專利名稱：鰭式場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)及其形成方法
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效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)及其形成方法。
技術(shù)背景
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場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)也已經(jīng)無法滿足對器件性能的需求，多柵器件作為常規(guī)器件的替代得到了廣泛的關(guān)注。
鰭式場效應(yīng)管(Fin FET)是一種常見的·多柵器件，圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的一種鰭式場效應(yīng)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 一般是通過對半導(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)的鰭式場效應(yīng)管的器件性能的穩(wěn)定性變差。
更多關(guān)于鰭式場效應(yīng)管的形成方法請參考專利號為“US7868380B2”的美國專利。 發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例解決的問題是提供一種器件性能的穩(wěn)定性好的鰭式場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)及形成方法。
為解決上述問題，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種鰭式場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)，包括
基底；
位于所述基底表面的鰭部，所述鰭部包括位于基底表面的第一部件和位于所述第一部件表面的第二部件，所述第一部件的第一橫截面面積隨所述第一橫截面到所述基底表面的距離的增加而減小，所述第二部件的第二橫截面面積不隨所述第二橫截面到所述基底表面的距離變化或隨所述第二橫截面到所述基底表面的距離的增加而減小。
可選地，所述第一部件的縱截面為梯形或類梯形；所述第二部件的縱截面為梯形、 類梯形或方形中的一種。
可選地，所述鰭部的材料為S1、SiGe或SiC中的一種。
可選地，還包括位于所述基底表面、且橫跨所述鰭部的柵極結(jié)構(gòu)。
可選地，還包括位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源/漏極。
一種鰭式場效應(yīng)管的形成方法，包括
提供基底；形成位于所述基底表面的半導(dǎo)體層；形成位于所述半導(dǎo)體層表面的圖案層，所述圖案層具有開口 ；
以所述圖案層為掩膜刻蝕所述半導(dǎo)體層，形成包括位于基底表面的第一部件和位于所述第一部件表面的第二部件的鰭部，所述第一部件的第一橫截面面積隨所述第一橫截面到所述基底表面的距離的增加而減小，所述第二部件的第二橫截面面積不隨所述第二橫截面到所述基底表面的距離變化或隨所述第二橫截面到所述基底表面的距離的增加而減小。
可選地，所述鰭部的形成工藝為干法刻蝕。
可選地，所述干法刻蝕包括主刻蝕和過刻蝕。
可選地，所述干法刻蝕的刻蝕氣體包括HBr和02。
可選地，所述第一部件的刻蝕工藝參數(shù)包括刻蝕壓力為O.1Torr ;流量為 200sccm的HBr ；02的流量由IOsccm逐漸減小至Osccm ;刻蝕時(shí)間為15-30S。
可選地，所述干法刻蝕的氣體還包括Cl2。
可選地，所述第二部件的刻蝕工藝參數(shù)包括刻蝕壓力為O.1Torr ;流量為 200sccm的HBr ;流量為300sccm的Cl2,流量為50sccm的O2 ;刻蝕時(shí)間為1. 5-2. 5分鐘。
可選地，所述第二部件的刻蝕工藝參數(shù)包括刻蝕壓力為O.1Torr ;流量為 200sccm的HBr ;流量為300sccm的Cl2,流量由50sccm逐漸減小至IOsccm的O2 ;刻蝕時(shí)間為1. 5-2. 5分鐘。
可選地，所述第二部件的厚度為第一部件的厚度的5-9倍。
可選地，還包括去除所述圖案層。
可選地，還包括形成位于所述基底表面、且橫跨所述鰭部的柵極結(jié)構(gòu)。
可選地，所述柵極結(jié)構(gòu)包括位于所述基底表面、且橫跨所述鰭部的柵介質(zhì)層和位于所述柵介質(zhì)層表面的柵電極層。
可選地，所述柵介質(zhì)層的材料為氧化硅或高K介質(zhì)；所述柵電極層的材料為多晶娃或金屬。
