專(zhuān)利名稱(chēng)：鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)及形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)及形成方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，隨著工藝節(jié)點(diǎn)逐漸減小，后柵(gate-last)工藝得到了廣泛應(yīng)用，來(lái)獲得理想的閾值電壓，改善器件性能。但是當(dāng)器件的特征尺寸(CD，Critical Dimension)進(jìn)一步下降時(shí)，即使采用后柵工藝,常規(guī)的MOS場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)也已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足對(duì)器件性能的需求，多柵器件作為常規(guī)器件的替代得到了廣泛的關(guān)注。鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Fin FET)是一種常見(jiàn)的多柵器件，圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的立體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，包括半導(dǎo)體襯底10，所述半導(dǎo)體襯
底10上形成有凸出的鰭部14，鰭部14 一般是通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體襯底10刻蝕后得到的；介質(zhì)層11，覆蓋所述半導(dǎo)體襯底10的表面以及鰭部14的側(cè)壁的一部分；柵極結(jié)構(gòu)12，橫跨在所述鰭部14上，覆蓋所述鰭部14的頂部和側(cè)壁，柵極結(jié)構(gòu)12包括柵介質(zhì)層(圖中未示出)和位于柵介質(zhì)層上的柵電極(圖中未示出)。對(duì)于Fin FET，鰭部14的頂部以及兩側(cè)的側(cè)壁與柵極結(jié)構(gòu)12相接觸的部分都成為溝道區(qū)，即具有多個(gè)柵，有利于增大驅(qū)動(dòng)電流，改善器件性能。然而隨著工藝節(jié)點(diǎn)的進(jìn)一步減小，現(xiàn)有技術(shù)的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的器件性能存在問(wèn)題。更多關(guān)于鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)及形成方法請(qǐng)參考專(zhuān)利號(hào)為“US7868380B2”的
美國(guó)專(zhuān)利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種器件性能好的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)及形成方法。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)，包括基底；位于所述基底表面鰭部，所述鰭部包括兩個(gè)位于所述基底表面、且相互分立的第一子鰭部，及位于所述第一子鰭部頂部、且連接兩個(gè)所述第一子鰭部的第二子鰭部，所述基底、第二子鰭部和兩個(gè)第一子鰭部之間存在空腔?？蛇x地，所述鰭部的材料為Si?？蛇x地，所述第一子鰭部的寬度為l-3nm，所述第二子鰭部的寬度為5_12nm?？蛇x地，所述第一子鰭部的寬度為2-3nm，所述第二子鰭部的寬度為7-lOnm?？蛇x地，所述基底的材料為絕緣體上硅。本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)明人還提供了一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形成方法，包括提供基底；形成位于所述基底表面的硅薄膜；形成位于所述硅薄膜的表面的硬掩膜層；形成位于所述硬掩膜層表面的具有第一開(kāi)口的圖案層；形成覆蓋所述第一開(kāi)口的側(cè)壁的側(cè)墻；
以所述側(cè)墻為掩膜刻蝕所述硬掩膜層和硅薄膜，形成第二開(kāi)口，所述第二開(kāi)口暴露出所述基底表面；在所述第二開(kāi)口內(nèi)形成犧牲層，所述犧牲層的表面至少與所述硅薄膜的表面齊平；去除所述圖案層，形成與所述側(cè)墻相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)第一子鰭部；去除所述硬掩膜層，形成與所述第一子鰭部的表面齊平的絕緣層；形成位于所述第一子鰭部頂部、且連接兩個(gè)所述第一子鰭部的第二子鰭部；去除所述絕緣層和犧牲層，形成位于所述基底、第二子鰭部和兩個(gè)第一子鰭部之 間的空腔?？蛇x地，所述側(cè)墻的寬度為l_3nm。可選地，所述側(cè)墻的寬度為2_3nm?？蛇x地，所述第二開(kāi)口的寬度為l_5nm?？蛇x地，所述第二開(kāi)口的寬度為3_4nm?？蛇x地，所述犧牲層的表面與所述圖案層的表面齊平?？