[发明专利]一种鳍式场效应管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体工艺领域，特别是涉及一种鳍式场效应管的制备方法。

背景技术

通过半导体行业的不断努力和创新，传统平面MOSFET器件的生命力得到了极大的延续。但是，随着半导体器件特征尺寸按摩尔定律等比缩小，芯片集成度不断提高，出现的众多负面效应使传统的平面型MOSFET在半导体技术发展到22nm时遇到了瓶颈。为了维持摩尔定律继续有效，具有更强栅控能力的三维全耗尽MOSFET取代传统平面MOSFET成为必然趋势。

典型的三维器件有鳍式场效应管（FinFET），FinFET与平面型MOSFET结构的主要区别在于其沟道由绝缘衬底上凸起的高而薄的鳍（Fin）构成，源漏两极分别在其两端，三栅极紧贴其侧壁和顶部，用于辅助电流控制。这种鳍型结构增大了栅极对沟道的控制范围，栅极可以从多个方向控制沟道，有效地抑制平面器件中出现的短沟道效应，也正由于该特性，FinFET无需高掺杂沟道，因此能够有效降低杂质离子散射效应，提高沟道载流子迁移率，另外，FinFET还具有优良的驱动能力和低的关断电流，并且同时降低漏电和动态功耗。英特尔已经在22nm上使用了称为“三栅”的FinFET技术，同时许多晶圆厂也正在准备16nm或14nm的FinFET工艺。

如图1所示为现有的鳍式场效应管的立体结构示意图，所述鳍式场效应管结构至少包括：半导体衬底1A，所述半导体衬底1A上形成有凸出的鳍结构2A，所述鳍结构2A一般是通过对半导体衬底1A进行刻蚀形成沟槽后获得；浅沟道隔离结构5A，淀积在所述沟槽2A中。栅极结构7A，横跨于所述鳍结构2A上，覆盖于所述鳍结构2A的表面和侧壁，所述栅极结构7A包括栅氧和形成于栅氧上的栅电极。

然而，现有的鳍式场效应管的鳍结构顶部两侧容易形成大于等于90度的尖角，如图1虚线所示，该尖角容易产生高场聚集效应，导致源漏间漏电流增大，并且鳍结构顶部尖角的存在会使后续沉积在鳍结构之上的栅极结构厚度不均匀，从而导致栅极电阻不相同，影响器件的整体性能。

在实际工艺中，通常在鳍结构形成后采用一些方法将鳍结构顶部圆化，但工艺方法都不够便捷，工艺成本过高。

因此，提供一种优化的鳍式场效应管制备方法是本领域技术人员需要解决的课题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种鳍式场效应管的制备方法，用于解决现有技术中制备形成的鳍结构顶部存在尖角的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种鳍式场效应管的制备方法，所述鳍式场效应管的制备方法包括对鳍结构顶部的处理方法，所述处理方法至少包括以下步骤：

1）在已制备的鳍结构上旋涂有机材料层或无定形碳，使有机材料层或无定形碳覆盖鳍结构的表面和侧壁；

2）通入第一气体和第二气体的混合气体，并将混合气体等离子化，在混合气体形成的等离子的作用下刻蚀有机材料层或无定形碳，使得鳍结构顶部暴露并圆化；

3）去除剩余的有机材料层或无定形碳。

优选地，所述有机材料层为SOC、NFC。

优选地，所述有机材料层或无定形碳与鳍结构材料的刻蚀选择比为1.1～1.2。

优选地，所述第一气体为CF₄，所述第二气体为CHF₃、CH₂F₂或CH₃F中的一种。

优选地，所述第一气体和第二气体的流量之比为1：1～1：2。

优选地，等离子刻蚀的功率范围为50～500瓦，等离子刻蚀的时间范围为30～120秒。

优选地，去除所述剩余的有机材料层的方法为原位灰化或异位灰化，其采用的处理气体包括O₂、N₂、H₂、CO₂、CH₄、NH₃中的至少一种。

优选地，所述步骤1）中制备的所述鳍结构的具体过程包括：首先，提供一半导体衬底，在所述半导体衬底上自下而上依次沉积垫氧化层、垫氮化层和光刻胶层；然后图形化光刻胶层形成多个开口，再依次对开口下方的垫氮化层、垫氧化层和半导体衬底进行刻蚀形成多个沟槽，沟槽与沟槽之间的凸出的半导体衬底定义为鳍结构。