可選地，還包括形成位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源/漏極。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)中，所述鰭部的第一部件的第一橫截面面積隨所述第一橫截面到基底的距離的增加而減小，所述鰭部與基底的拐角處過渡得較為平緩，應(yīng)力分布均勻，結(jié)合強(qiáng)度高，形成的鰭式場效應(yīng)管的器件的穩(wěn)定性好。
本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場效應(yīng)管的形成方法中，發(fā)明人采用刻蝕工藝，通過控制刻蝕氣體中氧氣的流量形成包括第一部件和第二部件的鰭部，本發(fā)明實(shí)施例的形成方法簡單，可操作性強(qiáng)。
進(jìn)一步的，在后續(xù)形成橫跨所述鰭部的柵極結(jié)構(gòu)時(shí)，用于形成柵極結(jié)構(gòu)的材料在鰭部與基底形成的拐角處的沉積質(zhì)量好，避免了現(xiàn)有技術(shù)中在鰭部與基底形成的拐角處沉積不充分的問題，且本發(fā)明實(shí)施例形成的鰭部在摻雜離子時(shí)也更加容易摻雜，形成的鰭式場效應(yīng)管的器件的性能好。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的鰭式場效應(yīng)管的立體結(jié)構(gòu)示意圖2是現(xiàn)有技術(shù)的鰭式場效應(yīng)管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場效應(yīng)管的形成方法的流程示意圖4-圖7是本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場效應(yīng)管的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
正如背景技術(shù)所述，隨著工藝節(jié)點(diǎn)的進(jìn)一步減小，現(xiàn)有技術(shù)的鰭式場效應(yīng)管的器件性能的穩(wěn)定性變差。
經(jīng)過研究，本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)的鰭式場效應(yīng)管的器件性能的穩(wěn)定性變差與現(xiàn)有技術(shù)的鰭部的結(jié)構(gòu)有關(guān)。請參考圖2，圖2為現(xiàn)有技術(shù)的鰭式場效應(yīng)管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖?，F(xiàn)有技術(shù)的鰭式場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)，包括基底100 ;位于所述基底100表面的鰭部101，所述鰭部101的側(cè)壁垂直于所述基底100表面；位于所述基底100表面、且橫跨所述鰭部101的頂部和側(cè)壁的柵極結(jié)構(gòu)103。
本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，一方面，由于所述鰭部101的側(cè)壁與基底100表面垂直，后續(xù)形成柵極結(jié)構(gòu)時(shí)，所述柵極結(jié)構(gòu)的材料在所述鰭部101的側(cè)壁與基底100形成的拐角104處未能充分沉積，所述拐角104處有可能存在空隙，影響了現(xiàn)有技術(shù)的鰭式場效應(yīng)管的器件性能的穩(wěn)定性。并且后續(xù)摻雜離子形成源/漏極時(shí)，靠近拐角104處的鰭部也較難以摻雜離子，影響了源/漏極的質(zhì)量，從而影響了現(xiàn)有技術(shù)的鰭式場效應(yīng)管的器件性能的穩(wěn)定性。
另一方面，現(xiàn)有技術(shù)的所述鰭部101的側(cè)壁與基底100表面垂直，所述鰭部101的側(cè)壁與基底100形成的拐角104處的應(yīng)力較為集中，鰭部101與基底100的結(jié)合強(qiáng)度較低， 該處的鰭部101容易發(fā)生斷裂或移動(dòng)，影響了現(xiàn)有技術(shù)的鰭式場效應(yīng)管的器件性能的穩(wěn)定性。
經(jīng)過仔細(xì)研究，本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，對所述鰭部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，使所述鰭部包括位于基底表面的第一部件和位于所述第一部件表面的第二部件，所述第一部件的第一橫截面面積隨所述第一橫截面到所述基底表面的距離的增加而減小，形成的第一部件與基底形成的拐角處應(yīng)力分布均勻，不易斷裂或移動(dòng)，此種結(jié)構(gòu)的鰭部的結(jié)合強(qiáng)度高，并且后續(xù)摻雜離子形成源/漏極的質(zhì)量好，后續(xù)形成柵極結(jié)構(gòu)時(shí)拐角處的柵極結(jié)構(gòu)的材料也能充分沉積，形成的鰭式場效應(yīng)管的器件性能的穩(wěn)定性好。
