[发明专利]鳍部、鳍式场效应管及鳍部和鳍式场效应管的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种鳍部、鳍式场效应管及鳍部和鳍式场效应管的形成方法。

背景技术

随着半导体制造技术的飞速发展，半导体器件朝着更高的元件密度，以及更高的集成度的方向发展。晶体管作为最基本的半导体器件目前正被广泛应用，因此随着半导体器件的元件密度和集成度的提高，晶体管的栅极尺寸也越来越短。然而，晶体管的栅极尺寸变短会使晶体管产生短沟道效应，进而产生漏电流，最终影响半导体器件的电学性能。

为了克服晶体管的短沟道效应，抑制漏电流，现有技术提出了鳍式场效应管(Fin FET)，请参考图1和图2，图1为现有技术的鳍式场效应管的剖面结构示意图，图2为图1在AA'方向上的剖面结构示意图，包括：

半导体衬底10；位于所述半导体衬底表面的鳍部11，所述鳍部11的材料为硅、锗或硅锗；位于所述半导体衬底10和鳍部11侧壁表面的绝缘层12，所述绝缘层12的表面低于所述鳍部11顶部；横跨所述鳍部11的顶部和侧壁的栅极结构13；位于所述栅极结构13两侧的鳍部内重掺杂16。

需要说明的是，所述栅极结构13包括：横跨所述鳍部11的顶部和侧壁的栅介质层14、以及位于所述栅介质层14表面的栅电极层15；所述鳍部11的顶部和侧壁与栅极结构13相接触的部分成为沟道区。

现有技术形成的鳍式场效应管中鳍部11与衬底10表面垂直，其对沟道区无应力作用，沟道区中电荷扩散的速度较慢，鳍式场效应管的性能较差。而且，现有形成的鳍部11的侧壁的形貌的均匀性较差，鳍部11的侧壁的形貌的均匀性差异性会使得鳍式场效应管的阈值电压发生偏移，影响鳍式场效应管的稳定性。

更多的鳍式场效应管请参考公开号为US2011068405A1的美国专利文件。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种鳍部、鳍式场效应管及鳍部和鳍式场效应管的形成方法，避免所形成的各个鳍式场效应管的性能存在差异，提高所形成鳍式场效应管的电学性能。

为解决上述问题，本发明提供了一种鳍部的形成方法，包括：提供衬底；在所述衬底表面形成包含若干第一开口的掩膜层，所述第一开口暴露出衬底；以包含若干第一开口的掩膜层为掩模，刻蚀所述衬底，形成若干凹槽；在所述凹槽内填充隔离层；沿第一开口对掩膜层进行回刻，增大第一开口的宽度，在所述掩膜层内形成若干第二开口；以掩膜层为掩模，沿第二开口刻蚀所述隔离层，使隔离层剩余预定厚度，所述剩余预定厚度的隔离层之间的衬底为第一子鳍部；刻蚀第一子鳍部上方的衬底，形成位于第一子鳍部上的第二子鳍部和位于第二子鳍部上的第三子鳍部，所述第二子鳍部侧壁与第一子鳍部表面的夹角为第一角度，所述第三子鳍部侧壁与第二子鳍部表面的夹角为第二角度，所述第一子鳍部、第二子鳍部和第三子鳍部构成鳍部。

可选的，所述第一角度为70～80度，所述第二角度为82度。

可选的，刻蚀第一子鳍部上方的衬底的方法为干法刻蚀，所述干法刻蚀的刻蚀气体为Cl₂、O₂和HBr的混合气体，其中，Cl₂的流量为50～150sccm，O₂的流量为5～20sccm，HBr的流量为80～180sccm，Cl₂与O₂的流量比为7：1～10：1，所述干法刻蚀的电源功率为800～2500W，偏压源功率为200～700W，刻蚀时间为10～25s。

相应的，本发明还提供了一种鳍式场效应管的形成方法，包括：提供上述任一种方法形成的鳍部；形成横跨所述第二子鳍部的侧壁以及第三子鳍部的顶部和侧壁的栅极结构；在所述栅极结构两侧的第二子鳍部和第三子鳍部内形成重掺杂区。

本发明还提供了一种鳍部，包括：衬底；位于所述衬底内的若干凹槽；位于凹槽内具有预定厚度的隔离层，所述隔离层表面低于衬底表面；位于隔离层之间的第一子鳍部；位于第一子鳍部上且其侧壁与第一子鳍部表面的夹角为第一角度的第二子鳍部；位于第二子鳍部上且其侧壁与第二子鳍部表面的夹角为第二角度的第三子鳍部；其中，所述第一子鳍部、第二子鳍部和第三子鳍部构成鳍部。

可选的，所述第一角度为70～80度，所述第二角度为82度。

可选的，所述鳍部的高度与第二子鳍部和第三子鳍部的高度和的比值为4：1～3：2。

相应的，本发明还提供了一种鳍式场效应管，包括：上述任一种鳍部；横跨所述第二子鳍部的侧壁以及第三子鳍部的顶部和侧壁的栅极结构；位于所述栅极结构两侧的第二子鳍部和第三子鳍部内的重掺杂区。