[发明专利]鳍式场效应晶体管、鳍结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体制造领域，尤其涉及一种鳍式场效应晶体管、鳍结构及其制造方法。

背景技术

随着半导体器件的高度集成，MOSFET沟道长度不断缩短，一系列在MOSFET长沟道模型中可以忽略的效应变得愈发显著，甚至成为影响器件性能的主导因素，这种现象统称为短沟道效应。短沟道效应会恶化器件的电学性能，如造成栅极阈值电压下降、功耗增加以及信噪比下降等问题。

为了克服短沟道效应，提出了鳍式场效应晶体管(Fin-FET)的立体器件结构，Fin-FET是具有鳍型沟道结构的晶体管，该种器件利用薄鳍的几个表面作为沟道，从而可以防止传统晶体管中的短沟道效应，同时可以增大工作电流。

在鳍式场效应晶体管的制造工艺中，鳍的制造是非常重要的部分，目前的鳍的形貌主要为梯形，这种结构工艺简单且利于后续隔离的填充，但不利于器件性能的控制和提升。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种鳍式场效应晶体管、鳍结构及其制造方法，利于器件性能的控制和提升。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种鳍结构，包括：衬底上的鳍，所述鳍的上部的截面基本为矩形，所述鳍的下部的截面基本为梯形。

可选的，所述鳍的上部的高度范围为30-40纳米。

此外，本发明还提供了一种鳍式场效应晶体管，包括上述任一鳍结构。

此外，本发明还提供了一种鳍结构的制造方法，包括：

提供半导体衬底；

在衬底上形成掩膜层；

在掩膜层的掩蔽下，进行衬底的第一刻蚀，以形成鳍的上部，所述鳍的上部的截面基本为矩形；

在掩膜层的掩蔽下，进行衬底的第二刻蚀，以形成鳍的下部，所述鳍的下部的截面基本为梯形。

可选的，在衬底上形成第一掩膜的步骤包括：

在衬底上依次淀积第一硬掩膜层和非晶硅层；

图案化非晶硅层；

以非晶硅层为掩蔽，图案化第一硬掩膜层；

去除非晶硅层。

可选的，衬底为硅衬底，进行第一刻蚀的步骤包括：：采用RIE的刻蚀方法，采用SF₆作为主刻蚀气体，进行衬底的刻蚀，以形成鳍的上部，所述鳍的上部的截面基本为矩形。

可选的，衬底为硅衬底，进行第二刻蚀的步骤包括：采用RIE的刻蚀方法，采用HBr和O₂作为主刻蚀气体，继续进行衬底的刻蚀，以形成鳍的下部，所述鳍的下部的截面基本为梯形。

可选的，所述鳍的上部的高度范围为30-40纳米。

此外，本发明还提供了一种鳍式场效应晶体管的制造方法，采用上述任一方法形成的鳍结构。

本发明的鳍式场效应晶体管及其鳍结构的制造方法，鳍的上部采用矩形的形貌，下部采用梯形的形貌，上部为沟道区域，采用矩形的形貌更易于控制器件的其他结构的形成，而下部的梯形的形貌更易于形成隔离结构，利于器件性能的控制和提升。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明实施例的鳍结构的制造方法流程图；

图2-图9为根据本发明实施例制造鳍式场效应晶体管的各个制造过程中的器件截面结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

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，但是本发明还可以采用其他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例的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

本发明提出了一种鳍结构，参考图9所示，包括衬底100上的鳍140，所述鳍140的上部140-1的截面基本为矩形，所述鳍140的下部140-2的截面基本为梯形。