[发明专利]鳍式场效应晶体管的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种鳍式场效应晶体管的形成方法。

背景技术

众所周知，晶体管是集成电路中的关键元件。为了提高晶体管的工作速度，需要提高晶体管的驱动电流。又由于晶体管的驱动电流正比于晶体管的栅极宽度，因此要提高驱动电流，就需要增加栅极宽度。但是，增加栅极宽度与半导体本身尺寸的缩小化需求相冲突，于是发展出了鳍式场效应晶体管(FinFET)。

现有技术中，鳍式场效应晶体管(FinFET)的形成方法包括：提供衬底；在所述衬底上通过刻蚀的方法形成鳍结构；通过刻蚀的方法在所述衬底和鳍结构上形成栅结构；在所述栅结构两侧形成侧墙。如公布号为CN102074506A的中国专利申请公开了一种鳍式场效应晶体管的形成方法。

在上述方法中，在形成栅结构的时候，刻蚀工艺会损伤所述鳍结构的侧壁。另外，在所述侧墙的形成过程，鳍结构的侧壁也会受到损伤且会粘附一层侧墙残留物。上述鳍结构的损伤以及鳍结构上的侧墙残留物都将影响到后续所形成的器件性能。

因此，需要提出一种新的鳍式场效应晶体管的形成方法，避免对鳍结构产生损伤和在鳍结构上粘附侧墙残留物，进而避免所述损伤和侧墙残留物给后续所形成的器件造成不利影响。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种鳍式场效应晶体管的形成方法，避免对鳍结构造成损伤和在鳍结构上形成侧墙残留物，进而确保高性能的鳍式场效应晶体管的形成。

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：

提供衬底，所述衬底上形成有鳍结构和位于鳍结构上的第二牺牲层、以及包围所述鳍结构和第二牺牲层的第一牺牲层；

形成第二沟槽，所述第二沟槽延伸方向与所述鳍结构的延伸方向垂直，所述第二沟槽底部高于所述第二牺牲层的表面；

在所述第二沟槽的侧壁上形成侧墙；

沿形成有侧墙的第二沟槽刻蚀所述第一牺牲层，形成第三沟槽，所述第三沟槽暴露出所述鳍结构；以及

在所述第三沟槽内形成栅结构，所述栅结构横跨所述鳍结构。

可选地，若所述衬底是绝缘体上硅，所述鳍结构和第一牺牲层形成方法包括：

形成第二牺牲层；

刻蚀第二牺牲层和绝缘体上硅的顶层硅，暴露出绝缘体上硅的掩埋层，形成鳍结构；以及

形成第一牺牲层，所述第一牺牲层覆盖所述暴露出的掩埋层和刻蚀后的第二牺牲层。

可选地，所述第二沟槽的形成方法包括：刻蚀所述第一牺牲层，形成所述第二沟槽。

可选地，所述第三沟槽还暴露出绝缘体上硅的掩埋层。

可选地，所述第二牺牲层通过氧化绝缘体上硅的顶层硅形成。

可选地，若所述衬底是体硅，所述鳍结构和第一牺牲层形成方法包括：

在所述衬底上形成第一牺牲层；

在所述第一牺牲层中形成第一沟槽，所述第一沟槽暴露出所述衬底；

在所述第一沟槽内通过外延生长工艺形成鳍结构，所述鳍结构的上表面低于第一牺牲层上表面；以及

在所述第一沟槽内的所述鳍结构的上表面形成第二牺牲层，所述第二牺牲层的上表面低于所述第一牺牲层的上表面。

可选地，所述第三沟槽未暴露出所述衬底。

可选地，所述外延生长工艺的温度为600℃～900℃。

可选地，所述第二沟槽的形成方法包括：

在所述第一牺牲层和第二牺牲层上形成硬质掩膜层，所述硬质掩膜层与所述第二牺牲层材质不同；

将所述硬质掩膜层磨平；以及

刻蚀磨平的硬质掩膜层和所述第一牺牲层，形成第二沟槽。

可选地，所述硬质掩膜层包含氮化硅。

可选地，所述第二牺牲层是通过氧化所述鳍结构的上表面形成。

可选地，所述鳍结构的高度为20nm～100nm。

可选地，所述侧墙的厚度为10nm～30nm。

可选地，所述侧墙材料层包括多晶硅。

可选地，所述栅结构的形成方法包括：在第三沟槽中沉积栅介质层；在栅介质层上形成栅极材料层；对所述栅极材料层和硬质掩膜层进行化学机械研磨，停止于第一牺牲层。

可选地，所述栅介质层包括高k介电材料。

可选地，所述栅极的材料为金属。

可选地，所述第一牺牲层包括氧化硅。

与现有技术相比，本发明的实施例具有以下优点：