鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]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)晶體管的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，工藝節(jié)點(diǎn)逐漸減小，后柵(gate-last)工藝得到了廣泛應(yīng)用，以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)法滿足對(duì)器件性能的需求，鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Fin FET)作為一種多柵器件得到了廣泛的關(guān)注。
[0003]鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管是一種常見(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。
[0004]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11，鰭部11 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12，覆蓋所述半導(dǎo)體襯底10的表面以及鰭部11的側(cè)壁的一部分；柵極結(jié)構(gòu)13，橫跨在所述鰭部11上，覆蓋所述鰭部11的部分頂部和側(cè)壁，柵極結(jié)構(gòu)13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)于鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管，鰭部11的頂部以及兩側(cè)的側(cè)壁與柵極結(jié)構(gòu)13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。
[0005]所述鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能有待進(jìn)一步的提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成方法，提高鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能。
[0007]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成方法，包括:提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底具有NMOS區(qū)域和PMOS區(qū)域，所述PMOS區(qū)域上形成有第一鰭部，所述NMOS區(qū)域上形成有第二鰭部；在所述半導(dǎo)體襯底上形成第一介質(zhì)層，所述第一介質(zhì)層的表面低于第一鰭部和第二鰭部的頂部表面；在所述第一介質(zhì)層表面形成橫跨所述第一鰭部和第二鰭部的柵極結(jié)構(gòu)；去除位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的第一鰭部，在PMOS區(qū)域上形成第一凹槽；在所述第一凹槽內(nèi)沉積第一半導(dǎo)體層，并且使所述第一半導(dǎo)體層的表面高于第一介質(zhì)層的表面；采用流動(dòng)性化學(xué)氣相沉積工藝在所述第一介質(zhì)層上形成第二介質(zhì)層，所述第二介質(zhì)層覆蓋第二鰭部和第一半導(dǎo)體層的表面，并填充滿所述相鄰第一半導(dǎo)體層之間的空隙；去除第二鰭部頂部的部分第二介質(zhì)層，暴露出第二鰭部的表面；在所述第二鰭部表面形成第二半導(dǎo)體層。
[0008]可選的，形成所述第二介質(zhì)層的方法包括:在所述第一介質(zhì)層上形成流動(dòng)性介質(zhì)材料層，所述流動(dòng)性介質(zhì)材料層覆蓋第二鰭部和第一半導(dǎo)體層的表面，并填充滿所述相鄰第一半導(dǎo)體層之間的空隙；對(duì)所述流動(dòng)性介質(zhì)材料層進(jìn)行退火處理，形成第二介質(zhì)層。
[0009]可選的，采用旋涂工藝形成所述流動(dòng)性介質(zhì)材料層。
[0010]可選的，所述流動(dòng)性介質(zhì)材料層的材料至少包括硅烷、二硅烷、甲基硅烷、二甲基硅烷、三甲基硅烷、四甲基硅烷、正硅酸乙酯、三乙氧基硅烷、八甲基環(huán)四硅氧烷、四甲基二硅氧烷、四甲基環(huán)四硅氧烷、三甲硅烷基胺、二甲硅烷基胺中的一種。
[0011]可選的，所述退火處理在02、03、NO、H2O蒸氣、N2、He、Ar中的一種或多種氣體下進(jìn)行，所述氣體內(nèi)至少具有一種含有O的氣體。
[0012]可選的，所述退火處理的溫度為200°C?1200°C。
[0013]可選的，所述第二介質(zhì)層的材料為氧化硅。
[0014]可選的，采用選擇性外延工藝形成所述第一半導(dǎo)體層，所述第一半導(dǎo)體層具有壓應(yīng)力。
[0015]可選的，所述第一半導(dǎo)體層的材料為鍺化硅。
[0016]可選的，位于所述第一介質(zhì)層上方的第一半導(dǎo)體層的形狀為正八面體形。
[0017]可選的，采用選擇性外延工藝形成所述第二半導(dǎo)體層，所述第二半導(dǎo)體層具有張應(yīng)力。
[0018]可選的，所述第二半導(dǎo)體層的材料為硅或碳化硅。
[0019]可選的，所述第二半導(dǎo)體層的形狀為正八面體形。
[0020]可選的，還包括在所述柵極結(jié)構(gòu)表面以及第一鰭部和第二鰭部表面形成刻蝕阻擋層。
[0021]可選的，去除所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的第一鰭部形成第一凹槽的方法包括:在NMOS區(qū)域上形成第一掩膜層；以所述第一掩膜層為掩膜，去除位于PMOS區(qū)域上刻蝕阻擋層；去除所述第一掩膜層后，采用濕法刻蝕工藝，去除所述第一鰭部，在PMOS區(qū)域上形成第一凹槽。
