[发明专利]鳍式场效应晶体管的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体形成领域，尤其是涉及一种鳍式场效应晶体管的形成方法。

背景技术

随着集成电路（简称IC）制造技术的飞速发展，尤其是进入亚微特征尺寸领域后，传统集成电路尺寸不断缩小，半导体元件的尺寸也须相应变小。

然而，如MOS晶体管通过在栅极施加电压，调节通过沟道区域的电流来产生开关信号，但当半导体技术进入45纳米以下节点时，传统的平面式MOS晶体管对沟道电流的控制能力变弱，造成严重的漏电流。常规的MOS晶体管已经无法满足对器件性能的需求，多栅器件作为常规器件的替代得到了广泛的关注。

鳍式场效应晶体管（Fin FET）是一种新兴的多栅器件。参考图1所示，常规的Fin FET包括：半导体衬底1；位于半导体衬底1上的鳍片3；位于半导体衬底1上的氧化物层2；依次位于氧化物层2表面且横跨鳍片3的栅氧化物层（未示出）和栅极4；位于鳍片3两侧的鳍间侧墙6；位于栅极4两侧的栅极侧墙5；位于栅极4及栅极侧墙5两侧鳍片3内的源/漏极31。

对于Fin FET，鳍片3的顶部以及两侧的侧壁与栅极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。

请结合参考图2所示，Fin FET的制备工艺如下：

先刻蚀在半导体衬底1形成多个鳍片3；之后在半导体衬底1上形成氧化物层2；去除部分厚度的氧化物层2，使得鳍片3上端露出所述氧化物层2后，在所述鳍片3与氧化物层2上方依此形成栅极介电层和半导体材料层（图中未显示），并在所述鳍片3以及半导体材料层两侧形成如图1所示的栅极侧墙6和鳍间侧墙5，并通过离子注入等方式形成源漏极。

然而在实际制备过程中，在刻蚀所述氧化物层2露出所述鳍片3后，在所述氧化物层2表面，氧化物层2与鳍片3的交界处形成贴附于鳍片3侧壁的残留（footing）21。在后续Fin FET制备的后续工艺中，所述残留21会影响之后在所述鳍片3表面形成的栅极介电层结构和质量，从而影响最终形成的Fin FET的性能。

为此，在刻蚀沉积于所述鳍片上方的氧化物层，以露出所述鳍片上端工艺中，如何确保刻蚀工艺后去除附着于鳍片表面的氧化物层残留是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明解决的问题是在鳍式场效应晶体管制备过程中，可有效提高刻蚀沉积于所述鳍片上方的氧化物层的效率，避免氧化物层残留附着在鳍片侧壁上。

为解决上述问题，本发明提供一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：

提供半导体衬底；

刻蚀所半导体衬底，形成鳍片；

在所述半导体衬底上形成氧化物层，且所述氧化物层覆盖所述鳍片；

刻蚀所述氧化物层，露出部分高度的鳍片，在露出部分的鳍片的侧壁残留有部分氧化物层；

向所述鳍片的侧壁残留的氧化物层内注入离子；

去除鳍片侧壁注入离子的氧化物层。

可选地，离子注入的能量为1～10Kev，剂量为1×10¹⁴～1×10¹⁶cm^-2。

可选地，所述离子包括N、He或Ar。

可选地，离子注入的角度为与所述鳍片高度方向呈10～80°。

可选地，离子注入角度为与所述鳍片高度方向呈30～60°。

可选地，刻蚀去除鳍片侧壁注入离子的氧化物层的工艺为湿法刻蚀工艺。

可选地，所述湿法刻蚀工艺包括：采用氢氟酸水溶液作为刻蚀剂，所述氢氟酸水溶液的体积浓度为0.1%～1%，温度为20～60℃。

可选地，所述湿法刻蚀的持续时间为10～60s。

可选地，去除鳍片侧壁注入离子的氧化物层之后，进行退火工艺。

可选地，所述退火工艺的温度为30℃～200℃，持续退火时间为10～60s。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

在刻蚀所述氧化物层，露出部分高度的鳍片后，向附着于鳍片侧壁上残留的氧化物层内注入离子，之后去除所述注入有离子的氧化物层。基于向所述氧化物层内注入离子后，所述离子使得所述氧化物层中的氧化物键联断裂，且不会形成新的键联，进而可有效提高氧化物层的去除效率，避免残留在鳍片侧壁的氧化物层对于鳍式场效应晶体管的后续制备工艺造成不利影响，进而提高最终形成的鳍式场效应晶体管的性能。