[发明专利]鳍式场效应晶体管的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种鳍式场效应晶体管的形成方法。

背景技术

随着半导体特征尺寸的逐渐减小，晶体管渐渐开始从平面晶体管向三维(3D)鳍式场效应晶体管(FinFET)器件结构过渡。

参考图1，示意出现有技术一种鳍式场效应晶体管的示意图。所示，Fin FET包括：半导体衬底1；位于半导体衬底1上的鳍部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表面且横跨鳍部3的栅氧化物层(未示出)和栅极4；位于鳍部3两侧的鳍部侧墙6；位于栅极4侧壁的栅极侧墙5；位于栅极4及栅极侧墙5两侧鳍部3内的源/漏极31。在鳍式场效应晶体管中，栅极4至少可以从两侧对超薄体的鳍部3进行控制，因此栅极4对沟道的控制能力较强，能够很好的抑制短沟道效应。

对于晶体管而言，载流子迁移率是晶体管中沟道区的重要参数，载流子迁移率决定沟道区材料的电导率，影响晶体管的工作速度，载流子迁移率分为电子迁移率和空穴迁移率。

后金属栅工艺由于其漏电流小、功耗更低的优点已经逐渐在互补氧化物晶体管(CMOS)中得到了广泛的应用，然而，采用后金属栅工艺形成的鳍式场效应晶体管的空穴迁移率约为采用前栅工艺形成的鳍式场效应晶体管的空穴迁移率的67％，减缓了鳍式场效应晶体管的工作速度。

因此，提高采用后金属栅工艺形成的鳍式场效应晶体管的空穴迁移率，进而提高鳍式场效应晶体管的性能成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明解决的问题是提出一种鳍式场效应晶体管的形成方法，提高采用后金属栅工艺形成的鳍式场效应晶体管的空穴迁移率，进而提高鳍式场效应晶体管的性能。

为解决上述问题，本发明提出了一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成鳍部；

在所述衬底上形成伪栅结构，所述伪栅结构横跨至少一个所述鳍部，并覆盖所述鳍部的侧壁与顶部；

在所述伪栅结构两侧的鳍部中形成源区和漏区；

在衬底上形成覆盖鳍部且与伪栅结构齐平的层间介质层；

去除所述伪栅结构，形成露出部分鳍部的开口；

进行第一退火，在第一退火的过程中通入惰性气体；

第一退火之后，在所述开口露出的鳍部和衬底上覆盖栅极介质层；

进行第二退火，在第二退火的过程中通入惰性气体；

第二退火之后，向所述开口中填充金属，以形成金属栅极。

可选的，在所述第一退火、第二退火的步骤中，所述惰性气体包括氩气、氮气中的一种或两种。

可选的，在所述第一退火、第二退火的步骤中，通入惰性气体流量在5毫升每分钟到200毫升每分钟的范围内。

可选的，在所述第一退火、第二退火的步骤中，退火的温度在600摄氏度到1200摄氏度的范围内。

可选的，所述第一退火、第二退火的时间在1分钟到120分钟的范围内。

可选的，在形成所述伪栅结构之后，在所述伪栅结构两侧的鳍部中形成源区和漏区之前，所述形成方法还包括：

在所述伪栅结构露出的鳍部侧壁形成鳍部侧墙；

在所述伪栅结构和鳍部侧墙露出的鳍部上形成外延层。

可选的，所述栅极介质层为单层或多层结构。

可选的，所述栅极介质层包括依次形成的氧化硅层和氧化铪层。

可选的，所述栅极介质层为氧化铪层。

可选的，所述伪栅结构包括伪栅介质层和位于伪栅介质层上的伪栅，所述伪栅结构的侧壁上还形成有栅极侧墙。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明的形成方法中，在去除伪栅结构和形成栅极介质层之后分别进行第一退火、第二退火，在所述第一退火、第二退火的步骤中，通入惰性气体，惰性气体中的第一退火、第二退火能够减少栅极介质层与鳍部界面处的固定电荷，进而提高鳍部中沟道区的空穴迁移率，可以优化鳍式场效应晶体管的性能。

进一步，在所述第一退火、第二退火的步骤中，所述惰性气体包括氩气与氮气，在氮气或氩气中退火对减少固定电荷数量的效果较好，可以进一步优化鳍式场效应晶体管的性能。

附图说明

图1是现有技术一种鳍式场效应晶体管的示意图。

图2至图8为本发明形成方法一实施例形成的鳍式场效应晶体管的示意图。

具体实施方式