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)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。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)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(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)，為便于說明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會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)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。
請參考圖3，圖3為本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場效應(yīng)管的形成方法的流程示意圖。本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場效應(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半導(dǎo)體層；形成位于所述半導(dǎo)體層表面的圖案層，所述圖案層具有開口 ；
步驟S203，以所述圖案層為掩膜，形成包括位于基底表面的第一部件和位于所述第一部件表面的第二部件的鰭部，所述第一部件的第一橫截面面積隨所述第一橫截面到所述基底表面的距離的增加而減小，所述第二部件的第二橫截面面積不隨所述第二橫截面到所述基底表面的距離變化或隨所述第二橫截面到所述基底表面的距離的增加而減小。
請參考圖4，提供基底300，形成位于所述基底300表面的半導(dǎo)體層；形成位于所述半導(dǎo)體層表面的圖案層303，所述圖案層303具有開口 305。
所述基底300用于為后續(xù)工藝提供工作平臺，所述基底300的材料為氧化物 (oxide),例如氧化娃。
所述半導(dǎo)體層用于后續(xù)形成鰭部，所述半導(dǎo)體層包括位于所述基底300表面的第一半導(dǎo)體層3011和位于所述第一半導(dǎo)體層3011表面的第二半導(dǎo)體層3012,所述第一半導(dǎo)體層3011用于后續(xù)形成第一部件，所述第二半導(dǎo)體層3012用于后續(xù)形成第二部件。為了節(jié)省后續(xù)刻蝕工藝時(shí)間，所述第二半導(dǎo)體層3012的厚度為所述第一半導(dǎo)體層3011的厚度的5-9倍。本發(fā)明的實(shí)施例中，所述第二半導(dǎo)體層3012的厚度為所述第一半導(dǎo)體層3011 的厚度的9倍。
所述半導(dǎo)體層的材料為S1、SiC或SiGe中的一種。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體層的材料為Si。
需要說明的是，為使得鰭式場效應(yīng)管的電路設(shè)計(jì)更加簡單，更易實(shí)現(xiàn)集成化，本發(fā)明實(shí)施例的基底300與半導(dǎo)體層用于共同形成絕緣體上硅(SOI)。
所述圖案層303用于后續(xù)作為掩膜刻蝕所述半導(dǎo)體層形成鰭部，且所述圖案層 303還用于保護(hù)后續(xù)用于作為鰭部的部分半導(dǎo)體層不被損壞。所述圖案層303的材料為氮化硅、氧化硅、氮氧化硅等中的一種。在本發(fā)明的實(shí)施例中，選擇氮化硅作為圖案層303的材料。
所述開口 305定義出相鄰兩個(gè)鰭部之間的距離。所述開口 305的形成工藝為刻蝕工藝。由于刻蝕工藝已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。
之后，以所述圖案層303為掩膜，刻蝕所述半導(dǎo)體層，通過控制刻蝕氣體中氧氣的含量刻蝕所述半導(dǎo)體層，形成包括位于基底300表面的第一部件和位于所述第一部件表面的第二部件的鰭部，所述第一部件的第一橫截面面積隨所述第一橫截面到所述基底表面的距離 的增加而減小，所述第二部件的第二橫截面面積不隨所述第二橫截面到所述基底表面的距離變化、或隨所述第二橫截面到所述基底表面的距離的增加而減小。
刻蝕所述半導(dǎo)體層采用的工藝為干法刻蝕，所述干法刻蝕的刻蝕氣體包括HBr和 O2，采用HBr和O2的混合氣體刻蝕半導(dǎo)體的工藝過程中，首先O2將半導(dǎo)體層的材料氧化為氧化硅(SiO2)，隨后HBr將氧化硅腐蝕以達(dá)到刻蝕所述半導(dǎo)體層的效果。并且，為了加快刻蝕半導(dǎo)體層的速率，所述刻蝕氣體還可以包括Cl2。
