离层的栅极结构，所述栅极结构覆盖所述隔离层的部分侧壁和沟道鳍部的部分顶部和侧壁。

可选的，形成底鳍部的步骤包括：形成覆盖所述衬底的隔离结构材料层，且所述隔离结构材料层覆盖所述鳍部的侧壁，露出所述鳍部的顶壁；回刻蚀部分厚度的所述鳍部，剩余的所述鳍部作为所述底鳍部，所述底鳍部以及所述隔离结构材料层围成的区域作为凹槽。

可选的，在所述底鳍部上形成隔离层以及位于所述隔离层上的沟道鳍部的步骤包括：在所述凹槽中形成所述沟道鳍部；回刻蚀部分厚度的所述隔离结构材料层，形成露出所述沟道鳍部以及部分厚度所述底鳍部的隔离结构；氧化露出所述隔离结构的所述底鳍部，形成所述隔离层。

可选的，在所述底鳍部上形成隔离层以及位于所述隔离层上的沟道鳍部的步骤包括：在所述凹槽中形成隔离层；形成所述隔离层后，在所述凹槽中形成所述沟道鳍部；所述半导体结构的形成方法还包括：形成所述沟道鳍部后，形成栅极结构前，回刻蚀部分厚度的所述隔离结构材料层，形成露出所述沟道鳍部以及隔离层的隔离结构。

可选的，所述隔离层的材料为氧化硅。

可选的，所述隔离层的厚度为2纳米至4纳米。

可选的，所述半导体结构用于形成PMOS，所述沟道鳍部的材料包括SiGe；或者，所述半导体结构用于形成NMOS，所述沟道鳍部的材料包括砷化镓和镓铟砷中的一种或两种。

可选的，采用热氧化工艺氧化露出所述隔离结构的所述底鳍部，形成所述隔离层。