蛇x地，所述第一子鰭部的形成步驟包括以所述側(cè)墻為掩膜，刻蝕所述硬掩膜層；在刻蝕所述硬掩膜層后，去除所述側(cè)墻；以刻蝕后的硬掩膜層為掩膜，刻蝕所述硅薄膜形成第一子鰭部?？蛇x地，所述第二子鰭部的形成工藝為選擇性外延生長(zhǎng)工藝?？蛇x地，所述選擇性外延生長(zhǎng)工藝的參數(shù)范圍包括溫度為600-800°C，壓力為O. 1-0. 3Torr, SiH4 的流量為 100_200sccm，HCl 的流量為 150-250sccm 的，H2 的流量為10-20SLM?？蛇x地，還包括向所述第二子鰭部中注入硅原子；對(duì)所述注入硅原子后的第二子鰭部薄膜退火。可選地，所述退火的工藝參數(shù)包括溫度為550-650°C;氣體為N2 ;退火時(shí)長(zhǎng)17_19小時(shí)?？蛇x地，所述第一子鰭部的寬度為l_3nm，所述第二子鰭部的寬度為5_12nm，所述空隙的寬度為2-5nm?？蛇x地，所述第一子鰭部的寬度為2_3nm，所述第二子鰭部的寬度為7_10nm，所述空隙的寬度為3-4nm?？蛇x地，所述去除所述絕緣層和犧牲層的工藝為濕法刻蝕工藝?？蛇x地，所述硬掩膜層的材料為氧化硅。可選地，所述硬掩膜的形成工藝為熱氧化工藝或化學(xué)氣相沉積工藝?？蛇x地，所述圖案層的材料為SiON?？蛇x地，所述圖案層的形成工藝為等離子體沉積工藝?？蛇x地，所述側(cè)墻的材料為SiN或多晶硅。可選地，所述犧牲層和所述絕緣層的材料為氧化硅。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)，包括兩個(gè)位于所述基底表面、且相互分立的第一子鰭部，及位于所述第一子鰭部頂部、且連接兩個(gè)所述第一子鰭部的第二子鰭部。一方面，所述鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的溝道區(qū)的長(zhǎng)度與所述第一子鰭部側(cè)壁、第二子鰭部的側(cè)壁和頂部的長(zhǎng)度有關(guān)，本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的溝道區(qū)的長(zhǎng)度增加，避免了短溝道效應(yīng)，提高了鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的器件的性能；另一方面，所述基底、第二子鰭部和兩個(gè)第一子鰭部之間存在空腔，所述空腔可以有效減小鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的寄生電容，進(jìn)一步提高了鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的器件的性能。本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形成方法，在所述第一開(kāi)口的側(cè)壁形成側(cè)墻，且所述側(cè)墻可以用于后續(xù)作為掩膜形成第二開(kāi)口，還可以用于后續(xù)形成與所述側(cè)墻相對(duì)應(yīng)的第一子鰭部，形成工藝簡(jiǎn)單；形成位于所述第一子鰭部頂部、且連接兩個(gè)所述第一子鰭部的第二子鰭部，所述第一子鰭部和第二子鰭部共同構(gòu)成鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的鰭部，增加了鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的溝道區(qū)的長(zhǎng)度，避免了短溝道效應(yīng)，提高了器件的性能；并且由于形成的第一子鰭部、第二子鰭部和基底之間形成空腔，所述空腔有效減小了鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的寄生電容，進(jìn)一步提高了鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的器件的性能。本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形成方法，采用選擇性外延生長(zhǎng)工藝形成第二子鰭部，避免了沉積和刻蝕的工藝，形成工藝簡(jiǎn)單。本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形成方法，在采用選擇性外延生長(zhǎng)工藝形成第二子鰭部之后，對(duì)所述第二子鰭部注入硅原子，然后對(duì)所述注入硅原子后的第二子鰭部進(jìn)行退火處理，形成的第二子鰭部的質(zhì)量更好，提高了鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的器件的性能。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的實(shí)施例的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的流程結(jié)構(gòu)示意圖；圖3 圖12是本發(fā)明的實(shí)施例的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形成過(guò)程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖13是圖11的俯視結(jié)構(gòu) 示意圖；圖14是圖12的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式正如背景技術(shù)所述，隨著工藝節(jié)點(diǎn)的減小，現(xiàn)有技術(shù)的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的器件的性