[0022]可選的，暴露出所述第二鰭部的頂部表面的方法包括:在所述PMOS區(qū)域上形成第二掩膜層；以所述第二掩膜層為掩膜，去除第二鰭部頂部的部分第二介質(zhì)層，暴露出所述第二鰭部的頂部表面。
[0023]可選的，在形成所述第一半導(dǎo)體層的過(guò)程中，對(duì)所述第一半導(dǎo)體層進(jìn)行第一原位摻雜，所述第一原位摻雜的摻雜離子為P型離子。
[0024]可選的，在形成所述第二半導(dǎo)體層的過(guò)程中，對(duì)所述第二半導(dǎo)體層進(jìn)行第二原位摻雜，所述第二原位摻雜的摻雜離子為N型離子。
[0025]可選的，形成所述第一掩膜層之前，對(duì)所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的第二鰭部?jī)?nèi)進(jìn)行輕摻雜離子注入和重?fù)诫s離子注入，所述輕摻雜離子注入和重?fù)诫s離子注入的摻雜離子為N型離子。
[0026]可選的，所述第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層的頂部距離半導(dǎo)體襯底表面的距離相同。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0028]本發(fā)明的技術(shù)方案，去除所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的部分第一鰭部，形成第一凹槽之后，在所述第一凹槽內(nèi)形成第一半導(dǎo)體層；并且在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的第二鰭部表面形成第二半導(dǎo)體層；通過(guò)流動(dòng)性化學(xué)氣相沉積工藝在第一介質(zhì)層表面形成第二介質(zhì)層，填充滿相鄰第一半導(dǎo)體層之間的空隙。所述流動(dòng)性化學(xué)氣相沉積工藝具有較高的沉積質(zhì)量，可以避免在所述第一半導(dǎo)體層之間的空隙內(nèi)形成空洞，影響所述相鄰第一半導(dǎo)體層之間的隔離效果O
[0029]進(jìn)一步的，所述第一半導(dǎo)體層的材料為鍺化硅，所述第二半導(dǎo)體層的材料可以是碳化硅，所述第一半導(dǎo)體層可以對(duì)所述PMOS區(qū)域上的柵極結(jié)構(gòu)下方的第一鰭部產(chǎn)生壓應(yīng)力，提高P型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的空穴載流子遷移率，提高P型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能；所述第而半導(dǎo)體層可以對(duì)所述NMOS區(qū)域上的柵極結(jié)構(gòu)下方的第二鰭部產(chǎn)生張應(yīng)力，提高N型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的電子載流子遷移率，提高N型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能。
[0030]進(jìn)一步，在形成所述第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層的過(guò)程中，采用原位摻雜工藝對(duì)所述第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層分別進(jìn)行P型離子和N型離子的摻雜，使所述第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層分別作為P型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源漏極或者N型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源漏極，采用原位摻雜工藝可以避免在所述第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層中形成缺陷，提高所述P型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管或N型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1是本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2至圖14是本發(fā)明的實(shí)施例的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成過(guò)程的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]如【背景技術(shù)】中所述，現(xiàn)有技術(shù)形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能有待進(jìn)一步的提聞。
[0034]研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)所述鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極和漏極區(qū)域進(jìn)行離子注入，形成源極和漏極容易對(duì)所述源極和漏極區(qū)域內(nèi)造成較多的缺陷，并且由于所述鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的鰭部尺寸都較小，更容易對(duì)形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能造成影響。
[0035]本發(fā)明的實(shí)施例中，通過(guò)外延工藝形成所述源極和漏極，并且采用原位摻雜工藝對(duì)所述源極和漏極進(jìn)行摻雜，減少所述源極和漏極內(nèi)的缺陷。
[0036]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說(shuō)明。
[0037]請(qǐng)參考圖2，提供半導(dǎo)體襯底100，所述半導(dǎo)體襯底具有NMOS區(qū)域