[发明专利]鳍部及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制作领域，特别涉及一种鳍部及其形成方法

背景技术

随着半导体工艺技术的不断发展，随着工艺节点逐渐减小，后栅（gate-last）工艺得到了广泛应用，来获得理想的阈值电压，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，即使采用后栅工艺，常规的MOS场效应管的结构也已经无法满足对器件性能的需求，鳍式场效应晶体管（Fin FET）作为常规器件的替代得到了广泛的关注。

图1示出了现有技术的一种鳍式场效应晶体管的立体结构示意图。如图1所示，包括：半导体衬底10，所述半导体衬底10上形成有凸出的鳍部14，鳍部14一般是通过对半导体衬底10刻蚀后得到的；介质层11，覆盖所述半导体衬底10的表面以及鳍部14的侧壁的一部分；栅极结构12，横跨在所述鳍部14上，覆盖所述鳍部14的顶部和侧壁，栅极结构12包括栅介质层（图中未示出）和位于栅介质层上的栅电极（图中未示出）。

更多关于鳍式场效应晶体管请参考专利号为“US7868380B2”的美国专利。

但现有形成的鳍式场效应晶体管的驱动电流仍比较小。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种鳍部及其形成方法，提高了通过鳍部的驱动电流。

为解决上述问题，本发明技术方案提供了一种鳍部的形成方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成介质层，所述介质层掺杂有杂质离子，从介质层的表面到底部，所述杂质离子的摩尔浓度逐渐变化；在所述介质层表面形成掩膜层，所述掩膜层具有暴露介质层表面的开口；以所述掩膜层为掩膜，沿开口刻蚀所述介质层，形成凹槽，刻蚀过程中，对介质层的刻蚀速率随着介质层中杂质离子的摩尔浓度的增大而增大；在凹槽中填充满外延层，所述外延层作为鳍部。

可选的，所述介质层为掺杂有磷离子的硅玻璃、掺杂有硼离子的硅玻璃、掺杂有硼磷离子的硅玻璃或者掺杂有砷离子的硅玻璃。

可选的，所述介质层形成工艺为原位掺杂化学气相沉积工艺。

可选的，所述原位掺杂化学气相沉积工艺的温度为300~500摄氏度，沉积腔压力为0.2~0.5托，采用的硅源气体为SiH₄，杂质源气体为PH₃、B₂H₆或AsH₃，其他气体为O₂。

可选的，所述原位掺杂化学气相沉积工艺的温度为350~550摄氏度，沉积腔压力为600托，采用的硅源气体为TEOS，杂质源气体为TMP、TMB或TMAs，其他气体为O₃。

可选的，采用原位掺杂化学气相沉积工艺形成介质层时，在沉积过程中，通过调节杂质源气体的流量来调节介质层中掺杂的杂质离子的摩尔浓度。

可选的，沿开口刻蚀所述介质层的工艺为各向同性的干法刻蚀工艺，所述各向同性的干法刻蚀采用的气体为CF₄和He，CF₄的流量为200~500sccm，He的流量为1~2slm，刻蚀腔压力为1~10Pa，射频功率为250~350W，射频的频率为13.56MHz。

可选的，所述介质层中掺杂的杂质离子的摩尔浓度，从介质层的表面到底部，逐渐增大，当沿开口刻蚀所述介质层，形成凹槽时，从介质层的表面到底部，所述凹槽的宽度逐渐增大。

可选的，所述凹槽的侧壁与半导体衬底的夹角为80~85度。

可选的，所述介质层中掺杂的杂质离子的摩尔浓度，从介质层的表面到底部，逐渐减小，当沿开口刻蚀所述介质层，形成凹槽时，从介质层的表面到底部，所述凹槽的宽度逐渐减小。

可选的，所述凹槽的侧壁与半导体衬底的夹角为95~100度。

可选的，所述介质层中掺杂的杂质离子的摩尔浓度，从介质层的表面到底部，先逐渐减小，达到最小值后再逐渐增大，当沿开口刻蚀所述介质层，形成凹槽时，从介质层的表面到底部，所述凹槽的宽度先逐渐减小，达到最小值后再逐渐增大。

可选的，所述介质层中掺杂的杂质离子的摩尔浓度在介质层的中间位置达到最小值，介质层的表面和底部的杂质离子的摩尔浓度相等。

可选的，所述介质层中掺杂的杂质离子的摩尔浓度，从介质层的表面到底部，先逐渐增大，达到最大值后再逐渐减小，当沿开口刻蚀所述介质层，形成凹槽时，从介质层的表面到底部，所述凹槽的宽度先逐渐增大，达到最大值后再逐渐减小。