[发明专利]半导体器件及其形成方法有效

专利信息
申请号: 201710310410.X 申请日: 2017-05-05
公开(公告)号: CN108807177B 公开(公告)日: 2021-07-13
发明(设计)人: 张海洋;陈卓凡 申请(专利权)人: 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司;中芯国际集成电路制造(北京)有限公司
主分类号: H01L21/336 分类号: H01L21/336;H01L21/28;H01L29/08;H01L29/10;H01L29/423;H01L29/78
代理公司: 北京集佳知识产权代理有限公司 11227 代理人: 徐文欣;吴敏
地址: 201203 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 半导体器件 及其 形成 方法
【说明书】:

一种半导体器件及其形成方法,其中方法包括:提供基底;在所述基底上形成源漏材料层和位于源漏材料层上的掩膜层,所述掩膜层中具有第一槽,第一槽暴露出部分源漏材料层;在第一槽的侧壁形成保护层;以所述掩膜层和保护层为掩膜,刻蚀第一槽底部的源漏材料层,在源漏材料层中形成贯穿源漏材料层的第二槽;形成第二槽后,去除保护层;去除保护层后,形成沟道材料层和位于沟道材料层上的栅极结构,所述沟道材料层位于第一槽与第二槽的侧壁和底部;形成沟道材料层和栅极结构后,去除掩膜层。所述方法提高了半导体器件电学性能的稳定性。

技术领域

发明涉及半导体制造领域,尤其涉及一种半导体器件及其形成方法。

背景技术

MOS(金属-氧化物-半导体)晶体管,是现代集成电路中最重要的元件之一。MOS晶体管的基本结构包括:半导体衬底;位于半导体衬底表面的栅极结构,所述栅极结构包括:位于半导体衬底表面的栅介质层以及位于栅介质层表面的栅电极层;位于栅极结构两侧半导体衬底中的源漏掺杂区。

随着半导体技术的发展,传统的平面式的MOS晶体管对沟道电流的控制能力变弱,造成严重的漏电流。鳍式场效应晶体管(Fin FET)是一种新兴的多栅器件,它一般包括凸出于半导体衬底表面的鳍部,覆盖部分所述鳍部的顶部表面和侧壁的栅极结构,位于栅极结构两侧的鳍部中的源漏掺杂区。

随着半导体技术的进一步发展,无论是平面式MOS晶体管还是鳍式场效应晶体管,对沟道电流的控制能力提出更高的要求。为此,提出一种具有超薄沟道的半导体器件。

然而,现有技术中形成的超薄沟道的半导体器件的性能较差。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种半导体器件及其形成方法,以提高半导体器件电学性能的稳定性。

为解决上述问题,本发明提供一种半导体器件的形成方法,包括:提供基底;在所述基底上形成源漏材料层和位于源漏材料层上的掩膜层,所述掩膜层中具有第一槽,第一槽暴露出部分源漏材料层;在第一槽的侧壁形成保护层;以所述掩膜层和保护层为掩膜,刻蚀第一槽底部的源漏材料层,在源漏材料层中形成贯穿源漏材料层的第二槽;形成第二槽后,去除保护层;去除保护层后,形成沟道材料层和位于沟道材料层上的栅极结构,所述沟道材料层位于第一槽与第二槽的侧壁和底部;形成沟道材料层和栅极结构后,去除掩膜层。

可选的,所述保护层的材料包括氮化硅;所述掩膜层的材料包括氧化硅。

可选的,形成所述保护层的步骤包括:在所述第一槽的侧壁和底部以及掩膜层的顶部表面形成保护材料层;回刻蚀保护材料层直至暴露出掩膜层的顶部表面和源漏材料层的顶部表面,形成所述保护层。

可选的,形成所述沟道材料层和栅极结构的方法包括:在所述第一槽和第二槽的侧壁和底部、以及掩膜层上形成沟道材料膜;在所述沟道材料膜表面形成栅极结构材料层;形成所述栅极结构材料层后,形成填充满第一槽和第二槽的填充层;平坦化所述栅极结构材料层和沟道材料膜直至暴露出掩膜层和填充层的顶部表面,使沟道材料膜形成沟道材料层,使栅极结构材料层形成栅极结构。

可选的,所述填充层的材料为氧化硅或底部抗反射层材料。

可选的,形成所述填充层的工艺包括旋涂工艺。

可选的,平坦化所述栅极结构材料层和沟道材料膜的工艺包括化学机械研磨工艺。

可选的,还包括:平坦化所述栅极结构材料层和沟道材料膜后,去除所述填充层。

可选的,在去除所述填充层的过程中去除所述掩膜层。

可选的,所述沟道材料膜的材料包括MoS2;形成所述沟道材料膜的工艺包括固体源气相化学沉积工艺。

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