能變差。經(jīng)過(guò)研究，本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的性能至少與以下兩個(gè)因素有關(guān)一是鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的溝道區(qū)的長(zhǎng)度，現(xiàn)有技術(shù)的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的溝道區(qū)的長(zhǎng)度變短，易引起短溝道效應(yīng)，使得鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的器件的性能變差；一是鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的寄生電容增大，使得鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的器件的性能變差。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步研究，本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)明人提供了一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)，包括基底；位于所述基底表面鰭部，所述鰭部包括兩個(gè)位于所述基底表面、且相互分立的第一子鰭部，及位于所述第一子鰭部頂部、且連接兩個(gè)所述第一子鰭部的第二子鰭部，所述基底、第二子鰭部和兩個(gè)第一子鰭部之間存在空腔。上述鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)的溝道區(qū)的長(zhǎng)度較現(xiàn)有技術(shù)的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的溝道區(qū)長(zhǎng)度有所增加，并且所述空腔有效減小了鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的寄生電容，提高了鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的器件的性能。相應(yīng)的，本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)明人還提供了一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形成方法。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類(lèi)似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說(shuō)明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實(shí)例，其在此不應(yīng) 限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長(zhǎng)度、寬度及深度的三維空間尺寸。請(qǐng)參考圖2，本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形成方法，包括步驟S201，提供基底；形成位于所述基底表面的硅薄膜；形成位于所述硅薄膜的表面的硬掩膜層；形成位于所述硬掩膜層表面的具有第一開(kāi)口的圖案層，所述第一開(kāi)口定義出鰭部的形狀；形成覆蓋所述第一開(kāi)口的側(cè)壁的側(cè)墻；步驟S203，以所述側(cè)墻為掩膜刻蝕所述硬掩膜層和硅薄膜，形成第二開(kāi)口，所述第二開(kāi)口暴露出所述基底表面；步驟S205，在所述第二開(kāi)口內(nèi)形成犧牲層，所述犧牲層的表面至少與所述硅薄膜的表面齊平；步驟S207，去除所述圖案層，形成與所述側(cè)墻相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)第一子鰭部；步驟S209，去除所述硬掩膜層，形成與所述第一子鰭部齊平的絕緣層；步驟S211，形成位于所述第一子鰭部頂部、且連接兩個(gè)所述第一子鰭部的第二子鰭部；步驟S213，去除所述絕緣層和犧牲層，形成位于所述基底、第二子鰭部和兩個(gè)第一子鰭部之間的空腔。