[发明专利]用于鳍式场效应晶体管的鳍形状及其形成方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请为非临时申请，且本申请要求于2013年3月11日提交的标题为“Fin Shape For Fin Field-Effect Transistors And Method Of Forming”的美国专利申请第61/776,515号的优先权以及2013年3月15日提交的标题为“Fin Shape For Fin Field-Effect Transistors And Method Of Forming”的美国专利申请第61/788,345号的优先权，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明一般地涉及半导体技术领域，更具体地，涉及鳍式场效应晶体管及其形成方法。

背景技术

金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）技术是用于超大尺寸集成（ULSI）电路制造的主要半导体技术。在过去几十年中，MOSFET的尺寸减小对速度、性能、电路密度以及每个单元功能件的成本均提供了持续的改善。由于传统块状MOSFET栅极长度的减小，源极和漏极与沟道相互作用逐渐增大且增加了对沟道电势的影响。因此，具有短栅极长度的晶体管所具有的问题涉及栅极实质上无法控制沟道的导通状态和截止状态。

诸如与具有短沟道长度的晶体管相关联的减小的栅极控制的现象被称为短沟道效应。增加主体掺杂浓度、减小栅极氧化层厚度以及超浅源极/漏极结（ultra-shallow source/drain junction）是抑制短沟道效应的方法。然而，为了将器件的尺寸缩小至30nm以下的形态，正在研究包括使用鳍式场效应晶体管（finFET）的方法以改善短沟道效应。

通常，finFET包括具有一个或多个凸起沟道区域的凸起的源极/漏极区域（被称为鳍）。在鳍上方形成栅介电层和栅电极。已经发现，finFET根据设计需要的收缩以及更好的短沟道控制提供改善的可伸缩性（scalability）。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种形成鳍式场效应晶体管（finFET）的方法，所述方法包括：提供衬底，所述衬底具有从其延伸的鳍；在相邻鳍之间形成第一介电层；在所述鳍和所述介电层上方形成栅电极层；以及将所述栅电极层图案化为多个栅电极，其中，所述多个栅电极的端部具有沿底部边缘的沟槽。

该方法进一步包括：在所述多个栅电极的所述沟槽下方的所述介电层中形成凹口。

在该方法中，利用CHF₃、CH₃F、CF₄、CH₂F₂、SF₆或O₂的工艺气体，至少部分地使用干蚀刻来形成所述凹口。

在该方法中，利用HF、NH₃或H₂O的工艺气体以及N的载气，至少部分地使用干蚀刻来形成所述凹口。

在该方法中，所述多个栅电极中的两个栅电极端部与端部对齐，并且所述方法进一步包括在所述两个栅电极的所述沟槽的下方形成凹口。

该方法进一步包括：在凹进的所述两个栅电极之间的所述介电层中形成所述凹口，使得所述两个栅电极的所述沟槽下方的所述凹口形成从一个沟槽下方延伸到另一沟槽下方的单个连续凹口。

在该方法中，至少部分地使用干蚀刻工艺形成所述多个栅电极中的所述沟槽。

在该方法中，所述干蚀刻工艺利用CHF₃、CF₄、CH₂F₂、SF₆或O₂的工艺气体。

根据本发明的另一方面，提供了一种形成鳍式场效应晶体管（finFET）的方法，所述方法包括：提供具有横向对齐的至少两个鳍的衬底；在所述两个鳍的端部之间形成第一介电层；至少在第一鳍上方形成第一栅电极并且至少在第二鳍上方形成第二栅电极，所述第一栅电极和所述第二栅电极的纵轴对齐；在所述第一栅电极的朝向所述第二栅电极的端部中形成第一沟槽；以及在所述第二栅电极的朝向所述第一栅电极的端部中形成第二沟槽。

该方法进一步包括：在所述第一栅电极和所述第二栅电极之间形成第二介电层。

在该方法中，所述第二介电层延伸至所述第一沟槽和所述第二沟槽中。

该方法进一步包括：在所述第一介电层中形成凹口。

在该方法中，所述凹口从所述第一沟槽下方延伸到所述第二沟槽下方。