為了充分刻蝕所述半導(dǎo)體層，形成的鰭部兩側(cè)沒有半導(dǎo)體材料殘留，所述刻蝕工藝包括主刻蝕(main etch)和過刻蝕(over etch)兩個(gè)工藝過程。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，采用干法刻蝕工藝形成鰭部的步驟包括利用HBrXljP O2 的混合氣體刻蝕所述第二半導(dǎo)體層，形成第二部件3072，刻蝕所述第二半導(dǎo)體層為主刻蝕； 利用HBr和O2的混合氣體刻蝕所述第一半導(dǎo)體層，形成第一部件3071，為充分刻蝕所述第一半導(dǎo)體層，刻蝕所述第一半導(dǎo)體的刻蝕工藝包括主刻蝕和過刻蝕兩個(gè)工藝過程。
由于所述第一部件由刻蝕第一半導(dǎo)體層后形成，所述第二部件由刻蝕所述第二半導(dǎo)體層后形成，所述第二部件的厚度為所述第一部件的厚度的5-9倍。本發(fā)明實(shí)施例的第二部件的厚度為所述第一部件的厚度的9倍。
本發(fā)明實(shí)施例發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，刻蝕工藝過程中，刻蝕所述半導(dǎo)體層的速率與通入的刻蝕氣體中O2的流量有關(guān)，至少有以下兩種方法控制刻蝕氣體中O2的流量
實(shí)例I
請參考圖5，逐漸減小刻蝕所述第二半導(dǎo)體層和第一半導(dǎo)體層時(shí)的O2的流量，使得形成的半導(dǎo)體層的縱截面為梯形或類梯形。
刻蝕所述第二半導(dǎo)體層和第一半導(dǎo)體層的具體步驟包括在刻蝕壓力為O.1Torr 的環(huán)境下，通入流量為300sccm的Cl2,流量為200sccm的HBr,及初始流量為50sccm的O2, 在刻蝕所述第二半導(dǎo)體層的過程中，O2的流量逐漸減小，例如減小至IOsccm ;當(dāng)刻蝕完所述第二半導(dǎo)體層后，即形成第二部件3072后，停止通入Cl2 ;繼續(xù)通入HBr和O2刻蝕所述第一半導(dǎo)體層，所述HBr的流量仍然為200sccm,所述O2的流量繼續(xù)逐漸減小,例如由IOsccm逐漸減小至Osccm或者由IOsccm逐漸減小5sccm等,只要能刻蝕完所述第一半導(dǎo)體層形成第一部件3071即可。
由于刻蝕所述第二半導(dǎo)體層時(shí)的刻蝕氣體中包括Cl2，刻蝕工藝的刻蝕速率大，因此，刻蝕所述第二半導(dǎo)體層的時(shí)間為1. 5-2. 5分鐘；而在刻蝕所述第一半導(dǎo)體層時(shí)，由于所述第一半導(dǎo)體層較薄，為了防止刻蝕速率過快嚴(yán)重?fù)p害基底300，因此，刻蝕所述第一半導(dǎo)體層的氣體中不包括Cl2，刻蝕所述第一半導(dǎo)體層的時(shí)間為15-30S。
實(shí)例I形成的第一部件3071和第二部件3072的縱截面均為梯形或類梯形，且形成的所述鰭部的縱截面為梯形或類梯形。所述梯形或類梯形包括斜邊中的任一邊為直線或曲線的情況，只要滿足鰭部的橫截面面積隨著所述橫截面積到基底的距離的增加而減小即可。
本發(fā)明的實(shí)例I中的形成鰭部的方法簡單，控制形成第一部件3071和第二部件 3072時(shí)的氧氣的流量即可，操作性強(qiáng)，且實(shí)例I形成的鰭部有助于后續(xù)形成柵極結(jié)構(gòu)和源/ 漏極。
請繼續(xù)參考圖5，采用本發(fā)明實(shí)例I所述的形成方法，形成的鰭式場效應(yīng)管，包括
基底300 ；
位于所述基底300表面的鰭部，所述鰭部包括位于基底表面的第一部件3071和位于所述第一部件3071表面的第二部件3072，所述第一部件3071和第二部件3072的橫截面面積均隨所述橫截面到基底表面300距離的增加而減小。
其中，所述基底300的材料為氧化硅；所述鰭部的材料為S1、SiGe或SiC中的一種；所述第一部件3071的縱截面為梯形或類梯形；所述第二部件3072的縱截面為梯形或類梯形。
實(shí)例I中的鰭式場效應(yīng)管的鰭部與基底的拐角處過渡的較為平緩，所述拐角處的應(yīng)力分布均勻，結(jié)合強(qiáng)度高。
實(shí)例2
本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中在形成柵極結(jié)構(gòu)時(shí)，用于形成柵極結(jié)構(gòu)的材料主要不易沉積在鰭部與基底的拐角處。因此，主要需要對鰭部與基底的拐角處進(jìn)行改進(jìn)。
請參考圖6，刻蝕所述第二半導(dǎo)體層時(shí)，保持刻蝕氣體中O2的流量不變；當(dāng)刻蝕完所述第二半導(dǎo)體層，形成所述第二部件4072后，逐漸減小刻蝕氣體中O2的流量，形成第一部件4071。