請(qǐng)參考圖3 圖14，圖3 圖14示出了本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形成過(guò)程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)參考圖3，提供基底300 ;所述基底300表面形成有硅薄膜301 ;形成位于所述硅薄膜301的表面的硬掩膜層303 ;形成位于所述硬掩膜層303表面的具有第一開(kāi)口(未標(biāo)示)的圖案層305，所述第一開(kāi)口定義出鰭部的形狀；形成覆蓋所述第一開(kāi)口的側(cè)壁的側(cè)墻307。所述基底300用于為后續(xù)工藝提供工作平臺(tái)，所述基底300的材料為氧化物(oxide),例如氧化娃。所述硅薄膜301用于后續(xù)形成第一子鰭部，所述硅薄膜301的厚度至少等于后續(xù)形成的第一子鰭部的厚度。在本發(fā)明的實(shí)施例中，為使得多柵器件的電路設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單，更易實(shí)現(xiàn)集成化，所述基底300與硅薄膜301用于構(gòu)成絕緣體上硅(SOI)。所述硬掩膜層303用于后續(xù)工藝中保護(hù)硅薄膜不受損壞，所述硬掩膜層303的材料為氧化硅。所述硬掩膜層303的形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝(CVD)或者熱氧化工藝。所述圖案層305具有第一開(kāi)口，所述第一開(kāi)口用于在后續(xù)形成側(cè)墻307時(shí)作為支撐。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述第一開(kāi)口暴露出所述硬掩膜層303表面。通常，所述第一開(kāi)口的寬度為7-10nm。所述圖案層305的材料為SiON。所述圖案層305的形成工藝為等離子體沉積工藝(plasma)。所述圖案層305的形成步驟包括采用等離子體沉積工藝在所述硬掩膜層303表面形成圖案薄膜(未標(biāo)示)，形成覆蓋所述圖案薄膜的圖形化的光刻膠層(未圖示)，以所述光刻膠層為掩膜刻蝕所述圖案薄膜，形成具有第一開(kāi)口的圖案層305。所述側(cè)墻307可以用于后續(xù)作為掩膜形成第二開(kāi)口，還可以用于后續(xù)形成與所述側(cè)墻307相對(duì)應(yīng)的第一子鰭部。由于所述側(cè)墻307位于所述第一開(kāi)口的兩個(gè)側(cè)壁，因此，后續(xù)可以在同一工藝步驟中形成兩個(gè)第一子鰭部，形成工藝簡(jiǎn)單。所述側(cè)墻307的材料不同于圖案層305和硬掩膜層的材料。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述側(cè)墻307的材料為氮化硅(SiN)或多晶硅(poly)。所述側(cè)墻307的形成工藝為沉 積工藝，例如物理或化學(xué)氣相沉積工藝。所述側(cè)墻307的寬度與后續(xù)形成的子鰭部的寬度有關(guān)。通常，所述側(cè)墻307的寬度為l-3nm，并且，當(dāng)所述側(cè)墻307的寬度為2-3nm時(shí)，后續(xù)形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的驅(qū)動(dòng)電流大，器件的性能好。需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明的實(shí)施例中，在形成側(cè)墻307時(shí)還同時(shí)形成了覆蓋所述圖案層305的表面和第一開(kāi)口底部的側(cè)墻薄膜(未標(biāo)不)。請(qǐng)參考圖4，以所述側(cè)墻307為掩膜依次刻蝕所述第一開(kāi)口底部的側(cè)墻薄膜、硬掩膜層303和硅薄膜301，形成第二開(kāi)口 309，所述第二開(kāi)口 309暴露出所述基底300表面。刻蝕所述第一開(kāi)口底部的側(cè)墻薄膜、硬掩膜層303和硅薄膜301的工藝為干法刻蝕工藝。由于所述干法刻蝕工藝已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。所述第二開(kāi)口 309用于后續(xù)填充犧牲層，且所述第二開(kāi)口 309定義出后續(xù)形成的空腔的寬度。所述第二開(kāi)口 309的寬度與第一開(kāi)口的寬度和側(cè)墻307的寬度相關(guān)，通常，所述第二開(kāi)口 309的寬度為l_5nm。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述第二開(kāi)口 309的寬度為3_4nm。請(qǐng)參考圖5，在所述第二開(kāi)口內(nèi)形成犧牲層311，所述犧牲層311的表面與所述圖案層305的表面齊平。所述犧牲層311用于后續(xù)作為形成第二子鰭部時(shí)的支撐。所述犧牲層311的材料為絕緣材料，例如氧化硅。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述犧牲層311不僅用于后續(xù)作為形成第二子鰭部時(shí)的支撐，而且，所述犧牲層311還用于后續(xù)去除圖案層305后保護(hù)所述側(cè)墻309，避免所述側(cè)墻309橫向移動(dòng)或斷裂，影響后續(xù)工藝進(jìn)行。