[发明专利]鳍式场效应管及其形成方法

说明书

一种鳍式场效应管及其形成方法，形成方法包括：在隔离层上以及鳍部侧壁上形成保护层；在保护层上形成非晶硅层，且位于隔离层上的非晶硅层厚度大于位于鳍部侧壁上的非晶硅层厚度；刻蚀去除位于鳍部侧壁上的非晶硅层以及位于隔离层上的部分厚度的非晶硅层；刻蚀去除暴露出的保护层，在鳍部与非晶硅层交界处形成预开口；刻蚀预开口露出的保护层以及隔离层，在鳍部与非晶硅层交界处形成开口，且开口尺寸大于预开口尺寸；对非晶硅层以及开口露出的鳍部进行氧化处理，将非晶硅层转化为氧化硅层，且在鳍部顶部和侧壁上形成界面层；在界面层上形成高k栅介质层；在高k栅介质层上形成填充满开口的栅电极层。本发明改善了鳍式场效应管的电学性能。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种鳍式场效应管及其形成方法。

背景技术

随着半导体工艺技术的不断发展，半导体工艺节点遵循摩尔定律的发展趋势不断减小。为了适应工艺节点的减小，不得不不断缩短MOSFET场效应管的沟道长度。沟道长度的缩短具有增加芯片的管芯密度，增加MOSFET场效应管的开关速度等好处。

然而，随着器件沟道长度的缩短，器件源极与漏极间的距离也随之缩短，这样一来栅极对沟道的控制能力变差，栅极电压夹断(pinch off)沟道的难度也越来越大，使得亚阈值漏电(subthreshold leakage)现象，即所谓的短沟道效应(SCE：short-channeleffects)更容易发生。

因此，为了更好的适应器件尺寸按比例缩小的要求，半导体工艺逐渐开始从平面MOSFET晶体管向具有更高功效的三维立体式的晶体管过渡，如鳍式场效应管(FinFET)。FinFET中，栅至少可以从两侧对超薄体(鳍部)进行控制，具有比平面MOSFET器件强得多的栅对沟道的控制能力，能够很好的抑制短沟道效应；且FinFET相对于其他器件，具有更好的现有的集成电路制作技术的兼容性。

然而，现有技术形成的鳍式场效应管的性能有待进一步提高。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种鳍式场效应管及其形成方法，改善鳍式场效应管的电学性能。

为解决上述问题，本发明提供一种鳍式场效应管的形成方法，包括：提供衬底以及凸出于所述衬底上的鳍部，所述鳍部露出的衬底上具有隔离层，所述隔离层覆盖所述鳍部部分侧壁，且所述隔离层顶部低于鳍部顶部，其中，在垂直于所述衬底表面且沿所述鳍部底部指向顶部的方向上，所述鳍部在沿垂直于鳍部延伸方向上的宽度尺寸逐渐减小；在所述隔离层上以及鳍部侧壁上形成保护层，且所述保护层的材料与所述鳍部的材料不同；在所述保护层上形成非晶硅层，且位于所述隔离层上的非晶硅层厚度大于位于所述鳍部侧壁上的非晶硅层厚度；刻蚀去除位于所述鳍部侧壁上的非晶硅层以及位于所述隔离层上的部分厚度的非晶硅层，暴露出位于所述鳍部侧壁上的保护层；刻蚀去除所述暴露出的保护层，暴露出所述鳍部侧壁，在所述鳍部与所述非晶硅层交界处形成预开口；刻蚀所述预开口露出的保护层以及隔离层，在所述鳍部与非晶硅层交界处形成开口，且所述开口尺寸大于所述预开口尺寸；对所述非晶硅层以及所述开口露出的鳍部进行氧化处理，将所述非晶硅层转化为氧化硅层，且在所述鳍部顶部和侧壁上形成界面层；在所述界面层上形成高k栅介质层；在所述高k栅介质层上形成栅电极层，且所述栅电极层填充满所述开口

可选的，所述保护层的材料为氧化硅。

可选的，所述保护层的厚度为10埃～30埃。

可选的，采用原子层沉积工艺形成所述保护层。

可选的，在刻蚀所述非晶硅层之前，位于所述隔离层上的非晶硅层厚度与位于所述鳍部侧壁上的非晶硅层厚度比值大于或等于2。

可选的，其特征在于，在刻蚀所述非晶硅层之前，位于所述隔离层上的非晶硅层的厚度为40埃～100埃；位于所述鳍部侧壁上的非晶硅层的厚度为10埃～50埃。

可选的，采用湿法刻蚀工艺，刻蚀去除所述暴露出的保护层。