[发明专利]具有凹口鳍片的FINFET及其形成方法

说明书

本发明涉及具有凹口鳍片的FINFET及其形成方法，其一个方面提供一种形成替代栅极结构的方法。该方法可包括：自一组鳍片上方移除伪栅极，以在介电层中形成开口来暴露该组鳍片，该组鳍片中的各鳍片通过介电质与该组鳍片中的相邻鳍片基本隔开；在该组暴露鳍片上方的该开口内形成保护覆盖层；移除该组鳍片中各鳍片的每侧上的该介电质的部分；通过移除该组鳍片中的各鳍片的部分来底切该组鳍片中的各鳍片，以形成设于该保护覆盖层下方的凹口；用氧化物基本填充各凹口；在该组鳍片中的各鳍片上方形成栅极介电质；以及在该栅极介电质上方形成栅极导体，从而形成该替代栅极结构。

技术领域

本发明涉及集成电路，尤其涉及具有凹口鳍片的鳍式场效应晶体管(fin-shapedfield-effect-transistor；FINFET)及其形成方法。

背景技术

在集成电路(integrated circuit；IC)结构中，晶体管是实施数字电路设计的关键组件。一般来说，晶体管包括三个电性终端：源极、漏极以及栅极。通过对栅极终端施加不同的电压，可开关从源极至漏极的电流。一种普通晶体管类型是金属氧化物场效应晶体管(metal oxide field effect transistor；MOSFET)。一种MOSFET结构类型为“FINFET”，可形成于绝缘体上半导体(semiconductor-on-insulator；SOI)层及埋置绝缘体层上。FINFET可包括被蚀刻为“鳍”形基体的半导体结构，该鳍片的一侧充当源极终端且该鳍片的另一侧充当漏极终端。栅极结构(通常由多晶硅和/或金属组成)可围绕该半导体鳍片的其中一个或多个形成。通过对该栅极结构施加电压，在与该栅极接触的各鳍片的源极及漏极终端之间可形成导电沟道。

在一些情况下，在不包括具有相应埋置绝缘体层的SOI层的IC结构中可能想要FINFET。例如，用于移动应用的处理器可包括在块体衬底而不是SOI型结构上形成晶体管结构。在没有实质性修改的情况下在该块体衬底内可以传统方式形成平面装置。FINFET晶体管也可经改变以适用于块体衬底材料而非SOI上。不过，块体衬底上的FINFET可在子鳍片区域(也就是栅极下方的鳍片区域)中具有泄漏路径。这导致显着的漏极至源极电流，也就是穿通电流(punch-through current)，必须通过穿通停止注入来抑制该穿通电流。穿通停止注入包括注入掺杂物以防止漏极耗尽扩展至源极终端中。不过，此类注入导致鳍片中具有不想要的高掺杂浓度，从而劣化载流子迁移率并引入鳍片内不均匀性。

发明内容

本发明的一个方面提供一种形成晶体管的方法。该方法可包括：自一组鳍片上方移除伪栅极，以在介电层中形成开口来暴露该组鳍片，该组鳍片中的各鳍片通过介电质与该组鳍片中的相邻鳍片基本隔开；在该组暴露鳍片上方的该开口内形成保护覆盖层；移除该组鳍片中各鳍片的每侧上的该介电质的部分；通过移除该组鳍片中的各鳍片的部分来底切该组鳍片中的各鳍片，以形成设于该保护覆盖层下方的凹口；用绝缘体基本填充各凹口；在该组鳍片中的各鳍片上方形成栅极介电质；以及在该栅极介电质上方形成栅极导体，从而形成该晶体管。

本发明的第二方面提供一种形成集成电路结构的方法。该方法可包括：在衬底上形成鳍式场效应晶体管(FINFET)，该FINFET包括位于该衬底上的一组鳍片﹑位于该组鳍片上方的伪栅极堆叠﹑以及将该组鳍片中的各鳍片与该组鳍片中的相邻鳍片基本隔开的介电质；移除该伪栅极以暴露该组鳍片；在该组暴露鳍片上方形成保护覆盖层；移除该组鳍片中各鳍片的每侧上的介电质的部分；通过移除该组鳍片中的各鳍片的部分来底切该组鳍片中的各鳍片，以形成设于该保护覆盖层下方的凹口；用绝缘体基本填充各凹口；在该组鳍片中的各鳍片上方形成栅极介电质；以及在该栅极介电质上方形成栅极导体，从而形成该集成电路结构。