[发明专利]鳍式场效应晶体管的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种鳍式场效应晶体管的形成方法。

背景技术

随着半导体工艺技术的不断发展，工艺节点逐渐减小，后栅（gate-last）工艺得到了广泛应用，以获得理想的阈值电压，改善器件性能。但是当器件的特征尺寸（CD，Critical Dimension）进一步下降时，即使采用后栅工艺制作的场效应管也已经无法满足对器件性能的需求，多栅器件获得到了广泛的关注。

鳍式场效应晶体管（Fin FET）是一种常见的多栅器件，图1示出了现有技术的一种鳍式场效应晶体管的鳍部和栅极结构的立体结构示意图。如图1所示，包括：半导体衬底10，所述半导体衬底10上形成有凸出的鳍部14；介质层11，覆盖所述半导体衬底10的表面以及鳍部14的侧壁的一部分；栅极结构12，横跨所述鳍部14上并覆盖所述鳍部14的顶部和侧壁，栅极结构12包括栅介质层（图中未示出）和位于栅介质层上的栅电极（图中未示出）。与栅极结构12相接触的鳍部14的顶部以及两侧的侧壁构成沟道区，因此，Fin FET具有多个栅，这有利于增大驱动电流，改善器件性能。

更多关于鳍式场效应晶体管的结构及形成方法请参考专利号为“US7868380B2”的美国专利。

但是，随着晶体管特征尺寸的不断缩小，载流子的迁移率也不断下降。在鳍式场效应晶体管的源漏区域采用SiGe或SiC作为源极和漏极，对沟道区域施加应力，可以有效提高沟道内载流子的迁移率，提高晶体管的性能。现有技术一般在栅结构的侧墙形成之后，刻蚀源漏区域，形成凹槽，然后在所述凹槽内采用选择性外延工艺生长SiGe或SiC。但是所述外延生长工艺需要很高的工艺成本。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种鳍式场效应晶体管的形成方法，所述方法形成的鳍式场效应晶体管的源漏区域对沟道区域提供应力，提高晶体管的性能，且所述方法的工艺简单，能够降低工艺成本。

为解决上述问题，本发明技术方案提供一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底表面形成鳍部，所述鳍部包括位于鳍部的两端的源漏区域和源漏区域之间的沟道区域；刻蚀所述鳍部的源漏区域，使所述源漏区域的高度下降；在所述被刻蚀过的源漏区域表面形成非晶硅层；对所述非晶硅层进行退火，形成多晶硅层，所述多晶硅层对鳍部的沟道区域产生拉应力。

可选的，在所述被刻蚀过的源漏区域表面形成非晶硅层的方法包括：采用旋涂工艺，将硅的前驱溶液在所述被刻蚀过的源漏区域表面形成薄膜，所述薄膜覆盖鳍部的沟道区域和被刻蚀过的源漏区域；对所述薄膜进行退火，形成非晶硅层。

可选的，所述旋涂和对所述薄膜进行退火的工艺在惰性气体气氛下进行，所述惰性气体的压强范围为200托~500托。

可选的，所述对薄膜进行退火的工艺在N₂、He、Ne、Ar其中的一种或几种气体的氛围中进行，所述退火的温度范围为150℃~650℃。

可选的，所述对薄膜进行退火的温度为250℃。

可选的，所述硅的前驱溶液包括聚二氢硅烷和环戊硅烷。

可选的，所述硅的前驱溶液还包括PCl₃、PCl₅、AsCl₃、SbCl₃或AsH₃。

可选的，对所述非晶硅层进行退火之前，对非晶硅层进行N型离子掺杂。

可选的，所述对非晶硅层进行退火的工艺在N₂、He、Ne、Ar其中的一种或几种气体的氛围中进行，所述对非晶硅层进行退火的温度范围为400℃~800℃。

可选的，对所述非晶硅层进行退火之前，在所述非晶硅层表面形成应力薄膜。

可选的，所述应力薄膜为氮化硅薄膜。

可选的，刻蚀所述鳍部的源漏区域，使所述源漏区域其高度下降的范围为40~60nm。

可选的，还包括：在刻蚀所述鳍部的源漏区域之前，形成覆盖所述鳍部的沟道区域的伪栅及覆盖伪栅的侧壁和顶部的侧墙；以所述伪栅和侧墙为掩膜刻蚀所述鳍部的源漏区域。

可选的，形成所述多晶硅层之后，去除所述伪栅，在所述鳍部的沟道区域表面形成金属栅结构。

可选的，还包括：在刻蚀所述鳍部的源漏区域之前，形成覆盖所述鳍部的沟道区域的金属栅结构以及覆盖所述金属栅结构侧壁和顶部的侧墙。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：