[发明专利]基于硅衬底的三维场效应管的制作方法

说明书

本发明提供了一种基于硅衬底的三维场效应管的制作方法，包括：在硅衬底表面形成绝缘层，其中所述绝缘层覆盖鳍部结构；对所述绝缘层进行减薄，以使所述鳍部结构的主体露出所述绝缘层；在所述鳍部结构的主体表面形成氮化硅层，所述氮化硅层覆盖所述鳍部结构的主体表面并且覆盖所述绝缘层；对所述氮化硅层进行刻蚀，以去除所述绝缘层表面的氮化硅；对所述绝缘层进行刻蚀，以去除所述氮化硅层下方的绝缘层并使所述鳍部结构与所述绝缘层交界的部分暴露出来；对所述鳍部结构与所述绝缘层交界的部分进行刻蚀，以在所述鳍部结构形成悬空的沟道区域；在所述鳍部结构的沟道区域表面形成栅氧化层。

【技术领域】

本发明涉及半导体芯片制造技术领域，特别地，涉及一种基于硅衬底的三维场效应管的制作方法。

【背景技术】

鳍式场效应晶体管(FinFET)是一种具有鳍型沟道结构的三维场效应晶体管。在鳍式场效应晶体管中，硅衬底表面覆盖有氧化层(Oxide)，而鳍部(Fin)垂直地形成在硅衬底表面，并且，鳍部底部会嵌入到氧化层内部。其中，鳍部作为沟道，栅极(Gate)通过覆盖在鳍部表面来控制沟道。

由于栅极是形成在氧化层上方的，因此嵌入到氧化层的鳍部底部实际上受到栅极的控制会比较弱，因此在此区域容易造成源漏间漏电等问题。基于上述问题，业界的常规做法是采用SOI(Silicon on Insulator，绝缘体上硅)材料制作三维场效应管，SOI基底包括背衬底(Si)、形成在所述背衬底表面的绝缘氧化埋层(Buried Oxide，BOX)以及形成在所述绝缘氧化埋层表面的顶层硅(Si)，其中，三维场效应管的鳍部直接制作在顶层硅，不存在鳍部底部嵌入到氧化层的结构，因此可以避免上述源漏间的漏电问题。但是，采用SOI基底作为制作三维场效应管的成本比采用硅衬底要高很多。

有鉴于此，有必要提供一种基于硅衬底的三维场效应管的制作方法，以解决现有技术存在的上述问题。

【发明内容】

本发明的其中一个目的在于为解决上述问题而提供一种基于硅衬底的三维场效应管的制作方法。

本发明提供的基于硅衬底的三维场效应管的制作方法，包括：在硅衬底表面形成绝缘层，其中所述绝缘层覆盖鳍部结构；对所述绝缘层进行减薄，以使所述鳍部结构的主体露出所述绝缘层；在所述鳍部结构的主体表面形成氮化硅层，所述氮化硅层覆盖所述鳍部结构的主体表面并且覆盖所述绝缘层；对所述氮化硅层进行刻蚀，以去除所述绝缘层表面的氮化硅；对所述绝缘层进行刻蚀，以去除所述氮化硅层下方的绝缘层并使所述鳍部结构与所述绝缘层交界的部分暴露出来；对所述鳍部结构与所述绝缘层交界的部分进行刻蚀，以在所述鳍部结构形成悬空的沟道区域；在所述鳍部结构的沟道区域表面形成栅氧化层。

作为在本发明提供的基于硅衬底的三维场效应管的制作方法的一种改进，在一种优选实施例中，还包括：在所述栅氧化层表面形成栅极电极层，所述栅极电极层和所述栅氧化层环绕所述鳍部结构悬空的沟道区域，形成一个环栅结构。

作为在本发明提供的基于硅衬底的三维场效应管的制作方法的一种改进，在一种优选实施例中，还包括：在所述栅氧化层形成之前，去除所述鳍部结构表面覆盖的氮化硅层。

作为在本发明提供的基于硅衬底的三维场效应管的制作方法的一种改进，在一种优选实施例中，还包括：提供硅衬底，并在所述硅衬底刻蚀出垂直于所述硅衬底表面的鳍部结构，所述鳍部结构定义有所述三维场效应管的源区和漏区。

作为在本发明提供的基于硅衬底的三维场效应管的制作方法的一种改进，在一种优选实施例中，所述绝缘层的减薄采用各向同性的刻蚀方式，其中所述绝缘层经过减薄之后，所述鳍部结构的主体会露出所述绝缘层，而所述鳍部结构的底部嵌入在所述绝缘层之中。

作为在本发明提供的基于硅衬底的三维场效应管的制作方法的一种改进，在一种优选实施例中，所述绝缘层为二氧化硅层。