需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述犧牲層311的表面與所述硅薄膜301的表面齊平或者高于所述硅薄膜301的表面均可，只要所述犧牲層311在后續(xù)能夠作為形成第二子鰭部時(shí)的支撐即可。請(qǐng)參考圖6，去除所述圖案層和部分厚度的犧牲層311，使得所述犧牲層311的表面與所述硬掩膜層303的表面齊平。所述去除所述圖案層和部分厚度的犧牲層311的工藝為干法刻蝕。由于所述干法刻蝕工藝已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。在去除部分厚度的犧牲層311后，所述犧牲層311用于保護(hù)后續(xù)工藝中刻蝕后的硬掩膜層不會(huì)橫向移動(dòng)或斷裂。請(qǐng)參考圖7，以所述側(cè)墻為掩膜，刻蝕所述硬掩膜層303 ;在刻蝕所述硬掩膜層303后，去除所述側(cè)墻；以刻蝕后的硬掩膜層303為掩膜，刻蝕所述硅薄膜形成第一子鰭部313?？涛g所述硬掩膜層303、去除所述側(cè)墻、及刻蝕所述硅薄膜的工藝均為干法刻蝕工藝。由于所述干法刻蝕工藝已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。所述刻蝕后的硬掩膜層303的寬度與所述側(cè)墻的寬度相同。所述硬掩膜層303的寬度為l_3nm。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述硬掩膜層303的寬度為2_3nm。所述第一子鰭部313是以刻蝕后的硬掩膜層303為掩膜形成的，因此，所述第一子鰭部313的寬度與所述刻蝕后的硬掩膜層303的寬度相同。所述第一子鰭部313的寬度為 l-3nm。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述第一子鰭部313的寬度為2_3nm。本發(fā)明的實(shí)施例中，在刻蝕硬掩膜層303后，先去除側(cè)墻，然后以刻蝕后的硬掩膜層303為掩膜刻蝕所述硅薄膜，可以有效防止側(cè)墻在后續(xù)工藝中橫向移動(dòng)或斷裂，影響第一子鰭部313的形成。需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，也可以在形成第一子鰭部313后再去除所述側(cè)墻。請(qǐng)參考圖8，去除刻蝕后的硬掩膜層和部分厚度的犧牲層311，所述犧牲層311的表面與所述第一子鰭部313的表面齊平。所述去除刻蝕后的硬掩膜層和部分厚度的犧牲層311的工藝為刻蝕工藝或者化學(xué)機(jī)械拋光工藝。在本發(fā)明的實(shí)施例中，采用刻蝕工藝去除刻蝕后的硬掩膜層和部分厚度的犧牲層311。請(qǐng)參考圖9，形成與所述第一子鰭部313和犧牲層311的表面齊平的絕緣層315。所述絕緣層315用于后續(xù)作為形成第二子鰭部的支撐。所述絕緣層315的形成工藝為沉積工藝，例如物理或化學(xué)氣相沉積工藝。由于所述絕緣層315和犧牲層311在后續(xù)均會(huì)被去除，為了節(jié)省工藝時(shí)間和工藝步驟，所述絕緣層315的材料與所述犧牲層311的材料相同，后續(xù)可以在同一工藝步驟中去除。本發(fā)明的實(shí)施例中，所述絕緣層315的材料為氧化硅。請(qǐng)參考圖10，形成位于所述第一子鰭部313的頂部、且連接兩個(gè)所述第一子鰭部313的第二子鰭部317。所述第二子鰭部317用于后續(xù)和兩個(gè)第一子鰭部313共同構(gòu)成鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的鰭部，所述鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的溝道區(qū)的長(zhǎng)度與所述第一子鰭部313側(cè)壁、第二子鰭部317的側(cè)壁和頂部的長(zhǎng)度有關(guān)，本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的溝道區(qū)的長(zhǎng)度增加，避免了短溝道效應(yīng)，提高了鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的器件的性能。通常，所述第二子鰭部317的寬度為5_12nm。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述第二子鰭部317的寬度為7-10nm。所述第二子鰭部317的形成工藝為沉積工藝或選擇性外延生長(zhǎng)工藝。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述第二子鰭部317的形成工藝為選擇性外延生長(zhǎng)工藝。本發(fā)明實(shí)施例的第二子鰭部317的形成工藝簡(jiǎn)單，避免了沉積工藝后的刻蝕等步驟。本發(fā)明實(shí)施例中，所述第二子鰭部317的材料為Si。所述選擇性外延生長(zhǎng)工藝的參數(shù)范圍包括溫度為600-800°C，壓力為O. 1-0. 3Torr，SiHJ^流量為100-200sccm，HCl的流量為150-250sccm的，H2的流量為10-20SLM。