具體地，在本發(fā)明的實(shí)施例中，刻蝕所述第二半導(dǎo)體層時(shí)的刻蝕工藝參數(shù)包括刻蝕壓力O.1Torr,流量為300sccm的Cl2,流量為200sccm的HBr,流量為50sccm的O2 ;刻蝕所述第一半導(dǎo)體層時(shí)的·刻蝕工藝參數(shù)包括刻蝕壓力O.1Torr，流量為200SCCm的HBr，及流量逐漸減小的O2,例如O2的流量由50sccm逐漸減小至lOsccm。
本發(fā)明實(shí)施例的方法形成的第一部件4071的形狀為梯形或類梯形，所述第二部件4071的形狀為方形。
實(shí)例2在形成所述第二部件時(shí)并未改變刻蝕其他中O2的流量，氧化所述第二半導(dǎo)體層的速率更快，可以較快的形成第二部件4072 ;在刻蝕所述第一半導(dǎo)體層時(shí)逐漸減小O2 的流量，使得第一部件4071與基底的拐角處過渡平緩，有助于后續(xù)形成柵極結(jié)構(gòu)和源/漏極。
請繼續(xù)參考圖6，采用實(shí)例2所述的形成方法，形成的鰭式場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)，包括
基底300 ；
位于所述基底300表面的鰭部，所述鰭部包括位于基底300表面的第一部件4071 和位于所述第一部件4071表面的第二部件4072，所述第一部件4071的第一橫截面面積隨所述第一橫截面到所述基底300表面的距離的增加而減小，所述第二部件4072的第二橫截面面積不隨所述第二橫截面到所述基底300表面的距離變化。
其中，所述基底300的材料為氧化硅；所述鰭部的材料為S1、SiGe或SiC中的一種；所述第一部件的縱截面為梯形或類梯形；所述第二部件的縱截面為方形。
實(shí)例2中的鰭式場效應(yīng)管的鰭部與基底300拐角處過渡的較為平緩，應(yīng)力分布均勻，結(jié)合強(qiáng)度高。
在形成所述鰭部之后，還包括去除所述圖案層。所述去除所述圖案層的工藝為刻蝕工藝或化學(xué)機(jī)械拋光工藝。由于所述去除圖案層的工藝已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。
需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場效應(yīng)管的形成方法，還包括形成位于所述基底表面、且橫跨所述鰭部的柵極結(jié)構(gòu)；形成位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源/漏極。在本發(fā)明的實(shí)施例中，由于實(shí)例I和實(shí)例2的后續(xù)形成步驟相同，在此以實(shí)例I為例進(jìn)行說明。
請參考圖7，形成位于所述基底300表面、且橫跨鰭部的柵介質(zhì)層(未圖示)和位于所述柵介質(zhì)層表面的柵電極層(未圖示)。
所述柵極結(jié)構(gòu)309包括所述柵介質(zhì)層和柵電極層。其中，所述柵介質(zhì)層的材料為絕緣材料，例如氧化硅或高K介質(zhì)；所述柵電極層的材料為多晶硅或金屬。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述柵介質(zhì)層為高K介質(zhì)，所述柵電極層的材料為金屬材料。
本發(fā)明實(shí)施例中，所述柵極結(jié)構(gòu)309的形成步驟包括形成位于所述基底300表面、且橫跨所述鰭部的偽柵極結(jié)構(gòu)；去除所述偽柵極結(jié)構(gòu)形成位于所述基底300表面、且橫跨所述鰭部的柵介質(zhì)層和位于所述柵介質(zhì)層表面的柵電極層。
需要說明的是，在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述橫跨鰭部指的是覆蓋所述鰭部的側(cè)壁和頂部。
由于本發(fā)明實(shí)施例形成的鰭部的第一部件3071的縱截面為梯形或類梯形結(jié)構(gòu)， 且所述第一部件3071的第一橫截面面積隨所述第一橫截面到基底300的距離的增加而減小，所述鰭部的第一部件3071與基底300組成的拐角的角度大于90°，形成柵極結(jié)構(gòu)309 的工藝過程中，用于形成柵極結(jié)構(gòu)的材料在沉積時(shí)較容易覆蓋所述拐角處，而不會存在沉積不充分，在此處形成空隙的問題，形成的柵極結(jié)構(gòu)緊密的覆蓋所述鰭部的側(cè)壁和頂部，形成的鰭式場效應(yīng)管的器件性能的穩(wěn)定。
需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場效應(yīng)管的形成方法，還包括形成位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源/漏極(未圖示)。
