[发明专利]鳍式场效应晶体管的形成方法

说明书

一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有鳍部，所述鳍部的材料为Ge、SiGe或Ⅲ‑Ⅴ元素；形成横跨部分鳍部侧壁和顶部表面的伪栅；形成覆盖所述半导体衬底、鳍部和伪栅的介质层，所述介质层的表面与伪栅的顶部表面齐平；去除所述伪栅，形成凹槽；在所述凹槽的侧壁和底部表面形成含氧离子的高K介质层；对所述含氧离子的高K介质层进行退火，使得含氧离子的高K介质层中的氧离子扩散至凹槽底部的鳍部中，氧离子与鳍部材料反应形成界面层；退火后，在所述高K介质层上形成填充凹槽的金属栅极。本发明的方法改善了鳍式场效应晶体管的高K介质层与鳍部之间的界面特性。

技术领域

本发明涉及半导体制作领域，特别涉及一种鳍式场效应晶体管的形成方法。

背景技术

本发明随着半导体工艺技术的不断发展，工艺节点逐渐减小，后栅(gate-last)工艺得到了广泛应用，以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。

现有技术的一种鳍式场效应晶体管包括：半导体衬底，所述半导体衬底上形成有凸出的鳍部，鳍部一般是通过对半导体衬底刻蚀后得到的；隔离层，覆盖所述半导体衬底的表面以及鳍部的侧壁的一部分；栅极结构，横跨在所述鳍部上，覆盖所述鳍部的顶端和侧壁，栅极结构包括栅介质层和位于栅介质层上的栅电极。

所述栅介质层的材料为氧化硅，栅电极的材料为多晶硅。随着鳍式场效应晶体管的特征尺寸也越来越小，为了降低鳍式场效应晶体管的寄生电容以及减小器件的漏电流，提高器件速度，高K栅介质层与金属栅电极的栅极叠层结构被引入到鳍式场效应晶体管中。为了避免金属栅极的金属材料对晶体管其他结构的影响，所述金属栅极与高K栅介质层的栅极叠层结构通常采用“后栅(gate last)”工艺制作。

现有鳍式场效应晶体管的金属栅极的形成过程为：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有若干鳍部；在所述鳍部的侧壁和表面上形成伪栅；形成覆盖所述伪栅、鳍部和半导体衬底表面的介质层，所述介质层的表面高于伪栅的顶部表面；采用化学机械研磨工艺平坦化所述介质层，直至暴露出伪栅的顶部表面；去除所述伪栅，形成凹槽，所述凹槽暴露出鳍部的部分侧壁和顶部表面；在所述凹槽的中形成高K栅介质层和金属栅电极。

为了进一步提高形成的鳍式场效应晶体管的性能，比如提高鳍式场效应晶体管沟道区载流子的迁移率，现有技术形成的鳍部采用Ge、SiGe或Ⅲ-Ⅴ元素。

现有形成的鳍式场效应晶体管性能仍有待提升。

发明内容

本发明解决的问题是怎样改善鳍式场效应晶体管的高K介质层与鳍部之间的界面性能。

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，所述半导体衬底上形成有鳍部，所述鳍部的材料为Ge、SiGe或Ⅲ-Ⅴ元素；形成横跨部分鳍部侧壁和顶部表面的伪栅；形成覆盖所述半导体衬底、鳍部和伪栅的介质层，所述介质层的表面与伪栅的顶部表面齐平；去除所述伪栅，形成凹槽；在所述凹槽的侧壁和底部表面形成含氧离子的高K介质层；对所述含氧离子的高K介质层进行退火，使得含氧离子的高K介质层中的氧离子扩散至凹槽底部的鳍部中，氧离子与鳍部材料反应形成界面层；退火后，在所述高K介质层上形成填充凹槽的金属栅极。

可选的，采用自掺杂沉积工艺形成所述含氧离子的高K介质层。

可选的，所述含氧离子的高K介质层的形成工艺为自掺杂的原子层沉积工艺。