需要說(shuō)明的是，采用選擇性外延生長(zhǎng)工藝形成第二子鰭部317時(shí)，硅原子首先聚集在兩個(gè)第一子鰭部313的頂部，形成第一硅原子團(tuán)和第二硅原子團(tuán)，當(dāng)兩個(gè)硅原子團(tuán)聚集到一定厚度時(shí)，還會(huì)朝兩個(gè)硅原子團(tuán)之間的區(qū)域聚集，直至兩個(gè)硅原子團(tuán)相接觸形成第二子鰭部317，在所述第一硅原子團(tuán)和第二硅原子團(tuán)相接觸處存在一個(gè)界面(boundary) 308,例如縫隙等。所述界面308的存在會(huì)影響到第二子鰭部317的質(zhì)量,后續(xù)會(huì)影響鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的性能。請(qǐng)結(jié)合參考圖11和圖13，圖13為圖11的俯視結(jié)構(gòu)示意圖，為了便于理解，圖13中未圖示第二子鰭部317。向所述第二子鰭部317中注入硅原子(未圖示)，對(duì)所述注入硅原子后的第二子鰭部317退火。 向所述第二子鰭部317中注入硅原子，目的在于消除界面308。在本發(fā)明實(shí)施例中，所述界面308處為縫隙，注入硅原子有助于消除縫隙。本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在注入硅原子后，對(duì)所述注入硅原子后的第二子鰭部317進(jìn)行退火處理，可以使得注入的硅原子均勻的分到第二子鰭部317中，有助于進(jìn)一步消除界面308。所述退火的工藝參數(shù)包括溫度為550-650°C ;氣體為N2 ;退火時(shí)長(zhǎng)17-19小時(shí)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述退火的溫度為600°C，氣體為N2，退火時(shí)長(zhǎng)18小時(shí)。請(qǐng)結(jié)合參考圖12和圖14，圖14為圖12的俯視結(jié)構(gòu)示意圖，為了便于理解，圖14中未圖示第二子鰭部317。去除所述絕緣層和犧牲層，形成位于所述基底300、第二子鰭部317和兩個(gè)第一子鰭部313之間的空腔319。所述去除所述絕緣層和犧牲層的工藝為濕法刻蝕工藝。由于所述絕緣層和犧牲層的材料相同，采用相同的化學(xué)試劑，可以在同一工藝步驟中去除。去除所述絕緣層和犧牲層后，所述基底300、第二子鰭部317和兩個(gè)第一子鰭部313之間形成了一個(gè)空腔319。所述空腔有效減小了鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的寄生電容，進(jìn)一步提高了鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的器件的性能。通常，所述空隙的寬度為2_5nm時(shí)，鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的寄生電容有效減小。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述空隙的寬度為3-4nm，形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的寄生電容小，鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的器件的性能好。上述步驟完成之后，本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管制作完成。請(qǐng)繼續(xù)參考圖12，本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管包括基底300 ；位于所述基底300表面鰭部，所述鰭部包括兩個(gè)位于所述基底表面、且相互分立的第一子鰭部313，及位于所述第一子鰭部313頂部、且連接兩個(gè)所述第一子鰭部313的第二子鰭部317，所述基底300、第二子鰭部317和兩個(gè)第一子鰭部313之間存在空腔319。其中，所述基底300的材料為氧化物，例如氧化硅；所述鰭部的材料為Si，所述第一子鰭部313的寬度為l_3nm，所述第二子鰭部317的寬度為5_12nm。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述第一子鰭部313的寬度為2_3nm ;所述第二子鰭部317的寬度為7-10nm。綜上，本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)，包括兩個(gè)位于所述基底表面、且相互分立的第一子鰭部，及位于所述第一子鰭部頂部、且連接兩個(gè)所述第一子鰭部的第二子鰭部。一方面，所述鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的溝道區(qū)的長(zhǎng)度與所述第一子鰭部側(cè)壁、第二子鰭部的側(cè)壁和頂部的長(zhǎng)度有關(guān)，本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的溝道區(qū)的長(zhǎng)度增加，避免了短溝道效應(yīng)，提高了鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的器件的性能；另一方面，所述基底、第二子鰭部和兩個(gè)第一子鰭部之間存在空腔，所述空腔可以有效減小鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的寄生電容，進(jìn)一步提高了鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的器件的性能。