所述源/漏極的形成工藝為摻雜工藝。本發(fā)明的實(shí)施例中，所述源/漏極的形成步驟包括在形成所述偽柵極結(jié)構(gòu)之后，以所述偽柵極結(jié)構(gòu)為掩膜，向所述偽柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部內(nèi)摻雜離子，形成源/漏極。在形成所述源/漏極后，再去除所述偽柵結(jié)構(gòu)，形成橫跨所述鰭部的柵極結(jié)構(gòu)。
由于本發(fā)明實(shí)施例形成的鰭部至少第一部件的橫截面面積隨著所述橫截面到基底的距離的增加而減小，所述第一部件的縱截面為梯形或類梯形，摻雜離子時(shí)離子也更加容易摻雜，進(jìn)一步提高了鰭式場效應(yīng)管的穩(wěn)定性。
本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)，所述鰭部的第一部件的第一橫截面面積隨所述第一橫截面到基底的距離的增加而減小，所述鰭部與基底的拐角處過渡得較為平緩， 應(yīng)力分布均勻，結(jié)合強(qiáng)度高，形成的鰭式場效應(yīng)管的器件的穩(wěn)定性好。
本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場效應(yīng)管的形成方法中，發(fā)明人采用刻蝕工藝，通過控制刻蝕氣體中氧氣的流量形成包括第一部件和第二部件的鰭部，本發(fā)明實(shí)施例的形成方法簡單，可操作性強(qiáng)。
進(jìn)一步的，在后續(xù)形成橫跨所述鰭部的柵極結(jié)構(gòu)時(shí)，用于形成柵極結(jié)構(gòu)的材料在鰭部與基底形成的拐角處的沉積質(zhì)量好，避免了現(xiàn)有技術(shù)中在鰭部與基底形成的拐角處沉積不充分的問題，且本發(fā)明實(shí)施例形成的鰭部在摻雜離子時(shí)也更加容易摻雜，形成的鰭式場效應(yīng)管的器件的性能好。
本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(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)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、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
1.一種鰭式場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)，包括基底；其特征在于，還包括位于所述基底表面的鰭部，所述鰭部包括位于基底表面的第一部件和位于所述第一部件表面的第二部件，所述第一部件的第一橫截面面積隨所述第一橫截面到所述基底表面的距離的增加而減小，所述第二部件的第二橫截面面積不隨所述第二橫截面到所述基底表面的距離變化或隨所述第二橫截面到所述基底表面的距離的增加而減小。
2.如權(quán)利要求1所述的鰭式場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一部件的縱截面為梯形或類梯形；所述第二部件的縱截面為梯形、類梯形或方形中的一種。
3.如權(quán)利要求1所述的鰭式場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述鰭部的材料為S1、SiGe 或SiC中的一種。
4.如權(quán)利要求1所述的鰭式場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括位于所述基底表面、且橫跨所述鰭部的柵極結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求4所述的鰭式場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源/漏極。
6.一種鰭式場效應(yīng)管的形成方法，包括提供基底；形成位于所述基底表面的半導(dǎo)體層；形成位于所述半導(dǎo)體層表面的圖案層，所述圖案層具有開口 ；其特征在于，還包括以所述圖案層為掩膜刻蝕所述半導(dǎo)體層，形成包括位于基底表面的第一部件和位于所述第一部件表面的第二部件的鰭部，所述第一部件的第一橫截面面積隨所述第一橫截面到所述基底表面的距離的增加而減小，所述第二部件的第二橫截面面積不隨所述第二橫截面到所述基底表面的距離變化或隨所述第二橫截面到所述基底表面的距離的增加而減小。
7.如權(quán)利要求6所述的鰭式場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述鰭部的形成工藝為干法刻蝕。
8.如權(quán)利要求7所述的鰭式場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述干法刻蝕包括主刻蝕和過刻蝕。
9.如權(quán)利要求7所述的鰭式場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述干法刻蝕的刻蝕氣體包括HBr和O2。
