[发明专利]FinFET器件制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种FinFET器件制造方法。

背景技术

MOSFET(金属氧化半导体场效应晶体管)是大部分半导体器件的主要构件，当沟道长度小于100nm时，传统的MOSFET中，由于围绕有源区的半导体衬底的半导体材料使源极和漏极区间互动，漏极与源极的距离也随之缩短，产生短沟道效应，这样一来栅极对沟道的控制能力变差，栅极电压夹断(pinch off)沟道的难度也越来越大，如此便使亚阀值漏电(Subthrehhold leakage)现象更容易发生。

鳍式场效晶体管(Fin Field effect transistor，FinFET)是一种新的金属氧化半导体场效应晶体管，其结构通常在绝缘体上硅(SOI)基片上形成，包括狭窄而孤立的硅条(即垂直型的沟道结构，也称鳍片)，鳍片两侧带有栅极结构。FinFET结构使得器件更小，性能更高。

如图1A所示，现有技术中一种FinFET包括：衬底10、源极11、漏极12、鳍状应变硅沟道区13、以及围绕在鳍状应变硅沟道区13两侧及上方的导电栅极结构14。其中，源极11、漏极12与鳍状应变硅沟道区13，是通过图案化覆盖于衬底电介质层上的外延硅层以及离子注入工艺获得，所述鳍状应变硅沟道区13厚度极薄，且其凸出的三个面均为受控面，受到栅极的控制。这样，栅极就可以较为容易的在沟道区构造出全耗尽结构，彻底切断沟道的导电通路。

如图1B所示，现有的后栅极工艺技术中，通过虚拟多晶硅栅极工艺形成鳍状应变硅沟道区13和导电栅极结构14的方法一般包括以下过程：

首先，提供半导体衬底10，在所述半导体衬底10上形成外延硅层；

然后，图案化所述外延硅层，形成FinFET基体，所述FinFET基体包括源极11、漏极12、LDD区以及位于所述源极11和漏极12之间的鳍状沟道区13；

随后，形成围绕在所述鳍状沟道区13两侧和上方的多晶硅虚拟栅极结构；

其后，在所述半导体衬底10与FinFET基体上方沉积介质层15，并化学机械平坦化至多晶硅虚拟栅极结构顶部；

接着，以所述介质层15为掩膜，移除所述多晶硅虚拟栅极结构及其下方的预定义厚度的外延硅层以形成一开口；

接下来，在所述开口中形成鳍状应变硅沟道13；

最后，在所述开口处，形成围绕在所述鳍状应变硅沟道13的两侧和上方的导电栅极结构14。

在上述过程中，在所述开口中形成鳍状应变硅沟道13时，由于之前去除了原先形成好的LDD overlap(重叠)区，所以若不对器件进行高温热处理，导电栅极结构14和鳍状应变硅沟道13就不会有LDD overlap(轻掺杂源漏极区重叠)，器件性能不良；若对器件进行高温热处理，开口两侧的源漏极的离子以及LDD区横向扩散到鳍状应变硅沟道13，可以形成LDD overlap，但同时源漏极和LDD区的离子也会纵向扩散，使得结深变深，器件性能也会相对不良。

发明内容

本发明的目的在于提供一种FinFET器件制造方法，通过在原沟道区域范围内形成应变硅沟道，并在保持鳍状沟道的宽长比的同时形成LDD重叠，显著提高FinFET器件的驱动电流。

为解决上述问题，本发明提出一种FinFET器件制造方法，包括：

提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成外延硅层；

图案化所述外延硅层，形成FinFET基体，所述FinFET基体包括源极和漏极、LDD源极区和LDD漏极区以及位于所述源极和漏极之间的沟道区；

形成围绕在所述沟道区两侧和上方的多晶硅虚拟栅极结构；

在所述半导体衬底与FinFET基体上方沉积介质层，并化学机械平坦化至多晶硅虚拟栅极结构顶部；

以所述介质层为掩膜，移除所述多晶硅虚拟栅极结构及其下方的预定义厚度的外延硅层以形成一开口；

在所述开口中形成应变硅沟道；

回刻蚀所述开口两侧的介质层以暴露出其底部的所述应变硅沟道两侧的部分外延硅层，形成所述LDD源极区重叠和LDD漏极区重叠；以及

在所述开口处形成围绕在所述应变硅沟道、所述LDD源极区重叠、LDD漏极区重叠的两侧和上方的栅极结构。

进一步的，所述沟道区为沙漏状或条状。

进一步的，所述介质层包括氧化层和/或氮化层。

进一步的，移除所述多晶硅虚拟栅极结构及其下方的预定义厚度的外延硅层时，所述预定义厚度为10nm～200nm。