本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形成方法，在所述第一開(kāi)口的側(cè)壁形成側(cè)墻，所述側(cè)墻且可以用于后續(xù)作為掩膜形成第二開(kāi)口，還可以用于后續(xù)形成與所述側(cè)墻相對(duì)應(yīng)的第一子鰭部，形成工藝簡(jiǎn)單；形成位于所述第一子鰭部頂部、且連接兩個(gè)所述第一子鰭部的第二子鰭部，所述第一子鰭部和第二子鰭部共同構(gòu)成鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的鰭部，增加了鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的溝道區(qū)的長(zhǎng)度，避免了短溝道效應(yīng)，提高了器件的性能；并且由于形成的第一子鰭部、第二子鰭部和基底之間形成空腔，所述空腔有效減小了鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的寄生電容，進(jìn)一步提高了鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的器件的性能。本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形成方法，采用選擇性外延生長(zhǎng)工藝形成第二子鰭部，避免了沉積和刻蝕的工藝，形成工藝簡(jiǎn)單。本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形成方法，在采用選擇性外延生長(zhǎng)工藝形成第二子鰭部之后，對(duì)所述第二子鰭部注入硅原子，然后對(duì)所述注入硅原子后的第二子鰭部進(jìn)行退火處理，形成的第二子鰭部的質(zhì)量更好，提高了鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的器件的性能。本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此 ，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括 基底； 位于所述基底表面鰭部，所述鰭部包括兩個(gè)位于所述基底表面、且相互分立的第一子鰭部，及位于所述第一子鰭部頂部、且連接兩個(gè)所述第一子鰭部的第二子鰭部，所述基底、第二子鰭部和兩個(gè)第一子鰭部之間存在空腔。
2.如權(quán)利要求1所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述鰭部的材料為Si。
3.如權(quán)利要求1所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一子鰭部的寬度為1-3nm,所述第二子鰭部的寬度為5-12nm。
4.如權(quán)利要求1所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一子鰭部的寬度為2-3nm，所述第二子鰭部的寬度為7-lOnm。
5.如權(quán)利要求1所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述基底的材料為絕緣體上硅。
6.一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，包括 提供基底；形成位于所述基底表面的硅薄膜；形成位于所述硅薄膜的表面的硬掩膜層；形成位于所述硬掩膜層表面的具有第一開(kāi)口的圖案層；形成覆蓋所述第一開(kāi)口的側(cè)壁的側(cè)墻； 以所述側(cè)墻為掩膜刻蝕所述硬掩膜層和硅薄膜，形成第二開(kāi)口，所述第二開(kāi)口暴露出所述基底表面； 在所述第二開(kāi)口內(nèi)形成犧牲層，所述犧牲層的表面至少與所述硅薄膜的表面齊平； 去除所述圖案層，形成與所述側(cè)墻相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)第一子鰭部； 去除所述硬掩膜層，形成與所述第一子鰭部齊平的絕緣層； 形成位于所述第一子鰭部頂部、且連接兩個(gè)所述第一子鰭部的第二子鰭部； 去除所述絕緣層和犧牲層，形成位于所述基底、第二子鰭部和兩個(gè)第一子鰭部之間的空腔。
7.如權(quán)利要求6所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述側(cè)墻的寬度為1-3nm。
8.如權(quán)利要求6所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述側(cè)墻的寬度為2-3nm。
9.如權(quán)利要求6所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述第二開(kāi)口的寬度為 l_5nm0