10.如權(quán)利要求8所述的鰭式場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述第一部件的刻蝕工藝參數(shù)包括刻蝕壓力為O.1Torr ;流量為200sCCm的HBr ；02的流量由IOsccm逐漸減小至Osccm ;刻蝕時(shí)間為15-30S。
11.如權(quán)利要求9所述的鰭式場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述干法刻蝕的氣體還包括Cl2。
12.如權(quán)利要求11所述的鰭式場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述第二部件的刻蝕工藝參數(shù)包括刻蝕壓力為O.1Torr ;流量為200sccm的HBr ;流量為300sccm的Cl2，流量為50sccm的O2 ;刻蝕時(shí)間為1. 5-2. 5分鐘。
13.如權(quán)利要求11所述的鰭式場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述第二部件的刻蝕工藝參數(shù)包括刻蝕壓力為O.1Torr ;流量為200sccm的HBr ;流量為300sccm的Cl2，流量由50sccm逐漸減小至IOsccm的O2 ;刻蝕時(shí)間為1. 5-2. 5分鐘。
14.如權(quán)利要求6中所述的鰭式場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述第二部件的厚度為第一部件的厚度的5-9倍。
15.如權(quán)利要求6中所述的鰭式場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，還包括去除所述圖案層。
16.如權(quán)利要求15所述的鰭式場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，還包括形成位于所述基底表面、且橫跨所述鰭部的柵極結(jié)構(gòu)。
17.如權(quán)利要求16中所述的鰭式場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述柵極結(jié)構(gòu)包括位于所述基底表面、且橫跨所述鰭部的柵介質(zhì)層和位于所述柵介質(zhì)層表面的柵電極層。
18.如權(quán)利要求17中所述的鰭式場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述柵介質(zhì)層的材料為氧化硅或高K介質(zhì)；所述柵電極層的材料為多晶硅或金屬。
19.如權(quán)利要求16中所述的鰭式場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，還包括形成位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源/漏極。
20.如權(quán)利要求6中所述的鰭式場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體層的材料為S1、SiGe或SiC中的一種。
21.如權(quán)利要求6中所述的鰭式場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述基底的材料為氧化物；所述圖案層的材料為氮化硅、氧化硅、氮氧化硅中的一種。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種鰭式場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)，包括基底；位于所述基底表面的鰭部，所述鰭部包括位于基底表面的第一部件和位于所述第一部件表面的第二部件，所述第一部件的第一橫截面面積隨所述第一橫截面到所述基底表面的距離的增加而減小，所述第二部件的第二橫截面面積不隨所述第二橫截面到所述基底表面的距離變化或隨所述第二橫截面到所述基底表面的距離的增加而減小，本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場效應(yīng)管的性能穩(wěn)定性好。相應(yīng)的，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種鰭式場效應(yīng)管的形成方法，其形成工藝簡單。
文檔編號H01L21/28GK103022100SQ20111029706
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月27日
發(fā)明者三重野文健 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司