[发明专利]鳍式场效应晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种鳍式场效应晶体管及其制造方法。

背景技术

为了跟上摩尔定律的脚步，人们不得不不断地缩小MOSFET晶体管的特征尺寸。这样做可以带来增加芯片密度，提高MOSFET的开关速度等好处。随着器件沟道长度的缩短，漏极与源极的距离也随之缩短，这样一来栅极对沟道的控制能力变差，栅极电压夹断（pinch off）沟道的难度也越来越大，如此便使亚阀值漏电（Subthreshold leakage）现象，即所谓的短沟道效应（SCE:short-channel effects）更容易发生。

由于这样的原因，平面CMOS晶体管渐渐向三维（3D）鳍式场效应晶体管（Fin Field Effect Transistor，FinFET）器件结构过渡。在FinFET中，栅至少可以从两侧对超薄体进行控制，具有比平面MOSFET器件强得多的栅对沟道的控制能力，能够很好的抑制短沟道效应。而且相对其它器件具有更好的集成电路生产技术的兼容性。

参考图1，示出了现有技术一种FinFET的立体结构示意图。如图1所示，FinFET包括：半导体衬底15；位于半导体衬底15上的氧化埋层16（BOX，Buried Oxide）；所述氧化埋层16上形成有凸起结构，所述凸起结构为FinFET的鳍（Fin）17；栅极结构，横跨在所述鳍17上，覆盖所述鳍17的顶部和侧壁，栅极结构包括栅介质层（图中未示出）和位于栅介质层上的栅电极18，所述栅极结构沿X方向具有一定的长度，沿Y方向覆盖于所述鳍17上，称所述X方向为栅极结构的延伸方向，所述Y方向为垂直于所述栅极结构延伸方向的方向。鳍17的顶部以及两侧的侧壁与栅极结构相接触的部分都成为沟道区，即具有多个栅，有利于增大驱动电流，改善器件性能。

在公开号为CN100521116C的中国专利中公开了一种鳍式场效应晶体管的形成方法。所述鳍式场效应晶体管的形成方法包括下列步骤：形成鳍；以及在邻接所述鳍的第一末端处形成源极区，并在邻接所述鳍的第二末端处形成漏极区；在所述鳍之上形成假栅极；以及在所述假栅极的周围形成介电层；去除所述假栅极，以便在所述介电层中形成沟槽；以及在所述沟槽中形成金属栅极。所述专利形成的鳍式场效应管晶体管可以降低多晶硅空乏效应与门极电阻值。

然而，现有技术中鳍式场效应晶体管的电流稳定性不够好，影响了鳍式场效应晶体管的电学性能。

发明内容

本发明提供一种电学性能较好的鳍式场效应晶体管及其制造方法。

为解决上述问题，本发明提出了一种鳍式场效应晶体管的制造方法，包括：在半导体衬底上形成硬掩模图形；以所述硬掩模图形为掩模图形化所述半导体衬底，形成多个鳍；在所述鳍与半导体衬底围成的凹槽中形成介质层；通过湿法蚀刻图形化鳍，基于湿法蚀刻中化学溶液对所述鳍不同晶面腐蚀速率的不同，使所述鳍露出腐蚀速率最低的晶面；去除所述硬掩模图形；形成覆盖于所述鳍上的栅极。

相应地，本发明还提供一种鳍式场效应晶体管，包括：半导体衬底；位于所述半导体衬底上的鳍；形成于位于鳍之间的半导体衬底上的介质层；所述介质层露出的所述鳍的侧壁为晶面；覆盖于所述鳍上的栅极。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明通过湿法蚀刻图形化所述介质层露出的鳍，使鳍露出腐蚀速率最低的晶面，由于晶面的平滑度较好，因此所述鳍的表面粗糙度较小，可以使最终形成的鳍式场效应晶体管具有良好的性能。

附图说明

图1为现有技术中的一种FinFET的立体结构示意图；

图2为本发明鳍式场效应晶体管制造方法一实施方式的流程示意图；

图3至图8是本发明制造方法第一实施例形成的鳍式场效应晶体管的侧面示意图；

图9是本发明制造方法另一实施例形成的鳍式场效应晶体管的侧面示意图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。

为了解决现有技术的问题，发明人对现有技术的鳍式场效应管进行了研究，发现鳍式场效应晶体管中鳍的表面粗糙度会影响金属栅极功函数，所述鳍表面越平滑，金属栅极功函数偏差越小，鳍式场效应晶体管电流稳定性越好，鳍式场效应晶体管的电学性能越优良。