[发明专利]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10表面的若干个鳍部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行且鳍部11之间的绝缘层12，所述绝缘层12的上表面低于所述鳍部11顶部；横跨所述鳍部11的顶部和侧壁的伪栅极结构13；位于所述伪栅极结构13两侧鳍部11内的重掺杂区16。

需要说明的是，所述伪栅极结构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表面的伪栅极15；与伪栅极结构13相接触的所述鳍部11的顶部和侧壁为鳍式场效应管的沟道区。

现有工艺在伪栅极结构13形成后，通常通过外延生长工艺在伪栅极结构13两侧的鳍部11表面沉积锗硅层，以引入硅与锗硅之间晶格失配形成的压应力，提高沟道区中载流子的迁移率，进而提高所形成鳍式场效应管的性能。

然而，在通过外延生长工艺形成锗硅层时，所形成锗硅层易沿鳍部11向绝缘层12方向延伸，导致绝缘层12两侧相邻鳍部11上重掺杂区16之间的距离太小，低于进行后续工艺的临界线宽，不利于后续工艺的进行；当绝缘层12两侧相邻鳍部11上的重掺杂区16发生重叠时，会导致所形成鳍式场效应管失效，严重影响了鳍式场效应管的成品率。

另外，在伪栅极15两侧的鳍部11表面沉积锗硅层时，部分锗硅层易沉积于伪栅极15表面；在沉积完锗硅层后，去除所述伪栅极15并形成金属栅极时，被锗硅层覆盖的伪栅极15很难完全去除，严重影响了所形成鳍式场效应管的性能。

更多鳍式场效应管的形成方法请参考公开号为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式场效应管的形成方法，在通过锗硅技术提高所形成鳍式场效应管的性能的同时，避免锗硅形成工艺对鳍式场效应管的性能造成影响，提高所形成鳍式场效应管的稳定性。

为解决上述问题，本发明提供了一种鳍式场效应管的形成方法，包括：

提供半导体衬底；

在所述半导体衬底表面形成介质层；

刻蚀所述介质层和半导体衬底，形成若干间隔排列的第一凹槽；

在所述第一凹槽内填充满隔离层；

去除所述介质层，在隔离层之间形成第二凹槽；

在所述第二凹槽内填充满第一功能层；

通过氧致锗聚集工艺对所述第一功能层表面进行处理，形成锗硅层。

可选的，通过氧致锗聚集工艺对所述第一功能层表面进行处理，形成锗硅层包括：

在所述隔离层和第一功能层上表面由下至上依次沉积第二功能层和第三功能层，所述第二功能层的材料为锗硅，所述第三功能层的材料为硅；

对所述第二功能层和第三功能层进行氢离子注入；

进行第一退火处理，使氢离子在第二功能层中扩散；

进行第二退火处理，使第二功能层中锗离子进入第一功能层顶部部分厚度的第一功能层中，形成锗硅层；

对所述第二功能层和第三功能层进行氧化处理；

进行第三退火处理，激活所述锗硅层中锗离子；

去除氧化处理后的第二功能层和第三功能层。

与现有技术相比，本发明技术方案具有以下优点：

先在第二凹槽内填充第一功能层，再通过氧致锗聚集工艺对所述第一功能层表面进行处理，使第一功能层顶部部分厚度的第一功能层转化为锗硅层，所述锗硅层与其下方第一功能层和半导体衬底构成鳍部。由于所形成锗硅层的形貌由第一功能层的形貌决定，而第一功能层的形貌能够通过第二凹槽的形状精确控制，因此，锗硅层的形貌可精确控制，在通过锗硅技术提高鳍式场效应管沟道区载流子迁移率的同时，避免锗硅形成工艺对鳍式场效应管的性能造成影响，提高所形成鳍式场效应管的稳定性。