10.如權(quán)利要求6所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述第二開(kāi)口的寬度為 3_4nm。
11.如權(quán)利要求6所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述犧牲層的表面與所述圖案層的表面齊平。
12.如權(quán)利要求6所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述第一子鰭部的形成步驟包括以所述側(cè)墻為掩膜，刻蝕所述硬掩膜層；在刻蝕所述硬掩膜層后，去除所述側(cè)墻；以刻蝕后的硬掩膜層為掩膜，刻蝕所述硅薄膜形成第一子鰭部。
13.如權(quán)利要求6所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述第二子鰭部的形成工藝為選擇性外延生長(zhǎng)工藝。
14.如權(quán)利要求6所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述選擇性外延生長(zhǎng)工藝的參數(shù)范圍包括溫度為600-800°C，壓力為O. 1-0. 3Torr, SiH4的流量為100-200sccm, HCl 的流量為 150_250sccm 的，H2 的流量為 10-20SLM。
15.如權(quán)利要求6所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，還包括對(duì)所述第二子鰭部薄膜中注入硅原子；對(duì)所述注入硅原子后的第二子鰭部薄膜退火。
16.如權(quán)利要求15所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述退火的工藝參數(shù)包括溫度為550-650°C ;氣體為N2 ;退火時(shí)長(zhǎng)17-19小時(shí)。
17.如權(quán)利要求6所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述第一子鰭部的寬度為l_3nm，所述第二子鰭部的寬度為5-12nm，所述空隙的寬度為2_5nm。
18.如權(quán)利要求6所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述第一子鰭部的寬度為2-3nm，所述第二子鰭部的寬度為7_10nm，所述空隙的寬度為3_4nm。
19.如權(quán)利要求6所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述去除所述絕緣層和犧牲層的工藝為濕法刻蝕工藝。
20.如權(quán)利要求6所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述硬掩膜層的材料為氧化硅。
21.如權(quán)利要求6所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述硬掩膜的形成工藝為熱氧化工藝或化學(xué)氣相沉積工藝。
22.如權(quán)利要求6所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述圖案層的材料為SiON。
23.如權(quán)利要求6所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述圖案層的形成工藝為等離子體沉積工藝。
24.如權(quán)利要求6所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述側(cè)墻的材料為SiN或多晶硅。
25.如權(quán)利要求6所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述犧牲層和所述絕緣層的材料為氧化硅。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形成方法，包括依次在基底表面形成硅薄膜、硬掩膜層、具有第一開(kāi)口的圖案層和覆蓋所述第一開(kāi)口的側(cè)壁的側(cè)墻；以所述側(cè)墻為掩膜刻蝕所述硬掩膜層和硅薄膜，形成第二開(kāi)口，所述第二開(kāi)口暴露出所述基底表面；在所述第二開(kāi)口內(nèi)形成犧牲層，所述犧牲層的表面至少與所述硅薄膜的表面齊平；去除所述圖案層，形成與所述側(cè)墻相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)第一子鰭部；去除所述硬掩膜層，形成與所述第一子鰭部齊平的絕緣層；形成位于所述第一子鰭部頂部、且連接兩個(gè)所述第一子鰭部的第二子鰭部；去除所述絕緣層和犧牲層，形成位于所述基底、第二子鰭部和兩個(gè)第一子鰭部之間的空腔。本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的器件性能好。
文檔編號(hào)H01L21/336GK103000688SQ201110276568
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
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